CN101073823A - 高铝锌基合金熔炼压铸工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高铝锌基合金熔炼压铸工艺，属于合金材料技术领域。它解决了现有的高铝锌基合金熔炼压铸工艺的金属元素混合不够均匀、能源损耗较大的问题。本高铝锌基合金熔炼压铸工艺，该工艺是通过下述步骤来实现的：a.合金熔炼：先将中央熔炉预热，加入锌、铝等金属熔化，得到合金熔液；b.磁化搅拌：将合金熔液放入保温炉内，在其外围施加转动的磁场，使合金熔液产生感应涡流；c.磁吸供料：利用供料磁场发生器将合金熔液抽送到保温炉内；d.热式压铸：控制合金熔液温度在400～420℃，将合金熔液输入压铸模进行压铸后即得成品。本高铝锌基合金熔炼压铸工艺能显著提高高铝锌基合金的质量，并且能源损耗小，制造成本低，生产效率高。

Description

高铝锌基合金熔炼压铸工艺

技术领域

本发明涉及合金材料领域，尤其是涉及一种高铝锌基合金熔炼压铸工艺。

背景技术

随着有色金属材料价格的增长，促使工业产品越来越多地向多品种、小批量、高质量、低成本方向发展。锌基合金是以锌为基体，添加铝、铜和微量的镁等元素熔炼而成的合金材料，被广泛地应用于汽车制造、五金、矿山、机床、阀门、洁具等行业。为了改善加工工艺和提高产品质量，人们探索出了各种各样的铸造方法。例如，中国专利文献公开了一种高铝锌基合金空心铸件离心铸造法(申请号：92101324.8)，该方法在金属液进入铸型时与铸型间无相对旋转运动或相对旋转运动的角速度很小，从而避免了金属液在充填铸型过程中卷入气体，防止了铸件中气孔缺陷的产生。该专利申请的主要目的在于减少气孔以提高产品性能，但是由于其固有的缺陷，并不会对高铝锌基合金的加工工艺和产品机械特性等产生实质性影响。

传统的锌基合金加工工艺主要存在如下缺陷：首先，不能用普通热式压铸机工艺生产锌基合金产品，只能采用砂型铸造或冷式压铸机压铸，在压铸过程中压铸温度较高，能源损耗较大，对压铸设备的损耗也较大，降低了压铸设备的使用寿命。其次，各种金属元素混合不够均匀，可能存在偏析现象，加工所得的锌基合金表面电镀需采用特殊电镀工艺，并且产品的密度较大，增加了原料成本，抗腐蚀性也较差。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种能够采用普通热式压铸机工艺生产锌基合金产品，显著提高高铝锌基合金的质量，并且能源损耗小，制造成本低，生产效率高的高铝锌基合金熔炼压铸工艺。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本高铝锌基合金熔炼压铸工艺，其特征在于，该工艺是通过下述步骤来实现的：a、合金熔炼：先将中央熔炉预热，然后依次加入锌、铝和其他金属，进行充分熔化，得到熔融的合金熔液；b、磁化搅拌：将中央熔炉内的合金熔液放入保温炉内保持合金熔液温度恒定，在保温炉的外围施加可以转动的磁场，在磁场转动过程中合金熔液产生感应涡流；c、磁吸供料：利用供料磁场发生器产生的磁力，将保温炉内的合金熔液抽送到压铸机保温炉内；d、热式压铸：控制压铸机保温炉内的合金熔液温度在400～420℃，将合金熔液输入压铸模进行压铸后即得成品。

本发明创造性地将合金熔液放置在变换的磁场中，磁场和合金熔液相互作用产生感应涡流，从而使合金熔液混合均匀，金属晶体结构细小均匀。同时，产生的涡流可以使金属熔液内部迅速发热，降低合金的压铸温度，减少能源损耗，并且延长了压铸机压铸系统和加热系统的使用寿命。通过磁吸供料能够方便地使合金熔液实现转移，并且在磁吸过程中可以减少与空气的接触，避免混入空气。本发明在合金熔炼过程中加入的其他金属可以为铜、镁等。

