Лигатура медь в слитках CuCa5: состав, свойства и применение
Лигатура CuCa5 — это медный сплав с массовой долей кальция 4,5–5,5 %, выпускаемый в виде слитков и предназначенный для введения кальция в расплавы меди и медных сплавов. Кальций в чистом виде имеет температуру плавления 842 C и высокое сродство к кислороду, поэтому его ввод в жидкий металл в виде лигатуры обеспечивает контролируемое раскисление и модифицирование без пироэффекта и интенсивного угара. Слитки CuCa5 получают литьём в изложницы или методом непрерывного литья; структура слитка представлена медной матрицей с равномерно распределёнными включениями интерметаллида CuCa.
Технические характеристики слитков CuCa5
| Параметр | Значение | Единица | Метод контроля | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля кальция | 4,5–5,5 | % | титрование, ААС | основной легирующий элемент |
| Массовая доля меди | остальное | % | расчёт | основа сплава |
| Примеси (Fe, Pb, Zn) | 0,15 | % | спектральный анализ | суммарно |
| Температура плавления | 870–920 | C | ДТА | интервал плавления |
| Плотность | 8,3–8,5 | г/см | гидростатика | при 20 C |
| Масса слитка | 0,5–5,0 | кг | взвешивание | по согласованию |
Функции кальция в медном расплаве
Введение CuCa5 в жидкую медь и её сплавы решает несколько металлургических задач одновременно. Кальций связывает растворённый кислород с образованием тугоплавкого оксида CaO, который всплывает в шлак, снижая содержание кислорода до 0,002–0,005 %. Одновременно кальций связывает серу в сульфид CaS, уменьшая склонность металла к красноломкости. В литейных медных сплавах (бронзах, латунях) кальций измельчает зерно и модифицирует эвтектику, что повышает плотность отливок и снижает газовую пористость.
Области применения
- Раскисление и дегазация расплава меди перед непрерывным литьём катанки на линиях Upcast и Properzi.
- Модифицирование оловянных и свинцовых бронз при литье в кокиль и центробежном литье втулок подшипников скольжения.
- Обработка латуней ЛС59-1 и ЛО60-1 в индукционных тигельных печах перед разливкой в слитки.
- Введение кальция в сплавы для контактных проводов и токопроводящих шин с целью стабилизации электропроводности.
- Раскисление меди в вакуумно-дуговых и электрошлаковых печах при производстве особо чистых слитков.
- Легирование медных сплавов для литья художественных и архитектурных отливок.
Технология ввода лигатуры
Слитки CuCa5 вводят в расплав при температуре 1150–1200 C с помощью колокольчика или погружной штанги, обеспечивая полное растворение под зеркалом металла. Расход лигатуры рассчитывают исходя из требуемой остаточной концентрации кальция: для раскисления меди достаточно 0,05–0,15 % Ca по массе, для модифицирования бронз — 0,02–0,08 %. Усвоение кальция составляет 70–85 % при защите расплава флюсом или аргоном. Перед вводом слитки подогревают до 200–300 C для удаления влаги и предотвращения выброса металла.
Условия хранения и транспортировки
Слитки CuCa5 хранят в сухих отапливаемых складах при относительной влажности не выше 70 %. Кальций активно взаимодействует с влагой воздуха, поэтому поверхность слитков может покрываться оксидной плёнкой; перед использованием её удаляют механической зачисткой. Транспортировка допускается всеми видами закрытого транспорта с защитой от атмосферных осадков. Гарантийный срок хранения без изменения химического состава — 12 месяцев со дня изготовления при соблюдении условий складирования.
Вопросы и ответы
Какое остаточное содержание кальция обеспечивает CuCa5 в меди?
При расходе 0,1–0,3 % лигатуры по массе остаточная концентрация кальция в меди составляет 0,005–0,02 %, что достаточно для снижения кислорода до 0,003 % и повышения пластичности литой заготовки.
Можно ли вводить CuCa5 в латунь при плавке в индукционной печи?
Да, лигатуру вводят под зеркало расплава при 1000–1100 C с защитой флюсом. Кальций модифицирует структуру латуни и связывает примеси серы и кислорода, улучшая обрабатываемость давлением.
Как хранить слитки CuCa5, чтобы кальций не окислялся?
Слитки хранят в закрытой таре или в сухом помещении с влажностью до 70 % при температуре не ниже 5 C. Длительный контакт с влажным воздухом приводит к образованию гидроксида кальция на поверхности.
Каков коэффициент усвоения кальция из лигатуры CuCa5?
При вводе погружной штангой под слой флюса усвоение достигает 70–85 %. Без защиты расплава потери на угар и окисление возрастают до 40–50 %.
