CN107217165A - 一种锌合金壶及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锌合金壶，其锌合金原材料是利用从压铸厂和五金厂回收的废品，经过熔融、分离杂质后制得，保护环境，且可以减少锌合金的进口量，节约成本。在制备锌合金原材料过程中采用锌灰渣进行沉淀锌合金熔液，分离镍、铁等有害金属元素，分离效果显著，有效降低了制品中镍、铁等有害杂质金属元素的质量含量。最终制得锌合金原材料包括如下重量份组分：Mg 3.0‑7.0%，Ca 0.1‑0.5%，Sr 0.01‑0.05%，其余量为Zn。本发明还提供了一种制造上述锌合金壶的方法，该方法简便，重现率高，适合工业化制造。

Description

一种锌合金壶及其制造方法

技术领域

本发明涉及金属壶领域，特别涉及一种锌合金壶及其制造方法。

背景技术

锌是重要的有色金属原材料，目前，锌在有色金属的消费中仅次于铜和铝；金属具有良好的压延性、耐磨性和抗腐性，能与多种金属制成物理与化学性能更加优良的合金；锌合金是指以锌为基加入其他元素组成的合金。通常压铸用锌合金的组分包括锌、铝、铜、镁、镍、铁、铅、镉、锡，其中有效合金元素有铝、铜和镁，有害杂质元素有铅、镉、锡、铁和镍。

锌合金压铸件产品的特点：(1)比重大；(2)铸造性能好，可以压铸形状复杂、薄壁的精密件，铸件表面光滑；(3)可进行表面处理：电镀、喷涂、喷漆；(4)熔化与压铸时不吸铁，不腐蚀压型，不粘模；(5)有很好的常温机械性能和耐磨性。

壶作为一种人们常用的煮水用具，其壶体一般由铝、铜、锡、铁、不锈钢制成，如果将锌合金原材料用在制造壶上，能够使壶充分利用锌合金材料的优点，实现更好的特性。

目前锌合金市场上，由于厂家非标生产，市场名称混乱，以次充好，国内的压铸锌合金与其他各国相比存在着很大的差距，使用过程中经常出现不合格品，比如锌合金中的杂质含量过高，而且成分和品质很不稳定，尤其是各项力学性能指标不高。目前我国的锌合金还需大量进口，因此很有必要开发高性能的压铸锌合金制备工艺，以获得更好和更稳定的机械性能，以便减少优质锌合金的进口。

发明内容

鉴于上述对现有技术的分析，本发明要解决的技术问题是，提供一种金属制品壶，要求该壶采用的材料为锌合金材料，使壶具有锌合金材料的优点；另外，提供一种上述锌合金壶所采用的锌合金材料的制备方法，以减少锌合金材料的进口，降低制造成本。

鉴于上述要解决的技术问题，本发明提供如下的技术解决方案：一种锌合金壶，所述锌合金壶所采用的锌合金原材料是利用从压铸厂和五金厂回收的废品，经过熔融、分离杂质后制得，具体包括如下步骤：

（1）锌灰渣准备：在熔炼锅里放入锌合金渣，加热至700-800℃，使锌合金渣熔融，形成熔液和锌灰渣；

（2）原料熔融：将上述锌灰渣放入熔炼锅内，在熔炼锅中加入电镀料，保持温度在420-450℃，使电镀料充分熔融；

（3）渣液分离：将锌灰渣、铁以及镍等固态渣物捞起，留下熔液，在熔液表面上铺入一层木粒，保持温度在380-410℃，然后将碳、铁以及镍等固态渣物捞起，留下熔液，在730-750℃条件下，在溶液中加入Mg-Ca-Sr中间合金进行复合变质处理，经保温，扒渣，静置后成为Zn-Mg-Ca-Sr锌合金熔体，最后冷却即的所述锌合金壶的锌合金原材料。

