الألومنيوم والنحاس
يمكن تقسيم النحاس المصنوع من الألومنيوم إلى فئتين. الأولى هي إضافة كمية صغيرة من الألومنيوم إلى النحاس المصبوب لإزالة الشوائب وزيادة السيولة. بالنسبة لصب المسبوكات المعقدة، لا يتجاوز الألومنيوم الزائد في السبائك 0.5٪؛ والأخرى هي إضافة الألومنيوم إلى النحاس المزور لزيادة مقاومة التآكل. غالبًا ما يستخدم كمكثف. النطاق العام للتكوين هو Al1 ~ 6٪، Zn24 ~ 42٪، Cu55 ~ 71٪.
لا يوجد العديد من درجات وأنواع النحاس المصنوع من الألومنيوم. يوجد 6 درجات من النحاس المصنوع من الألومنيوم في المعيار الوطني. الغرض الرئيسي من إضافة المنجنيز والحديد وعناصر أخرى إلى النحاس المصنوع من الألومنيوم هو تحسين القوة ومقاومة التآكل وغيرها من الخصائص الشاملة للسبائك. النحاس المصنوع من الألومنيوم الأكثر شيوعًا هو HAl77-2 و HAl66-6-3-2 و HAl64-3-1، والبعض الآخر هو HAl60-10-1 و HAl59-3-2، إلخ.
يتميز النحاس الأصفر بأداء ممتاز وتطبيق واسع، وهو مفضل للغاية. من بينها، يتم تصنيع النحاس الأصفر المركب متعدد المكونات من الألومنيوم في محامل مشحمة خالية من الزيت بسبب قوته العالية ومقاومته الجيدة للتآكل، ليحل محل البرونز والقصدير التقليدي والنحاس الأصفر الرصاصي والنحاس والأنتيمون والقصدير ومواد المحامل الأخرى. يستخدم النحاس الأصفر المركب متعدد المكونات من الألومنيوم على نطاق واسع في المحامل والأكمام التي يصعب تشحيمها واستبدالها [1]. نظرًا لما يعادل الزنك العالي للنحاس الأصفر المركب متعدد المكونات من الألومنيوم، بالإضافة إلى الطور، هناك كمية كبيرة من الطور، ويتم توليد كمية صغيرة من الطور، مما يجعل صهر السبائك وصبها أمرًا صعبًا للغاية.
خاصة عند استخدام الصب المستمر، من السهل جدًا أن يتسبب ذلك في تشقق سطح السبيكة أو خشونة، مما يتسبب في احتكاك أكبر في عملية البثق التالية ويتسبب في تسخين البثق، مما يؤثر بشكل خطير على جودة المنتج. لذلك، في الإنتاج الصناعي، حظيت كيفية تقليل تكلفة إنتاج النحاس والألومنيوم المعقد وإنتاج منتجات مؤهلة ذات أداء ممتاز باهتمام كبير.
1. المكونات
النحاس الكهربي والألمنيوم النقي والمنجنيز الكهربي والزنك الكهربي والقصدير وعناصر السبائك الدقيقة عالية النقاء. يجب أن تكون جميع المكونات خالية من الزيت والماء والشوائب. يتم تحديد ترتيب إضافة المنغنيز والحديد حسب خصائص ذوبانهما في النحاس.
2. المعدات
يتم استخدام فرن الحث ذو النواة الترددية القوية للصهر. نظرًا لأن هذا الفرن يعتمد على المادة نفسها لتوليد تيارات إيدي للتسخين، فإنه يتميز بسرعة ذوبان عالية ودرجة حرارة منخفضة لبيئة العمل ودرجة حرارة سائل النحاس موحدة وقوة تحريك كهرومغناطيسية قوية، مما يجعل من السهل جعل تكوين المادة موحدًا والتحكم في التركيب الكيميائي للمادة.
3. الصهر
من أجل توفير التكاليف وتحسين كفاءة الإنتاج، يتم إضافة العنصر مباشرة للصهر، وهو أمر يصعب صهره.
