铜合金的熔炼

铜合金的熔炼铸造
一、有关铜的一些概述
众所周知在人类的生活中使用最多的金属，除了铁和铝之后使用最多的就是铜了，铜也是人类最早发现的重要金属之一，在古代人们的生活生产中起着非常重要的作用；和铁铝不同的是，铜具有导电率高（仅次于银）、导热性强、耐腐蚀性强、强度适中及延展性强等特性。

铜可和许多金属化合制成合金、如Cu-Sn合金称为青铜，Cu-Zn 为黄铜，Cu-Ni-Zn为白铜。

此外，还可制成Cu-Al, Cu-Ni, Cu-Be, Cu-Co, Cu-Cd, Cu-Fe, Cu-Pb合金等。

铜及其合金最大量的是运用与电气工业中制造电线、电缆和电子零件；其次其合金应用于机器制造业的轴承、车床，化学工业的蒸馏、酿造锅，国防工业的子弹、炮弹零件，建筑和日常生活用品等。

通过上述我们知道铜以其本身的诸多特性和其形式多样合金性能和功能的多样化被广泛的运用在人民的生活和国家的建设中。

以下先重点介绍下目前市场上的一些常见铜合金；目前市场上常见的一些铜及铜合金有：紫铜、黄铜、青铜、白铜等，它们是通过添加不同的其它金属元素已达到一些特有的性质的，通常以合金的颜色及所加其它金属中最多的一个来命名的，如锌黄铜，锡青铜，镍白铜等等。

二、铜合金在K金中的应用
由于K金的制作大多是以中间合金的形式加入黄金进行K金熔炼（首饰行业称作K金补扣），其中中间合金对K金的成色和性能起着主导作用；在K金中的基体元素是Au，而在K红金和K白金的中
间合金中又是以铜为基体元素，所以研究铜合金的熔炼成果在对K 金的成色和性能影响就显得尤为重要了。

三、铜合金的熔炼
要由纯铜制得铜合金就必然离不开铜的再次熔炼，而要制得符合要求性能的铜合金就必然要做好各种金属成分的控制，精细的做好一系列的熔炼设计，并做好防护措施。

熔炼铜合金的所做第一步工作是：①配料及化学成分的的调整，合理的配料能够保证熔体质量、节约贵重金属、提高金属的收率并且能够有效的降低成本，而在配料的设计中涉及到一些非常重要的配料原则，首先精炼品位较高的金属及合金时，应该选较高品位的金属做原料，熔炼一般品味的金属及合金是时，在不影响产品质量的前提下，可以采用品位较低的金属；为保证某些制品的特殊要求，在国家标准范围内可制定生产实际控制的内部标准；在合金化学成分允许范围内，可适当地调整某些合金元素的配料比，一节约贵重金属；确定合金的配料比时，应考虑个元素在熔炼过程中的烧损情况，提高配料比及确定补偿量；最后合金中某些难熔或易挥发、易氧化的元素应制成中间合金进行配料。

之后再进行配料计算，在计算过程中根据各种炉料的实际成分确定各成分的配料比和易耗成分的补偿量。

②装料及熔化顺序，在合金的熔炼过程中，确定各种料的放入先后顺序对合金性能的影响也很重要，因此为保证熔体的品质、加快熔化速度、减少金属的熔炼损失、提高生产效率，在各种炉料装炉前需达到以下要求:炉料入炉前应检验化学成分及杂质含量，并保持清洁
干燥、无尘埃、油污、腐蚀物等，为装炉方便，有利机械化操作，锭快要堆垛整齐，散料应装入漏斗或打包制团。

装料顺序的基本原则，第一，炉料中总质量最多的金属（即基体金属）应最先入炉，例如铜锌合金中，铜就是基体金属；第二，易氧化、易挥发的合金元素应留到最后装炉熔化；第三，合金熔化时能放出大量热量的金属，不应单独加入到熔体中，而应与预先留下的基体冷却料同时加入；第四，一般两种熔点相差较大的金属，应该先装入易熔金属，然后在加入难容金属，使难熔金属能够在易熔金属中更快的熔化，节省能量；最后，能够减少熔体大量吸气的合金元素，应先入炉熔化，以减少合金熔体中的含气量。

