CN103572096A - 高韧性耐磨锌合金及其制备工艺 - Google Patents

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张莹
丁刚
丁家伟
耿德英
谢宗翰
郭洪才
印杰
孙健
唐华平
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Abstract

本发明为一种高韧性高强度耐磨锌合金及其制备工艺，其特征在于：所述的高韧性高强度耐磨锌合金由基体合金与复合孕育变质剂和精炼剂所组成，其配比为：ZA8或ZA12或ZA27锌基合金98.0～99.0％，复合变质剂0.5～1.5％，ZnCl2精炼剂0.4～0.5％；其复合变质剂成分的重量百分点比为：La5～10％，Ce5～10％，Y5～10％，Ti15～35％，B15～20％，K2ZrF610～15％。通过熔化后加入精炼剂精炼，加入复合变质剂变质处理，然后将其直接浇铸到砂型或金属型。与现有技术相比，本发明的高韧性高强度耐磨锌合金具有较高的力学性能，在铸态下的力学性能，σb450MPa，δ5≥10.5％，HB≥139，从而将锌基合金从替代锡青铜扩大到了替代无锡青铜及其它铜合金，提高了锌基合金材料使用寿命。

Description

高韧性耐磨锌合金及其制备工艺
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，涉及一种高韧性高强度耐磨锌合金，特别是一种高韧性高强度耐磨锌合金制备工艺。 
背景技术
锌铝系铸造合金是近20多年来得到迅速发展的一种新型工程材料。以其良好的机械性能、铸造性能和加工性能、低廉的成本、比重小、熔铸工艺简单、对成形工艺适应性广等优点在国内外得到广泛应用，成为一系列铜基合金的优良代用品，拥有巨大的经济效益和社会效益。我国铜短缺而昂贵，锌则富有而价廉，在我国发展锌合金意义尤为重大。 
然而，传统的高强度锌基合金存在摩擦系数偏高、耐磨性不够理想、使用温度低的缺点，对于许多受高冲击负荷的工况场合，目前通用的锌基合金(ZA8，ZA12，ZA27等)的塑韧性尚嫌不足，大大限制了锌合金代铜合金的应用范围。因此，提高其塑韧性能，成为发展锌合金和扩大应用的关键。 
发明内容
本发明的目的就是针对上述缺点，提供一种具有硬度高，耐磨性好，并且在延展率和韧性方面都比较好的高韧性高强度耐磨锌合金及其制备工艺。采用复合孕育变质处理技术提高锌铝合金性能。 
为实现上述目的，本发明可以通过以下复合孕育变质剂化学成分的设计和技术方案来实现： 
本发明所提供的高韧性高强度耐磨锌合金由基体合金与复合孕育变质剂和精炼剂所组成，其配比为：ZA8或ZA12或ZA27锌基合金98.0～99.0％，复合变质剂0.5～1.5％，ZnCl2精炼剂0.4～0.5％；其复合变质剂成分的重量百分点比为：La5～10％，Ce5～10％，Y5～10％、，Ti15～35％、B15～20％，K2ZrF610～15％。 
本发明所提供的高韧性高强度耐磨锌合金及其制备工艺，其制造工艺步骤是： 
1、材料为工业锌锭、工业铝锭、工业镁锭和铜，按照ZA8或ZA12或ZA27锌基合金成分在石墨坩埚电阻炉或中频感应熔化炉石墨坩埚进行熔化，在600～630℃将锌基合金全部熔化后，加入0.2％ZnCl2精炼剂精炼，静置； 
2、加入0.5～1.5％的复合变质剂，用钟罩压至坩埚底部熔化； 
3、待全部熔化后再次加入0.2％ZnCl2精炼剂精炼，静置，扒渣除气； 
4、待温度达到600℃后进行浇铸，将所熔炼后的锌基合金直接浇铸到砂型或金属型中铸 造成锌基合金锭或锌基合金零部件。 
有益效果 
与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明的高韧性高强度耐磨锌合金具有较高的力学性能，在铸态下的力学性能，σb450MPa，δ5≥10.5％，HB≥139，为替代大型锡铜铸件提供了可靠的设计余量，从而将锌基合金从替代锡青铜扩大到了替代无锡青铜及其它铜合金，提高了锌基合金材料使用寿命。 
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详述。 
实施例一 
一种高韧性高强度耐磨锌合金制备工艺，该合金成份为：ZA27锌基合金98.5，复合变质剂1.0％，ZnCl2精炼剂0.5％；其复合变质剂成分的重量百分点比为：La5～10％，Ce5～10％，Y5～10％、，Ti15～35％、B15～20％，K2ZrF610～15％。 
其制备方法，包括以下过程： 
1、材料为工业锌锭、工业铝锭、工业镁锭和铜，按照ZA27锌基合金成分在石墨坩埚电阻炉中进行熔化，在600～630℃将锌基合金全部熔化后，加入0.25％ZnCl2精炼剂精炼，静置； 
2、加入1.0％的复合变质剂，用钟罩压至坩埚底部熔化； 
3、待全部熔化后再次加入0.25％ZnCl2精炼剂精炼，静置，扒渣除气； 
4、待温度达到600℃后进行浇铸，将所熔炼后的锌基合金直接浇铸到砂型或金属型中铸造成锌基合金锭或锌基合金零部件。 
实施例二 
一种高韧性高强度耐磨锌合金制备工艺，该合金成份为：ZA12锌基合金98.8，复合变质剂0.8％，ZnCl2精炼剂0.4％；其复合变质剂成分的重量百分点比为：La5～10％，Ce5～10％，Y5～10％、，Ti15～35％、B15～20％，K2ZrF610～15％。 
其制备方法，包括以下过程： 
1、材料为工业锌锭、工业铝锭、工业镁锭和铜，按照ZA12锌基合金成分在石墨坩埚电阻炉中进行熔化，在600～630℃将锌基合金全部熔化后，加入0.2％ZnCl2精炼剂精炼，静置； 
2、加入0.8％的复合变质剂，用钟罩压至坩埚底部熔化； 
3、待全部熔化后再次加入0.2％ZnCl2精炼剂精炼，静置，扒渣除气； 
4、待温度达到600℃后进行浇铸，将所熔炼后的锌基合金直接浇铸到砂型或金属型中铸 造成锌基合金锭或锌基合金零部件。 
实施例三 
一种高韧性高强度耐磨锌合金制备工艺，该合金成份为：ZA8锌基合金99.0，复合变质剂0.6％，ZnCl2精炼剂0.4％；其复合变质剂成分的重量百分点比为：La5～10％，Ce5～10％，Y5～10％、，Ti15～35％、B15～20％，K2ZrF610～15％。 
其制备方法，包括以下过程： 
1、材料为工业锌锭、工业铝锭、工业镁锭和铜，按照ZA8锌基合金成分在石墨坩埚电阻炉中进行熔化，在600～630℃将锌基合金全部熔化后，加入0.2％ZnCl2精炼剂精炼，静置； 
2、加入0.6％的复合变质剂，用钟罩压至坩埚底部熔化； 
3、待全部熔化后再次加入0.2％ZnCl2精炼剂精炼，静置，扒渣除气； 
4、待温度达到600℃后进行浇铸，将所熔炼后的锌基合金直接浇铸到砂型或金属型中铸造成锌基合金锭或锌基合金零部件。 

