CN107699740A - 一种锌合金及其制备方法及钥匙坯 - Google Patents

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    • E05B19/26—Use of special materials for keys

Abstract

本发明提供一种锌合金，除锌和不可避免杂质外，按重量百分比计，包括铜1‑2％；铝1‑2％。本发明的锌合金合理设置成分比例，具有较好的机械性能及切削性能，是较理想的黄铜替代品，具有良好的经济优势。

Description

一种锌合金及其制备方法及钥匙坯
技术领域
本发明属于合金材料领域，具体涉及一种锌合金及其制备方法及钥匙坯。
背景技术
我国锌资源不但储量丰富，居世界前列，品味也高。在当今铜资源紧张的情况下，锌合金以其优良的铸造性能、力学性能以及耗能小、加工成本低等特点，成为一种很好的取代铜合金材料。锌合金是以锌为基础加入其他元素组成的合金，合金的主要添加元素有铝，铜和镁等。锌合金熔点低，流动性好，易熔焊，钎焊和塑性加工，在大气中耐腐蚀，残废料便于回收和重熔。适用于压铸仪表、汽车零件及外壳等部件，并且铸件表面光滑，表面处理效果好。
现有的锌合金材料中，大致分为压铸锌合金和变形锌合金两类，其中以锌铜合金主要用作压铸锌合金，在这类锌合金中，因为铜的使用，导致产品的成本较高，在这类合金中，一直在寻求使用低铜或无铜材料来替代。但现有低铜锌合金中，普遍存在机械性能差、切削性能不足的缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种锌合金及其制备方法及钥匙坯。
本发明提供一种锌合金，除锌和不可避免杂质外，按重量百分比计，包括铜1-2％；铝1-2％。
优选地，按重量百分比计，还包括稀土金属0.001-0.05％；镁0.01-0.1％；钛0.001-0.15％。
本发明还提供一种锌合金，按重量百分比计，包含如下组分：铜1-2％；铝1-2％；稀土金属0.001-0.05％；镁0.01-0.1％；钛0.001-0.15％；余量为锌及不可避免杂质。
优选地，按重量百分比计，还包括镁0.01-0.1％。
优选地，还包括钛0.001-0.15％。
优选地，还包括稀土金属0.001-0.05％。
本发明还提供一种锌合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)熔炼：将锌铝中间合金、锌钛中间合金、锌和锌铜中间合金投入熔炉内，熔化升温至550－600℃进行搅拌；再将温度降至530-580℃时加入稀土合金；然后加入锌镁中间合金，搅拌；静置准备铸造；
(2)铸造：铸造温度控制在450－500℃，铸造速度控制在2－2.5m/s，冷却水温度控制在不超过40℃，结晶器温度温度控制在70－95℃；
(3)热轧：轧制温度控制在180－230℃；
(4)中轧：轧制温度控制在60－130℃，道次压缩率30-50％；
(5)冷轧：轧制温度控制在不超过50℃，道次压缩率10-20％。
优选地，所述步骤(1)中，铝中间合金、锌钛中间合金、锌和锌铜中间合金的加入顺序为：先将锌钛中间合金投入熔炉内底部；然后投入锌；最后将锌铜中间合金入熔炉内。
本发明还提供一种钥匙坯，所述钥匙坯由上述锌合金制成。
本发明的锌合金合理设置成分比例，具有较好的机械性能及切削性能。
具体实施方式
下面结合和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供一种锌合金，除锌和不可避免杂质外，按重量百分比计，包括铜1-2％；铝1-2％。
在优选实施例中，按重量百分比计，还包括稀土金属0.001-0.05％；镁0.01-0.1％；钛0.001-0.15％。
本发明实施例还提供一种锌合金，按重量百分比计，包含如下组分：铜1-2％；铝1-2％；稀土金属0.001-0.05％；镁0.01-0.1％；钛0.001-0.15％；余量为锌及不可避免杂质。
在优选实施例中，按重量百分比计，还包括镁0.01-0.1％。
在优选实施例中，还包括钛0.001-0.15％。
在优选实施例中，还包括稀土金属0.001-0.05％。
