CN108118233A - 抗蚀性锌基合金的合成工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了抗蚀性锌基合金的合成工艺，制成所述抗蚀性锌基合金的原料包括稀土粉、锡粉、硅粉、锰粉、硼粉、铜粉、铝粉、镁粉和锌粉；本发明制备工艺过程简洁，通过适当的热处理，其强韧性还能提高；适量的变质剂硼或稀土元素等，可有效地提高合金的抗晶间腐蚀能力，抑制老化现象，可满足各种应用的需要。

Description

抗蚀性锌基合金的合成工艺
所属技术领域
本发明涉及合金材料领域，尤其涉及抗蚀性锌基合金的合成工艺。
背景技术
锌基合金又称“白色青铜”,具有相对密度低、摩擦系数低、减震和无磁性能好、无火花易切削等优点。这种合金可以作为铜合金的优良代用材料,制造滑块、压下螺母、轴瓦、轴套、蜗轮等,使用寿命为铜合金的1～3倍,而铸件成本仅为铜合金的40%～60%,具有显著的经济效益。锌合金的广泛应用,将从节省铸件费用和提高使用寿命两方面给用户带来巨大的经济效益。
发明内容
本发明提供了抗蚀性锌基合金的合成工艺；本发明制备工艺过程简洁，通过适当的热处理，其强韧性还能提高；适量的变质剂硼或稀土元素等，可有效地提高合金的抗晶间腐蚀能力，抑制老化现象，可满足各种应用的需要。
为实现上述目的，本发明的技术方案实施如下：
抗蚀性锌基合金的合成工艺，制成所述高塑性镁锡合金的原料包括稀土粉、锡粉、硅粉、锰粉、硼粉、铜粉、铝粉、镁粉和锌粉；制成所述抗蚀性锌基合金的合成工艺包括以下工艺步骤：
（1）将合成所需要的坩埚、合金成型模具和壁炉表面清理干净，减少熔炼过程中杂质的混入，将合金成型模具和坩埚在200℃下充分预热，充分预热后，再保持合金成型模具和坩埚温度150-160℃，在合金成型模具和坩埚表面均匀涂抹一层石墨，并将其预热至350℃；
（2）将炉料充分预热除去水分，备用；
（3）把坩埚预热到650℃，并在坩埚底部及壁上撒上RJ-2溶剂，然后将镁粉和锌粉放入坩埚内，撒上一层RJ-2溶剂；
（4）开始向炉内通入氩气，加热至700-720℃，确保镁粉和锌粉熔化，保温15min；
（5）依次加入稀土粉、锡粉、硅粉、锰粉、硼粉、铜粉和铝粉，用钟罩按进金属液体内，过程中持续向坩埚通入保护气体氩气，如若发现燃烧现象撒覆盖剂，在不破坏液面情况下搅拌5-10min，撇去表面浮渣，撒入适量的RJ-2溶剂；继续加热至1100-1300℃，使合金全部熔化，当温度达到1200-1220℃时，加入占合金液重量0.3%-0.4%的脱氧剂脱氧，保温30min，并持续向壁炉内通入流量为6L/min的氩气以避免金属在加热过程中的氧化；
（6）待金属粉全部熔化后，将金属液调至740-760℃，加入精炼剂进行精炼，搅拌5-15min，过程中亦持续向坩埚通入保护气体氩气，使其混合均匀；
（7）继续升温至760-800℃，静止保温20-30min后，降温至740-760℃温度下进行铸锭，浇铸过程仍在浇铸表面通以氩气气体保护；
（8）浇铸完成后，继续保持通入氩气气体保护，并逐级降低温度，待冷却后，应迅速清理坩埚内残留的金属、渣等残留物，即可得到所述抗蚀性锌基合金。
制成所述高塑性镁锡合金的原料含量为：稀土粉8.8%、锡粉3%、硅粉0.35%、锰粉4.5%、硼粉5.7%、铜粉2.5%、铝粉27%、镁粉0.05%；其余为锌粉。
所述稀土粉为镧系的镧粉和钕粉，所述镧粉纯度≥99.9%，粒度<74µm，所述钕粉纯度≥99.9%，粒度<74µm，并采用高纯氩气保护。
所述镧粉和钕粉含量分别为3.2%和5.4%。
所述锡粉、硅粉、锰粉、硼粉、铜粉、铝粉、镁粉和锌粉，纯度≥99.5%，粒度<74µm。
所述覆盖剂为木炭。
所述脱氧剂为铜-磷。
所述精炼剂为冰晶石。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明制备工艺过程简洁，通过适当的热处理，其强韧性还能提高；适量的变质剂硼或稀土元素等，可有效地提高合金的抗晶间腐蚀能力，抑制老化现象，可满足各种应用的需要。
附图说明
附图1为测试拉伸合金式样的形状和尺寸图。
