一种采用真空感应熔炼制备CuMn制造技术

本发明专利技术公开了一种采用真空感应熔炼制备CuMn

【技术实现步骤摘要】
一种采用真空感应熔炼制备CuMn12Ni合金的方法
本专利技术涉及色金属合金
，具体涉及一种采用真空感应熔炼制备CuMn12Ni合金的方法。
技术介绍
CuMn12Ni是一种电阻材料，是用来制作电子仪器、测量仪表以及其他工业装置中电阻元件的一种基本材料，广泛用于电机、仪器仪表、汽车、航空航天以及导弹原子能等各个领域。具有很小的电阻温度系数和对铜的电热势低及电阻的高稳定性，具有较高的电阻率，是一种优越的电阻合金材料，并可制成粉、线、箔、片、带、棒、管等形状，表面还可以被覆各种绝缘材料。主要用于制作标准电阻器，分离器，精密或普通电阻元件、高等级计量用电压、电流、电桥、电位差计及其他仪器仪表的精密电阻元件，更适合制作基准用的标准电阻器的电阻元件。具有低温度系数、低热电动势、良好的长期稳定性、低电感，高脉冲负载等特点。CuMn12Ni合金材料制作成贴片电阻产品，其应用范围非常之广泛，如汽车电子、功率电子、驱动技术、电源检测及医疗技术等方面。搭接电阻是采用高能电子束将铜和一种合金材料焊接而成，它几乎可以冲压弯折成任何型状，从而灵活满足不同应用和设计的要求。由于其具有的优异性能，越来越广泛的使用在手机、电网、新能源汽车等领域，前景非常广阔。目前国内市场高端的锰铜合金都是进口的，国内生产工艺多采用非真空熔炼，生产的合金材料杂质含量高，成分组织不均匀，制成的贴片电阻率、电阻温度系数不合格。
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本专利技术提供了一种采用真空感应熔炼制备低气体含量、组织均匀、无偏析的CuMn12Ni合金的方法。本专利技术的技术方案为：一种采用真空感应熔炼制备CuMn12Ni合金的方法，包括以下步骤：1)配料：按百分含量计，原料中各元素百分含量为：Mn11～13％，Ni1～3％,余量为Cu，按比例称取所需原料；其中，Cu元素以电解铜板的形式加入，Mn元素采用电解锰片，Ni元素采用CuNi30中间合金；2)装炉：将配好的合金料装入坩埚内,合上真空熔炼炉炉盖，关闭放气阀，清理观察窗；3)抽真空：开启机械泵，打开低真空挡板阀抽真空，待真空熔炼炉内真空压力р≤0.08MPa时，开启罗茨泵；4)熔炼：熔炼时，当真空熔炼炉内真空度р≤10Pa时，加热升温，加热功率升至20±2KW，保温5min，加热功率升至30±2KW，保温5min，加热功率升至40±2KW，保温5min，加热功率升至50KW，保温5min，加热功率升至60KW，待坩埚内原料开始熔化，降功率至20KW以下，打开充氩气阀，缓慢向炉体内充入高纯氩气，炉内压力升至约0.08Mpa时，关闭充氩阀，升功率至65KW，精炼2min；其中氩气流量为0.3m3/min，冲氩时间为35～40s；5)浇铸：降真空熔炼炉功率至40KW±5KW，保持0.2分钟左右开始浇铸，浇铸速度是先慢、再加快，最后再减慢，整个浇铸时间≦2min；6)出炉：浇铸完成后，停止对真空熔炼炉加热，冷却30分钟后出炉。进一步地，步骤1)中，CuNi30中间合金的制备方法为：①配料：按百分含量计，原料中各元素百分含量为：Cu70％，Ni30％，按比例称取所需原料；其中，Cu元素以电解铜板的形式加入，Ni元素以电解镍板的形式加入；②装炉，将配好的合金料装入坩埚内,合上真空熔炼炉炉盖，关闭放气阀，清理观察窗；③抽真空，开启机械泵，打开低真空挡板阀抽真空，待真空熔炼炉内真空压力р≤0.08MPa时，开启罗茨泵；④熔炼，熔炼时，当真空熔炼炉内真空度р≤10Pa时，加热升温，加热功率升至20±2KW，保温5min，加热功率升至30±2KW，保温5min，加热功率升至40±2KW，保温5min，加热功率升至50KW，保温5min，加热功率升至65KW，保温5min，待坩埚内原料开始熔化，降功率至20KW以下，打开充氩气阀，缓慢向炉体内充入高纯氩气，炉内压力升至约0.08Mpa时，关闭充氩阀，升功率至60KW，精炼3min；其中氩气流量为0.3m3/min，冲氩时间为35～40s；⑤浇铸，降功率至40KW±5KW，保持0.5分钟左右开始浇铸，浇注用钢模，浇铸时间≦2min；⑥出炉，浇铸完成后，停止对真空熔炼炉加热，冷却30分钟后出炉；通过本方法制备的CuNi30中间合金材料，减少了CuMn12Ni合金中共晶相偏析，使合金材料中元素性能均匀。进一步地，步骤1)完成后，使用稀盐酸对电解铜板、电解锰片和CuNi30中间合金分别进行酸洗，利用超声波清洗设备清洗5～15min，然后80～145℃温度条件下烘干20～45min；通过酸洗，除去原材料表面的氧化物以及其他杂质，提高合金的品质。进一步地，步骤2)中，坩埚为硅铁材料；避免了含碳坩埚中的碳严重影响铜锰合金材料的熔炼。进一步地，步骤2)完成后，在混合合金材料表面投加覆盖剂，所述覆盖剂为重量比1∶1的冰晶石和硼砂的混合物，覆盖剂的投加厚度为0.5～1.2mm；通过在混合合金材料表面投加由冰晶石和硼砂混合而成的覆盖剂，能够有效降低合金熔炼过程中氧化和挥发，减少合金损失。进一步地，步骤5)的具体操作为：首先浇铸合金溶液总量的30％，浇铸速度控制在3.8～4.8t/min；然后浇铸合金溶液总量的45％，浇铸速度控制在5.8～6.4t/min；最后浇铸合金溶液总量的总量的25％，浇铸速度控制在2.5～4.1t/min；使用不同的浇注速度，使得合金铸锭逐层凝固，消除浇铸合金溶液温度低造成的夹渣、疏松缺陷，消除铸锭内部凝固时间长带来的成分偏析问题。进一步地，步骤6)中，浇铸完成后后，对所得合金铸锭进行淬火处理，淬火处理的具体操作为：利用压缩惰性气体喷吹淬火，设定淬火温度80～120℃，淬火时间为15～45min，通过对合金铸锭进行淬火处理，能够提高合金材料的刚性，进而提高合金的耐用程度。进一步地，步骤6)结束后，利用金属探伤仪对毛坯进行检验、探伤处理，通过对毛坯进行检验、探伤处理，剔除质量不合格的毛坯，确保后续成品的品质，提高使用效果。进一步地，步骤2)中的真空熔炼炉包括炉体、感应加热线圈、加热坩埚、升降组件和平移组件，炉体上端活动设置有炉盖，炉盖上设置有进气管，炉体侧壁上设置有观察窗和活动门，活动门位于炉体侧壁靠下位置，炉体底部设置底座；感应加热线圈固定设置在炉体内部上端，且感应加热线圈与炉体之间具有间隙，升降组件包括电磁屏蔽板、滑动杆和绞盘，滑动杆设置有两个，两个滑动杆分别竖直固定设置在炉体内底部两侧，电磁屏蔽板通过滑套滑动连接在两个滑动杆上，电磁屏蔽板上端面水平设置有插槽，绞盘通过转轴转动卡接在炉体上，且转轴贯穿炉体，转轴与滑套之间设置有钢索，炉体上设置有用于固定绞盘的构件；加热坩埚活动设置在电磁屏蔽板上，且能够随电磁屏蔽板一起上升至感应加热线圈内部区域；平移组件包括滑动架和滑座，滑动架水平设置在底座上，且与底座上端面位于同一水平面上，滑座滑动设置在滑动架上，滑座的滑动方向与活动门的开启方向一致，滑座上设置有插杆，插杆能够插入插槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用真空感应熔炼制备CuMn