在上述的高铝锌基合金熔炼压铸工艺中，上述的步骤b中，在进行磁化搅拌时，利用合金熔液产生感应涡流，使合金熔液流经设置在保温炉内的过滤净化装置进行过滤。

在进行搅拌的同时，实现了对金属熔液的过滤。感应涡流可以使合金熔液流经过滤净化装置，通过该装置滤除废渣、废气，得到无夹杂、夹渣、并去除气体的纯净合金熔液。这样，就可以减少对压模系统的磨损，延长使用寿命。

在上述的高铝锌基合金熔炼压铸工艺中，上述的步骤b中，在进行磁化搅拌时，利用加热装置对合金熔液进行加热，保持合金熔液温度在400～420℃。

在上述的高铝锌基合金熔炼压铸工艺中，上述的步骤a中，中央熔炉预热至120～200℃，熔炼温度为430～460℃。

在上述的高铝锌基合金熔炼压铸工艺中，上述的步骤a中，合金熔液中铝的重量百分比为15～20％。

在上述的高铝锌基合金熔炼压铸工艺中，上述的步骤a中，放入占总重量0.1％～1％的锌合金精炼剂，在加入锌合金精炼剂15～20分钟后去除合金熔液表面的浮渣。

与现有的技术相比，本高铝锌基合金熔炼压铸工艺的优点在于：1.通过磁场作用，可提高合金熔液中铝的含量，并且使各成分混合均匀，产品具有密度小，耐磨性好，机械性能优越，易于加工等特点。2.在磁场作用下，产生的涡流使金属内部迅速发热，降低合金压铸温度，节约能源，并且可利用涡流实现过滤。3.磁吸供料能够方便地使合金熔液在与外界隔离的状况下实现转移，并提高压铸的安全性。4.采用普通的热式压铸机工艺即可生产锌基合金产品，产品表面无需采用特殊处理工艺。

附图说明

图1是本发明提供的高铝锌基合金熔炼压铸工艺的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本高铝锌基合金熔炼压铸工艺是通过下述步骤来实现的：a、合金熔炼；b、磁化搅拌；c、磁吸供料；d、热式压铸。

合金熔炼采用中央熔炉集中熔炼。先将中央熔炉预热到150℃，加入0#锌锭后加热到430～460℃，待锌锭充分熔化后加入占总重量20％的铝锭和占总重量1％铜。锌液需漫过铝锭。待全部溶化后，加入占总重量0.3％锌合金精炼剂，锌合金精炼剂是用钟罩压入合金熔液内的。在加入锌合金精炼剂15～20分钟后去除合金熔液表面的浮渣。这里的锌合金精炼剂主要成份为氟铝三钾，可采用“张家港市熔剂二厂”生产的锌合金精炼剂。然后，再加入总重量0.05％镁粒，镁粒也是用钟罩压入合金熔液内的。待镁粒熔化以后，合金熔液即制备完成。

然后，将中央熔炉内的合金熔液放入不锈钢磁化保温炉内。保温炉是用电加热管给合金熔液加热的，以保证合金熔液温度恒定在420℃。第一次在保温炉内加入合金熔液时，必须保证浸没电加热管。加入合金熔液后进行电加热，同时在保温炉外围施加转动的磁场。磁场是利用磁感应原理，采用电机带动磁体转动产生的。在磁场转动过程中合金熔液产生感应涡流，从而使合金熔液中的成份混合均匀，金属晶体结构细小均匀。高铝锌基合金熔液通过磁场作用，铝的含量可以提高13～20％，使产品具有密度小，耐磨性好，强度高，机械性能优越，加工性能好，无磁性，无火花等特性。同时，产生的涡流使金属内部迅速发热，降低压铸温度，节约能源。实验表明，锌基合金铝含量为20％时，铸造温度需550℃，而采用磁化的方法后，铸造温度只需420℃，降低能耗24％。同时，也延长了压铸机压铸系统、加热系统的使用寿命。

