1.铸造铜合金的熔炼

各类铸造铜合金的熔炼工艺不尽相同，但均应遵循下列原则：

1）所有炉料表面必须清理干净，预热，熔剂应焙烧或预熔，彻底去除水分。更换合金牌号时，特别要注意的是，铝青铜、铝黄铜、硅黄铜用过的坩埚和炉衬不可熔炼锡青铜、铅青铜、镍白铜。

2）铜合金液易氧化、吸气，应遵守“快速熔炼，及时浇注”的原则，不使铜液在炉内停留时间过长。

3）控制炉氛为中性，锡青铜、铅青铜可在弱氧化性炉氛中熔炼。

4）加料次序很重要，应遵循“快速熔化”和“防止氧化、吸气”的原则，具体次序应根据炉料组成、熔炼设备特性灵活运用。

5）熔炼温度与铜液质量密切相关，应严格控制，以符合工艺要求。

6）及时、准确执行炉前质量检验。

下面介绍铸造铜合金熔炼要点。

（1）锡青铜 锡青铜中的合金元素锡、铅、锌、磷等熔点都比较低，除磷以P-Cu中间合金的形式加入外，其余都以纯金属状态直接加入炉中。

在此以ZCuSn5Pb5Zn5铸造锡青铜为例说明熔炼工艺要点。

ZCuSn5Pb5Zn5铸造锡青铜传统的熔炼工艺：先加入木炭覆盖剂，加热坩埚，然后加入全部纯铜，熔清后升温至1200℃左右，用0.3%～0.4%的磷铜脱氧后，依次加入回炉料和锡、锌、铅，最后补加0.1%～0.2%的磷铜脱氧，改善流动性，出炉温度为1200℃，浇注温度为1100～1180℃。传统工艺的特点是先熔清熔点高的基本组成铜，再加入低熔点的合金元素，最后加入容易熔化、蒸发的锌。

（2）铸造铝青铜 铸造铝青铜中含有铝、铁、锰等元素，熔清后铜液表面覆盖一层Al₂O₃保护膜，故可以不加覆盖剂，但必须防止铜液吸氢。ZCuAl10Fe3Mn2铸造铝青铜有两种不同的熔炼工艺，即一次熔炼工艺和二次熔炼工艺。一次熔炼工艺的特点是利用铝热反应发热熔清高熔点的铁，先在坩埚底部加入经除油的低碳钢屑，上面覆盖纯铜，开风熔化，纯铜熔清后，升温至1150℃左右，估计钢屑尚有1/3左右未熔清时，加入铝锭并搅拌，利用铝热效应升温使钢屑熔清，然后加回炉料降温，炉前质量检测合格后，加少量Na₃AlF₆清渣，即可浇注。此方法的关键是掌握好加铝的时间，过早则钢屑不能熔清，过晚则钢液过热跑温，严重氧化、吸氢。

（3）铸造黄铜 铸造黄铜中含有大量的锌，由于锌的沸点低，高锌黄铜在熔炼时会沸腾，产生除气效果，故熔炼铸造黄铜时，一般不进行精炼。

熔炼铸造黄铜时应遵循“低温加锌”和“逐块加锌”的原则，防止铜液剧烈沸腾，不然会引起铜液飞溅，锌被大量损耗，甚至危害人身安全。熔炼铸造铝黄铜时，应在加锌之前加铝。熔炼铸造锰黄铜时应加0.2%～0.5%的铝，可防止锰被氧化，提高铜液流动性，并改善合金的表面光泽。

2.铸造铝合金的熔炼

铸造铝合金的熔炼，无论是熔炼理论或实际的操作，都是比较复杂的。铸造铝合金熔炼的内容包括配料计算、炉料处理、熔炼设备选用、熔炼工具处理及熔炼工艺过程控制。

铸造铝合金的熔炼工艺大致分为熔炼前的准备、装料、熔化、调整化学成分、精炼、变质处理、调整温度、浇注。

铸造铝合金的牌号很多，其具体熔炼工艺各不相同，但其熔炼过程和操作都是相同的。下面通过几种铸造铝合金的熔炼，说明其熔炼的基本原理。

（1）ZL104 300kg以下熔化量一般在电阻坩埚炉中熔炼。首先进行配料计算，算出炉料及熔剂，将熔炼工具清理干净并预热。用新坩埚时，先空炉加热至600～700℃，呈暗红色，保持30～60min，烧去铁坩埚内的水分及可燃杂质，然后冷却至200℃左右，喷上涂料。若能熔化一次ZL104的回炉料或杂铝后再正式熔炼，则更为理想。对于旧坩埚，则应将内壁清理干净，用小锤轻敲，凭声音判断有无裂纹出现。检查后，将坩埚加热至200℃左右，喷涂料。常用涂料见表5-14。涂料由填充剂、黏结剂和适量水或酒精组成，使用涂料时应根据具体用途，选择合适的填充剂和稠度。常用的填充剂有白垩粉、滑石粉、氧化锌、石棉粉等。(www.daowen.com)

