專利名稱：一種錫青銅合金熔煉用精煉劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及錫青銅合金技術領域，具體涉及一種錫青銅合金熔煉用精煉劑。
背景技術：
固體精煉劑一般是由多種無機鹽干燥處理后，按一定比例混合配制而成。在合金熔鑄過程中加入適量精煉劑可以起到除氣除渣、細化晶粒的作用。目前，銅合金在精煉時用于脫氫脫氧的方法主要有真空法、惰性氣體法、氧化法脫氫以及采用磷銅、鋰、鎂、硼等方法脫氧，但存在脫氫設備成本高、效率低等問題，而脫氧時又存在磷銅弱化銅導電性、鎂導致夾雜缺陷，鋰價格較貴，硼 氧效果較差等諸多問題，上述銅的脫氫脫氧精煉技術均難以滿足高質量銅合金產品的要求。因此，針對不同的銅合金類型，國內外相關研究人員開發了不同的銅合金專用的精煉劑品種，如黃銅精煉劑、青銅精煉劑、CBF-10鈹銅精煉劑等，而僅僅針對青銅精煉劑的研究，也有鋁青銅精煉劑、鎳青銅精煉劑、高鉛青銅精煉劑等多種類型，例如南昌航空工業學院聶小武等人員研究了針對鋁青銅、硅青銅等銅合金的精煉劑，精煉劑的組成為60%氯化鈉、40%冰晶石或20%冰晶石、20%氟石、60%氟化鈉(均為質量分數)。 然而，目前針對錫含量8 14%的高錫耐磨錫青銅合金熔煉用精煉劑的研究與開發尚未見有公開報道。

發明內容
本發明的目的在于提供一種專用于錫含量8 14%的高錫耐磨錫青銅合金熔煉用精煉劑。為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是一種錫青銅合金熔煉用精煉劑， 由以下重量百分含量的組分組成60-80%的Eu或Eu203、10-30%的Si02、8_10%的Rb2O2禾口 0. 5-2% 的 YVO4 或 Y2O3。進一步地，所述精煉劑由以下重量百分含量的組分組成Eu 60-70%、SiO2 20-30%、Rb2O2 8-10%、YVO4 0. 5_2%，或所述精煉劑由以下重量百分含量的組分組成=Eu2O3 60-80%、SiO2 10-30%、Rb2O2 8-10%, Y2O3 0. 5-2% 優選的，所述精煉劑由以下重量百分含量的組分組成Eu 66%、SiO2 25%、Rb2O2 8%, YVO4 1%，或所述精煉劑由以下重量百分含量的組分組成Eu2O3 75%、SiO2 15%、Rb2O2 8%, Y2O3 2%。本發明提供的錫含量8 14%的高錫耐磨錫青銅合金熔煉用精煉劑的組成成分有銪、銣、釔稀土元素，其中氧化銪Eu2O3能吸收空氣中的二氧化碳和水；氧化銣Rb2O2具有催化作用；Eu金屬粉末與釩酸釔YVO4協同作用可有效降低合金的晶粒度，提高合金的綜合性能；氧化釔Y2O3與氧化銪Eu2O3中的Eu協同作用，也可以有效降低合金晶粒度，提高合金綜合性能。二氧化硅SiO2吸附性強，能與多種金屬氧化物在高溫下反應生成硅酸鹽，后續經扒渣除去，可用作雜質擴散的掩蔽膜和保護層。本發明提供的錫青銅合金熔煉用精煉劑具有精煉、清渣、覆蓋等功能，其加入后在銅液中產生大量微小氣泡，促進銅液中氣體逸出與夾雜物上浮，并且由于應用對象錫青銅的錫含量高達8 14%，錫的加入極易形成二氧化錫SnO2等夾雜物，該精煉劑與銅液中 SnO2, Al2O3及ZnO等夾雜物反應生成高熔點復合鹽，隨即受表面張力與氣泡的作用而形成浮渣，經扒渣處理后可實現有效除渣，改善材料內部與表面質量，提高產品機械性能。另外， 該精煉劑無毒無害，對環境友好。在高錫耐磨錫青銅合金制備過程中添加該精煉劑，具有增強熔體流動性，除渣除氣，防止產生鑄造氣孔，細化晶粒，改善產品綜合性能等作用。通過添加該精煉劑，制得的高錫耐磨錫青銅 合金產品成分均勻，組織細化，偏析得到明顯改善。


