CN103225027A - 一种锌合金 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锌合金，以锌为基体，添加硼、锑、镁中的两种或全部，以及少量的铝，其特征在于：各组分组成按重量百分比计分别为铝0.1%～0.5%，硼0.001%～0.02%，锑0.05%～2%，镁0.0005%～0.05%，以及总量不大于0.05%的杂质，余量为锌，各组分的重量百分比总和为100%。本发明成品率高，塑性好，破损率小，重复利用率高；耐腐蚀性能好，晶间腐蚀倾向小，尺寸稳定性高；制品强度高，可以达到300MPa；具有很好的冷态塑性加工性能，可以通过拉拔工艺拉制成，最细线径可达到φ0.2mm，加工工艺简单，可实现工业化连续生产；原料廉价易得，综合成本低。

Description

一种锌合金

技术领域

本发明涉及一种锌合金，具体地说是一种可拉拔制取的高硬度锌合金的金属磨料。

背景技术

在金属铸造领域，金属的表面处理是一项必不可少的工序，对提高产品质量具有重要的作用。这就离不开金属磨料。

目前市场上现有的金属磨料包括强化钢丸（HV600～700）、不锈钢丸（HV400～600）、铸钢丸（HV400～700）、铜丸（HV180～205）、铝丸（HV35～125）、锌丸（HV35～150）。根据被处理的材质硬度选用不同材质的金属磨料。对于像铝合金、锌合金等压铸件，由于自身的硬度较低，若使用钢丸等硬度较高的金属磨料，容易损伤被处理品表面；铝合金丸硬度适合，但因铝丸比重小，动力不够导致处理效果不好，存在粉尘爆炸的危险；纯锌丸由于硬度较低，清理周期长、磨料消耗大、生产率低、浪费人工和作业时间。目前市场上也有高硬度锌合金丸作为磨料，采用熔化-成丸-干燥-筛分等工艺完成，其缺点是产品为铸造组织，组织粗大，且有气孔、疏松、夹杂和裂纹等缺陷，塑性和尺寸一致性差，使用过程中易破碎，消耗和成本高，不为市场所完全认可。

专利号CN200610048354.9公开了一种锌合金喷丸及其制备方法，其关键技术是以锌为基体，通过添加适量的铜、镁、铝元素，采用熔化-成丸-干燥-筛分等工艺制取锌合金丸。该发明的缺点是产品为铸造组织，组织粗大，且有气孔、疏松、夹杂和裂纹等缺陷，塑性和尺寸一致性差，使用过程中易破碎，消耗高。且铸造组织硬度较低，纯锌的硬度为HV35～40，若要获得HV120～200的硬度，其成分中添加的元素量必然加大。该专利中铜的含量较多，最高达到了15%，大大提高了产品的原材料成本；镁的含量也较高，最高达到了5%，熔化过程及易氧化，加大了原材料的损耗和能耗。

本发明制取的高硬度锌合金磨料采用的是熔化-水平连铸-拉拔减径-切丸工艺，组织呈均匀细小分布的加工态组织，制成的磨料尺寸一致性高、破碎率低、重复利用率高，更适合铝合金、锌合金等压铸件的表面处理。且由于是加工组织，存在加工硬化，只需添加少量或微量的元素，即可达到HV120～200的硬度，产品成本大大降低，受业界的青睐。

发明内容

本发明的目的是提供一种可拉拔减径制取的高硬度锌合金磨料，磨料尺寸可以低至Φ0.2mm，同时还具有良好的尺寸稳定性、塑性和较高的成品率、重复使用率，用于铝合金、锌合金、铜件、不锈钢铸件等表面去毛刺和光整亮化加工处理。

本发明采用的技术方案为：一种锌合金，以锌为基体，添加硼、锑、镁中的两种或全部，以及少量的铝，其特征在于：各组分组成按重量百分比计分别为铝0.1%～0.5%，硼0.001%～0.02%，锑0.05%～2%，镁0.0005%～0.05%，以及总量不大于0.05%的杂质，余量为锌，各组分的重量百分比总和为100%。

本发明合金的组成包括铝元素，锌中加入0.02%铝，可减少锌的氧化，提高铸锭的表面质量。加入0.1%的铝，可抑制FeZn₇脆性化合物的形成，减少铸锭脆性，同时，减轻锌对铁型模壁的浸蚀。微量铝还可细化晶粒。铝能提高锌的抗拉强度和冲击韧度。因此铝的含量优选为0.1～0.4%。

硼是非金属元素，硼在锌中的溶解度很小，主要是形成硼化物，锌中加入0.001%～0.02%硼，能够显著细化晶粒，改善晶粒形貌，提高合金成分稳定性和力学性能，同时合金的热、冷加工性能较好。且硼元素资源富有，价格便宜。但硼含量过高时，可显著提高合金脆性，在加工时形成“硼脆”。因此硼的含量优选为0.005%～0.01%。

锌中加入0.05～2%的锑，能提高合金再结晶温度。锑在锌中溶解度很小，以化合物形式存在，可起强化作用。但超过1%，不利于于合金深度拉拔加工，因此锑的含量优选为0.1～1%。

