本发明涉及一种黄铜熔炼用精炼剂及黄铜铸造方法。
背景技术：
气门嘴又叫气密嘴，主要由气门嘴和密封件组成，气门嘴为机加工件，原材料为铜材和铝材，密封件原材料为橡胶材料，用于轮胎的进气和防止轮胎漏气，是汽车工业中不可或缺的安全部件。气门嘴通常用黄铜制造，因为黄铜具有优秀的切削性能以及展延性，但是铜制品在使用中容易产生腐蚀，与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质反应生成cu2(oh)2co3，简称铜绿，因此会对铜材成品做表面处理，常用的方式有镀镍、镀铬等。经过十多年的快速发展，中国的气门嘴产业已经占世界主导地位。目前我国气门嘴产量约占世界气门嘴总产量的七成以上，居全球气门嘴产销量榜首。为顺应国内、国际市场需求，无内胎气门嘴逐渐增大，2015年无内胎气门嘴产量已经占到气门嘴总产量的一半以上。庞大的国内市场需求，不断推动着行业发展，随着国内经济的高速发展，未来对于气门嘴的需求会呈现爆发式增加，提高气门嘴产品质量是抢占该细分市场的有力武器。
对气门嘴而言，常用的黄铜合金牌号主要有hpb59-1、hpb59-2、hpb60-2、hpb63-0.1、h62、h65。坯料的气密质量性对于气门嘴的安全性最为重要，而气密质量性主要关系到气门嘴用黄铜坯料沙眼和针孔问题，因为它会直接影响轮胎的充气和保压情况，存在沙眼和针孔的气门嘴黄铜对于自行车、汽车行驶过程等造成很大的安全隐患，而且沙眼和针孔会造成黄铜表面的光洁度差，易产生腐蚀，鉴于此需要从材料源头保证产品质量，极大的消除坯料的沙眼和针孔问题；沙眼主要来自于材料的熔铸过程，铸造过程中熔体杂质精炼不完全，导致易腐蚀氧化物硅质、钙质、铁质等存在坯料中，同时熔体内部气体的存在也会导致大量丛生的细小针状气孔产生，而且需要抛光才能发现，所以开发一款气门嘴黄铜熔炼用精炼剂是迫切的。
技术实现要素：
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种能够净化铜合金熔体提升熔体纯净度的黄铜熔炼用精炼剂。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种黄铜熔炼用精炼剂，其特征在于：该精炼剂的质量百分比组成为石英砂：5％～20％，氯化钾：10％～30％，碳酸钠：10％～30％，冰晶石：5％～20％，铝酸钠：5％～10％，余量为白云石和不可避免的杂质。
白云石：除气，通过碳酸盐的分解，利用二氧化碳气泡将铜水中的气体和氧化夹渣带走。
石英砂：主要用于同金属氧化物进行化合反应，即造渣反应，形成密度低的氧化物，浮在熔体表面，起到除杂和稳渣的作用。低于5％造渣作用不充分，高于20％会生成过多的sio2，提高渣系cao-al2o3-sio2的熔点，导致过多的机械夹杂。
氯化钾：加入氯盐主要是生成alcl3，除铝杂质的作用，当添加量高于30％无助于反应，仅仅增加渣的粘度。
碳酸钠：碳酸钠属于利用分解的氧化钠和二氧化碳作用于熔体，氧化钠可以带出大部分硅氧化物，铁氧化物等，当碳酸钠的添加量大于30％时，过多的氧化钠会增加炉渣的粘度形成玻璃状化合物，当碳酸钠的添加量小于10％时，造渣不充分，效果差。
冰晶石：软化炉渣，便于造渣反应的进行，氟盐具备提高炉渣的流动性，即降低炉渣的熔点，当冰晶石的添加量高于20％会使得渣系的熔点提高。
铝酸钠：造渣反应的催化剂，在熔融的状态会分离出氯酸根离子，吸附熔体内的氧化物，使其聚集浮出熔体，同其他硅酸根、碳酸根造渣反应，当铝酸钠的添加量高于10％，催化作用不明显，当添加量低于5％，催化作用量不够。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种黄铜铸造方法。
本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种黄铜铸造方法，其特征在于包括以下步骤：
