[发明专利]一种铜稀土二元中间合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铜合金材料熔炼与铸造技术领域，具体为一种铜稀土二元中间合金的制备方法。

背景技术

目前，铜及铜合金是国民经济发展中重要的支柱性材料。然而，我国在铜合金熔铸及加工设备的设计、制造和新产品研发能力与发达国家差距巨大，国民经济发展中需要的多种高性能精密铜加工材不能自主生产。特别是，微合金化精密铜材技术的开发和应用速度慢，而稀土微合金化铜合金技术发展更为缓慢。

稀土作为工业上的“维生素”，在铜及铜合金中有着显著的作用：第一，稀土在铜及合金中显现出明显的合金化作用，这主要是指，稀土金属与铜及其内部的其它杂质形成第二相并且细化铜及其合金的组织。第二，稀土能够明显的增加合金的再结晶温度及并提高其软化温度。第三，稀土能够去除铜及其合金中的有害元素及杂质元素，净化合金。

在稀土微合金化铜材制造过程中，稀土的加入方式主要是靠中间合金方式加入。目前，稀土中间合金的专利申请已有报道，如：①“铜液新型精炼剂及制备方法（专利申请号95110174.9）”、②“一种铜及铜合金熔炼用精炼剂（专利申请号201210075176.4）”、③“一种紫杂铜精炼剂及其制备方法（专利申请号201310025569.9）”等。这些稀土中间合金精炼剂大多是多种稀土混合同时掺杂其他几种合金元素与铜形成的多元中间合金，此类中间合金元素众多成分复杂，对铜材的影响也极为复杂。然而在目前精密铜材的制备过程中，特别是TP2空调铜管、TU电子铜管等，这些铜材要求有极低的杂质含量，以最大限度的减少杂质元素对导热、导电性能的影响。虽然稀土金属可以去除铜中的有害元素及杂质元素，净化合金，但是目前的多种复杂多元合金精炼剂的添加，势必会导致异类元素的引入，降低精密铜材成分的纯净度。因此，在去除铜材有害杂质元素，改善铜材组织及加工性能的前提下，应该尽量减少中间合金添加引入更多的杂质元素，保证精密铜材成分的纯净度。然而，目前的几种稀土精炼剂无法满足现今精密铜材高纯度的制备要求。

发明内容

为了解决既要保证精密铜材高纯度的制备要求，又不会引入其他杂质元素的问题，本发明的目的在于提供一种铜稀土二元中间合金的制备方法，该方法应用于精密铜材稀土微合金化工艺中，可以显著减少异类杂质元素的引入，实现合金净化，提高合金强度及耐蚀性，保证精密铜材优良的导热导电性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种铜稀土二元中间合金的制备方法，采用真空熔炼炉，通过熔炼功率的调节，严格控制稀土金属的加入温度、合金精炼温度以及最后的浇注温度；在稀土金属加入后，充入氩气进行保护；然后搅拌合金熔体，静置精炼后真空浇注，获得铜稀土二元中间合金铸锭。

所述稀土金属为稀土镧、稀土铈、稀土镨、稀土钕、稀土钷、稀土钐、稀土铕或稀土镱。

所述的铜稀土二元中间合金的制备方法，具体步骤如下：

1）配置纯度为99.97wt%～99.99wt%的电解铜板占原料总重量的84～90%，纯度为98.9wt%～99.1wt%的稀土金属占原料总重量的10～16%；

2）真空炉内铸造装置中的铸铁成型模具、铸铁冒口模具、耐火砖浇注漏斗，在温度300～350℃下预热1～1.5小时；真空炉内铸造装置预热后，在铸铁冒口模具内侧布置厚度为2～3mm的冒口保温石棉；将真空炉内铸造装置组合后一并置入真空炉膛，使耐火砖浇注漏斗正对熔体浇道出口后，水平侧偏10～15mm；

3）在真空炉内加入设计重量的电解铜板，将电解铜板放入石墨坩埚内，将稀土金属破碎后放入炉盖上部的合金加料仓中，密闭炉体并抽真空，当炉内气压为0.1～1Pa时，开始熔炼；

4）通过阶梯式功率控制熔化电解铜板，在铜熔体温度为1180～1200℃时，加入稀土金属并充入氩气；当炉内气压为0.035～0.045MPa时，停止充气；搅拌中间合金熔体，搅拌时间1～2分钟；

5）搅拌后适当降低熔炼功率，当温度为1120～1140℃时开始静置精炼，精炼时间5～7分钟；

6）精炼后适当提高熔炼功率，当温度为1180～1200℃时开始浇注，倾转坩埚对准耐火砖浇注漏斗，逐渐将中间合金熔体逐渐浇入铸铁成型模具，浇注速度为0.15～0.20Kg/s；

7）浇注完成后停止加热，保持炉体内气压为≤1Pa的真空状态下随炉自然冷却；当炉内温度降为250～300℃后打破真空，取出铜稀土二元中间合金铸锭；

8）测定铜稀土二元中间合金锭中稀土金属的实际成分；