[发明专利]铍铜合金生产及铸锭工艺

说明书

技术领域本发明涉及一种生产及铸锭工艺，尤其是铍铜合金的生产及铸锭工艺。

背景技术铍铜又名铍青铜或铍铜合金，是力学、物理、化学综合性能良好的一种合金，在20℃时，比重为8.26t／m3，熔点850-1000℃；经固溶时效热处理后，可获得高强度、高导电性能的产品。铍铜高强度铸造合金，经热处理后不仅具有高强度，很高的硬度而且具有非磁、耐磨、耐蚀的优点，优良的铸造性能，适用于制造各种模具、防爆安全工具、耐磨件如凸轮、齿轮、蜗轮、轴承等。铍铜高导电铸造合金，经热处理后具有较高的导电率和导热率，适用于制造开关零件，强接触和类似的载流元件，制作电阻焊的夹钳、电极材料和塑料模具、水电连铸机结晶器内套等。铍铜合金的种类很多，在生产实际中，分为铸造金属及合金与压力加工金属及合金两大类。铸造金属及合金就是将熔融的金属或者合金直接铸造成零件或铸锭，用金属切削加工的方法将这些铸件加工之后便可成为机械零件而被使用；压力加工金属及其合金是将熔融的金属或合金先铸造成铸锭，再通过轧制、挤压、拉伸等压力加工的方法，加工成具有一定尺寸、形状和性能的板材、带材、箔材、棒材、型材、线材等产品，供给各个部门使用。

中国专利CN102181744A号所公开的“一种高性能铍铜合金及其制备方法”专利(申请号：201110105646.2)，按重量百分比包括铍1.6-2.2，钴和镍共0.35-0.65，钇0.03-0.1，钛0.03-0.1，硼0.1-0.3，镁0.1-0.3，余量的铜；其中，铍以铍铜中间合金的形式加入，铍占铍铜合金3.8-4.2的百分比重，钴和镍也分别以钴铜合金、镍铜合金的中间合金形式加入，钴和镍分别占合金的8-12的百分比重，钛以钛铜中间合金形式加入，钛占合金的4-6的百分比重，钇以钇铜中间合金形式加入，钇占合金的8-12的百分比重。中国专利CN1472352号所公开的“一种薄带连铸结晶辊用低铍铜合金及其生产工艺”专利(申请号：02136307.2)，在低Be铜合金基础上加入Ni，Si、Zr、Re元素，发挥合金元素相互作用的优势，并通过将冶炼后的合金浇注成铸锭或铸坯，将铸坯进行热锻；将热锻后的铸锭进行固溶处理，铸坯在水中淬火；之后，还包括对铸坯进行冷变形；和保温、时效处理工艺步骤，得到高强度和高导热性的符合薄带连铸结晶辊用的低铍铜合金材质。这两项专利的不足之处在于：均为铍铜合金的后续加工方法，未涉及铍铜合金生产本身技术。

发明内容本发明的目的就是要提供一种铍铜合金生产及铸锭工艺，使得铍铜合金生产更加简单，提高生产效率和铍铜合金成分的均匀性。

为了达到上述目的，本发明提供的铍铜合金生产及铸锭工艺包含如下步骤：

①、配料：将铜、氧化铍、炭黑按照重量单位比350∶44∶23进行配料，再准备25重量单位的以前生产产生的炉渣，其中，铜原料的形状为片状，铜片单个体积≤长X宽X高=10厘米X10厘米X1.5厘米，氧化铍和炭黑为粉末状；此配料比能够保证在电弧炉熔炼后得到的铍铜中间合金即铍铜母合金中铍的含量为3.85～4.1％；

②、混合：将氧化铍、炭黑放入混料机进行混合获得混合物，混合时间不少于15分钟；其中，混料机为现有技术与设备；

③、进料：按照分层的原则，先在石墨坩埚内铺设一层铜原料，再铺设一层氧化铍和炭黑的混合物，反复多次铺设后在上面铺设一层铜原料，再将炉渣覆盖在铜原料上面。这种进料方式，能够保证铍铜合金成分的均匀，而炉渣的覆盖能够有效减少氧化铍的逃逸；

④、电弧炉熔炼：向电弧炉送电，使炉内温度逐步达到2000～2100℃后，保持熔炼时间两个半小时，熔炼时间正负误差不超过15分钟，得到铍的含量为3.85～4.1％的铍铜中间合金即铍铜母合金。此步骤能够保证氧化铍和炭黑的混合物充分反应，并与铜充分熔合。其中，电弧炉为冶金行业的常用设备，这里不再赘述；

⑤、出料及第一次铸锭：缓慢倾斜电弧炉体，将铍铜母合金熔液倒入出料车中，加入70重量单位的铜原料，用石墨棒搅拌19～21分钟，让铜原料熔化，除去碳化铍、一氧化碳，再将铍铜合金熔液上面的炉渣除去，得到铍的含量为3.3～3.4％的铍铜合金熔液，待铍铜合金熔液温度降到1100℃时注入金属模具内自然冷却，完成第一次铸锭；

⑥、中频炉熔炼：将第一次铸锭得到的铍铜合金放入中频炉中，送电使炉内温度逐步达到1100～1200℃后，保持熔炼时间150分钟，断电后用石墨棒搅拌19～21分钟，除去铍铜合金熔液上面的杂质。此步骤让铍铜合金的含量更加均匀，表面质量更具光泽感；