附图2为热处理对合金力学性能的影响数据表。
附图3为合金在酸、碱、盐溶液中的腐蚀均值数据表。
附图4为合金抗老化试验结果数据表。
附图5为合金长度随保温时间的变化。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐述。
抗蚀性锌基合金的合成工艺，制成所述高抗蚀性锌基合金的原料包括稀土粉、锡粉、硅粉、锰粉、硼粉、铜粉、铝粉、镁粉和锌粉；制成所述抗蚀性锌基合金的合成工艺包括以下工艺步骤：
（1）将合成所需要的坩埚、合金成型模具和壁炉表面清理干净，减少熔炼过程中杂质的混入，将合金成型模具和坩埚在200℃下充分预热，充分预热后，再保持合金成型模具和坩埚温度150-160℃，在合金成型模具和坩埚表面均匀涂抹一层石墨，并将其预热至350℃；
（2）将炉料充分预热除去水分，备用；
（3）把坩埚预热到650℃，并在坩埚底部及壁上撒上RJ-2溶剂，然后将镁粉和锌粉放入坩埚内，撒上一层RJ-2溶剂；
（4）开始向炉内通入氩气，加热至700-720℃，确保镁粉和锌粉熔化，保温15min；
（5）依次加入稀土粉、锡粉、硅粉、锰粉、硼粉、铜粉和铝粉，用钟罩按进金属液体内，过程中持续向坩埚通入保护气体氩气，如若发现燃烧现象撒覆盖剂，在不破坏液面情况下搅拌5-10min，撇去表面浮渣，撒入适量的RJ-2溶剂；继续加热至1100-1300℃，使合金全部熔化，当温度达到1200-1220℃时，加入占合金液重量0.3%-0.4%的脱氧剂脱氧，保温30min，并持续向壁炉内通入流量为6L/min的氩气以避免金属在加热过程中的氧化；
（6）待金属粉全部熔化后，将金属液调至740-760℃，加入精炼剂进行精炼，搅拌5-15min，过程中亦持续向坩埚通入保护气体氩气，使其混合均匀；
（7）继续升温至760-800℃，静止保温20-30min后，降温至740-760℃温度下进行铸锭，浇铸过程仍在浇铸表面通以氩气气体保护；
（8）浇铸完成后，继续保持通入氩气气体保护，并逐级降低温度，待冷却后，应迅速清理坩埚内残留的金属、渣等残留物，即可得到所述抗蚀性锌基合金。
制成所述高塑性镁锡合金的原料含量为：稀土粉8.8%、锡粉3%、硅粉0.35%、锰粉4.5%、硼粉5.7%、铜粉2.5%、铝粉27%、镁粉0.05%；其余为锌粉。
所述稀土粉为镧系的镧粉和钕粉，所述镧粉纯度≥99.9%，粒度<74µm，所述钕粉纯度≥99.9%，粒度<74µm，并采用高纯氩气保护。
所述镧粉和钕粉含量分别为3.2%和5.4%。
所述锡粉、硅粉、锰粉、硼粉、铜粉、铝粉、镁粉和锌粉，纯度≥99.5%，粒度<74µm。
所述覆盖剂为木炭。
所述脱氧剂为铜-磷。
所述精炼剂为冰晶石。
试验部分
1、热处理对抗蚀性锌基合金组织和性能的影响
（1）试样选取：按附图1的规格选取试样；
（2）热处理：箱式电阻炉；
（3）热处理的加热温度时间：350℃；保温时间：2小时；
（4）冷却方式：炉冷（退火）、空冷和水冷（淬火）；
考虑淬火组织的不稳定性，淬火后，进行人工时效（稳定性）处理，人工时效规范为200℃*10h或150℃*10h；
（5）数据采集：每组采用两炉次，每次四根试样；
（6）结论：退火可使合金的延伸率提高到7-10%；（具体数据如附图2）。
2、锌基合金的工艺性能
（1）铸造性能
锌合金的流动性随铝含量的增加而提高，随Mg和Cu含量的增加而降低,其流动性与硅铝合金相当。合金收缩率1.20%～11.25%。
（2）焊接性能
锌合金可进行气焊,焊条用压铸锌合金制备,焊剂用50%氯化锌加50%氯化铵对防止氧化和抑制锌的气化有一定的作用。
（3）切削加工性能
在普通水基乳化冷却液条件下,可以进行车、铣、创、磨、钻机械加工,其切削性能与黄铜相近,表面粗糙度1.6～6.3μm。
3、锌基合金抗蚀性的评定
（1）试样选取：按附图1的规格选取试样；
（2）试验方式：将试验分别在2%HCl、2%NaOH、2%NaCl的水溶液中置放60天；
（3）重量测定：用万分之一天平测量其失重或增重评定其抗蚀性；（具体数据如附图3）。