表5-14 常用涂料成分、配比及用途

白垩粉遇铝液将发生分解，反应式为

CaCO₃=CO+CO₂

故用表5-14中1号涂料喷涂的工具留取铝液时，起初有CO₂气泡产生，但CaO仍能紧紧地黏附在工具或坩埚上，不易脱落。

用氧化锌作填充剂时，与铝液反应，反应式为

3ZnO+2Al=Al₂O₃+3Zn

反应结果，ZnO被还原，涂料容易剥落，但氧化锌有优点：当工具预热至350℃左右时，涂料由白色转为杏黄色，可借以估计工具的温度，判断工具表面是否吸附水汽；其次，氧化锌涂料不会分解出气态产物。因此，常用表5-14中的1号、2号涂料喷涂熔炼工具，用4号、5号涂料喷涂坩埚，用6号或7号涂料喷涂金属型型腔或浇冒口。8号涂料既不分解，也不会被还原，非常稳定，寿命长，不污染铝液，缺点是价格高，只在重要场合使用。

涂料的稠度由涂料层厚度决定。涂料层越厚，对稠度的要求越高。由于坩埚与高温铝液长时间接触，在浇注过程中无法补涂，因此熔炼前应涂得厚一些，涂料的稠度要大。

金属的浇冒口要有良好的保温作用。因此用7号涂料，涂料层要厚，稠度要大。

熔炼工具的涂料层要薄，即使有剥落，也可以补涂。如果涂得太厚，则受急冷急热时，涂料剥落后落入铝液中，成为夹渣。当锌作为合金中的杂质且严格控制含量时，最好不用氧化锌作涂料。坩埚喷好涂料后，升温至500～600℃，呈暗红色时，开始装料。炉料预热温度为300～400℃。预热温度越高，熔化速度越快。但温度过高时，会使炉料失去强度，导致装料不便。严禁把冷料直接加入铝液中，否则会使铝液飞溅甚至爆炸。

传统的加料次序是先加较低熔点的回炉料和Al-Si合金锭，再加熔点较高的铝锭和Al-Mn中间合金，待全部熔清后，再加回炉料将温度降至680～700℃，加入镁锭，搅拌均匀后，即可进行精炼、变质，炉前质量检测合格后，浇注试棒，最后浇注铸件。

近年来推荐直接加硅、锰，具有一定的优点。加料次序改为先投铝锭，升温至700℃，把预热至600～700℃的结晶硅或电解锰直接加入铝液中，同时吹氮精炼，搅拌铝液，加速结晶硅、电解锰的熔化。全部熔清后，用回炉料降温后加镁，搅拌均匀后即可变质。

此方法省去了熔制中间合金的工时，节约了能源，免去了熔制中间合金的高温操作，对提高冶金质量有利。此方法的关键是要创造良好的合金化条件，保证铝液与结晶硅、电解锰的表面直接接触，直至熔清。不宜随便翻动铝液上的结晶硅、电解锰，以防止在表面生成SiO₂或MnO膜，外包一层Al₂O₃，隔断铝液和结晶硅、电解锰的接触，阻止合金化过程，这样熔炼会失败。

（2）ZL201 熔炼ZL201的工艺要点是：严格控制化学成分，防止产生钛偏析。为此应使用纯度较高的铝锭，回炉料不能超过60%，配料时要准确掌握各元素的熔耗率，并验算铁、硅含量。防止和消除钛偏析的工艺措施有：

1）不允许使用化学成分不均匀，存在大片状TiAl₃或冶金质量差的Al-Ti中间合金；配料时钛的质量分数控制在0.15%～0.3%。

2）熔炼时加强搅拌，尽量采用感应电炉熔炼。

3）尽量缩短搅拌后到浇注铸件时的保温时间，不得超过30min。ZL201对杂质铁、硅很敏感，最好用石墨坩埚，投料前要清理干净并预热。

铜、锰、钛分别以Al-Cu、Al-Mn、Al-Ti中间合金的形式加入，也可以K₂TiF₆的形式加入钛。为了获得成分准确、冶金质量高的合金，常用二次熔炼法，即先熔制预制合金锭，快速熔化，调整成分后即可进行浇注。在熔炼工艺成熟，能准确控制合金成分，保证合金质量的条件下，可以省去预制合金锭。