铜熔体深度脱氧剂及脱氧方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111187936A(43)申请公布日2020.05.22(21)申请号202010118498.7(22)申请日2020.02.26(71)申请人烟台大学地址264005山东省烟台市莱山区清泉路32号烟台大学(72)发明人李海红刘晓王茜茜张明刘丽张新涛(51)Int.Cl.C22C1/06(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22C9/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称铜熔体深度脱氧剂及脱氧方法(57)摘要本发明涉及一种铜熔体深度脱氧剂及脱氧方法，尤其涉及一种无氧铜用深度脱氧剂及深度脱氧方法。该工艺方法特征如下：在真空熔炼炉内于1100-1250℃熔化阴极电解铜板，首先加入磷铜中间合金预脱氧，之后加入该脱氧剂进行深度脱氧，最终铜材中的氧含量可低于20ppm。该脱氧剂的化学成分按重量百分数计，包括钕3-10.5%，钇为0.5-3%，铒为0.5-4.5%，铕为0.15-1.5%，余量为铜。该脱氧剂使用前首先需要机械破碎，之后用球磨机球磨至粒径在100-300微米，使用铜箔包裹的方式加入到铜液中，加入后，使用石墨棒快速搅拌20-30分钟，并在捞渣之后浇铸铜材。与传统无氧铜用脱氧剂及脱氧方法相比，该方法脱氧效率高，操作简单，人工成本低，可达到深度除氧的目的。CN111187936ACN111187936A权利要求书1/1页1.铜熔体深度脱氧剂，其特征在于所述深度脱氧剂包含钕、钇、铒、铕和铜，并且，按重量百分数计，钕为3-10.5%钇为0.5-3%铒为0.5-4.5%铕为0.15-1.5%余量为铜。2.一种铜熔体的深度脱氧方法，包含以下步骤：步骤1熔化铜材真空熔炼炉中1100-1250℃熔化铜材隔绝空气；其特征在于还包括以下步骤，步骤2预脱氧处理加入磷铜中间合金并搅拌10-30分钟后捞取浮渣，并用直读光谱仪进行炉前检测直至铜熔体氧含量≤100ppm；步骤3深度脱氧处理将权利要求1所述深度脱氧剂机械破碎、球磨至粒径为100-300微米的颗粒，将颗粒状的所述深度脱氧剂用铜箔包裹后加入到铜熔体中并快速搅拌，使得所述深度脱氧剂在铜熔体中混合均匀并与铜熔体中微量的氧充分反应，20-30分钟捞取浮渣，其中，所述深度脱氧剂加入量为铜熔体中氧含量的0.001-0.5%；步骤4浇铸铜材将步骤3深度脱氧处理后的铜熔体静置50-60分钟，之后1150-1250℃将铜熔体浇铸到预热的铸铁模具中即得铜材，冷却后直读光谱仪检测氧含量≤10ppm。3.根据权利要求2所述的深度脱氧方法，其特征在于按照重量百分数计，当氧含量＜40ppm，所述深度脱氧剂加入量为铜熔体质量的0.001-0.01%，不包含0.01%；当40≤氧含量＜60ppm，所述深度脱氧剂加入量为铜熔体质量的0.01-0.05%，不包含0.05%；当60≤氧含量＜80ppm，所述深度脱氧剂加入量为铜熔体质量的0.05-0.1%，不包含0.1%；当80≤氧含量≤100ppm，所述深度脱氧剂加入量为铜熔体质量的0.1-0.5%。2CN111187936A说明书1/5页铜熔体深度脱氧剂及脱氧方法技术领域[0001]本发明涉及一种有色金属领域用的脱氧剂及脱氧方法，尤其涉及一种铜熔体用脱氧剂及脱氧方法。背景技术[0002]氧在铜中主要以氧化亚铜（Cu2O）的形式存在，Cu2O在铜熔体中的溶解度随温度升高而增大，凝固后Cu2O以Cu-Cu2O的共晶形式存在于同中国，共晶温度很高，达1065℃，且Cu2O为脆性相，在进行冷加工时会引起铜材破裂，产生冷脆性，使铜加工材表面粗糙不平。铜熔体自身具有吸氧特性，随温度升高吸氧能力增强，在雨季或潮湿的沿海环境中熔化和浇铸铜材时，熔体中微量氧的存在会使铸坯表面层下面存在大小不一的暗泡，这些暗泡的存在会使铜材的后续加工性能和物理化学性能恶化，极大的降低成材率。铜及其合金中对氧含量的要求很高，其中磷脱氧铜，一般要求氧含量小于100ppm，当铜中的氧含量低至ppm级别时，再进一步降低氧含量，将变得非常困难。但是，无氧铜对氧含量要求更高一般要求氧含量小于30ppm。目前，铜加工行业一直在不断地寻找合适的脱氧方法，常见的脱氧剂有磷、硼、锂、镁等，这些脱氧剂虽然具有明显的脱氧作用，但存在以下缺陷：一是难以脱氧彻底，将氧含量降至100ppm后再进一步脱氧很困难；另一方面，这些脱氧剂的脱氧产物会对铜的性能产生不良影响。磷脱氧后会降低铜的导电率和腐蚀性能，锂、硼脱氧不影响铜的导电性，但会使铜熔体重新吸氢，使铜产生氢致裂纹。镁的脱氧产物氧化镁熔点和粘度较高，不易上浮，会使铸件形成夹渣，在实际中也很少使用镁来脱氧。[0003]为了进一步降低铜中的氧含量，提高铜加工材的物理力