Способ получения сплавов медь-цирконий

 

Ч з, ;о

О П И С А Н -И""Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ "йтунт,р (ii) 565669

Союз Советских

Социалистических

Ресоублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 04.08.75 (21) 2163537/02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15,07.77. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 12.08.77 (51) М. Кл.г С 22С 1/02

Государственный комитет

Совета Ниннстрав СССР по делан изобретений н атирытнй (53) УДК 669.017.12;

:669,38.5.296 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Кардаш, А. А. Мирошников и С. И. Цукерман (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ МЕДЬ вЂ” ЦИРКОНИЙ

Изобретение относится к области металлургии цветных сплавов и может быть использо- вано при получении сплавов медь — цирконий или при легировании цирконием меди и медных сплавов.

Известен способ получения сплавов медь— цирконий, включающий введение восстановителя — магния в расплав меди и последующую обработку расплава фторцирконатом калия (11.

Недостатки способа, во-первых, сложность технологического процесса, включающего в себя получение лигатуры медь — магний (до

10% магния) и ввод ее в жидкую медь и, вовторых, снижение электропроводности готового сплава медь — цирконий из-за присутствия в меди остаточных количеств непрореагировавш его магния и не металлических включений окиси магния. Электропроводность сплава медь — цирконий особенно важна при изготовлении из сплава токопроводящих изделий.

Цель изобретения — повышение качества сплава и снижение стоимости процесса.

Отличие состоит в том, что в качестве раскислителя используют 0,15 — 2% бора от веса меди, а фторцирконата калия берут 1,25—

40% от веса меди, и смесь перемешивают в тече н и е 8 — 10 минут.

Пример. В жидкую медь вводят бор в количестве, в 5 раз меньшем требуемого количества циркония, но не менее 0,15% от массы меди, после чего на поверхность жид5 кой меди наносят фторцирконат калия в количестве, в 30 раз превышающем требуемое количество циркония в меди, и перемешивают расплав при 1180 — 1200 С в течение 8—

10 минут.

10 Бор, предварительно введенный в медный расплав, раскисляет его, освобождая от кислорода; на это уходит до 0,04 — 0,05% бора (в процентах от массы меди). Оставшаяся часть бора вступает в реакции с фторцирко15 патом калия:

4В + 3KqZrF< —— 3Zr + 4ВРз + бКР

Восстановленный цирконий растворяется в меди. Продукты раскисления меди бором—

20 жидкие бораты — легко удаляются из расплава в шлак, а остаточные количества бора слабо влияют на электропроводность меди и положительно воздействуют на ее литейные свойства. Поэтому полученный медно-цирко25 ниевый сплав обладает высокой удельной электропроводностью и повышенной жидкотекучестью, что позволяет широко его использовать для получения токоведущих отливок из меди, легированной цирконием.

565069

Составитель С. Розенфельд

Техред А. Камышникова

Корректор О. Тюрина

Редактор Э. Шибаева

Заказ 1651/2 Изд. Мч 598 Тираж 778 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Употребление фторцирконата калия вместо обычно используемого металлического циркония и применение бора вместо используемой при аналогичном процессе предварительно приготовленной лигатуры медь — магний позволяет существенно снизить стоимость процесса. Использование бора является принципиальным отличием предлагаемого процесса от всех существующих способов получения сплавов медь — цирконий. 1О

Опыты показали, что для протекания реакции в медь следует ввести не менее 0,15% бора (от массы меди). Это обьясняется, по-видимому, необходимостью создания в меди некоторого избытка бора и потерями бора на 15 раскисление меди (0,04 — 0,05 "/о), на выгорание его при вводе в расплав и частичное попадание в шлак и на стенки плавильного тигля. Можно учесть при этом, что в реакцию вступает лишь 5 — 10 /о введенного бора (т. е. 2Q примерно 0,01% от массы меди).

Стехиометрическое соотношение реагирующих веществ — бора, циркония, фторцирконата калия, согласно уравнению реакции, равно 1: 6: 19. Практически с учетом возможных 25 потерь циркония его количество относится к количеству реагирующего бора как 5: 1.

Фторцирконат калия служит не только для реакции получения циркония, но и в значительных количествах расходуется на образо- 39 вание шлака. Поэтому требуемое его количество должно быть в 8 — 10 раз большим, чем требуется согласно уравнению реакции (теоретическое соотношение реагирующих масс фторцирконата калия и циркония 19: 6). 35

Отсюда вытекают следующие необходимые количества реагирующих веществ: бора должно быть в 5 раз больше требуемого содержания циркония в меди, но не менее 0,150 от массы меди, а фторцирконата калия — в 4О

30 раз больше требуемого содержания циркония.

Оптимальной температурой расплава для течения реакции является общепринятый температурный интервал металлургической обра- 45 ботки медных сплавов: 1180 †12 С. Время перемешивания компонентов (8 — 10 мин) определено опытным путем: перемешивание менее 8 мин не приводит к достаточному взаимодействию бора и фторцирконата калия; с 5о другой стороны, вышеуказанные количества реагентов успевают полностью прореагировать в течение 10 минут.

В опытах по легированию меди цирконием

4 кг меди расплавляли под слоем флюса на основе буры.

При температуре расплава 1200 С в него вводили под шлак брикеты, спрессованные из смеси медного порошка и аморфного бора (соотношение меди и бора 9: 1 по массе).

Количество введенного бора составляло

0,25 /в от массы меди (10 г). После выдержки металла в течение 6 мин шлак снимали и на поверхность медного расплава засыпали 60 r фторцирконата калия (1,25 от массы меди).

Затем расплав перемешивали в течение 8 мин и заливали в форму. Химический анализ залитых образцов показал присутствие в меди

0,046 вЂ,052 циркония, удельное электросопротивление образцов составляло 0,0268—

0,0303 Ом/мм м.

Предлагаемый способ получения сплавов медь — цирконий, по сравнению с существующими способами, обеспечивает следующие преимущества: снижение стоимости процесса благодаря ликвидации расхода дефицитного металлического циркония, а также из-за отсутствия необходимости получать и применять медномагниевую лигатуру; повышение качества сплава благодаря замене магния бором, который значительно менее снижает электропроводность меди, а также обеспечивает отсутствие твердых продуктов раскисления; улучшение литейных свойств сплава за счет влияния остаточных количеств бора; значительное улучшение условий труда при получении сплавов из-за полной безопасности применения бора по сравнению с пожароопасным магнием.

Формула изобретения

Способ получения сплавов медь — цирконий плавлением, включающий последовательное введение в расплав меди раскислителя и фторцирконата калия, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сплава и экономичности процесса, в качестве раскислителя используют 0,15 — 2% бора от веса меди, а фторцирконата калия берут 1,25 — 40 !о от веса меди, и смесь перемешивают в течение 8 — 10 минут.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. М. В. Мальцев «Модифицирование структуры цветных металлов и сплавов» M. «Металлургия», 1964, с. 193 — 194.