圖1為試驗例1得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的切面的宏觀組織照片； 圖2為對比例得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的切面的宏觀組織照片；
圖3為試驗例2得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的微觀組織照片； 圖4為試驗例3得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的微觀組織照片； 圖5為試驗例4得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的微觀組織照片； 圖6為對比例得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的微觀組織照片。
具體實施例方式實施例1
本實施例提供的錫青銅合金熔煉用精煉劑由以下重量百分含量的組分組成EU 66%、 SiO2 25%、Rb2O2 8%, YVO4 1%。實施例2
本實施例提供的錫青銅合金熔煉用精煉劑由以下重量百分含量的組分組成=Eu2O3 75%、SiO2 15%、Rb2O2 8%, Y2O3 2%。實施例3
本實施例提供的錫青銅合金熔煉用精煉劑由以下重量百分含量的組分組成=Eu2O3 60%、SiO2 30%、Rb2O2 8%, Y2O3 2%。實施例4
本實施例提供的錫青銅合金熔煉用精煉劑由以下重量百分含量的組分組成=Eu2O3 80%、SiO2 10%、Rb2O2 9. 5%、Y2O3 0. 5%。實施例5
本實施例提供的錫青銅合金熔煉用精煉劑由以下重量百分含量的組分組成=Eu2O3 70%、SiO2 18%、Rb2O2 10%、Y2O3 2%。實施例6
本實施例提供的錫青銅合金熔煉用精煉劑由以下重量百分含量的組分組成Eu 60%、 SiO2 30%、Rb2O2 8%, YVO4 2%。實施例7
本實施例提供的錫青銅合金熔煉用精煉劑由以下重量百分含量的組分組成Eu 80%、 SiO2 10%、Rb2O2 9. 5%、YVO4 0. 5%。
實施例8
本實施例提供的錫青銅合金熔煉用精煉劑由以下重量百分含量的組分組成Eu 70%、 SiO2 18%、Rb2O2 10%、YVO4 2%。試驗例1
采用實施例1的錫青銅合金熔煉用精煉劑制備高錫耐磨錫青銅合金鑄錠，具體步驟
為
(1)準備原材料取純度為99.95%的1#電解銅板、純度為99. 90%的1#錫錠、純度為 99. 99%的1#鎳板、純度為99. 994%的1#鉛錠，之后經裁剪、烘干和表面除油處理，待用；
(2)配料按高錫耐磨錫青銅合金的組成稱取經步驟(1)處理后的原材料，其中高錫耐磨錫青銅合金由以下重量百分含量的組分組成Sn 14%，Pb 2%, Ni 1%，雜質成分Fe、Sb、 Al、Zn、P、Si和Bi的總含量為0. 28%，余量為Cu ；
(3)熔煉先向熔煉爐中加入約20cm厚的木炭，然后再向熔煉爐中加入電解銅板，迅速加熱使電解銅板在微氧化氣氛下熔化，溫度為1250°C，持續時間40分鐘；待電解銅板完全熔化后升溫至1550°C并加入純鎳板，繼續在微氧化氣氛下使純鎳板熔化，持續時間10分鐘；待純鎳板熔化后，溫度降至1250°C，再加入純錫錠、純鉛錠進行微氧化氣氛下熔煉，持續時間1分鐘，熔煉過程中用石墨攪拌棒攪拌，用扒渣棒扒渣；
(4)添加精煉劑扒渣完畢后溫度保持在1250°C并向熔液中加入實施例1提供的精煉齊U，精煉劑的用量為熔液總重的0. 5%，加入前將精煉劑在150°C溫度下進行焙烘50分鐘，焙烘好后按加入量稱取；將稱取好的精煉劑加入熔液內，加入方式采用石墨罩將包裹在紙中的定量精煉劑壓入熔液中，并快速用石墨攪拌棒進行從上到下的充分攪拌，使其在溶液中充分擴散，均勻分布；然后溫度降至120(TC并靜置5分鐘，待熔液表面有浮渣時，再利用扒渣棒進行扒渣處理，直至熔液表面無浮渣出現；
