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按其使用目的不同,可分为覆盖剂、精炼剂、脱氧剂及晶粒细化剂等。覆盖剂的主要作用是使合金液与炉气隔绝,防止合金元素氧化、蒸发、熔液吸气和散热过多等。铜合金在熔炼过程中不可避免会产生一些酸性或中性氧化物,如A1203佛青铜、铝黄钟、Cr203雌青钟,这些氧化物用脱氧的方法难以还原,而较为有效的方法是在铜合金液中加入碱性熔剂,使熔剂与合金内的氧化物在高温反应后生成低熔点复合盐,再扩散上浮至液面,凝集成渣后扒除。
1、覆盖剂
①木炭。木炭曾是熔炼铜合金应用最普遍的覆盖剂,主要作用是防氧化、脱氧和保温,但由于木炭是疏松多孔的物质,表面活性大,能强烈吸附水汽。因此,使用前必须在1000-10500C高温下焙烧,除去吸附的水汽。
木炭在铜液表面燃烧,生成还原性的气体Co,形成保护气膜,阻止铜液进一步被氧化,还能扩散脱氧,起到辅助脱氧的作用。木炭燃烧发热又是良好的保温剂。对于熔池表面积大,浇注时间长的反射炉,浇注过程中应覆盖木炭,防止铜液被氧化和温度下降。只有含镍的铜合金不能用木炭作覆盖剂,因为这样容易在铸件中形成气孔和夹渣。
当焦炭、重油等燃烧不完全,炉气呈还原性时,也不能用木炭覆盖,否则炉气中的氢将通过活性的木炭溶入铜合金液中。木炭轻,容易挥发,所以作覆盖剂时要求块度为40-100mm废石墨柑蜗碎块、碎石墨块不吸附水汽,代替木炭作覆盖剂,效果良好。干草灰,价格便宜,来源充沛,浇注时覆盖在铜液表面,也有保温、保护作用,故中小型企业中使用较多。
实践证明,熔炼C14500铜合金时,采用木炭作覆盖剂效果很好。
②玻璃。不宜用木炭覆盖时,可使用玻璃。玻璃是一种复合硅酸盐,熔点在9001200℃之间,化学性能稳定,不与铜合金中任何元素发生化学反应,也不吸附炉气中的水汽,故同时具有氧化和保温作用。但由于熔点高、私度大,扒渣较困难,熔渣和铜液相混,会增大熔耗,可以加入碱性物质和玻璃形成低熔点的复合硅酸盐,提高流动性,以便于清除。下面是几种使用玻璃作覆盖剂时的成分、用途和特点。
A、碎玻璃50%+Na2CO350%,温度高于1100℃时,形成流动性好的硅酸盐,适用于熔点高的铝青铜、含镍的锡青铜等。
B、碎玻璃37%+Na2B40763%,熔点较低,兼有覆盖和精炼作用,适用于硅青铜。
3Na4SiO490%+NaC110%或CaF210%,适用于黄铜。
2、精炼熔剂:铜合金金属液中常见的不溶性氧化夹杂物有A1203'SiO2SnO:等,它们的熔点高,呈弥散状分布在铜液中。SiO2'SnO:呈酸性,A1203呈中性,可用碱性熔剂清除这些杂质,由碱性熔剂与这些夹杂形成低熔点的复合盐,且密度比铜液小,能聚集上浮进入熔渣而被清除。
①清除A1203可用Na2CO3'CaF2.Na3A1F6,生成的Na2A12O;的熔点低,成为熔渣被清除,对铝青铜具有良好的精炼作用。
②清除SnO:可用Na2CO3.Na2B407.CaO,B203,反应产物Na2Sn03及其复盐的熔点比铜液低,密度比铜液小,容易上浮至液面层,进入熔渣被清除。
③清除SiO:可用Na2CO3,生成Na4SiO;成为熔渣而被清除。
3、脱氧剂:铜和铜合金在氧化气氛中熔炼时,或者为了除氮而添加氧化性熔剂时,会使铜合金液中的氧浓度显著提高,并以CuO:形式溶入铜液中。能引起“氛脆,和显著降低合金的力学性能,因此,必须对铜液进行脱氧处理。
从理论上讲,在Cu之前的金属元素都可以作为铜的脱氧剂,但考虑到脱氧产物的性质和元素自身的特点,实际上能作为铜脱氧剂使用的元素是有限的。