Лигатура медь в слитках CuAs30: мышьяковистая медная лигатура для раскисления и легирования
Лигатура медь в слитках CuAs30 — это концентрированный сплав меди с мышьяком, содержащий 28–32 % As, применяемый для введения мышьяка в расплавы на основе меди. В отличие от чистого мышьяка, который при температуре плавления 817 C обладает высокой летучестью и токсичностью паров, лигатура CuAs30 плавится при 700–750 C, что обеспечивает контролируемое усвоение элемента при температуре медного расплава 1100–1200 C. Слитки отливают в изложницы с получением чушки массой 1–5 кг; структура — дендритная, с включениями интерметаллида CuAs по границам зёрен.
Технические характеристики и состав
Содержание мышьяка в товарной лигатуре нормируется в узком диапазоне, поскольку отклонение меняет расчётную навеску при шихтовке. Медь в составе — основа, примеси железа, свинца и висмута ограничены, так как они переходят в готовый расплав и снижают электропроводность и пластичность конечного изделия.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на плавку | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля As | 28–32 % | титрование, РФА | расчёт навески | основной нормируемый показатель |
| Массовая доля Cu | остальное | расчёт по разности | основа сплава | Cu не ниже 66 % |
| Температура плавления | 700–750 C | ДТА | порядок загрузки | ниже температуры расплава |
| Плотность | 7,6–7,9 г/см | гидростатика | погружение в расплав | близка к плотности меди |
| Масса чушки | 1–5 кг | взвешивание | дозирование | по согласованию сторон |
| Угар As при вводе | 3–8 % | баланс плавки | поправка навески | зависит от защиты зеркала |
Функции мышьяка в медных расплавах
Мышьяк в меди выполняет двойную роль: раскисляющую и легирующую. Как раскислитель он связывает растворённый кислород, снижая пористость отливок, а как легирующий элемент повышает жаропрочность и сопротивление ползучести при 200–350 C. В литейных медных сплавах As тормозит рост зерна и уменьшает склонность к горячим трещинам при непрерывном литье.
- Раскисление расплава перед разливкой в кокиль и кристаллизатор УНРС.
- Легирование медных сплавов для повышения сопротивления ползучести при 200–350 C.
- Модифицирование структуры литой заготовки, измельчение дендритного зерна.
- Введение в сплавы для контактных проводов и токопроводящих шин.
- Корректировка состава латуней и бронз специального назначения.
Технология ввода в расплав
Лигатуру загружают в ковш или печь под зеркало расплава при 1100–1150 C, после чего расплав перемешивают графитовым стержнем в течение 3–5 минут. Предварительный подогрев чушек до 300–400 C исключает влагу и снижает локальное охлаждение. Для уменьшения угара применяют покровный флюс на основе буры или криолита, а также ввод в закрытом ковше с аргонной продувкой. Раскисление фосфористой медью проводят до ввода CuAs30, чтобы связать основную часть кислорода и повысить усвоение мышьяка.
Области применения
- Литейные цеха цветного литья — центробежное и непрерывное литьё медных заготовок.
- Производство контактного провода для электрифицированных железных дорог.
- Металлургия специальных бронз для узлов трения и арматуры.
- Изготовление токопроводящих шин распределительных устройств.
- Судовое машиностроение — детали, работающие в морской атмосфере.
Условия хранения и безопасность
Слитки хранят в закрытых сухих складах при относительной влажности не выше 70 %, исключая контакт с кислотами и аммиачными средами. Мышьяк и его соединения токсичны, поэтому плавку ведут при включённой вытяжной вентиляции, а отбор проб выполняют в средствах защиты органов дыхания. Отходы и шламы, содержащие As, собирают отдельно и направляют на специализированную переработку.
Вопросы и ответы
Какое усвоение мышьяка обеспечивает лигатура CuAs30?
При вводе под зеркало расплава с флюсовой защитой усвоение составляет 92–97 %; без защиты угар возрастает до 10–15 %.
При какой температуре вводят лигатуру в медный расплав?
Оптимальный интервал — 1100–1150 C. Более высокая температура увеличивает испарение мышьяка, более низкая замедляет растворение чушек.
Можно ли вводить CuAs30 в латунный расплав?
Да, лигатура применяется для корректировки состава латуней, однако навеску рассчитывают с учётом испарения цинка и повышенного угара мышьяка.
Как рассчитывается навеска лигатуры?
Навеску определяют по формуле с учётом требуемой массовой доли As в готовом сплаве, содержания элемента в лигатуре и коэффициента усвоения.