③熔炼过程，在熔炼过程中必然会有金属的损耗，尤其那些易氧化，低沸点的金属，这也是在铜合金熔炼需要考虑的因素，这必须通过有效的手段，如计算损耗等来消除这部分损失所给合金带来的不利影响；那么在铜合金的熔炼中有那些方法可以降低熔炼的损耗呢，这里可以采取如下措施：1、选用熔池面积小的炉子，在现代的先进熔炼设备中，一般选择工频感应炉能够有效的降低铜合金的熔炼损耗；
2、制定合理的操作规程，包括合理的装炉、熔化顺序，高温快速熔化、缩短熔化时间。

3、严格控制熔炼气氛或对熔体进行适当保护，一般以控制微氧化性气氛较好,例如,在炼纯黄同时可覆盖一层木炭，以减少铜和锌的烧损，而熔铬青铜时，可覆盖一层熔融玻璃等。

④熔炼过程的除气和脱氧，在熔炼铜合金的过程中气体必然会对铸锭的质量产生一些不利的影响，如铸锭中产生气孔、气眼、夹渣等
缺陷，所以为防止这些缺点就要详细的知道这些气体的来源并同时提出防治措施，例如气体的来源之一----炉气：因为在非真空熔炼中，炉气就是金属中气体的主要来源，包括一些氮气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫和水蒸汽等等；炉料：铜的新金属一般为电解铜板，在加工车间返回的厂内废料一般表面占有油、水和乳液等；溶剂：许多的溶剂本身都难免会携带一些水分，或是一些化合物结晶水等等；耐火材料及操作工具：在新砌成熔炉的耐火材料中含有大量水，这些水即使在高温烘炉也不可能全部消除，另外一些操作工具的使用也会携带一些水分和一些能在高温下生产气体的杂质。

那么针对以上现象，工业铜合金的熔炼常用的除气方法有：⑴溶剂除气法:此方法是利用熔盐的热分解或与金属进行置换反应，产生不溶于熔体的挥发性气泡而将氢除去。

⑵氧化除气法，此方法是利用铜合金的熔炼过程中的氧化和吸气存在相互矛盾的关系来除气的；此过程常用的增氧方法有表面氧化法、加入氧化剂法和吹入压缩空气法。

⑶沸腾除气法，此方法一般应用于工频有芯感应炉熔炼高锌黄铜中，应为锌沸点低，饱和蒸汽压大，容易造成熔池搅拌沸腾的现象，并达到一定压力使熔池表面的蒸气随锌蒸气一起向炉口喷出，从而排除溶解在熔体中的气体。

⑷冷凝除气，在熔液中影响气体溶解度的除了压力就是温度了，一般情况气体的溶解度总是随着温度的降低而减少。

⑸振动除气，此法是利用液体分子在极高的振动频率下会发生移位运动，由于分子间运动的不和谐而产生真空空穴，溶解与金属溶液中的气体很容易随空穴一起浮出而消除。

⑹电解除气，此法利用电极
的阴阳极使溶解与金属溶液中的气体聚合成分子氢逸出。

工业铜合金的熔炼的脱氧，脱氧就是借助脱氧剂通过置换反应还原除氧的过程，一般熔池中的脱氧剂容度越大，脱氧越完全，但考虑到脱氧剂所带来的杂质需通过综合考虑添加脱氧剂的用量。

④铜合金熔炼的最后一步是精炼，精炼就是将金属熔体中含有的少量有害杂质和夹渣除去以得到符合要求的高纯铜合金的过程；常用的除渣精炼可分为氧化精炼和除渣精炼。

氧化精炼法就是在熔炼过程中利用氧化法除去有害杂质元素，运用氧化精炼的条件是杂质与氧的亲和力必须大于基体金属对氧的亲和力；而除渣精炼一般是利用以下三种方法将熔液中的氧化渣、炉气灰尘、夹杂物等除去，得到相对纯净的铜合金；这三种方法分别是：静置澄清法、浮选除渣法和溶剂除渣法。

以上就是铜合金的熔炼过程，之后在进行一些铸锭、拉线等便可制得符合要求的铜合金成品了。