1)配料：按照黄铜所需成分进行配料，其中包括权利要求1所述的精炼剂；
2)熔炼：熔炼过程中加入精炼剂总质量的15～25wt％，熔炼温度为1020℃～1080℃；
3)捞渣：加入清渣剂进行搅拌捞渣，捞渣完成后进行精炼，将剩余精炼剂压入铜水中并将铜水搅拌0.5～5min，静止1～10min；
4)细化：加入细化剂，细化剂用铜箔包裹，将其压入铜水中，加入后搅拌1～5min，搅拌完成后静止5～10min；
5)铸造：铸造温度为1000～1050℃。
黄铜的配料中，包括占比30wt％左右的回料和边角料，所含的氧化物和油较多，带入的杂质多，本发明中精炼剂分两次添加，分两次添加可以让部分精炼剂先行同炉料中的氧化物反应，进行造渣，即进行精炼预处理，预处理时添加精炼剂总质量的15～25wt％，可以降低熔体内氧化物活度或者可能存在的气体的活度，保证后续精炼可以起到深度精炼的作用。
作为优选，所述步骤1)中精炼剂的量为黄铜配料总质量的1％～1.5％。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过控制白云石、石英砂、氯化钾、碳酸钠、冰晶石、铝酸钠的添加量，净化了铜合金的熔体，极大的消除坯料的沙眼和针孔问题，提高了铸坯的气密质量性。
附图说明
图1为本发明实施例1的成品棒材抛光后的照片。
图2为本发明实施例1的电子扫描照片；
图3为本发明对比例铸锭的电子扫描照片；其中，1为铸锭中的硬质点。
图4为图3的放大图；其中，1为铸锭中的硬质点。
图5为图4中硬质点的能谱图；其中，图(a)为能谱图，图(b)为能谱图中各元素含量。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
以hpb59-1为例，精炼剂的质量百分比组成为白云石：余量；石英砂：5％；氯化钾：10％；碳酸钠：30％；冰晶石：10％；铝酸钠：5％。精炼剂的加入量为hpb59-1配料总量的1％。
hpb59-1的铸造方法，包括以下步骤：
1)配料：按照hpb59-1所需成分进行配料，原料为废紫铜40％，铜回料30％，边角料30％，锌块，铅块，镁块，覆盖剂以及精炼剂等；
2)熔炼：将精炼剂总质量的20％与部分铜回料、边角料混合后加入工频炉中，熔化过程中逐步加入部分锌块，熔化后再加入废紫铜，待废紫铜熔化后加入剩余铜回料和边角料，所有物料熔化完全后，化验成分，补加锌块和铅块配平，同时辅助加入少量的镁块，打高压进行喷火作业，温度达到1050℃；
3)捞渣：喷火1～2min，加入清渣剂进行搅拌捞渣，捞渣完成进行精炼，将剩余的80％精炼剂用铁勺压入铜水中，剧烈反应完成后将铜水搅拌1min左右，静止3min；
4)细化：打高压喷火，喷火后加入配料总质量0.03％的细化剂，细化剂用铜箔包裹，将其压入铜水中，然后搅拌2min，搅拌完成静止8min；
5)铸造：测温达到1020℃即可浇铸；
实施例2
以hpb60-2为例，精炼剂的质量百分比组成为白云石：余量；石英砂：5％；氯化钾：10％；碳酸钠：25％；冰晶石：10％；铝酸钠：5％。精炼剂的加入量为hpb60-2配料总量的1.2％。
hpb60-2的铸造方法，包括以下步骤：
1)配料：按照hpb60-2所需成分进行配料，原料为废紫铜40％，铜回料30％，边角料30％，锌块，铅块，镁块，覆盖剂以及精炼剂等；
2)熔炼：将精炼剂总质量的20％与部分铜回料、边角料混合后加入工频炉中，熔化过程中逐步加入部分锌块，熔化后再加入废紫铜，待废紫铜熔化后加入剩余铜回料和边角料，所有物料熔化完全后，化验成分，补加锌块和铅块配平，同时辅助加入少量的镁块，打高压进行喷火作业，温度达到1080℃；
3)捞渣：喷火1～2min，加入清渣剂进行搅拌捞渣，捞渣完成进行精炼，将剩余的80％精炼剂用铁勺压入铜水中，剧烈反应完成后将铜水搅拌1min左右，静止3min；
4)细化：打高压喷火，喷火后加入配料总质量0.03％的细化剂，细化剂用铜箔包裹，将其压入铜水中，然后搅拌2min，搅拌完成静止8min；
