[发明专利]一种铜或铜合金材料的制备方法及精炼用精炼剂

说明书

本发明属于有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种铜或铜合金材料的制备方法及精炼用精炼剂。本发明的铜或铜合金材料精炼用精炼剂为由Cu元素、RE元素、M元素构成的合金；所述RE元素为稀土元素，所述M元素为碱金属元素或碱土金属元素。本发明的精炼剂能够与氧、磷、硫杂质生成密度较小的化合物，从而达到去除杂质的目的。采用本发明的精炼剂精炼后的铜或铜合金材料中的氧、磷以及硫的含量均为ppm级，并且制备成本较低。

技术领域

本发明属于有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种铜或铜合金材料的制备方法及精炼用精炼剂。

背景技术

铜材料，包括纯铜和铜合金，由于极好的导电、导热、耐腐蚀性及韧性等特点被广泛使用。其中铜合金为以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金，加入的元素不同使得铜合金的性能有所差异。因此现有技术中常通过调整添加的元素种类以及含量来改善铜合金的性能。在铜材料尤其是铜合金的制备过程中，常将原料先熔炼成熔液，但在熔炼时极易被氧化和吸附其他杂质。当氧和其他杂质如硫、磷等在铜材料中共存时，对铜材料的性能有一定的影响。如氧、硫在铜中形成Cu₂O和Cu₂S脆性化合物，降低铜材料的塑性以及导电性；磷在铜的固溶度虽然很小，但会使铜材料的电导率显著降低。

为去除氧磷硫等有害杂质，铜材料的制备过程一般包括：先将原料熔炼成熔液，然后加入精炼剂进行精炼，扒渣后浇铸。其中精炼步骤是去除氧、磷、硫等有害杂质的关键步骤，在精炼过程中常采用能够与氧及其他有害杂质反应生成其他化合物的精炼剂，生成的化合物的密度较小进入渣相从而除去有害杂质。目前，开发出除杂效果好并且成本低的精炼剂已成为研究者的工作之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜或铜合金材料精炼用精炼剂，该精炼剂能够使铜或铜合金材料中氧、磷、硫的含量降至ppm级。

本发明的目的还在于提供一种铜或铜合金材料的制备方法，该制备方法成本低并且制得的铜或铜合金材料中氧、磷、磷的含量极低。

本发明的铜或铜合金材料精炼用精炼剂采用的技术方案为：

一种铜或铜合金精炼用精炼剂，该精炼剂为由Cu元素、RE元素、M元素构成的合金；所述RE元素为稀土元素，所述M元素为碱金属元素或碱土金属元素。

碱金属及碱土金属有较好的还原性，能够作为脱氧剂使用。稀土(RE)元素能够与一些有害杂质形成难熔化合物从而除去杂质，并且RE还具有细化晶粒从而提高材料的性能的作用。本发明的精炼剂为含RE与碱金属或碱土金属的铜合金，其中RE可以为一种稀土也可以为混合稀土。在精炼时，由于RE与M是以合金的形式加入到熔液中，RE原子与M原子之间的间距较小，能够与熔液中杂质元素氧、磷、硫形成密度较小的RE-M-O、RE-M-S及RE-M-P复合化合物，容易在熔液中上浮进入渣相而除去。

优选的，为控制成本，所述RE元素为为La元素、Ce元素、Pr元素、Nd元素、Pm元素、Sm元素、Eu元素、Y元素、Sc元素中的一种或多种。

优选的，所述M元素为Li元素、Na元素、K元素、Be元素、Mg元素、Ca元素中的一种。进一步优选的，所述M元素为Na元素。

该精炼剂中Cu元素的质量百分含量为50～70％，RE元素的质量百分含量为10～30％，M元素的质量百分含量为10～30％。将RE元素以及M元素的质量百分含量均控制在10～30％的原因是：当RE元素以及M元素的含量过低时，精炼效果不明显；若RE元素以及M元素的含量过高，则在精炼过程中会烧损过大，利用率不高。进一步优选的，所述Cu元素的质量百分含量为60～70％，RE元素的质量百分含量为15～20％，M元素的质量百分含量为15～20％。

本发明的铜或铜合金材料的制备方法采用的技术方案为：