【技术特征摘要】
1.一种采用真空感应熔炼制备CuMn12Ni合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)配料：按重量百分比计，原料中各元素百分含量为：Mn11～13％，Ni1～3％,余量为Cu，按比例称取所需原料；其中，Cu元素以电解铜板的形式加入，Mn元素采用电解锰片，Ni元素采用CuNi30中间合金；
2)装炉：将配好的合金料装入坩埚内,合上真空熔炼炉炉盖，关闭放气阀，清理观察窗；
3)抽真空：开启机械泵，打开低真空挡板阀抽真空，待真空熔炼炉内真空压力р≤0.08MPa时，开启罗茨泵；
4)熔炼：熔炼时，当真空熔炼炉内真空度р≤10Pa时，加热升温，加热功率升至20±2KW，保温5min，加热功率升至30±2KW，保温5min，加热功率升至40±2KW，保温5min，加热功率升至50KW，保温5min，加热功率升至60KW，待坩埚内原料开始熔化，降功率至20KW以下，打开充氩气阀，缓慢向炉体内充入高纯氩气，炉内压力升至0.08Mpa时，关闭充氩阀，升功率至65KW，精炼2min；其中氩气流量为0.3m3/min，充氩时间为35～40s；
5)浇铸：降真空熔炼炉加热功率至40KW±5KW，并保持0.2分钟开始浇铸，浇铸速度是先慢、再加快，最后再减慢，整个浇铸时间≦2min；
6)出炉：浇铸完成后，停止对真空熔炼炉加热，冷却30分钟后出炉。


2.根据权利要求1所述的一种采用真空感应熔炼制备CuMn12Ni合金的方法，其特征在于，步骤5)的具体操作为：首先浇铸合金溶液总量的30％，浇铸速度控制在3.8～4.8t/min；然后浇铸合金溶液总量的45％，浇铸速度控制在5.8～6.4t/min；最后浇铸合金溶液总量的总量的25％，浇铸速度控制在2.5～4.1t/min。


3.根据权利要求1所述的一种采用真空感应熔炼制备CuMn12Ni合金的方法，其特征在于，步骤2)完成后，在混合合金材料表面投加覆盖剂，所述覆盖剂为重量比1∶1的冰晶石和硼砂的混合物，覆盖剂的投加厚度为0.5～1.2mm。


4.根据权利要求1所述的一种采用真空感应熔炼制备CuMn12Ni合金的方法，其特征在于，步骤1)完成后，使用稀盐酸对电解铜板、电解锰片和CuNi30中间合金分别进行酸洗，利用超声波清洗设备清洗5～15min，然后80～145℃温度条件下烘干20～45min。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琦，孙君鹏，刘向东，王群，唐丽尖，田东松，韩依曼，梁建斌，王文斌，
申请(专利权)人：陕西斯瑞新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61