环保防裂防氧化铜制品及其成型工艺的制作方法

本发明涉及一种铜工艺制品，以及该工艺制品的成型工艺，属于铜工艺品制备
技术领域：
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背景技术：
：别看铜工艺品看起来很简单，但现代铜工艺品制作流程，绝非是一般性简单的工艺拼合、堆砌，而是需要专业的铸造技术和雕塑、开模等等多方位复杂的工艺操作、磨合，经过采用适宜铸造雕塑的铜合金材质，高温、热熔铸造而成。铜工艺品制作过程一般包括：造型、模具成型、浇注、打磨等工艺流程。铜工艺品浇注时，是按比例称取适量铜和锌、锡等金属，放入坩埚内，加热至1100-1500℃，直至坩埚内的铜及其他金属完全融化、混合。然后将融化好的铜液立刻注入型腔，冷却后将外层沙壳震破，剥离出来的就是铜质的产品粗胚体。现有的铜工艺品浇注过程中，由于配料和浇注工艺控制原因，表面铜水氧化严重，形成表面浮渣，这些浮渣一旦进入浇注模具中，不仅影响铜工艺品的造型及美观，严重的将直接导致整个工艺品报废。此外，铜工艺品浇注形成铜质粗胚体后，由于内部的内应力较大，其表面经常形成微裂纹，严重时也会导致整个工艺品报废。技术实现要素：本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种环保防裂防氧化铜制品，以及其成型工艺。为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：环保防裂防氧化铜制品成型工艺，所述铜制品成型工艺包括后处理，其特征是，所述后处理包括以下步骤：步骤一：保护气氛内退火处理；将浇注成型后的铜制品胚料冷却至500℃~600℃，在保护气氛内保温5~15分钟，再随炉冷却；步骤二：防氧化处理；将步骤一中铜制品胚料随炉冷却至70℃~100℃，在铜制品胚料表面喷淋防氧化剂，并保持5~10分钟，保持防氧化剂表面喷淋均匀，有足够的反应时间；步骤三：冷却处理；将步骤二中获得的铜制品胚料，返回保护气氛内保温5~15分钟，保护气体温度为70℃~100℃，再随炉冷却至室温。对于上述技术方案的改进，所述步骤一中的保护气氛为惰性气体、氢气、氮气中的一种或几种的混合。对于上述技术方案的改进，所述步骤二中的防氧化剂为：阴离子表面活性剂、二异甲醇、异丙醇的重量配比2:2:1后形成混合物，再与水溶解形成1%~3%浓度的溶液。对于上述技术方案的改进，所述步骤三中的保护气氛为惰性气体、氢气、氮气中的一种或几种的混合。一种环保防裂防氧化铜制品成型工艺制成的铜制品。本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：本发明所述环保防裂防氧化铜制品及其成型工艺，采用黄铜、白铜、锡青铜作为原材料，确保了金属液的成分与质量，同时也降低了成本。以黄铜、白铜、锡青铜等为原料，保证了铜工艺品后续加工性能，易钎焊和焊接，耐腐蚀性能。本发明所述环保防裂防氧化铜制品及其成型工艺，通过添加硅铁进行增硅处理，利于其在浇注前期形成表面浮渣，保证铜液内部成分，便于后续清除；浇注之前进行球化和孕育，起到了孕育细化晶粒作用，改善了合金的球化效果和孕育质量，减少了杂质，提高了铸件的质量。所述工艺利于清除浮渣，清除内部杂质，保证了铜工艺品质量。本发明所述环保防裂防氧化铜制品及其成型工艺，通过该后处理工艺，在铜制品表面进行防氧化处理，使其表面形成一层防氧化的保护层，这样避免了后续的氧化，在后处理过程中，先进行了退火处理，并让其内部应力逐渐得到释放，避免后续开裂。该工艺通过生产实际验证，满足生产要求，实施效果好。附图说明图1为本发明所述浇注中间包结构示意图；图2为本发明所述浇注中间包截面结构示意图。具体实施方式下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。黄铜是含一定锌元素的铜。一般锌含量在30-40%左右的黄铜常用来做艺术铸造。黄铜有良好的力学性能，热态下、冷态下塑性良好，加工性能较易，易钎焊和焊接，耐腐蚀。光泽度、细腻度、艺术表现力丰富。此外黄铜价格相对便宜，是现代铜雕工艺最常用的一种材料。白铜是以镍为主要添加元素的铜基合金，呈银白色，有金属光泽，故名白铜。铜镍之间彼此可无限固溶，从而形成连续固溶体。当把镍熔入红铜里，含量超过16%以上时，产生的合金色泽就变得洁白如银，镍含量越高，颜色越白。白铜中镍的含量一般为25%。除黄铜、白铜外的铜合金统称为青铜。锡青铜是应用最古老的一种合金。我国古代常用来制作鼎、钟、武器、铜镜等器物。锡青铜耐腐蚀性好，韧性好，易加工，硬度高，收缩小，耐久性好，也是常用的艺术铸造材料。本发明所述铜制品的成型方法如下：本发明所述铜制品，其化学组分如下（重量百分比）：ni：3.4~3.6；si：2.2~2.4；mn：0.3~0.5；s：＜0.08；p：＜0.08；fe：＜1；al：1.0~2.0；c：＜1；zn：30~40；sn：5~10；mg：0.03~0.05；re：0.01~0.04；余量为cu。