优选的，所述锌合金原材料中包括如下重量份组分：Mg 3.0-7.0%，Ca 0.1-0.5%，Sr 0.01-0.05%，其余量为Zn。

优选的，所述锌合金原材料中包括如下重量份组分：Mg 4.0%，Ca 0.3%，Sr 0.03%，其余量为Zn。

优选的，所述锌合金原材料中包括如下重量份组分：Mg 5.0%，Ca 0.4%，Sr 0.02%，其余量为Zn。

优选的，所述锌合金壶壶底为锌合金层与坡莫合金板材铸接而成的双层复合结构，壶底具有高导磁、快加热功能。

本发明还提供一种制造上述锌合金壶的方法，具体包括如下步骤：

（1）在750-800℃的温度条件下，将所述锌合金原材料放入熔炼锅中进行熔融，得到熔融液；

（2）将上述熔融液，浇注到经预热的熔模铸造陶瓷型壳中，冷却凝固成型后获得锌合金壶毛坯，经进一步打磨、抛光、磨砂为成品锌合金壶。

优选的，所述锌合金壶壶底的制备方法具体包括如下步骤：

（1）将与锌合金壶壶底大小相同且厚度是0.5-0.8mm的坡莫合金板材放入制作蜡模的模具中；

（2）将装有坡莫合金板材的蜡模放入模具中并压入熔融的蜡料使其在凝固时将蜡和坡莫合金板材粘接在一起成为蜡模；

（3）从模具中取出蜡模与浇注系统焊接后进行挂壳；

（4）脱蜡后坡莫合金板材留在熔模铸造陶瓷型壳中，并将焙烧好的熔模铸造陶瓷型壳预热到300-400℃，浇入所述锌合金熔融液，经冷却凝固成型，使锌合金与坡莫合金铸接在一起形成双层复合结构壶底。

进一步优选的，所述熔模铸造陶瓷型壳的制备工序包括挂壳、硬化、阴干、脱蜡、自然干燥、焙烧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）制备锌合金的原材料采用在压铸厂和五金厂回收的废品，节约成本，保护环境。

（2）采用锌灰渣进行沉淀锌合金熔液，分离镍、铁等有害金属元素，分离效果显著，有效降低了制品中镍、铁等有害杂质金属元素的质量含量。

（3）本发明的锌合金壶的抗拉强度≥190MPa，具有组织致密，腐蚀速率慢且腐蚀均匀，能活化饮用水的特色。

（4）本发明中的制备锌合金壶的方法，方法简便，重现度高，适合工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明的技术方案。这些实施例仅用于说明本发明的最优方案而不用于限制本发明的保护范围。

实施例1

一种锌合金壶，其所采用的锌合金原材料是利用从压铸厂和五金厂回收的废品，经过熔融、分离杂质后制得，具体包括如下步骤：

（1）锌灰渣准备：在熔炼锅里放入锌合金渣，加热至700℃，使锌合金渣熔融，形成熔液和锌灰渣；

（2）原料熔融：将上述锌灰渣放入熔炼锅内，在熔炼锅中加入电镀料，保持温度在420℃，使电镀料充分熔融；

（3）渣液分离：将锌灰渣、铁以及镍等固态渣物捞起，留下熔液，在熔液表面上铺入一层木粒，保持温度在380℃，然后将碳、铁以及镍等固态渣物捞起，留下熔液，在730℃条件下，在溶液中加入Mg-Ca-Sr中间合金进行复合变质处理，经保温，扒渣，静置后成为Zn-Mg-Ca-Sr锌合金熔体，最后冷却即的所述锌合金壶的锌合金原材料。

