CN103866160B - 一种Al‑Ti‑B‑RE合金变质锌合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压铸锌合金，特指一种Al‑TI‑B‑RE合金变质锌合金的方法。在已有3号锌合金的基础上，通过添加Al‑Ti‑B‑RE合金进行变质处理，改善其显微组织，进而提高压铸合金的屈服强度、抗拉强度、延伸率、冲击韧性等力学性能。通过添加Al‑Ti‑B‑RE中间合金变质后，3号锌合金抗拉强度显著提高，伸长率提高。能为用户生产出满足性能要求的压铸锌合金产品，并且适合大批量的变质锌合金生产。
Description
技术领域
本发明涉及压铸锌合金，特指一种Al-Ti-B-RE合金变质锌合金的方法。
背景技术
与其它有色合金相比，锌合金具有优异的铸造性能及良好的力学性能。压铸锌合金产品有500种以上，广泛应用在汽车、拖拉机、日用建筑五金、机电设备、仪表仪器、文体玩具等。其中3号锌合金（GZ3）一向是压铸业的首选材料，它最能平衡物理及机械性能的要求，其优异的铸造性和尺寸持久稳定，使超过70%锌合金压铸产品都是用3号锌合金，3号锌合金亦特别适合电镀、喷油及铬化等表面处理。3号锌合金的研究与开发起源于二十世纪初新泽西锌公司开发的当时命名为4-3（Zn-4Al-3Cu）的一种锌合金，是锌铝合金研究开发出来的第一个标准化的锌铝压铸合金。从国际铅锌组织得到的目前市场上使用最多的锌铝系列重力铸造合金，3号锌铝合金方面，目前在国际市场上，由澳大利亚太平洋金属矿业有限公司生产的―澳洲三号（EZDA3））—锌合金居于领先地位。“澳洲三号”的抗拉强度在381-387MPa，伸长率在4-5%。目前“澳洲三号”（EZDA）锌合金每年在粤港地区销出10万余吨，约占该地区锌合金进口的80%，由此可知，目前国内市场对3号锌合金的需求量还是很大的。“而我国的3号锌合金的牌号仅有几种，且大部分属于压力铸造合金，其中主要牌号，ZZnAl4Y、ZZnAl4C、ZZnAl4C和ZZnAlD4。抗拉强度在250-320MPa，伸长率在1-2%。由于国产3号锌合金成分和品质很不稳定，所以在很大程度上不能满足工业需求，制约其在工业上的应用，目前我国的3号锌合金仍需要大量进口。当前，我国产的3号锌合金在生成工艺中存在以下问题：
1. 国产的3号锌合金的金晶粒较粗，晶间容易腐蚀，其物理化学性能较差，在铸件加工过程中容易开裂变形；
2. 国产的3号锌合金的力学性能比国外力学性能差。
发明内容
为克服以上技术问题，本发明给出了一种变质压铸锌合金的熔炼方法，以下为技术方案：
1、熔炼中间变质合金
熔炼火炬3号锌合金-Al-Ti-B-RE中间合金，其组成重量百分比如下：火炬3号锌合金75-80%，Al-Ti-B-RE 20-25%。
先将火炬3号锌合金和Al-Ti-B-RE合金混合物备好，将温度升高到620℃，60分钟后，均匀搅拌；保温15-25分钟后，浇铸出炉，出炉温度600℃。
2、配料
将配置好的中间变质合金成份分析，计算好各元素质量比，然后准备所需火炬3号锌合金、中间变质合金，确保准确无误，其组成重量百分比如下：
火炬3号锌合金 96.9-97.5%；
火炬3号锌合金-Al-Ti-B-RE中间合金 2.5-3.1%。
3、熔炼
装料融化：将中间变质合金与计算好配比的火炬3号锌合金备好，将炉温调整440℃，加入火炬3号锌合金进行熔炼，30-50分钟；调整温度450℃，加入火炬3号锌合金-Al-Ti-B-RE中间合金，25-35分钟，熔炼火炬3号锌合金-Al-Ti-B-RE中间合金时，不要搅拌，防止稀土氧化增加烧损，降低稀土吸收率；
精炼：炉前质量检查，用0.2%的ZnCl2精炼，精炼时间为10-20分钟。
出炉：温度调整430℃，保温15-25分钟，压铸，出炉温度为430℃。
本发明技术方案与目前您所知道的或检索到的最接近本发明的现有技术中的技术方案相比，本专利不同于一般变质压铸锌合金在于：
（1）本专利的技术方法，变质剂首先以1:3~5比例稀释到3号锌合金中，熔炼中间变质合金，然后再压铸。
（2）使用添加稀土的Al-Ti-B-RE中间合金，有细化晶粒，提高合金的综合力学性能的益处。
（3）合理控制中间合金的含量，解决添加元素含量对工艺的影响。
本发明是在已有火炬3号合金的基础上，通过添加Al-Ti-B-RE合金进行变质处理，改善其显微组织，进而提高压铸合金的屈服强度、抗拉强度、延伸率、冲击韧性等力学性能；通过添加Al-Ti-B-RE中间变质合金后，火炬3号合金抗拉强度显著提高，伸长率提高，能为用户生产出满足性能要求的压铸锌合金产品，并且适合大批量的变质锌合金生产。
附图说明
图1是为火炬3#-Al-Ti-B-RE中间合金凝固组织（空冷）。