(5)澆注熔液表面無浮渣出現后，待熔液表面撥開熔液呈鏡面狀后，將熔液轉移至澆包內，然后澆注到預熱過的鑄型中，預熱溫度為350°C，澆注溫度為1150°C，之后冷卻，取出，得到高錫耐磨錫青銅合金鑄錠。試驗例2
與試驗例1的區別僅在于本試驗例是采用實施例2的錫青銅合金熔煉用精煉劑來制備高錫耐磨錫青銅合金鑄錠，其具體步驟與試驗例1相同。試驗例3
與試驗例1的區別僅在于本試驗例是采用實施例5的錫青銅合金熔煉用精煉劑來制備高錫耐磨錫青銅合金鑄錠，其具體步驟與試驗例1相同。試驗例4
與試驗例1的區別僅在于本試驗例是采用實施例8的錫青銅合金熔煉用精煉劑來制備高錫耐磨錫青銅合金鑄錠，其具體步驟與試驗例1相同。對比例
不使用精煉劑制備高錫耐磨錫青銅合金鑄錠，其制備步驟與試驗例1相比省略添加精煉劑步驟，其具體步驟為
(1)準備原材料取純度為99. 95%的1#電解銅板、純度為99. 90%的1#錫錠、純度為 99. 99%的1#鎳板、純度為99. 994%的1#鉛錠，之后經裁剪、烘干和表面除油處理，待用；(2)配料按高錫耐磨錫青銅合金的組成稱取經步驟(1)處理后的原材料，其中高錫耐磨錫青銅合金由以下重量百分含量的組分組成Sn 14%，Pb 2%，附1%，雜質成分？^513、八1、 Zn、P、Si和Bi的總含量為0. 25%，余量為Cu ；
(3)熔煉先向熔煉爐中加入約20cm厚的木炭，然后再向熔煉爐中加入電解銅板，迅速加熱使電解銅板在微氧化氣氛下熔化，溫度為1250°C，持續時間40分鐘；待電解銅板完全熔化后升溫至1550°C并加入純鎳板，繼續在微氧化氣氛下使純鎳板熔化，持續時間10分鐘；待純鎳板熔化后，溫度降至1250°C，再加入純錫錠、純鉛錠進行微氧化氣氛下熔煉，持續時間1分鐘，熔煉過程中用石墨攪拌棒攪拌，用扒渣棒扒渣；
(4)澆注待熔液表面無浮渣出現后，熔液表面撥開熔液呈鏡面狀，將熔液轉移至澆包內，然后澆注到預熱過的鑄型中，預熱溫度為350°C，澆注溫度為1150°C，之后冷卻，取出， 得到高錫耐磨錫青銅合金鑄錠。對試驗例1-試驗例4以及對比例得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠進行如下測試。將試驗例1和對比例得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠剖切開，各取試驗例1和對 比例得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠中的一段，將切面部分浸入30%的硝酸水溶液中浸泡 15分鐘腐蝕，然后用工業純堿擦拭并用清水進行沖洗后，用肉眼觀察試驗例1和對比例得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的切面的宏觀組織，其中試驗例1得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的切面的宏觀組織照片見圖1所示，對比例得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的切面的宏觀組織照片見圖2所示。從圖1可以看出，精煉劑的加入明顯細化了組織晶粒，整個切面組織都是由均勻細小的等軸晶組成。從圖2可以看出僅靠近鑄型內壁的液態金屬由于冷卻速度較快形成一層細小的等軸晶外殼，而后以枝晶形式生長，形成與模壁垂直的柱狀晶， 整個產品切面以大塊柱狀晶為主，晶粒較粗大。試驗例2、試驗例3、試驗例4得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠和對比例得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠經打磨、拋光，并用三氯化鐵鹽酸乙醇溶液(該三氯化鐵鹽酸乙醇溶液的配制方法為取三氯化鐵3g、濃鹽酸2mL、無水乙醇96mL，將無水乙醇用滴管滴入濃鹽酸中，再將塊狀三氯化鐵放入鹽酸乙醇溶液中進行攪拌溶解即得。)