4、锌基合金的稳定性评定
（1）试样选取：按附图1的规格选取试样；
（2）加热方式：在箱式电阻炉内加热120小时；
（3）加热温度：80℃；
（4）用显微镜测量加热前后试样长度，计算长度变化，评定其尺寸稳定性；（具体数据如附图5）。
5、锌基合金抗老化能力的评定
（1）试样选取：按附图1的规格选取试样；
（2）存储方式：在94℃+-5℃水蒸气环境中置放72小时；
（4）测其增重、晶间腐蚀层深度及硬度变化评定其抗老化能力（具体数据如附图4）。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.抗蚀性锌基合金的合成工艺，其特征在于：制成所述抗蚀性锌基合金的原料包括稀土粉、锡粉、硅粉、锰粉、硼粉、铜粉、铝粉、镁粉和锌粉；制成所述抗蚀性锌基合金的合成工艺包括以下工艺步骤：
（1）将合成所需要的坩埚、合金成型模具和壁炉表面清理干净，减少熔炼过程中杂质的混入，将合金成型模具和坩埚在200℃下充分预热，充分预热后，再保持合金成型模具和坩埚温度150-160℃，在合金成型模具和坩埚表面均匀涂抹一层石墨，并将其预热至350℃；
（2）将炉料充分预热除去水分，备用；
（3）把坩埚预热到650℃，并在坩埚底部及壁上撒上RJ-2溶剂，然后将镁粉和锌粉放入坩埚内，撒上一层RJ-2溶剂；
（4）开始向炉内通入氩气，加热至700-720℃，确保镁粉和锌粉熔化，保温15min；
（5）依次加入稀土粉、锡粉、硅粉、锰粉、硼粉、铜粉和铝粉，用钟罩按进金属液体内，过程中持续向坩埚通入保护气体氩气，如若发现燃烧现象撒覆盖剂，在不破坏液面情况下搅拌5-10min，撇去表面浮渣，撒入适量的RJ-2溶剂；继续加热至1100-1300℃，使合金全部熔化，当温度达到1200-1220℃时，加入占合金液重量0.3%-0.4%的脱氧剂脱氧，保温30min，并持续向壁炉内通入流量为6L/min的氩气以避免金属在加热过程中的氧化；
（6）待金属粉全部熔化后，将金属液调至740-760℃，加入精炼剂进行精炼，搅拌5-15min，过程中亦持续向坩埚通入保护气体氩气，使其混合均匀；
（7）继续升温至760-800℃，静止保温20-30min后，降温至740-760℃温度下进行铸锭，浇铸过程仍在浇铸表面通以氩气气体保护；
（8）浇铸完成后，继续保持通入氩气气体保护，并逐级降低温度，待冷却后，应迅速清理坩埚内残留的金属、渣等残留物，即可得到所述抗蚀性锌基合金。
2.根据权利要求1所述的抗蚀性锌基合金的合成工艺，其特征在于：制成所述高塑性镁锡合金的原料含量为：稀土粉8.8%、锡粉3%、硅粉0.35%、锰粉
4.5%、硼粉5.7%、铜粉2.5%、铝粉27%、镁粉0.05%；其余为锌粉。
3.根据权利要求1所述的抗蚀性锌基合金的合成工艺，其特征在于：所述稀土粉为镧系的镧粉和钕粉，所述镧粉纯度≥99.9%，粒度<74µm，所述钕粉纯度≥99.9%，粒度<74µm，并采用高纯氩气保护。
4.根据权利要求3所述的抗蚀性锌基合金的合成工艺，其特征在于：所述镧粉和钕粉含量分别为3.2%和5.4%。
5.根据权利要求1所述的抗蚀性锌基合金的合成工艺，其特征在于：所述锡粉、硅粉、锰粉、硼粉、铜粉、铝粉、镁粉和锌粉，纯度≥99.5%，粒度<74µm。
6.根据权利要求1所述的抗蚀性锌基合金的合成工艺，其特征在于：所述覆盖剂为木炭。
7.根据权利要求1所述的抗蚀性锌基合金的合成工艺，其特征在于：所述脱氧剂为铜-磷。
8.根据权利要求1所述的抗蚀性锌基合金的合成工艺，其特征在于：所述精炼剂为冰晶石。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111577156A (zh) * 2020-05-25 2020-08-25 盘锦和润实业有限公司 功能合金管柱腐蚀防护器
CN111577155A (zh) * 2020-05-25 2020-08-25 盘锦和润实业有限公司 功能合金管柱腐蚀防护器

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