在锌中添加镁，镁与锌形成硬而脆的化合物，主要起强化作用，并能防止晶间腐蚀，提高合金的尺寸稳定性。微量的镁就能对锌的力学性能产生重大的影响。当镁含量≥0.005%时，显著提高锌板冷轧后的抗拉强度，如含0.01%镁的锌，加工率为40%的冷轧板，抗拉强度可达260MPa。镁添加量过多，会大幅降低合金塑性。因此镁的含量优选为0.001～0.04%。

锌中加锑所起的强化作用不如锌中加镁，但锌中加锑的加工性能要优于锌中加镁，结合两者的优点，同时在锌中添加适量的锑和镁，可以获得高硬度的同时，保证合金有良好的加工性能。并在其中加入非金属元素硼，极大细化合金的晶粒，能更大提高其加工性能。其优选含量为硼0.006%～0.008%，锑0.4%～0.8%和镁0.002%～0.02%。

本发明所述的杂质，各组分的组成按重量百分比计分别为：铅≤0.01%、镉≤0.002%、硅≤0.03%、锡≤0.02%、铁≤0.02%，其中铅和镉是为了符合欧盟“RoHS”要求，研究表明，在本发明合金中硅的存在，易使本发明合金在拉拔加工时产生微裂缝，影响加工性能，因此硅的含量需小于0.03%。研究也表明，在本发明合金中锡的存在，会对合金的塑性加工带来严重的影响，使本发明合金无法加工成较细线径的线材，因此锡的含量需小于0.02%。研究表明，微量铁能显著降低锌合金的塑性和加工性能，因此铁在锌合金中一直被作为严格控制的杂质元素，必须小于0.02%。

本发明的有益效果为：（1）制品强度高，可以达到300MPa；（2）具有很好的冷态塑性加工性能，可以通过拉拔工艺拉制成，最细线径可达到φ0.2mm，加工工艺简单，可实现工业化连续生产；（3）成品率高；（4）耐腐蚀性能好，晶间腐蚀倾向小，尺寸稳定性高；（5）原料廉价易得，综合成本低；（6）塑性好，破损率小，重复利用率高。因此本发明可用于铝合金、锌合金、铜件、不锈钢铸件等表面去毛刺和光整亮化加工处理。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

具体实施例和对比例如表1所示：

表1具体实施例和对比例

由上述实施例表明，相对于对比例1的纯锌金属磨料，本发明所述的可拉拔制取的高硬度锌合金金属磨料的硬度大幅度提高，破损率低，表面处理效果好；相对于对比例2的铸造锌合金金属磨料来说，本发明所述的可拉拔制取的高硬度锌合金金属磨料的延伸率则大幅提高，破损率、最小直径及原材料成本都大大降低。注：表面效果是指处理时间以及表面毛刺去除的综合效果。

本发明不局限于上述实施例，可以根据不同的性能要求和使用场合优化组合成不同的配比来达到生产和使用厂商的要求，但不均以任何形式限制本发明的范围。

Claims (9)

1.一种锌合金，以锌为基体，添加硼、锑、镁中的两种或全部，以及少量的铝，其特征在于：各组分组成按重量百分比计分别为铝0.1%～0.5%，硼0.001%～0.02%，锑0.05%～2%，镁0.0005%～0.05%，以及总量不大于0.05%的杂质，余量为锌，各组分的重量百分比总和为100%。

2.按权利要求1所述的一种锌合金，其特征在于：所述铝的重量百分比含量为0.1～0.4%。

3.按权利要求1所述的一种锌合金，其特征在于：所述硼的重量百分比含量为0.005%～0.01%。

4.按权利要求1所述的一种锌合金，其特征在于：所述锑的重量百分比含量为0.1～1%。

5.按权利要求1所述的一种锌合金，其特征在于：以锌为基体，添加硼、锑、镁及铝，其中硼、锑、镁组分组成按重量百分比计分别为硼0.006%～0.008%，锑0.4%～0.8%和镁0.002%～0.02%。

6.如权利要求按权利要求1所述的一种锌合金，其特征在于：所述的杂质中包括铅、镉、硅、锡、铁，其中杂质中组分铅、镉组成按重量百分比计分别铅≤0.01%、镉≤0.002%。

7.如权利要求按权利要求1或6所述的一种锌合金，其特征在于：所述的杂质总量不大于0.05%，所述的杂质中包括铅、镉、硅、锡、铁，其中杂质中组分硅组成按重量百分比计分别硅≤0.03%。

8.如权利要求按权利要求7所述的一种锌合金，其特征在于：所述的杂质总量不大于0.05%，所述的杂质中包括铅、镉、硅、锡、铁，其中杂质中组分锡按重量百分比计锡≤0.02%。

9.按权利要求8所述的一种锌合金，其特征在于：所述的杂质总量不大于0.05%，杂质中各组分组成按重量百分比计分别为铅≤0.01%、镉≤0.002%、硅≤0.03%、锡≤0.02%、铁≤0.02%。