腐蝕后，在OLYMPUS PMG3型倒置式光學金相顯微鏡下觀察合金微觀組織，其中試驗例2得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的微觀組織照片見圖3所示，試驗例3得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的微觀組織照片見圖4所示，試驗例4得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的微觀組織照片見圖5所示， 對比例得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的微觀組織照片見圖6所示。從圖6可以看出，對比例得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的合金微觀組織主要是樹枝狀結晶，錫元素分布在枝干間，晶粒較粗大，鉛也以較大顆粒狀的單質點分布于銅基體上，從圖3、圖4、圖5可以看出， 試驗例2、試驗例3、試驗例4得到的高錫耐磨錫青銅合金鑄錠的合金微觀組織中樹枝晶仍存在，但晶粒明顯變得細小，鉛質點的分布也更加彌散均勻，偏析得到明顯改善。
權利要求
1.一種錫青銅合金熔煉用精煉劑，其特征在于，所述精煉劑由以下重量百分含量的組分組成60-80% 的 Eu 或 Eu2O3> 10-30% 的 SiO2,8-10% 的 Rb2O2 和 0. 5-2% 的 YVO4 或 Y2O30
2.根據權利要求1所述的錫青銅合金熔煉用精煉劑，其特征在于，所述精煉劑由以下重量百分含量的組分組成Eu 60-70%、SiO2 20-30%、Rb2O2 8-10%, YVO4 0. 5_2%。
3.根據權利要求2所述的錫青銅合金熔煉用精煉劑，其特征在于，所述精煉劑由以下重量百分含量的組分組成Eu 66%、SiO2 25%、Rb2O2 8%, YVO4 1%。
4.根據權利要求1所述的錫青銅合金熔煉用精煉劑，其特征在于，所述精煉劑由以下重量百分含量的組分組成Eu2O3 60-80%、SiO2 10-30%、Rb2O2 8-10%, Y2O3 0. 5_2%。
5.根據權利要求4所述的錫青銅合金熔煉用精煉劑，其特征在于，所述精煉劑由以下重量百分含量的組分組成Eu2O3 75%、SiO2 15%、Rb2O2 8%, Y2O3 2%。
全文摘要
本發明公開了一種錫青銅合金熔煉用精煉劑，該精煉劑由以下重量百分含量的組分組成60-80%的Eu或Eu2O3、10-30%的SiO2、8-10%的Rb2O2和0.5-2%的YVO4或Y2O3。該錫青銅合金熔煉用精煉劑具有精煉、清渣、覆蓋等功能，其加入后在銅液中產生大量微小氣泡，促進銅液中氣體逸出與夾雜物上浮，并且由于應用對象錫青銅的錫含量高達8~14%，錫的加入極易形成二氧化錫等夾雜物，該精煉劑可與銅液中SnO2、Al2O3及ZnO等夾雜物反應生成高熔點復合鹽，隨即受表面張力與氣泡的作用而形成浮渣，經扒渣處理后能有效除渣，改善材料內部與表面質量，提高制得的產品的機械性能。
文檔編號C22C9/02GK102304634SQ20111024871
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月26日 優先權日2011年8月26日
發明者劉亞民, 周延軍, 宋克興, 張彥敏, 張莉, 楊國義, 王青, 翟冠峰, 蔡元京, 賈淑果, 趙保建, 趙培峰, 魏軍 申請人:河南江河機械有限責任公司, 河南科技大學