专利名称：一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及贵金属中的铜基合金，特别涉及含有锌，铬，钛，镁，铝成分的青铜铸造合金。
目前在要求高温导电的材料方面，使用紫铜，黄铜和青铜较为普遍，但均存在高泡软化和抗氧化性能差的弱点，所以普遍存在用现有材料制造的该方面的元件使用寿命短(只在几个月之间)的缺点。例如英国标准(BS14001973)规定，铜合金(CCr-TF)的成份中，Cr为0.60-1.20％，余量为Cu，热处理后最小硬度HB100，最大导电率80％IACS，抗提强度(σb)270-340Mpa，延伸率(σε)18-30％。又例如1996年11月6日中国专利局授权公告的专利为92115222.1的发明专利，公开了一种有铬、镁铝和稀土元素的铜合金，经过热处理后的性能也还存在不足之处，特别是用其制造矿热电弧炉中的电极导电铜瓦或高炉风口套，电焊机电极板等均存在使用寿命短，工作效率低，成本高等不足。
本发明针对上述弱点，发明一种具备高导电性、耐高温性和高强度的铸造铜合金和制造工艺，本发明合金涉及免热处理就能具备较理想性能。
本发明的技术方案是锌铬钛镁铝青铜铸造合金的成分是以Cu为基体，含有Zn、Cr、Ti、Mg、Al元素组成，其成份(重量百分比)为Zn0.5-2％Cr0.3-1.2％Ti0.0 5-0.3 5％ Al0.08-0.2％Mg0.0 1-0.2％余量为Cu。
Zn元素的最佳含量(重量百分比)为0.8-1.5％。Cr元素的最佳含量(重量百分比)为0.5-1％。Ti元素的最佳含量(重量百分比)为0.15-0.25％。Al元素的最佳含量(重量百分比)为0.08-0.12％。Mg元素的最佳含量(重量百分比)为0.05-0.1％。
锌铬钛镁铝青铜铸造合金的制造工艺为(a)使电熔炼炉预热至500-600℃时，加入电解铜；(b)电解铜开始熔化时(约1100℃)加入重量百分比为1-3％的脱水硼砂或者稻草灰覆盖；(c)铜全部熔化完后升温至1300℃左右，分批加入铝-铜中间合金，(d)分批加入铬-铜中间合金，和钛-铜中间合金，(e)待钛-铜中间合金全部熔化完后，用钟罩压入镁-铜中间合金，(f)用钳子分批压入锌块；(g)锌熔化完后，将电熔炼炉的功率降至熔化功率的30％用石墨棒搅拌均匀后，覆盖稻草灰，静置2-5分钟使合金温度约在1250℃出炉浇注。
所加入的铬-铜中间合金是经过预热的。所述的铝-铜合金中Al占45-50％(重量百分比)，铬-铜中间合金中的Cr为4-5％(重量百分比)，镁-铜中间合金中Mg占10-12％(重量百分比)，钛-铜中间合金中Ti占10-13％(重量百分比)。中间合金的加入量按下列公式进行计算
加入的镁-铜中间合金是经过破碎成10×10毫米的颗粒。所述的铬-铜中间合金，钛-铜中间合金镁-铜中间合金，铝-铜中间合金均是首先熔炼浇注成块待用。
本发明的铜合金中的Zn、Cr在合金晶粒内起固溶强化作用，大幅度提高合金的强度，合金在铸造过程中缓慢冷却时，Cr弥散析出提高合金的导电率。Ti能有效地抑制合金基体按树枝晶方式生长，使基体由粗大柱状晶变为细短轴晶，从而细化基体组织提高合金强度，合金严格禁止用传统的P-Cu脱氧方式对合金液进行脱氧，因微量的P会显著降低合金的导电率，同时用P-Cu对本发明合金脱氧会在合金晶界上产生大量气穴，气穴内的气体在高温下会急剧膨胀，当气体的膨胀压力大于晶界的抗拉强度时便开始出现裂纹，裂纹彼此连通扩展，便会使铸件开裂、脱落，用Mg-Cu和Al-Cu联合脱氧，脱氧效果好，且Mg和Al在合金中形成复杂的氧化物和金属间电子化合物如MgO、Al2O3、AlCu3、Al2Mg3等，它们共同的特点是惰性，高熔点，对合金导电性影响微不足道，而它们聚积在晶界上大大提高了晶界的高温强度，提高了合金的高温抗氧化能力，因此合金具有高强度，高导电性能，耐高温综合优良性能。
本发明的优点在于不但具有高导电性，而且具有耐高温性和高强度，使用本合金制造的零件有较长的使用寿命，提高生产效率并降低电耗和成本。
下面通过实施例来进一步说明本合金的生产工艺实施例在本发明合金要求的成分范围内，配制了三种配比的铜合金，配比见表1 。
