高纯净铍铜QBe2合金用电渣熔炼渣系及其熔炼方法技术

本发明专利技术提供了高纯净铍铜QBe2合金用电渣熔炼渣系及其熔炼方法，所述电渣熔炼渣系中化学组分的重量百分比为：CaF2：34～56％、BaF2：30～35％、MgF2：10～15％、Al2O3：2～8％、SiO2：1～5％、CeO2：1～3％，其余为不可避免的杂质。所述熔炼方法包括：将Be重量百分比为3.8～4.1％的铍铜母合金、电解铜、电解镍、铍铜QBe2合金旧料混合后，采用真空感应熔炼及半连续铸造法制备成自耗电极母材；将电渣熔炼渣系化渣形成熔融态渣池后，在氩气保护下将自耗电极母材垂直插入渣池内进行电渣熔炼，同时分批次加入Ca粉，熔炼结束后得到无气孔、无夹杂物或极少夹杂物的高纯净铍铜QBe2合金。杂物的高纯净铍铜QBe2合金。杂物的高纯净铍铜QBe2合金。

【技术实现步骤摘要】
高纯净铍铜QBe2合金用电渣熔炼渣系及其熔炼方法


[0001]本专利技术属于金属材料冶金
，具体涉及一种高纯净铍铜QBe2合金用电渣熔炼渣系及其熔炼方法。

技术介绍

[0002]铍铜合金被誉为铜合金中的“弹性之王”，按铍含量高低分为高铍高强度合金(Be：1.6～2.1％)和低铍高导电率合金(Be：0.2～0.7％)。QBe2合金是航空航天用量最大的高铍高强度弹性合金，主要用于制造航空仪器仪表、伺服阀、弹性元件及结构件等。然而，航空航天行业对铍铜QBe2合金的产品质量要求非常高，特别是在纯净度、断口和超声波的检测性能等方面。采用感应熔炼+半连续铸造的常规工艺生产的铍铜QBe2合金锭，其加工的材料在这些方面难以达到标准要求。
[0003]电渣熔炼是一种利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源来精炼提纯金属的工艺。与常规工艺相比，电渣熔炼制备出的铍铜QBe2合金锭在纯净化冶炼和凝固组织控制上得到了较大的改善，加工材料的组织致密、成分均匀，β相明显减少且呈点状分布，断口和探伤检测结果都能达到标准要求。但铍铜QBe2合金锭内部的微气孔和微观非金属夹杂问题未能从根本上改善和解决，这是由于：其一，现有渣系源自常用的ANF系渣系，其中含有的CaO极易造成吸潮而产生气孔，且高熔点氧化物组元含量较多，熔炼时易进入金属熔池造成非金属夹杂；其二，由于现有渣系熔点偏高，与铍铜QBe2合金熔点相近，易造成熔速过快且电流不稳定，导致产生二重渣皮并与铸锭表层形成局部夹杂，造成铸锭表面时常出现褶皱、波纹等缺陷；其三，制备自耗电极母材常用非真空熔铸的方法，使母材中气孔和夹杂物难以控制，在电渣熔炼时不能有效去除；其四，现有电渣熔炼电流、结晶器水温和熔速等参数与渣阻不能达到最佳水平的平衡与匹配，使得熔池过热度大且较深，不利于夹杂物的有效控制。
[0004]因此，如何有效减少或去除气孔和非金属夹杂，获得高纯净铍铜QBe2合金锭是目前急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的目的之一在于提供一种高纯净铍铜QBe2合金用电渣熔炼渣系，该电渣熔炼渣系的熔点低于铍铜QBe2合金，可以很好的发挥精炼和提纯的作用。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种电渣熔炼渣系的熔炼方法，采用真空感应熔炼制备自耗电极母材，可以减少母材中的气孔和非金属夹杂物。
[0007]为达到上述目的之一，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种高纯净铍铜QBe2合金用电渣熔炼渣系，所述电渣熔炼渣系中化学组分的重量百分比为：CaF2：34～56％、BaF2：30～35％、MgF2：10～15％、Al2O3：2～8％、SiO2：1～5％、CeO2：1～3％，其余为不可避免的杂质。
[0009]进一步地，所述化学组分的松装比≥1.0g/cm3。
[0010]进一步地，所述CaF2、BaF2、MgF2、Al2O3、SiO2的粒度≤0.18mm，且粒度<0.075mm的含量＜30％；所述CeO2的粒度≤10μm。
[0011]进一步地，所述CaF2、CeO2、SiO2的纯度为99％以上；所述BaF2、MgF2的纯度为98％以上；所述Al2O3的纯度为95％以上。
[0012]进一步地，所述杂质的重量百分比＜0.5％。
[0013]为达到上述目的之二，本专利技术采用如下技术方案：
[0014]一种电渣熔炼渣系的熔炼方法，所述熔炼方法包括以下步骤：
[0015]步骤一、将Be重量百分比为3.8～4.1％的铍铜母合金、电解铜、电解镍、铍铜QBe2合金旧料混合后，采用真空感应熔炼及半连续铸造法制备成自耗电极母材；
[0016]步骤二、将所述电渣熔炼渣系放置于电渣炉结晶器内进行化渣，形成熔融态渣池后，在氩气保护下，再将步骤一中的自耗电极母材垂直插入渣池内进行电渣熔炼，同时在电渣熔炼过程中分批次加入Ca粉，熔炼结束后得到高纯净铍铜QBe2合金锭。
