冶金原理及工艺-铜合金熔炼工艺.ppt

*(2)吹氮除气。通过向铜合金液中吹入氮气除去其中氢的方法，称为吹氮除气法。氮不溶于铜，在熔炼铜合金的温度下也不与铜发生化学反应。因此当大量的氮气泡通过合金液时，随着氮气泡的上浮和熔液的搅动，原来溶于熔液中的氢就可能跟着上浮至液面。图5.3.9吹氮除气装置示意图l氮气瓶;2二汇流管;3一压力表;4-节流阀;5←干燥器;6一铁管;7-保护衬套，8一铜液**(3)氯盐和氯化物除气。氯盐和氯化物对于含铝的铜合金(如铝青铜)也同样具有除气的作用(与铝合金中除气的原理相同)，但由于铝青铜中含铝量少，除气效果不如铝合金明显。生产中经常使用的氯化物是氯化锌(ZnCl2)，其加入量为铜合金液重量的0.1%~0.15%，氯化锌一般在熔炼后期加入铜液中，既能除气，又能吸附铜液中悬浮的氧化铝夹杂，因此具有精炼作用。在某些工厂中也有使用四氯化碳来除气的。*(4)沸腾法除气。对于黄铜(含锌铜合金)可采用沸腾法除气，当超过锌的沸点(907℃)后，引起铜合金液激烈沸腾。由于铜合金液沸腾和锌蒸汽泡逸出的机械搅动作用，使得溶解在铜合金液中的气体被排除。含锌量/%3131.732.533.334.235.336.337.4沸腾温度/℃11801170116011501140113011201110含锌量/%38.839.24040.741.742.843.845沸腾温度/℃11101090108010701060105010401030表5.3.3黄铜中含铸量与沸点的关系(5)真空除气。在真空条件下，由于铜液表面的气压极低，因此原来溶于铜液中的氢等气体，很容易逸出铜液。*§5.3.4熔炼铜合金使用的熔剂铜合金熔炼时，所用的熔剂有覆盖剂和精炼剂两种。覆盖剂主要是为了防止铜合金中合金元素的氧化、蒸发和吸气。精炼剂主要是为了除去铜合金中各种氧化夹杂。*铜合金常用的覆盖剂有木炭、玻璃、硼砂、苏打等。(1)木炭。干燥的木炭是铜合金中应用最普遍的一种覆盖剂。木炭的主要作用是防止氧化，脱氧和保温。但由于木炭是疏松多孔的物质，表面活性很大，对气体如氢、水蒸气真有很强的吸附能力，因此在使用前必须在高温(1000~1050℃)下焙烧，除去这些气体。木炭覆盖在合金液表面后，能立即燃烧生成还原性气体CO，CO产生在木炭与合金液表面间，成为合金液的保护气膜，从而阻止合金液进一步氧化。*§5.3.5.1覆盖剂*同时覆盖液面的木炭还能在铜液中Cu2O还原(即扩散脱氧)，因而也起到辅助脱氧作用。具有一定厚度的木炭层也能阻止气体的溶解和减少合金液中热量的散失，赤热的木炭层就是优良的保温剂。含镍铜合金不准使用木炭作为覆盖剂。因为镍对CO和氢具有很大的化学吸附性，含镍的铜合金采用木炭覆盖后，气孔率显著增加。我国很多工厂采用废石墨坩埚碎块代替木炭作为覆盖剂，效果很好。石墨碎块表面活性小、不易吸收水分和气体，因此不需要熔烧。很多工厂为了防止浇注时铜液温度降低，也有用草灰覆盖在浇包中的铜液表面，草灰保温性能良好，价格便宜，来源方便。*(2)玻璃。在不宜用木炭覆盖的情况下，玻璃覆盖是比较好的。玻璃是复合硅酸盐(Na2O?CaO?6SiO2)，其熔点为900~1200℃，性能稳定，与有色金属不产生化学反应，也不易吸收空气中水分和气体，这是玻璃覆盖剂的最大优点。常用的二元玻璃覆盖剂有:①50%碎玻璃+50%苏打，流动性很好的复合硅酸盐(CaSiO3?5Na2SiO3)，适用于铝青铜，含镍的锡青铜等熔点较高的铜合金。②37%碎玻璃十63%硼砂，熔点较低，兼有覆盖与精炼作用，适用于硅黄铜。③90%硅酸铀十10%食盐(或10%萤石)，在1000~1050℃熔化温度下碎成小块，用于黄铜效果较好。铜合金熔炼的精炼剂主要作用是除去铜合金液中不溶性氧化夹杂。铜合金液中最常见的不溶性氧化夹杂有Al2O3、SiO2、SnO2等，因其分解压力低，不能用脱氧法使其还原，这些氧化夹杂物熔点高，是固态小质点弥散分布在铜合金液中，由于这些氧化物大多数呈酸性或中性，因此常用碱性熔剂造渣除去这些杂质。§5.3.5.2精炼剂**精炼原理:在铜合金液中加入碱性熔剂造渣，由于碱性熔剂与酸性氧化物作用后生成低熔点的复合盐，这些复合盐不仅熔点低，而且密度小，易于聚集和上浮，因此很容易进入熔渣中被排除。常用的碱性精炼溶剂有苏打、冰晶石(Na3AlF6)、碳酸钙(CaCO3)、萤石及硼砂等。*①可用苏打、萤石、冰晶石作为精炼熔剂