表1本发明实施例成分配比
按上文所述工艺方法进行熔炼配制，便可获得所需合金，合金实际成分分析结果见表2。
表2本发明实施例铜合金的实际成分<
合金性能测试结果见表3表3本发明实施例实际性能
按实施例2配制合金，铸造生产的矿热炉电极铜瓦，最长使用寿命达到了30个月。
权利要求
1.一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金，其特征在于以Cu为基体，含有Zn、Cr、Ti、Mg、Al元素组成，其成份(重量百分比)为Zn0.5-2％ Cr0.3-1.2％Ti0.05-0.35％ Al0.08-0.2％Mg0.01-0.2％余量为Cu。
2.根据权利要求1所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金，其特征在于Zn元素的最佳含量(重量百分比)为Zn0.8-1.5％。
3.根据权利要求1所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金，其特征在于Cr元素的最佳含量(重量百分比)为Cr0.5-1％。
4.根据权利要求1所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金，其特征在于Ti元素的最佳含量(重量百分比)为Ti0.15-0.25％。
5.根据权利要求1所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金，其特征在于Al元素的最佳含量(重量百分比)为Al0.08-0.12％。
6.根据权利要求1所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金，其特征在于Mg元素的最佳含量(重量百分比)为Mg0.05-0.1％。
7.一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金的制造工艺，其特征在于(a)使电熔炼炉预热至500-600℃时，加入电解铜；(b)电解铜开始熔化至1100℃时加入重量百分比为1-3％的脱水硼砂或者稻草灰覆盖；(c)铜全部熔化完后升温至1300℃，加入铝-铜中间合金；(d)加入铬-铜中间合金和钛-铜中间合金；(e)待钛-铜中间合金全部熔化完后，加入镁-铜中间合金；(f)加入锌块；(g)锌熔化完后，将熔炼炉的功率降至熔化功率的30％，用石墨棒搅拌均匀后，覆盖稻草灰，静置2-5分钟使合金温度为1250℃出炉浇注。
8.根据权利要求7所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金的制造工艺，其特征在于所述铝-铜合金中的Al占45-50％(重量百分比)，铬-铜中间合金中的Cr占4-5％(重量百分比)，镁-铜中间合金中的Mg占10-12％(重量百分比)，钛-铜中间合金中的Ti占10-13％(重量百分比)。
10.根据权利要求7所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金的制造工艺，其特征在于加入的镁-铜中间合金是经过破碎成10×10毫米的颗粒。
11.根据权利要求7所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金的制造工艺，其特征在于所述的铬-铜中间合金，钛-铜中间合金，镁-铜中间合金，铝-铜中间合金均是预先熔炼浇注成块待用。
全文摘要
本发明涉及贵金属中的铜基合金,该铜基合金含有锌铬钛镁铝元素,在其制造工艺中采用,Mg－Cu和Al－Cu中间合金联合脱氧,克服了现有铜基合金的晶体组给结构,该合金的导电性,耐高温性和强度都大大优于现有铜基合金,是要求具有耐高温导地零件的理想制造材料。
文档编号C22C9/04GK1224068SQ9812187
公开日1999年7月28日 申请日期1998年11月26日 优先权日1998年11月26日
发明者孟育时, 任鸿, 关涛 申请人:昆明市有色金属铸造厂