铜液是铜加工的灵魂,如何处理好铜水的纯净度,如何利用化学反应处理好铜液内部质量,传统的铜熔炼工艺为什么要添加各种辅助材料,我们只有从理论上通透,才能在实践中指导。
1.变质处理
对合金熔体作变质处理而达到改善铸锭结晶组织或某种性能的目的,称为变质处理。添加变质剂、振动下结晶等都是常见的变质处理方法。
变质处理的主要作用如下
(1)细化铸锭的结晶组织,变粗大柱状晶为细小等轴晶。
(2)减少晶界上某些低熔点物,或促使其球化。
(3)改变某些有害元素在铸锭结晶组织中的分布状况。
(4)兼有脱氧及除气作用。
(5)提高铸锭的高温塑性。
选择及使用变质剂的原则如下
(1)至少与合金中的一种组元形成化合物,如通过包晶反应形成大量的化合物质点。变质剂元素能与合金中的主要组元形成化合物最为理想。
(2)成为晶核或形成化合物质点,熔点应高于合金熔点。结晶之前应以分散的质点均匀地分布于熔体中。
(3)具有较强的变质能力,避免引起负面影响。
(4)加入时机和加入方法得当,减少烧失。
铜及铜合金熔体变质处理的应用实例
2.除气精炼
(1)氧化除气
向熔体中输入氧时,大量铜将被氧化,其反应式为:
4Cu+O2=2Cu2O
生成的氧化亚铜首先溶于铜液中,然后氧化亚铜又与铜液中的氢发生反应
Cu2O+H2=2Cu+H20
结果铜被还原,水蒸气从熔体中逸出。反应连续不断地进行时,铜液中的氢将不断减少。
氧化铜液方法:用风管向熔池内输送压缩空气或氧和氮的混合气体;采用氧化性熔剂等。氧化过程中应不断取样检查熔体被氧化的程度,当认定铜液中的含氧量已达到要求时应立即停止氧化。经氧化的铜液出炉前应该对铜液进行脱氧处理,以除去铜液中多余的氧。
(2)沸腾除气
锌的蒸气压强随着温度的升高而增高,在沸点即907℃时所达到的压力等于ー个大气压,锌的蒸发强度在还原气氛下将增大若干倍,此时锌的挥发不是通常的氧化性气氛所能左右的。ZnO的分解压力在1127℃时为5.4×10-21MPa。当熔融金属过热到1250℃时,ZnO的分解压力不超过1.4×10-17MPa。ZnO的分解压力如此小,锌蒸气被迅速氧化是不可避免的。
工频有铁芯感应电炉熔炼黄铜时熔沟中温度高,形成锌蒸气泡上浮。随着熔池温度升高,锌蒸气气压逐渐增大,当整个熔池温度升高到接近或超过沸点时,大量蒸气从熔池喷出,即形成喷火现象。这种喷火程度越强烈,喷的次数越多,则熔体中的氢进入蒸气泡也越多,除气效果就越好。由于蒸气泡自下向上分布较均匀,沸腾除气的效果较好。含锌低于20%的黄铜不能采用沸腾除气方法。