一种高温度配制铅合金的稀土添加工艺的制作方法

本发明涉及铅合金生产技术领域，具体为一种高温度配制铅合金的稀土添加工艺。

背景技术：

铅合金是以铅为基材加入其他元素组成的合金，铅合金广泛应用于电解锌、电解铜和蓄电池等行业，作为湿法冶金工艺中的应用阳极，铅合金表面在腐蚀过程中产生氧化物、硫化物或其他复盐化合物覆膜，有阻止氧化、硫化、溶解或挥发等作用，所以在空气、硫酸、淡水和海水中都有很好的耐蚀性，铅合金熔点低、流动性好，凝固收缩率小，熔损少，重熔时成分变化小，可铸造形状复杂、轮廓清晰的器件，广泛应用于铸造铅字和制作模型等，铅合金的变形抗力小，铸锭不需加热即可用轧制、挤压等工艺制成板材、带材、管材、棒材和线材，且不需中间退火处理，但是虽然铅合金具有硬度高、力学性能好、铸造性能优、使用寿命长、生产工艺简单等优点，但是随着科学技术的发展，传统的铅合金难以满足科技的需要，而向铅合金中加入少量稀土元素，可大大改善铅合金的性能，但是现有的稀土添加工艺添加时稀土元素与合金熔液之间混合均匀性较差，不同金属的熔点不一致，混合配制成合金难度大，且稀土元素容易与氧发生反应，影响制得的稀土铅合金的质量，因此有必要对现有技术进行改进，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高温度配制铅合金的稀土添加工艺，以解决上述背景技术中提出的现有的稀土添加工艺添加时稀土元素与合金熔液之间混合均匀性较差，不同金属的熔点不一致，混合配制成合金难度大，且稀土元素容易与氧发生反应，影响制得的稀土铅合金的质量的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高温度配制铅合金的稀土添加工艺，包括以下步骤：

s1：称取一定量的铅锭和合金元素铸锭，将铅锭放入真空熔炼炉内，对真空熔炼炉进行抽真空并升温，对真空熔炼炉内的铅锭进行熔炼，炉温控制在350～450℃；

s2：待铅锭完全熔化后，将铸锭好的合金元素放入真空熔炼炉内的铅液中，抽真空并升温使得合金元素铸锭在真空条件下熔化，在熔化过程中通过机械搅拌设备搅拌5～8min，待合金元素铸锭完全融化后，此时控制真空熔炼炉内的温度在720～730℃，保温30～45min；

s3：一段时间后，向真空熔炼炉内添加稀土添加剂一，在添加过程中通过机械搅拌设备进行强力搅拌，搅拌5～8min，并保持炉内温度在720～730℃，保温10～15min；

s4：一段时间后，再向真空熔炼炉内添加稀土添加剂二，在添加过程中通过机械搅拌设备进行强力搅拌并升温，搅拌5～8min，保持炉内温度在750～760℃，保温10～15min；

s5：一段时间后，将熔炼后得到的合金熔液冷却降温，将冷却降温后的合金熔液进行过滤处理，将经过滤后的合金熔液从静置真空熔炼炉中浇注到充分预热过的金属铸造模具中，冷却凝固成稀土铅合金铸锭。

优选的，所述稀土添加剂一和稀土添加剂二均设置为混合稀土金属，且所述稀土添加剂一和稀土添加剂二的质量比设置为2：1。

优选的，所述真空熔炼炉内的真空度设置为100×(10^-2～10^-4)pa。

优选的，所述机械搅拌设备设置为一个浇筑有耐火材料外衬的十字搅拌器，所述机械搅拌设备的转速设置为250～300r/min。

优选的，所述稀土添加剂一和稀土添加剂二的加入方法均设置为喷射法，研磨成粉末的稀土添加剂经喷枪喷入真空熔炼炉内。

优选的，所述真空熔炼炉内抽出的气体经净化装置净化后排入环境内。

优选的，所述s5中浇注过程在真空条件下进行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是。

本发明通过采用先熔化铅锭，再熔化合金元素铸锭的方法，使得铅液与合金元素熔液能混合的更加均匀，本发明通过添加稀土添加剂一和稀土添加剂二，采用分段加入方法，且采用合适的温度和保温时间，稀土添加剂与合金熔液的混合度更好，使得制得的稀土铅合金的质量大大提高。