按照上述制备步骤，制得锌合金原材料，经检验判断，所制的锌合金原材料中包括如下重量份组分：Mg 4.0%，Ca 0.3%，Sr 0.03%，其余量为Zn。

本实施例还提供一种制造上述锌合金壶的方法，具体包括如下步骤：

（1）在750℃的温度条件下，将所述锌合金原材料放入熔炼锅中进行熔融，得到熔融液；

（2）将上述熔融液，浇注到经预热的熔模铸造陶瓷型壳中，冷却凝固成型后获得锌合金壶毛坯，经进一步打磨、抛光、磨砂为成品锌合金壶。

本实施例中的锌合金壶壶底为锌合金层与坡莫合金板材铸接而成的双层复合结构，壶底具有高导磁、快加热功能。锌合金壶的这种壶底的制造方法，包括如下步骤：

（1）将与锌合金壶底大小相同且厚度是0.5-0.8mm的坡莫合金板材放入制作蜡模的模具中；

（2）将装有坡莫合金板材的蜡模放入模具中并压入熔融的蜡料使其在凝固时将蜡和坡莫合金板材粘接在一起成为蜡模；

（3）从模具中取出蜡模与浇注系统焊接后进行挂壳；

（4）脱蜡后坡莫合金板材留在熔模铸造陶瓷型壳中，并将焙烧好的熔模铸造陶瓷型壳预热到300℃，浇入所述锌合金熔融液，经冷却凝固成型，使锌合金与坡莫合金铸接在一起形成双层复合结构壶底。

上述步骤（4）中的熔模铸造陶瓷型壳的制备工序包括挂壳、硬化、阴干、脱蜡、自然干燥、焙烧，具体包括如下步骤：

（1）先将蜡模浸一层阻燃面层涂料，撒一层细宝珠砂粉，其粒度为50-100，再将蜡模浸一层阻燃面层涂料，撒一层细宝珠砂粉，自然晾干60分钟；

（2）将蜡模在加固层涂料中一层加固层涂料后撒一层宝珠砂其粒度为50-100；所述加固层涂料即阻燃面层涂料的配方中不加阻燃剂。

（3）重复步骤（2）2-3遍；第1遍撒宝珠砂的粒度是40-70目，第二遍撒宝珠砂的粒度是20-40目，第三遍撒宝珠砂的粒度是10-20目；

（4）待阴干后，利用开水煮沸的方式脱蜡，形成模壳；

（5）模壳继续阴干5小时，放入箱式电炉中加热到800℃保温5小时后烧结瓷化成熔模精铸陶瓷型壳；

（6）随炉冷却到300℃保温待下一步浇注使用。

其中蜡模的制作为：将石蜡与硬脂酸的质量比为1:1，混合熔化成熔蜡；熔蜡在70℃保温；制蜡车间环境温度是18℃，蜡模的压型温度是20℃，压蜡枪预热温度是35℃，熔蜡在0.1MPa压注压力作用下压注到模腔中，蜡模冷却水温度是15℃，开型时间1min取出蜡模待用。

上述挂壳就是在蜡模的表面涂阻燃面层涂料。

挂壳用的阻燃面层涂料的化学成分组成为：细度>320目的耐火骨料，例如宝珠粉60-70%，硅溶胶粘结剂25-35%，聚乙烯醇悬浮剂0.15-0.50%，阻燃剂4.5-8.0%，辅加物0.35-0.6%。

上述辅加物为消泡剂+润滑分散剂+粉液比调节剂T3混合而成。其中，消泡剂为阻燃面层涂料总重量的0.050-0.100%，润滑分散剂为阻燃面层涂料总重量的0.100-0.150%，粉液比调节剂T3为阻燃面层涂料总重量的0.200-0.300%。

阻燃面层涂料的制备方法是：首先将硅溶胶粘结剂、聚乙烯醇悬浮剂装入球磨机混制5-10分钟，直至混匀；然后加入宝珠粉混合2小时；最后将辅加物和阻燃剂一起装入球磨机中混1-2小时，制得符合要求的阻燃面层涂料。

实施例2

本实施例和实施例1的不同之处在于，在制备锌合金原材料以及制造锌合金壶时，对于其中的制备条件有不同的限制。具体如下：

一种锌合金壶，其所采用的锌合金原材料是利用从压铸厂和五金厂回收的废品，经过熔融、分离杂质后制得，具体包括如下步骤：

（1）锌灰渣准备：在熔炼锅里放入锌合金渣，加热至800℃，使锌合金渣熔融，形成熔液和锌灰渣；

（2）原料熔融：将上述锌灰渣放入熔炼锅内，在熔炼锅中加入电镀料，保持温度在450℃，使电镀料充分熔融；

（3）渣液分离：将锌灰渣、铁以及镍等固态渣物捞起，留下熔液，在熔液表面上铺入一层木粒，保持温度在410℃，然后将碳、铁以及镍等固态渣物捞起，留下熔液，在750℃条件下，在溶液中加入Mg-Ca-Sr中间合金进行复合变质处理，经保温，扒渣，静置后成为Zn-Mg-Ca-Sr锌合金熔体，最后冷却即的所述锌合金壶的锌合金原材料。

