Лигатура в слитках CuCa10 — кальциевая лигатура для раскисления и модифицирования медных сплавов
Лигатура в слитках CuCa10 — двухкомпонентный мастер-сплав на медной основе с номинальным содержанием кальция 10 % (диапазон 8–12 %). Материал поставляется в виде мерных слитков и предназначен для введения кальция в расплавы меди и её сплавов на этапе финишной доводки. Применение лигатуры исключает необходимость работы с чистым кальцием, который отличается высокой химической активностью, склонностью к окислению и требует специальных условий хранения и подачи.
Назначение и механизм действия
CuCa10 выполняет две ключевые функции в металлургическом переделе. Первая — раскисление: кальций связывает растворённый кислород в тугоплавкие оксиды CaO, которые переходят в шлаковую фазу. Вторая — модифицирование: остаточный кальций (0,005–0,03 %) измельчает зерно, снижает содержание серы и образует тугоплавкие сульфиды кальция, что повышает пластичность и обрабатываемость сплава. Лигатура эффективно работает в расплавах с температурой 1100–1250 C, что соответствует интервалу разливки большинства медных сплавов.
Технология введения
Слитки CuCa10 вводят в расплав порциями под зеркало металла с помощью колокольчика или в струю металла при непрерывном литье. Рекомендуемый расход — 1–3 кг на тонну расплава в зависимости от требуемого остаточного содержания кальция. Угар кальция при введении составляет 30–50 %, поэтому расчёт шихты ведётся с коэффициентом усвоения 0,5–0,7. Перед введением слитки должны быть сухими и подогретыми до 150–200 C для исключения выбросов расплава.
Влияние на свойства медных сплавов
Введение CuCa10 в медь и латуни обеспечивает:
- снижение содержания кислорода до уровня менее 0,001 %;
- повышение электропроводности отожжённой меди до 100–101 % IACS за счёт связывания кислорода;
- улучшение жидкотекучести и заполняемости тонкостенных отливок;
- повышение коррозионной стойкости в атмосферных условиях;
- устранение водородной болезни при пайке и сварке.
Применение в промышленности
Лигатура CuCa10 используется в производстве ответственных изделий электротехнического и машиностроительного назначения. Основные области применения:
- катодная медь и медные аноды для гальванических производств;
- токопроводящие шины, коллекторные пластины и контактные провода;
- фасонное литьё из латуней и бронз в песчано-глинистые и кокильные формы;
- слитки для последующей деформации — прокатки, прессования и волочения;
- производство медно-никелевых сплавов для судостроения и теплообменного оборудования.
Форма поставки и контроль качества
Слитки CuCa10 отливаются в горизонтальные изложницы с формированием лунки для удобства захвата клещами. Химический состав каждой плавки контролируется спектральным методом. Допустимое отклонение по кальцию — 2 % абсолютных. Поверхность слитков не должна иметь следов окисления глубиной более 2 мм, раковин и инородных включений.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Норматив | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля кальция | 8–12 % | Титриметрия | ГОСТ 4515 | Номинально 10 % |
| Массовая доля меди | основа | Разность | — | Не менее 86 % |
| Примеси, суммарно | 0,5 % | Атомно-эмиссионный | — | Fe, Si, Al, Mg |
| Масса слитка | 5–15 кг | Взвешивание | — | По согласованию |
| Температура плавления | 950–1050 C | Дифференциальный термический | — | Интервал солидус–ликвидус |
| Плотность | 7,8–8,2 г/см | Гидростатический | — | При 20 C |
Условия хранения и транспортировки
Слитки CuCa10 хранят в закрытых складских помещениях при относительной влажности не более 60 %. Кальций на поверхности слитков взаимодействует с влагой воздуха с образованием гидроксида кальция, поэтому при длительном хранении рекомендуется герметичная упаковка или обработка поверхности ингибитором коррозии. Срок хранения без потери качества — 12 месяцев с даты отгрузки. Транспортировка осуществляется в деревянных ящиках или на поддонах с обвязкой, исключающей механические повреждения.
Вопросы и ответы
Каково оптимальное остаточное содержание кальция в меди после раскисления?
Для полного раскисления и модифицирования достаточно 0,005–0,02 % остаточного кальция. Превышение уровня 0,05 % приводит к образованию интерметаллидных включений и снижению электропроводности.
Можно ли использовать CuCa10 для раскисления алюминиевых бронз?
Да, лигатура эффективна для медно-алюминиевых сплавов. Кальций дополнительно рафинирует расплав от серы и улучшает жидкотекучесть при литье сложнопрофильных отливок.
Какой угар кальция при введении лигатуры в расплав?
Угар составляет 30–50 % в зависимости от температуры расплава, глубины погружения и способа введения. При использовании колокольчика с перфорацией усвоение повышается до 70 %.
Чем CuCa10 отличается от лигатуры CuCa15?
CuCa15 содержит 13–17 % кальция и применяется для более глубокого раскисления при высоком исходном содержании кислорода. CuCa10 предпочтительна для финишного модифицирования, так как обеспечивает более точную дозировку.