[0017]渣系在电流作用下熔化并发生化学反应形成渣池，产生出的大量热量将自耗电极母材熔化为稳定的金属熔滴，金属溶滴穿过渣系时，大量的杂质被渣系吸附后上浮至熔池表面，而纯净的金属溶滴继续下沉至结晶器的底部，在结晶器水冷作用下再次凝固为重熔锭。
[0018]进一步地，在所述步骤二之前，将所述电渣熔炼渣系在420～680℃温度下烘烤8～12h。
[0019]进一步地，所述步骤一中真空感应熔炼时的熔炼真空度≤0.6Pa，熔炼温度为1230～1410℃；所述步骤一中半连续铸造时的铸造温度为1160～1340℃，铸造速度为58～76mm/min。
[0020]进一步地，所述自耗电极母材的直径为110～145mm，所述电渣炉结晶器的直径为185～220mm。
[0021]进一步地，所述自耗电极母材和电渣炉结晶器的填充比为0.35～0.43。
[0022]进一步地，所述步骤二中电渣熔炼渣系的化渣电流为1250～2000A；电渣熔炼的稳态给定电流为3120～3830A，熔速为120～150kg/h，电渣炉结晶器的冷却水温为28～34℃。
[0023]进一步地，所述步骤二中电渣熔炼过程中加入Ca粉的时机为熔炼初期、中期和后期，三期共加入Ca粉的总量为所述电渣熔炼渣系的重量的0.1～0.4％；
[0024]所述Ca粉的纯度为99.99％。
[0025]进一步地，所述步骤二中氩气的流量为3
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5L/min。
[0026]本专利技术提供的电渣熔炼渣系和熔炼方法，与现有技术相比具有如下的有益效果：
[0027](1)本专利技术提供的电渣熔炼渣系的熔点为950～980℃，远低于铍铜QBe2合金的熔点，有利于电渣熔炼过程中熔速的控制；此外，本渣系组分中不含CaO，大大降低了因吸潮而产生气孔的概率。
[0028](2)本专利技术提供的电渣熔炼渣系的熔炼方法，其中采用的真空感应熔炼的方法制备自耗电极母材，一定程度上减少了母材中的气孔和非金属夹杂物。
[0029](3)本专利技术在电渣熔炼过程中加入的Ca粉能够起到均质化处理的作用，进而有效去除气孔和非金属夹杂物，达到航空航天对铍铜QBe2合金高纯净的使用要求。
附图说明
[0030]图1(a)为本专利技术实施例1所制备的铍铜QBe2合金的抛光组织；
[0031]图1(b)为本专利技术实施例1所制备的铍铜QBe2合金的酸腐蚀后晶粒组织；
[0032]图2(a)为本专利技术实施例2所制备的铍铜QBe2合金的抛光组织；
[0033]图2(b)为本专利技术实施例2所制备的铍铜QBe2合金的酸腐蚀后晶粒组织；
[0034]图3(a)为本专利技术实施例3所制备的铍铜QBe2合金的抛光组织；
[0035]图3(b)为本专利技术实施例3所制备的铍铜QBe2合金的酸腐蚀后晶粒组织。
具体实施方式
[0036]以下结合附图对本专利技术的技术方案和具体实施方式作出详细说明。
[0037]本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯净铍铜QBe2合金用电渣熔炼渣系，其特征在于，所述电渣熔炼渣系中化学组分的重量百分比为：CaF2：34～56％、BaF2：30～35％、MgF2：10～15％、Al2O3：2～8％、SiO2：1～5％、CeO2：1～3％，其余为不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的电渣熔炼渣系，其特征在于，所述化学组分的松装比≥1.0g/cm3。3.如权利要求1所述的电渣熔炼渣系，其特征在于，所述CaF2、BaF2、MgF2、Al2O3、SiO2的粒度≤0.18mm，且粒度<0.075mm的含量＜30％；所述CeO2的粒度≤10μm。4.如权利要求1所述的电渣熔炼渣系，其特征在于，所述CaF2、CeO2、SiO2的纯度为99％以上；所述BaF2、MgF2的纯度为98％以上；所述Al2O3的纯度为95％以上。5.如权利要求1所述的电渣熔炼渣系，其特征在于，所述杂质的重量百分比＜0.5％。6.一种高纯净铍铜QBe2合金用电渣熔炼渣系的熔炼方法，其特征在于，所述电渣熔炼渣系为权利要求1
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5任一项所述的电渣熔炼渣系，所述熔炼方法包括以下步骤：步骤一、将Be重量百分比为3.8～4.1％的铍铜母合金、电解铜、电解镍、铍铜QBe2合金旧料混合后，采用真空感应熔炼及半连续铸造法制备成自...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金山，刘伟锋，任海强，葛大明，赵红运，韩俊钢，饶晓方，
申请(专利权)人：宁夏中色新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：