[科普中国]-铜硅合金

铜硅合金直接熔炼工艺

在铜硅合金中，铜和硅都是高熔点的难熔元素。按照传统的熔练工艺，都是先将难熔成分预制成中间合金（或叫辅助合金），然后再利用中间合金熔炼成品合金（或叫工作合金）。这样，在每次熔炼成品合金时，都有一部分炉料—中间合金要被重复熔炼。这不仅使熔炼工艺繁琐，延长了生产周期，而且还造成了人工和原材料的很大浪费。如果采用直接熔炼工艺，就可以节省大量的熔炼工时，降低燃料及电力等消耗，将会收到显著的经济效果1。

直接熔炼工艺要点1.炉料：纯铝锭、电解铜和结晶硅。其中电解铜板的大小以能平放入坩锅内部为宜，结晶硅的块度2-5厘米，所有炉料要保证干燥、清洁。

2.加料顺序：结晶硅→电解铜板（平放）→纯铝锭。

3.操作注意事项：在炉料未全部熔化之前，应当尽量避免搅动，以免结晶硅大量上浮。但在精炼过程中，一定要充分搅拌，以免铜硅成分偏析。

熔炼质量的鉴定为了确保合金的熔炼质量，在试验过程中，必须对试样和铸件进行了机械性能测定、化学成分化验和金相组织对比。用直接熔炼工艺法，合金的宏观断口组织细密均匀，机械性能和化学成分也都符合牌号的要求2。

熔化过程的观察和分析在熔炼过程中，发规当纯铝刚刚熔化完，而铝水的温度还很低时（大约700℃以下），炉料中的结晶硅和电解铜已全部熔化了。有时候，即使结晶硅和电解铜已熔化完，但仍有少量纯铝未熔化。从熔化时间上看，直接熔炼并不比原来时间长。由此可见，在铝水中熔化高熔点的结晶硅和电解铜，并不需要将铝水过热到很高温度，也不需要增加熔炼时间。这样，各合金元素的氧化烧损减少了，同时也减少了合金吸气，有利于保证合金的熔炼质量。

总结为什么高熔点的电解铜和结晶硅在很低的温度下就熔化了呢?为了说明这个问题，首先对熔化过程做个简要分析。在加热过程中，首先，低熔点的纯铝先被熔化，然后，浸泡在铝水中的电解铜和结晶硅开始“溶解”。所以，增涡里的炉料同时进行着“熔化”和“溶解”两个过程。在此过程中，“溶解”的速度是熔炼工艺的一个关键因素。如果“溶解”速度很快，能使整个“溶解”过程与低熔点炉料的“熔化”过程同时或提前完成，就可以采用直接熔炼工艺。反之，如果“溶解”速度太慢，为使高熔点炉料全部“溶解”，就必须继续提高合金液的提度，或是延长熔炼时间。在这种情况下，为了保证合金的熔炼质量，则应当采用中间合金二次熔练工艺。但实践表明电解铜和给晶硅在温度较低铝水中的“溶解”速度是很快的。至于电解银和给晶硅在铝水中的“溶解”速度为什么这样快，首先决定于它们和铝水本身物牲质，其次，采用直接熔炼工艺，可以使电解铜和给晶硅充分预热，并为它们的“溶解，创造良好的条件，从而进一步加速了‘“溶解”过程的完成3。