本发明稀土添加剂添加时采用喷射法喷射，且采用机械搅拌设备进行强烈搅拌，双重作用使得稀土添加剂与合金熔液混合的更加均匀，使得稀土添加剂粉体与合金熔液的反应界面更大，强化反应过程，能较大幅度降低反应中产生的夹杂物，提高铅合金的质量。

（3）本发明通过设置真空浇筑，避免亲氧的稀土元素发生二次氧化，影响铅合金铸锭的质量。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明提供的一种实施例：一种高温度配制铅合金的稀土添加工艺，包括以下步骤：

s1：称取一定量的铅锭和合金元素铸锭，将铅锭放入真空熔炼炉内，对真空熔炼炉进行抽真空并升温，对真空熔炼炉内的铅锭进行熔炼，炉温控制在350～450℃；

s2：待铅锭完全熔化后，将铸锭好的合金元素放入真空熔炼炉内的铅液中，抽真空并升温使得合金元素铸锭在真空条件下熔化，在熔化过程中通过机械搅拌设备搅拌5～8min，待合金元素铸锭完全融化后，此时控制真空熔炼炉内的温度在720～730℃，保温30～45min；

s3：一段时间后，向真空熔炼炉内添加稀土添加剂一，在添加过程中通过机械搅拌设备进行强力搅拌，搅拌5～8min，并保持炉内温度在720～730℃，保温10～15min；

s4：一段时间后，再向真空熔炼炉内添加稀土添加剂二，在添加过程中通过机械搅拌设备进行强力搅拌并升温，搅拌5～8min，保持炉内温度在750～760℃，保温10～15min；

s5：一段时间后，将熔炼后得到的合金熔液冷却降温，将冷却降温后的合金熔液进行过滤处理，将经过滤后的合金熔液从静置真空熔炼炉中浇注到充分预热过的金属铸造模具中，冷却凝固成稀土铅合金铸锭。

进一步，稀土添加剂一和稀土添加剂二均设置为混合稀土金属，且所述稀土添加剂一和稀土添加剂二的质量比设置为2：1。

进一步，真空熔炼炉内的真空度设置为100×(10^-2～10^-4)pa，真空条件下，亲氧的稀土添加剂不易发生反应，从而避免一些副产物的产生，稀土添加剂能完全与铅合金熔液反应，避免稀土添加剂的浪费。

进一步，机械搅拌设备设置为一个浇筑有耐火材料外衬的十字搅拌器，所述机械搅拌设备的转速设置为250～300r/min，强烈搅拌使得稀土添加剂能与合金熔液混合的更加均匀，且也使得稀土添加剂的副反应产物更少。

进一步，稀土添加剂一和稀土添加剂二的加入方法均设置为喷射法，研磨成粉末的稀土添加剂经喷枪喷入真空熔炼炉内，喷射法大大地扩大了稀土添加剂粉体和合金熔液的反应界面，提供了极为有效的物理化学反应的动力学条件，强化反应过程，能较大幅度降低铅中夹杂物，提高铅合金的质量。

进一步，真空熔炼炉内抽出的气体经净化装置净化后排入环境内，铅合金的烟尘有毒，必须通过净化装置净化排出，避免对人体造成伤害。

进一步，s5中浇注过程在真空条件下进行，避免亲氧的稀土元素发生二次氧化，影响铅合金铸锭的质量。

工作原理：本发明通过采用先熔化铅锭，再熔化合金元素铸锭的方法，通过采用稀土添加剂二段加入法，通过采用喷射法喷射，采用机械搅拌设备进行强烈搅拌，且各个阶段采用合适的保温温度和保温时间，全程在真空条件下进行操作，使得稀土添加剂能彻底进入合金熔液内，能与合金熔液进行彻底的反应，随着稀土元素的增加，稀土元素对合金组织的改善以及弥散的稀土化合物强烈的沉淀强化效应等，使得铅合金的强度、塑性均得到提高，抗拉强度、硬度均提高，伴随稀土的加入，合金的机械性能大有改善。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。