5)铸造：测温达到1050℃即可铸造。
实施例3
以hpb59-2为例，精炼剂的质量百分比组成为白云石：余量；石英砂：5％；氯化钾：15％；碳酸钠：20％；冰晶石：10％；铝酸钠：5％。精炼剂的加入量为hpb59-2配料总量的1.5％。
1)配料：按照hpb59-2所需成分进行配料，原料为废紫铜40％，铜回料30％，边角料30％，锌块，镁块，覆盖剂以及精炼剂等；
2)熔炼：将精炼剂总质量的20％与部分铜回料、边角料混合后加入工频炉中，熔化过程中逐步加入部分锌块，熔化后再加入废紫铜，待废紫铜熔化后加入剩余铜回料和边角料，所有物料熔化完全后，化验成分，补加锌块配平，同时辅助加入少量的镁块，打高压进行喷火作业，温度达到1080℃；
3)捞渣：喷火1～2min，加入清渣剂进行搅拌捞渣，捞渣完成进行精炼，将剩余的80％精炼剂用铁勺压入铜水中，剧烈反应完成后将铜水搅拌1min左右，静止3min；
4)细化：打高压喷火，喷火后加入配料总质量0.03％的细化剂，细化剂用铜箔包裹，将其压入铜水中，然后搅拌2min，搅拌完成静止8min；
5)铸造：测温达到1100℃即可铸造。
对比例：精炼剂的质量百分组成为：碳酸钠60wt％，nacl20wt％，冰晶石10wt％，二氧化硅10wt％。
以hpb59-1为例，精炼剂的质量百分组成为：碳酸钠60wt％，nacl20wt％，冰晶石10wt％，二氧化硅10wt％。精炼剂的加入量为hpb59-1配料总量的1％。
hpb59-1的铸造方法，包括以下步骤：
1)配料：按照hpb59-1所需成分进行配料，原料为废紫铜40％，铜回料30％，边角料30％，锌块，铅块，镁块，覆盖剂以及精炼剂等；
2)熔炼：将精炼剂总质量的20％与部分铜回料、边角料混合后加入工频炉中，熔化过程中逐步加入部分锌块，熔化后再加入废紫铜，待废紫铜熔化后加入剩余铜回料和边角料，所有物料熔化完全后，化验成分，补加锌块和铅块配平，同时辅助加入少量的镁块，打高压进行喷火作业，温度达到1050℃；
3)捞渣：喷火1～2min，加入清渣剂进行搅拌捞渣，捞渣完成进行精炼，将剩余的80％精炼剂用铁勺压入铜水中，剧烈反应完成后将铜水搅拌1min左右，静止3min；
4)细化：打高压喷火，喷火后加入配料总质量0.03％的细化剂，细化剂用铜箔包裹，将其压入铜水中，然后搅拌2min，搅拌完成静止8min；
5)铸造：测温达到1020℃即可铸造；
实施例、对比例的铸锭成分见表1。
参见图2所示，本发明实施例1铸锭的电子扫描照片中观察不到硬质点，说明采用本发明精炼剂除杂干净，基体纯净，将棒材表面抛光，见附图1所示，棒材抛光后表面光洁，在反光下观察不到沙眼，气孔。
参见图3所示，对比例铸锭的电子扫描照片中观察到分布在基体上的多个硬质点，对硬质点进行放大，如图4所示，对硬质点进行能谱分析，为二氧化硅、铁等夹渣物，说明采用对比例的精炼剂，基体除杂不完全。
表1本发明实施例、对比例的黄铜成分
1.一种黄铜熔炼用精炼剂，其特征在于：该精炼剂的质量百分比组成为石英砂：5％～20％，氯化钾：10％～30％，碳酸钠：10％～30％，冰晶石：5％～20％，铝酸钠：5％～10％，余量为白云石和不可避免的杂质。
2.一种黄铜铸造方法，其特征在于包括以下步骤：
1)配料：按照黄铜所需成分进行配料，其中包括权利要求1所述的精炼剂；
2)熔炼：熔炼过程中加入精炼剂总质量的15～25wt％，熔炼温度为1020℃～1080℃；
3)捞渣：加入清渣剂进行搅拌捞渣，捞渣完成后进行精炼，将剩余精炼剂压入铜水中并将铜水搅拌0.5～5min，静止1～10min；
4)细化：加入细化剂，细化剂用铜箔包裹，将其压入铜水中，加入后搅拌1～5min，搅拌完成后静止5～10min；
5)铸造：铸造温度为1000～1050℃。
3.根据权利要求2所述的黄铜铸造方法，其特征在于：所述步骤1)中精炼剂的量为黄铜配料总质量的1％～1.5％。
技术总结