图2是为加入0.6wt.%Al-TI-B-RE的火炬3号合金凝固组织（空冷）。
具体实施方式
本发明不限于以下实施例，可以根据质量的不同实现多个不同实施例。
实施案例一
实验制备200kg变质压铸锌合金，其步骤如下：
1、熔炼中间变质合金
熔炼火炬3号-Al-Ti-B-RE中间合金，其组成重量百分比如下：
火炬3号 4.8Kg；
Al-Ti-B-RE合金 1.2Kg。
（1）先将火炬3号和Al-Ti-B-RE混合物备好，将温度升高到620℃，60分钟后，均匀搅拌。
（2）保温15-25分钟后，浇铸出炉，出炉温度600℃。
2、配料
配置好的中间变质合金成份分析，计算好各元素质量比及稀土的吸收率。，然后准备所需火炬3号、中间合金，确保准确无误，其组成重量百分比如下：
火炬3号 194Kg；
火炬3号-Al-Ti-B-RE合金 6Kg。
3、熔炼
装料融化：将中间变质合金与计算好配比的火炬3号备好，，将炉温调整440℃，加入火炬3号进行熔炼，30-50分钟；调整温度450℃，加入火炬3号-Al-Ti-B-RE中间合金，25-35分钟。熔炼火炬3号-Al-Ti-B-RE中间变质合金时，不要搅拌，防止稀土氧化增加烧损，降低稀土吸收率。模具预热温度为130℃，预热时间为60分钟；
精炼：炉前质量检查，用0.2%的ZnCl2精炼，精炼时间为10-20分钟。
4、压铸
调整压射比压：50Kg/cm2；压射速度为：2.5m/s；充模时间为0.01s；增压时间为：1.5s；；温度调整430℃，保温15-25分钟，压铸，出炉温度为430℃。将试样压铸成拉伸试样和冲击试样。；拉伸试样采用标准试样(GB-228)，原始标距尺寸为6.4×50mm，冲击试样为标准的夏比V型无缺口冲击试样(GB-229)，尺寸为6.4×6.4×350mm。
实验结果表明，图1为Al-Ti-B-RE稀释到火炬3号的组织（SEM-BES），稀释效果显著，Al-Ti-B-RE均匀溶到Zn基体中。；从图2中可以看出试验合金的锌ε相以点状或者小花朵状分布在基体组织中，而且分布比较均匀；共析组织比较细小，数量比较多；稀土元素的加入，使ε相和共析相（α+ε）组织明显地细化，并均匀的弥散在基体组织中；由细晶强化理论知，细小而均匀的组织对应着良好的机械性能，这说明经过Al-Ti-B-RE合金化处理后的压铸锌合金将具有较好的力学性能。Φ6.4mm的拉伸试样和D6.4mm的冲击试样，在实验室室温23℃时，抗拉强度320MPa-335MPa，提高16.3-21.8%；屈服强度220-230MPa，提高5.6-8.9%；冲击功18-28J，提高5%左右；伸长率2.5-2.8%，提高12.5-18.1%。
Claims (5)
1.一种Al-Ti-B-RE合金变质锌合金的方法，其特征在于：通过在火炬3号锌合金中添加Al-Ti-B-RE中间变质合金对火炬3号锌合金进行变质处理，改善其显微组织，进而提高力学性能；所述的Al-Ti-B-RE中间变质合金是以中间变质合金的形式加入，所述中间变质合金是由Al-Ti-B-RE合金与火炬3号锌合金按照1:3～5的质量比例稀释到火炬3号锌合金中，熔炼得到；Al-Ti-B-RE中间变质合金变质的锌合金中：火炬3号锌合金96.9-97.5wt％，Al-Ti-B-RE中间变质合金2.5-3.1％；
所述Al-Ti-B-RE中间变质合金变质的锌合金采用如下方法制备：将Al-Ti-B-RE中间变质合金与计算好配比的火炬3号锌合金备好，将炉温调整440℃，加入火炬3号锌合金进行熔炼，30-50分钟；调整温度450℃，加入Al-Ti-B-RE中间变质合金，25-35分钟；精炼后出炉；
所述出炉指：温度调整430℃，保温15-25分钟，压铸，出炉温度为430℃。
2.如权利要求1所述的一种Al-Ti-B-RE合金变质锌合金的方法，其特征在于所述中间变质合金的制备方法如下：先将火炬3号锌合金熔炼和Al-Ti-B-RE合金混合物备好，将温度升高到620℃，60分钟后，均匀搅拌；保温15-25分钟后，浇铸出炉，出炉温度600℃。
3.如权利要求1所述的一种Al-Ti-B-RE合金变质锌合金的方法，其特征在于所述精炼指：炉前质量检查，用0.2％的ZnCl2精炼，精炼时间为10-20分钟。
4.如权利要求1所述的一种Al-Ti-B-RE合金变质锌合金的方法，其特征在于，在所述Al-Ti-B-RE中间变质合金变质的锌合金的制备过程中，在加入Al-Ti-B-RE中间变质合金后，不要搅拌，防止稀土氧化增加烧损，降低吸收率。
5.如权利要求1所述的一种Al-Ti-B-RE合金变质锌合金的方法，其特征在于所述力学性能包括：屈服强度、抗拉强度、延伸率和冲击韧性。
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