本发明实施例还提供一种锌合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)熔炼：将锌铝中间合金、锌钛中间合金、锌和锌铜中间合金投入熔炉内，熔化升温至550－600℃进行搅拌；再将温度降至530-580℃时加入稀土合金；然后加入锌镁中间合金，搅拌；静置10-15分钟准备铸造；
(2)铸造：铸造温度控制在450－500℃，铸造速度控制在2－2.5m/s，冷却水温度控制在不超过40℃，结晶器温度温度控制在70－95℃；
(3)热轧：轧制温度控制在180－230℃；
(4)中轧：轧制温度控制在60－130℃，道次压缩率30-50％；
(5)冷轧：轧制温度控制在不超过50℃，道次压缩率10-20％。
在优选实施例中，步骤(1)中，铝中间合金、锌钛中间合金、锌和锌铜中间合金的加入顺序为：先将锌钛中间合金投入熔炉内底部；然后投入锌；最后将锌铜中间合金入熔炉内。
本发明实施例还提供一种钥匙坯，所述钥匙坯由上述锌合金制成。钥匙胚就是指还没有加工的钥匙，具体形状可参考专利CN2035368U。
实施例1
锌合金的重量组成如下：
铜：1％；钛：0.1％；铝：2％；稀土金属：0.01％；镁：0.08％；余量为锌及不可避免杂质。合金配料时铜元素以锌铜中间合金形式加入；钛元素以锌钛中间合金的形式加入；铝元素以锌铝中间合金的形式加入；镁元素以锌镁中间合金的形式加入；稀土金属以稀土合金的形式加入。
(1)熔炼：先将锌铝中间合金、锌钛中间合金投入熔炉内底部，然后将锌投入熔炉内，最后将锌铜中间合金投入熔炉内，熔化升温至600℃时进行机械搅拌；将温度降至550℃时加入稀土合金，搅拌熔化；然后加入锌镁中间合金，搅拌熔化，均匀；静置10-15分钟准备铸造
(2)铸造：用轮带式法进行连续铸造，铸造温度控制在450℃，铸造速度控制在2m/s，冷却水温度控制在不超过40℃，结晶器温度温度控制在70℃
(3)热轧：轧制温度控制在200℃
(4)中轧：轧制温度控制在100℃，道次压缩率40％
(5)冷轧：轧制温度控制在不超过50℃，道次压缩率20％，
实施例2
锌合金的重量组成如下：
铜：2％；钛：0.15％；铝：2％；稀土金属：0.008％；镁：0.08％；余量为锌及不可避免杂质。合金配料时铜元素以锌铜中间合金形式加入；钛元素以锌钛中间合金的形式加入；铝元素以锌铝中间合金的形式加入；镁元素以锌镁中间合金的形式加入；稀土金属以稀土合金的形式加入。
(1)熔炼：先将锌铝中间合金、锌钛中间合金投入熔炉内底部，然后将锌投入熔炉内，最后将锌铜中间合金投入熔炉内，熔化升温至580℃时进行机械搅拌；将温度降至550℃时加入稀土合金，搅拌熔化；然后加入锌镁中间合金，搅拌熔化，均匀；静置12分钟准备铸造
(2)铸造：用轮带式法进行连续铸造，铸造温度控制在500℃，铸造速度控制在2m/s，冷却水温度控制在不超过40℃，结晶器温度温度控制在85℃
(3)热轧：轧制温度控制在190℃
(4)中轧：轧制温度控制在100℃，道次压缩率40％
(5)冷轧：轧制温度控制在不超过50℃，道次压缩率15％，
实施例3
锌合金的重量组成如下：
铜：1.5％；钛：0.15％；铝：1.5％；稀土金属：0.04％；镁：0.08％；余量为锌及不可避免杂质。合金配料时铜元素以锌铜中间合金形式加入；钛元素以锌钛中间合金的形式加入；铝元素以锌铝中间合金的形式加入；镁元素以锌镁中间合金的形式加入；稀土金属以稀土合金的形式加入。
(1)熔炼：先将锌铝中间合金、锌钛中间合金投入熔炉内底部，然后将锌投入熔炉内，最后将锌铜中间合金投入熔炉内，熔化升温至550℃时进行机械搅拌；将温度降至580℃时加入稀土合金，搅拌熔化；然后加入锌镁中间合金，搅拌熔化，均匀；静置10分钟准备铸造
(2)铸造：用轮带式法进行连续铸造，铸造温度控制在480℃，铸造速度控制在2.5m/s，冷却水温度控制在不超过40℃，结晶器温度温度控制在80℃
(3)热轧：轧制温度控制在230℃
(4)中轧：轧制温度控制在100℃，道次压缩率30％
(5)冷轧：轧制温度控制在不超过50℃，道次压缩率15％，
对比例1