Claims (1)

1.一种高韧性高强度耐磨锌合金及其制备工艺，其特征在于：所述的高韧性高强度耐磨锌合金由基体合金与复合孕育变质剂和精炼剂所组成，其配比为：ZA8或ZA12或ZA27锌基合金98.0～99.0％，复合变质剂0.5～1.5％，ZnCl2精炼剂0.4～0.5％；其复合变质剂成分的重量百分点比为：La5～10％，Ce5～10％，Y5～10％、，Ti15～35％、B15～20％，K2ZrF610～15％，其制造工艺步骤是：
(1)材料为工业锌锭、工业铝锭、工业镁锭和铜，按照ZA8或ZA12或ZA27锌基合金成分在石墨坩埚电阻炉或中频感应熔化炉石墨坩埚进行熔化，在600～630℃将锌基合金全部熔化后，加入0.2％ZnCl2精炼剂精炼，静置；
(2)加入0.5～1.5％的复合变质剂，用钟罩压至坩埚底部熔化；
(3)待全部熔化后再次加入0.2％ZnCl2精炼剂精炼，静置，扒渣除气；
(4)待温度达到600℃后进行浇铸，将所熔炼后的锌基合金直接浇铸到砂型或金属型中铸造成锌基合金锭或锌基合金零部件。
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