銅液是銅加工的靈魂,如何處理好銅水的純凈度,如何利用化學反應處理好銅液內(nèi)部質(zhì)量,傳統(tǒng)的銅熔煉工藝為什么要添加各種輔助材料,我們只有從理論上通透,才能在實踐中指導。
1.變質(zhì)處理
對合金熔體作變質(zhì)處理而達到改善鑄錠結晶組織或某種性能的目的,稱為變質(zhì)處理。添加變質(zhì)劑、振動下結晶等都是常見的變質(zhì)處理方法。
變質(zhì)處理的主要作用如下
(1)細化鑄錠的結晶組織,變粗大柱狀晶為細小等軸晶。
(2)減少晶界上某些低熔點物,或促使其球化。
(3)改變某些有害元素在鑄錠結晶組織中的分布狀況。
(4)兼有脫氧及除氣作用。
(5)提高鑄錠的高溫塑性。
選擇及使用變質(zhì)劑的原則如下
(1)至少與合金中的一種組元形成化合物,如通過包晶反應形成大量的化合物質(zhì)點。變質(zhì)劑元素能與合金中的主要組元形成化合物最為理想。
(2)成為晶核或形成化合物質(zhì)點,熔點應高于合金熔點。結晶之前應以分散的質(zhì)點均勻地分布于熔體中。
(3)具有較強的變質(zhì)能力,避免引起負面影響。
(4)加入時機和加入方法得當,減少燒失。
銅及銅合金熔體變質(zhì)處理的應用實例
2.除氣精煉
(1)氧化除氣
向熔體中輸入氧時,大量銅將被氧化,其反應式為:
4Cu+O2=2Cu2O
生成的氧化亞銅首先溶于銅液中,然后氧化亞銅又與銅液中的氫發(fā)生反應
Cu2O+H2=2Cu+H20
結果銅被還原,水蒸氣從熔體中逸出。反應連續(xù)不斷地進行時,銅液中的氫將不斷減少。
氧化銅液方法:用風管向熔池內(nèi)輸送壓縮空氣或氧和氮的混合氣體;采用氧化性熔劑等。氧化過程中應不斷取樣檢查熔體被氧化的程度,當認定銅液中的含氧量已達到要求時應立即停止氧化。經(jīng)氧化的銅液出爐前應該對銅液進行脫氧處理,以除去銅液中多余的氧。
(2)沸騰除氣
鋅的蒸氣壓強隨著溫度的升高而增高,在沸點即907℃時所達到的壓力等于ー個大氣壓,鋅的蒸發(fā)強度在還原氣氛下將增大若干倍,此時鋅的揮發(fā)不是通常的氧化性氣氛所能左右的。ZnO的分解壓力在1127℃時為5.4×10-21MPa。當熔融金屬過熱到1250℃時,ZnO的分解壓力不超過1.4×10-17MPa。ZnO的分解壓力如此小,鋅蒸氣被迅速氧化是不可避免的。
工頻有鐵芯感應電爐熔煉黃銅時熔溝中溫度高,形成鋅蒸氣泡上浮。隨著熔池溫度升高,鋅蒸氣氣壓逐漸增大,當整個熔池溫度升高到接近或超過沸點時,大量蒸氣從熔池噴出,即形成噴火現(xiàn)象。這種噴火程度越強烈,噴的次數(shù)越多,則熔體中的氫進入蒸氣泡也越多,除氣效果就越好。由于蒸氣泡自下向上分布較均勻,沸騰除氣的效果較好。含鋅低于20%的黃銅不能采用沸騰除氣方法。
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