与实施例1相比，对比例1中，镁的重量百分比为0.6％，其余重量组成及制备方法和实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，对比例1中，铜的重量百分比为1.7％，其余重量组成及制备方法和实施例1相同。
对比例3
市售H59黄铜板，规格：铜(Cu)57.0～60.0；锌(Zn)余量；铅(Pb)≤0.5；磷(P)≤0.01；铁(Fe)：≤0.3；锑(Sb)：≤0.01；铋(Bi)：≤0.003；杂质≤1.0。
对比例4
市售H62黄铜板，规格：铜(Cu)：60.5～63.5％；铁(Fe)：≤0.15％；铅(Pb)：≤0.08％；锑(Sb)：≤0.005％；铋(Bi)：≤0.002％；磷(P)：≤0.01％；锌(Zn)：余量；杂质总和：≤0.5％
效果实施例
1.机械性能测试
将实施例1-3和对比例1-2制备得到的锌合金材料以及对比例3-4的市售黄铜进行机械性能测试，扭力测试为扭转90度角测试；弯曲测试为弯曲90度角测试。具体数据如表1所示。
表1
2.切削性能
将实施例1-3和对比例1-2制备得到的锌合金材料以及对比例3-4的市售黄铜进行切削性能测试，以普通铅黄铜为100％的切削性。具体数据如表2所示。
表2
从表1的数据可以看出，实施例1-3的锌合金比对比例1-2的锌合金机械性能更好；施例1-3的锌合金与对比例3-4的市售黄铜机械性能相当。对比例1-2，分别增加了镁和铜的含量，得到的机械性能相对较差一些。说明锌合金的机械性能与镁和铜的成分比例相关，合理的成分比例能够得到与黄铜机械性能相当的锌合金。
从表2的数据可以看出，相对于普通黄铜来说，实施例1-3的锌合金切削性能达到90％以上，而对比例1-2的锌合金切削性能达不到80％。说明锌合金中镁和铜的成分比例也会影响锌合金的切削性能，合理的成分比例能够得到切削性能较好的锌合金。
综上所述，本发明的锌合金具有与市售H59黄铜和H62黄铜相当的机械性能，以及相对于普通黄铜来说达到90％以上的切削性能。在目前国内铜资源紧缺的大环境下，本发明的锌合金是很好黄铜替代品，具有良好的经济优势。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种锌合金，其特征在于，除锌和不可避免杂质外，按重量百分比计，包括铜1-2％；铝1-2％。
2.如权利要求1所述的锌合金，其特征在于，按重量百分比计，还包括稀土金属0.001-0.05％；镁0.01-0.1％；钛0.001-0.15％。
3.如权利要求1所述的锌合金，其特征在于，按重量百分比计，还包括镁0.01-0.1％。
4.如权利要求1所述的锌合金，其特征在于，按重量百分比计，还包括钛0.001-0.15％。
5.如权利要求1所述的锌合金，其特征在于，按重量百分比计，还包括稀土金属0.001-0.05％。
6.一种锌合金，其特征在于，按重量百分比计，包含如下组分：铜1-2％；铝1-2％；稀土金属0.001-0.05％；镁0.01-0.1％；钛0.001-0.15％；余量为锌及不可避免杂质。
7.一种如权利要求6所述的锌合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)熔炼：将锌铝中间合金、锌钛中间合金、锌和锌铜中间合金投入熔炉内，熔化升温至550－600℃进行搅拌；再将温度降至530-580℃时加入稀土合金；然后加入锌镁中间合金，搅拌；静置准备铸造；
(2)铸造：铸造温度控制在450－500℃，铸造速度控制在2－2.5m/s，冷却水温度控制在不超过40℃，结晶器温度温度控制在70－95℃；
(3)热轧：轧制温度控制在180－230℃；
(4)中轧：轧制温度控制在60－130℃，道次压缩率30-50％；
(5)冷轧：轧制温度控制在不超过50℃，道次压缩率10-20％。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，铝中间合金、锌钛中间合金、锌和锌铜中间合金的加入顺序为：先将锌钛中间合金投入熔炉内底部；然后投入锌；最后将锌铜中间合金入熔炉内。
9.一种钥匙坯，其特征在于，所述钥匙坯由权利要求1-6任一项所述锌合金制成。
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