تتم عملية الصهر على النحو التالي: إضافة النحاس الكهربائي إلى الفرن، وإضافة عامل التغطية الجاف عند بدء الصهر، وإضافة مزيل الأكسدة بعد كل الذوبان، وبعد كل تغطية كاملة، قم بالتسخين حتى 1300 درجة، وإضافة المنغنيز، وإضافة الحديد بعد ذوبان المنغنيز؛ بعد ذوبان الحديد، أضف النحاس المتبقي للمعالجة بالتبريد، ثم أضف الزنك والألمنيوم للذوبان، وقم بالتسخين وأضف القصدير والأرض النادرة للتحريك، وأخرج من الفرن للصب شبه المستمر عند رش درجة الحرارة.
1. عناصر المنجنيز والحديد
نظرًا لأن نقاط انصهار المنجنيز والحديد مرتفعة للغاية، فمن الصعب الوصول إلى درجة حرارة نقطة انصهارهما. بعد الإضافة، لا يمكن إذابتهما في النحاس إلا عن طريق الانتشار. يتمتع المنجنيز بذوبان عالي في النحاس ويذوب بسهولة في النحاس في درجات حرارة عالية. على الرغم من أن ذوبان الحديد الصلب في النحاس صغير للغاية، إلا أن ذوبانه الصلب في سبيكة Cu-Mn كبير نسبيًا ويمكن إضافته بسهولة. لذلك، تعتمد هذه العملية على طريقة إضافة عناصر Mn وFe عن طريق إضافة Mn أولاً في درجة حرارة عالية ثم إضافة الحديد، مما لا يضمن تكوين السبائك فحسب، بل يتجنب أيضًا عملية صنع السبائك الوسيطة، وبالتالي تقليل تكاليف الإنتاج وتحسين كفاءة الإنتاج. يمكن صهر المنغنيز في النحاس بكميات كبيرة، مما يلعب دورًا في تقوية المحلول الصلب، ويمكنه منع النحاس بشكل فعال من "إزالة الزنك"، وتحسين مقاومة النحاس للتآكل. يتمتع Fe بذوبان صلب منخفض في درجة حرارة الغرفة، ويترسب طور غني بالحديد. تعمل المرحلة الغنية بالحديد على تحسين قابلية تزييت المادة وقوة المصفوفة ومقاومة التآكل للسبائك.
2. عناصر الزنك والألمنيوم
يتمتع الزنك والألمنيوم بنقاط انصهار منخفضة للغاية ويمكن أكسدتهما بسهولة. عندما تكون درجة حرارة ذوبان السبائك عالية، فإن إضافة الألومنيوم والزنك سوف يتأكسد ويحترق بسهولة. لهذا السبب، نتبع طريقة إضافة مادة باردة (Cu أو مادة نفايات) لتبرد بعد إذابة Mn وFe، ثم نضيف الألومنيوم والزنك. نظرًا لأن Al وZn لهما قابلية ذوبان صلبة كبيرة في Cu، فإنهما يذوبان بسهولة في النحاس، مما يضمن التركيب الكيميائي للسبائك. معامل مكافئ الزنك للألمنيوم مرتفع جدًا (n=6). يمكن لكمية صغيرة من الألومنيوم زيادة طور النحاس المزدوج. في النحاس الألومنيوم المعقد، يتم إنشاء طور هش، مما يزيد من قوة وصلابة السبائك، مع تقليل اللدونة والصلابة بشكل كبير.
3. عناصر السبائك الدقيقة
في العملية الأخيرة، يتم إضافة عناصر السبائك الدقيقة وتسخينها في فرن الرش باللهب. يمكن أن يؤدي إضافة القصدير إلى تقوية مصفوفة المادة، وتكوين طبقة واقية من SnO2 لتحسين مقاومة التآكل، ومنع حدوث "إزالة الزنك". ومع ذلك، فإن إضافة الكثير من القصدير سيؤدي إلى زيادة المركبات الهشة للمادة والتأثير على أداء المادة. يمكن أن يؤدي إضافة عناصر الأرض النادرة إلى تنقية الحبوب، وتقوية المصفوفة، وتحسين خصائص المعالجة الباردة والساخنة للمادة.