本发明所述铜制品的成型方法如下：步骤一：熔炼；以黄铜、白铜、锡青铜等作为金属炉料，采用美国应达集团1t中频感应电炉进行熔炼，将90~92kg的金属炉料加入电炉中下部位；当铜水温度达到1100℃~1250℃时，向里面加入30~35kg的硅铁，进行增硅处理，然后高温静置1~5分钟，使增硅有一定的反应时间，同时让足够多的液渣浮出液面，此时硅含量接近1.8%左右，在高温静置时，对铜水化学成分进行快速分析，根据分析结果做出适当地成分调整，以满足成分要求；步骤二、球化、孕育及浇注；球化剂采用轻稀土硅铜镁球化剂cusimg5re1，球化剂加入重量为步骤一中铜液总重量的1.1%~1.4%，并依次进行球化和孕育，具体如下：首先，在中间包底部放入0.8kg~0.9kg的硅铜镁球化剂cusimg5re1，粒度为5mm~15mm，在其上面盖上薄铜板，再在铜板上放入8kg~9kg的75sicu孕育剂，75sicu孕育剂粒度为5~15mm，用量为铜液总重量的0.8%~1.0%，将铜液从电炉内倒入中间包进行盖包孕育；其次，再将剩余的球化剂和孕育剂一同加入，采用锌铝镍铜铋孕育剂，孕育剂加入重量为步骤一中铜液总重量的0.8%~1.0%，孕育剂的化学成分为（重量百分比）：zn：30~40；al：1.0~2.0；ni：3.4~3.6；bi：0.06~0.08；余量为cu；在中间包内孕育时间1~5分钟，中间包温度范围为1200℃~1350℃；第三，孕育后进行除渣，同时进行保温，保持铜水的温度为1100℃~1350℃；最后，再使用石蜡模具进行浇注成型；步骤三、取件处理；浇注完成后，待铸件的温度达到600℃~750℃时，开箱取件，让铸件进行空冷，直至室温。本发明所述铜制品，采用黄铜、白铜、锡青铜作为原材料，确保了金属液的成分与质量，同时也降低了成本。以黄铜、白铜、锡青铜等为原料，保证了铜工艺品后续加工性能，易钎焊和焊接，耐腐蚀。本发明所述铜制品的成型方法，通过添加硅铁进行增硅处理，利于其在浇注前期形成表面浮渣，保证铜液内部成分；浇注之前进行球化和孕育，起到了孕育细化晶粒作用，改善了合金的球化效果和孕育质量，减少了杂质，提高了铸件的质量。本发明所述铜制品的成型方法，是否采用除渣、球化、孕育各个方法对比试验如下：除渣处理球化处理孕育处理铜制品特点方案一采用————外表面无缺陷，内部有空隙，晶粒粗大、内应力大方案二——采用——外表面有缺陷，内部无空隙，晶粒较大方案三————采用外表面有缺陷，内部有细渣，晶粒较小方案四采用采用——外表面无缺陷，内部无空隙，晶粒较大方案五采用——采用外表面无缺陷，内部有细渣，晶粒较小方案六——采用采用外表面有缺陷，内部无空隙，晶粒较小方案七采用采用采用外表面无缺陷，内部无空隙，晶粒较小本发明所述铜制品的成型方法，铜制品取件后进行空冷时，由于其内部还存在一定的内应力，其铜金属表面易出现裂纹或被氧化，因此，应对铜制品进行后处理；所述后处理包括以下步骤：步骤一：保护气氛内退火处理；将浇注成型后的铜制品胚料冷却至500℃~600℃，在保护气氛内保温5~15分钟，再随炉冷却；所述保护气氛为惰性气体、氢气、氮气中的一种或几种的混合；步骤二：防氧化处理；将步骤一中铜制品胚料随炉冷却至70℃~100℃，在铜制品胚料表面喷淋防氧化剂，并保持5~10分钟，保持防氧化剂表面喷淋均匀，有足够的反应时间；所述防氧化剂为：阴离子表面活性剂、二异甲醇、异丙醇的重量配比2:2:1后形成混合物后，再与水溶解形成1%~3%浓度的溶液进行喷淋；步骤三：冷却处理；将步骤二中获得的铜制品胚料，返回保护气氛内保温5~15分钟，保护气体温度为70℃~100℃，再随炉冷却至室温；所述保护气氛为惰性气体、氢气、氮气中的一种或几种的混合。如图1所示，为本发明所述浇注中间包结构示意图。所述浇注中间包包括盆状的本体10，在本体10外部对称设置有四个手柄20，在盆状的本体10上端设置有端盖30，所述本体10边沿处设置有敞开其加料口11，在加料口11另一端对称设置有浇注口12。本发明所述的浇注中间包，在中间包的本体10底部放入0.8kg~0.9kg的硅铜镁球化剂cusimg5re1，粒度为5mm~15mm，在其上面盖上薄铜板，再在铜板上放入8kg~9kg的75sicu孕育剂。黄铜、白铜、锡青铜等金属炉料熔化成铜水后进入本体10中，将端盖30盖在本体10的敞开口上，此时，向下按压加料口11一侧的手柄20，在地面或工作台的支撑下，再将球化剂和孕育剂从加料口11顺利进入本体10中，这样实现盖包球化和孕育。需要时，从浇注口12处让铜水流出，实现浇注。如图2所示，本体10的底部还设置有凹槽13，在凹槽13的四周边沿处设置有斜面14，凹槽13的最大深度为15mm。所述凹槽13用来容纳硅铜镁球化剂cusimg5re1，在硅铜镁球化剂cusimg5re1上面盖上薄铜板，这样避免铜水进入时，球化剂四处飘散。斜面14的设置，利于铜水进入凹槽13，使其快速反应。凹槽13的最大深度为15mm，保证了薄铜板既覆盖在球化剂上，又保证了铜水能快速进入凹槽13。以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属
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的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。当前第1页12