本实施例按照上述制备步骤，制得锌合金原材料，经检验判断，所制的锌合金原材料中包括如下重量份组分：Mg 5.0%，Ca 0.4%，Sr 0.02%，其余量为Zn。

本实施例还提供一种制造上述锌合金壶的方法，具体包括如下步骤：

（1）在800℃的温度条件下，将所述锌合金原材料放入熔炼锅中进行熔融，得到熔融液；

（2）将上述熔融液，浇注到经预热的熔模铸造陶瓷型壳中，冷却凝固成型后获得锌合金壶毛坯，经进一步打磨、抛光、磨砂为成品锌合金壶。

本实施例中的锌合金壶壶底为锌合金层与坡莫合金板材铸接而成的双层复合结构，壶底具有高导磁、快加热功能。锌合金壶的这种壶底的制造方法，包括如下步骤：

（1）将与锌合金壶底大小相同且厚度是0.5-0.8mm的坡莫合金板材放入制作蜡模的模具中；

（2）将装有坡莫合金板材的蜡模放入模具中并压入熔融的蜡料使其在凝固时将蜡和坡莫合金板材粘接在一起成为蜡模；

（3）从模具中取出蜡模与浇注系统焊接后进行挂壳；

（4）脱蜡后坡莫合金板材留在熔模铸造陶瓷型壳中，并将焙烧好的熔模铸造陶瓷型壳预热到400℃，浇入所述锌合金熔融液，经冷却凝固成型，使锌合金与坡莫合金铸接在一起形成双层复合结构壶底。

本实施例中的其余制备方法和制备条件均和实施例1中的相同。

实施例3

本实施例和实施例1的不同之处在于，在制备锌合金原材料以及制造锌合金壶时，对于其中的制备条件有不同的限制。具体如下：

一种锌合金壶，其所采用的锌合金原材料是利用从压铸厂和五金厂回收的废品，经过熔融、分离杂质后制得，具体包括如下步骤：

（1）锌灰渣准备：在熔炼锅里放入锌合金渣，加热至750℃，使锌合金渣熔融，形成熔液和锌灰渣；

（2）原料熔融：将上述锌灰渣放入熔炼锅内，在熔炼锅中加入电镀料，保持温度在430℃，使电镀料充分熔融；

（3）渣液分离：将锌灰渣、铁以及镍等固态渣物捞起，留下熔液，在熔液表面上铺入一层木粒，保持温度在400℃，然后将碳、铁以及镍等固态渣物捞起，留下熔液，在740℃条件下，在溶液中加入Mg-Ca-Sr中间合金进行复合变质处理，经保温，扒渣，静置后成为Zn-Mg-Ca-Sr锌合金熔体，最后冷却即的所述锌合金壶的锌合金原材料。

本实施例按照上述制备步骤，制得锌合金原材料，经检验判断，所制的锌合金原材料中包括如下重量份组分：Mg 7.0%，Ca 0.5%，Sr 0.05%，其余量为Zn。

本实施例还提供一种制造上述锌合金壶的方法，具体包括如下步骤：

（1）在760℃的温度条件下，将所述锌合金原材料放入熔炼锅中进行熔融，得到熔融液；

（2）将上述熔融液，浇注到经预热的熔模铸造陶瓷型壳中，冷却凝固成型后获得锌合金壶毛坯，经进一步打磨、抛光、磨砂为成品锌合金壶。

本实施例中的锌合金壶壶底为锌合金层与坡莫合金板材铸接而成的双层复合结构，壶底具有高导磁、快加热功能。锌合金壶的这种壶底的制造方法，包括如下步骤：

（1）将与锌合金壶底大小相同且厚度是0.5-0.8mm的坡莫合金板材放入制作蜡模的模具中；

（2）将装有坡莫合金板材的蜡模放入模具中并压入熔融的蜡料使其在凝固时将蜡和坡莫合金板材粘接在一起成为蜡模；

（3）从模具中取出蜡模与浇注系统焊接后进行挂壳；

（4）脱蜡后坡莫合金板材留在熔模铸造陶瓷型壳中，并将焙烧好的熔模铸造陶瓷型壳预热到350℃，浇入所述锌合金熔融液，经冷却凝固成型，使锌合金与坡莫合金铸接在一起形成双层复合结构壶底。