为了去除合金熔液中的杂质和气体，在本实施例中，在保温炉内安装了过滤净化装置。在进行磁化搅拌时，利用合金熔液产生感应涡流，使合金熔液流经设置在保温炉内的过滤净化装置进行过滤。该过滤净化装置可以为泡沫陶瓷过滤板净化装置。通过过滤净化装置过滤以后，能够得到良好的晶体组织和无夹杂及气体的纯净合金熔液。这样不仅有利于提高压铸后成品的品质，也有利于减少压铸系统的磨损，延长使用寿命。

合金熔液在完成磁化搅拌和过滤以后，就需要转移到压铸机保温炉中，本发明是利用磁吸供料的方式实现的。利用供料磁场发生器产生的磁力，将保温炉内的合金熔液抽送到压铸机保温炉内。在抽送过程中，不会接触空气和杂质，能够保证合金熔液的品质。

最后采用热式压铸机进行热式压铸。控制压铸机保温炉内的合金熔液温度在400～420℃，将合金熔液输入压铸模进行压铸后即得成品。合适的温度控制是锌基合金成分控制的一个重要因素。为了保证合金液良好的流动性，压铸机保温炉内合金温度设定在400～420℃。薄壁件、复杂件压铸温度取上限；厚壁件、简单件取下限。在压铸过程中，根据压铸件质量要求来设定压铸过程参数，通过压铸机技术参数的调节，获得所需比压、压射速度、压射时间等工艺参数。通过对模具设计来调整填充速度、模温等工艺参数。本发明中的热式压铸对压铸工艺没有特殊要求，按照现有的与锌合金压铸工艺即可实现，本文对此不做赘述。

采用热式压铸工艺制造的锌基合金产品比原锌基合金产品在体积不变的条件下重量减轻5～18％，成本降低15％左右。采用本压铸工艺制得的锌基合金产品的各种金属元素能够充分混合，无偏析现象，同时克服了锌基合金表面电镀需特殊电镀工艺的缺陷。具有良好的抗腐蚀性能和装饰性能，表面抛光、电镀、喷漆均可按锌合金表面处理工艺进行批量处理。

实施例2：

本实施例中，合金熔液中铝的重量百分比为15％。其余与实施例1类同，本文对此不做赘述。

实施例3：

本实施例中，合金熔液中铝的重量百分比为18％。其余与实施例1类同，本文对此不做赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已做出了详细的说明并引证了一些具体实例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (6)

1、本高铝锌基合金熔炼压铸工艺，其特征在于，该工艺是通过下述步骤来实现的：

a、合金熔炼：先将中央熔炉预热，然后依次加入锌、铝和其他金属，进行充分熔化，得到熔融的合金熔液；

b、磁化搅拌：将中央熔炉内的合金熔液放入保温炉内保持合金熔液温度恒定，在保温炉的外围施加可以转动的磁场，在磁场转动过程中合金熔液产生感应涡流；

c、磁吸供料：利用供料磁场发生器产生的磁力，将保温炉内的合金熔液抽送到压铸机保温炉内；

d、热式压铸：控制压铸机保温炉内的合金熔液温度在400～420℃，将合金熔液输入压铸模进行压铸后即得成品。

2、根据权利要求1所述的高铝锌基合金熔炼压铸工艺，其特征在于，所述的步骤b中，在进行磁化搅拌时，利用合金熔液产生感应涡流，使合金熔液流经设置在保温炉内的过滤净化装置进行过滤。

3、根据权利要求1所述的高铝锌基合金熔炼压铸工艺，其特征在于，所述的步骤b中，在进行磁化搅拌时，利用加热装置对合金熔液进行加热，保持合金熔液温度在400～420℃。

4、根据权利要求1或2或3所述的高铝锌基合金熔炼压铸工艺，其特征在于，所述的步骤a中，中央熔炉预热至120～200℃，熔炼温度为430～460℃。

5、根据权利要求1或2或3所述的高铝锌基合金熔炼压铸工艺，其特征在于，所述的步骤a中，合金熔液中铝的重量百分比为15～20％。

6、根据权利要求1或2或3所述的高铝锌基合金熔炼压铸工艺，其特征在于，所述的步骤a中，放入占总重量0.1％～1％的锌合金精炼剂，在加入锌合金精炼剂15～20分钟后去除合金熔液表面的浮渣。