本实施例中的其余制备方法和制备条件均和实施例1中的相同。

按照上述实施例制备的锌合金，纯度均良好，具有致密的组织。采用上述制备的锌合金以及上述的制造方法，所制造出来的锌合金的抗拉强度均达到了190MPa以上，金属性能良好，腐蚀速率慢且腐蚀均匀，能活化饮用水。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种锌合金壶，其特征在于：所述锌合金壶所采用的锌合金原材料是利用从压铸厂和五金厂回收的废品，经过熔融、分离杂质后制得，具体包括如下步骤：

锌灰渣准备：在熔炼锅里放入锌合金渣，加热至700-800℃，使锌合金渣熔融，形成熔液和锌灰渣；

原料熔融：将上述锌灰渣放入熔炼锅内，在熔炼锅中加入电镀料，保持温度在420-450℃，使电镀料充分熔融；

渣液分离：将锌灰渣、铁以及镍等固态渣物捞起，留下熔液，在熔液表面上铺入一层木粒，保持温度在380-410℃，然后将碳、铁以及镍等固态渣物捞起，留下熔液，在730-750℃条件下，在溶液中加入Mg-Ca-Sr中间合金进行复合变质处理，经保温，扒渣，静置后成为Zn-Mg-Ca-Sr锌合金熔体，最后冷却即的所述锌合金壶的锌合金原材料。

2.根据权利要求1所述的锌合金壶，其特征在于：所述锌合金原材料中包括如下重量份组分：Mg 3.0-7.0%，Ca 0.1-0.5%，Sr 0.01-0.05%，其余量为Zn。

3.根据权利要求2所述的锌合金壶，其特征在于：所述锌合金原材料中包括如下重量份组分：Mg 4.0%，Ca 0.3%，Sr 0.03%，其余量为Zn。

4.根据权利要求2所述的锌合金壶，其特征在于：所述锌合金原材料中包括如下重量份组分：Mg 5.0%，Ca 0.4%，Sr 0.02%，其余量为Zn。

5.根据权利要求1所述的锌合金壶，其特征在于：所述锌合金壶壶底为锌合金层与坡莫合金板材铸接而成的双层复合结构，壶底具有高导磁、快加热功能。

6.一种制造如权利要求1至4中任一项所述的锌合金壶的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

（1）在750-800℃的温度条件下，将所述锌合金原材料放入熔炼锅中进行熔融，得到熔融液；

（2）将上述熔融液，浇注到经预热的熔模铸造陶瓷型壳中，冷却凝固成型后获得锌合金壶毛坯，经进一步打磨、抛光、磨砂为成品锌合金壶。

7.根据权利要求5所述的锌合金壶，其特征在于：所述锌合金壶壶底的制备方法具体包括如下步骤：

（1）将与锌合金壶壶底大小相同且厚度是0.5-0.8mm的坡莫合金板材放入制作蜡模的模具中；

（2）将装有坡莫合金板材的蜡模放入模具中并压入熔融的蜡料使其在凝固时将蜡和坡莫合金板材粘接在一起成为蜡模；

（3）从模具中取出蜡模与浇注系统焊接后进行挂壳；

（4）脱蜡后坡莫合金板材留在熔模铸造陶瓷型壳中，并将焙烧好的熔模铸造陶瓷型壳预热到300-400℃，浇入所述锌合金熔融液，经冷却凝固成型，使锌合金与坡莫合金铸接在一起形成双层复合结构壶底。

8.根据权利要求7所述锌合金壶，其特征在于：所述熔模铸造陶瓷型壳的制备工序包括挂壳、硬化、阴干、脱蜡、自然干燥、焙烧。