CN109590914A - 一种表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸及其制备方法，涉及金属磨料技术领域，本发明表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸各元素的质量百分比为：铝1.0～6.0％，硅0.01～0.10％，钛0.01～0.20％，锶0.01～0.20％，Pb、Cd、Fe、Sn等不可避免杂质元素总和小于0.02％，余量为锌。本发明通过在锌铝合金中加入硅、钛和锶等多种合金元素，在提高产品强度和硬度的同时，增强了其韧性。尤其是锶和钛与其他合金元素形成了良好的协同作用，提高了本发明产品作为表面强化处理的抗磨综合性能，市场前景广阔。

Description

一种表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸及其制备方法

技术领域

本发明属金属磨料技术领域，具体涉及一种用于对铝合金铸件表面进行抛丸、喷丸清理和强化处理的耐磨锌铝合金喷丸及其制备方法。

背景技术

在金属铸造领域，金属的表面处理是一项必不可少的工序，对提高产品质量具有重要的作用。对于压铸、模铸轻合金和不锈钢铸件制品的金属表面处理包括毛边毛刺的去除、除锈抛光等，而喷丸(也称抛丸)是常用的方法之一。目前现有的喷(抛)丸包括钢丸、不锈钢丸、铝合金丸和锌合金丸，根据被处理铸件的材质硬度选用不同材质的喷丸。对于像铝合金、锌合金、锰合金等被用做汽车零件的轻合金压铸件，由于钢丸和不锈钢丸硬度太高，容易破坏被处理品表面而不被采用，而铝丸及铝合金丸容易发生粉尘爆炸引起人员伤亡事故已被避免采用，目前锌合金喷丸已经成为轻金属铸件表面处理的主要磨料，其用量逐年增多。

日本专利特开平9-70758公开了一种锌合金喷丸的制备方法，其组分为锌铜合金，铜的含量为0.05％～2.00％，生产硬度为Hv50～Hv60，粒度为0.4mm～2.0mm的锌合金喷丸。特开2002-224962将铜含量提高到1.8％～13％，相应的硬度也提高到了Hv60～Hv150。特开平11-320416公开的锌合金喷丸是将锌熔融液中加入0.2％～1.2％的镍，制成硬度Hv50～Hv70的锌镍合金喷丸。特开2001-162538公开了一种锌锰合金喷丸，锰的含量为0.3％～5％，其硬度可在Hv60～Hv130范围内调节。中国专利ZL200610048354.9公开了一种锌铜镁合金喷丸，ZL201080043347.4公开了一种锌铝铜合金喷丸，ZL201110302965.2ZL201180059609.0分别公开了锌铜铁合金喷丸。上述专利公开的锌合金喷丸产品均含有较高含量的贵重金属，使得硬度可以达到较高的水平，但不可避免地造成了产品的韧性偏低，循环使用次数不够多，同时较高含量贵重金属的使用使得产品的成本偏高。中国专利ZL201610525445.0公开了一种锌铝镁合金喷丸，其含铝质量比为0.40％～2.0％，含镁质量比0.00001％～0.003％。该产品的成本较低，硬度也适当得到提高，但韧性欠佳。

另外，以上专利所采用的生产方法是将锌合金熔融液采用滴管式造粒装置进行球形造粒，即通过多个滴管滴入水中而形成球状的锌合金丸。锌合金丸粒度大小通过改变滴管孔径的大小进行调节。中国实用新型专利ZL专利201120403485.0对这种生产装置进行了描述。中国专利ZL200910234677.0同样采用了滴管的形式生产纯锌丸，其不同之处是将锌合金熔融液滴在高达10m的氮气密闭容器中经历冷却成型。

采用滴管式造粒装置生产锌合金喷丸的问题包括：(1)熔融液通过细小的滴管内孔滴下，当滴下速度太快时就会形成连续的丝状锌合金，而非球状的锌合金丸，因此该种方法的生产能力太小，不能大型化批量生产。(2)锌合金丸大小除了与滴管孔径有关外，还与储罐中的熔融液位和压力有关，在生产过程中熔融液位会铸件降低，因此在生产过程中锌合金丸的大小变化很大，也就是说，该种方法锌合金丸的粒度大小不易控制。(3)该方法属于间歇操作，锌合金熔融液的装卸和漏桶的清理工作频繁重复进行，工作量大，劳动强度大。(4)滴管式造粒装置生产的锌合金喷丸的使用寿命偏短。为此，中国专利ZL201310060822.4公开了一种转筒式锌合金喷丸连续生产装置，但是该装置的操作难度较大，不利于推广应用。

发明内容

本发明为解决现有技术中的问题，提供一种表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸及其制备方法，本发明方法在适当提高锌合金喷丸的硬度的同时，较大幅度提高其韧性，增加循环使用次数，延长使用寿命，降低应用成本。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实施：

本发明一种表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸，其各元素质量百分比如下：

铝2.1～6.0％，硅0.01～0.10％，钛0.01～0.20％，锶0.01～0.20％，Pb、Cd、Fe、Sn及不可避免杂质元素总和小于0.02％，余量为锌。

优选的，所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸，所述各元素质量百分比为：

铝2.3～4.0％，硅0.01～0.06％，钛0.01～0.10％，锶0.03～0.15％，Pb、Cd、Fe、Sn等不可避免杂质元素总和小于0.02％，余量为锌。

优选的，所述各元素质量百分比为：

铝2.5～3.0％，硅0.02～0.04％，钛0.02～0.06％，锶0.05～0.10％，Pb、Cd、Fe、Sn等不可避免杂质元素总和小于0.02％，余量为锌。

所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用电阻炉将原材料熔化；

(2)采用喷射成形法得到直径80～90mm长度400mm的锌铝合金圆棒；

(3)进行时效处理；

(4)采用压力挤出机得到直径为8～12mm锌铝合金盘条；

(5)采用拉丝机将所述的锌铝合金盘条拉拔成0.4～3.0mm锌铝合金丝；

(6)利用切丝机将所述的锌铝合金丝切成长度与直径相同的耐磨锌铝合金喷丸产品。

优选的，所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸的制备方法，包括以下具体步骤：

a.先测定所用的原料锌锭、锌铝20中间合金、铝硅10中间合金、锌钛10中间合金、铝锶10中间合金的元素组成，然后按照所述各元素质量百分比，分别计算出所需原料锌锭、锌铝中间合金、铝硅中间合金、锌钛中间合金、铝锶中间合金的重量，称好备用；

b.将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到650～750℃，加入已称好的锌铝中间合金、铝硅中间合金、锌钛中间合金、铝锶中间合金，待完全熔化后将温度降至550～600℃；

d.用钟罩压入精炼剂ZnCl₂进行精炼除渣，加入KBF变质处理，得到锌铝合金熔融液；

d.将所述的锌铝合金熔融液转入位于喷射成形装置上方的熔融液中间包内，开启喷射成形装置的惰性气体阀门，使锌铝合金熔融液落下并被喷射到模具中，凝固后得到直径80～90mm长度400mm的锌铝合金圆棒；

e.将所述的锌铝合金圆棒置于电阻炉内，加热至200～300℃，保温3～5小时，然后自然降温至常温，进行时效处理；

f.采用压力挤出机得到直径为8～12mm锌铝合金盘条；

g.采用拉丝机将所述的锌铝合金盘条拉拔成0.4～3.0mm锌铝合金丝；

h.利用切丝机将所述的锌铝合金丝切成长度与直径相同的耐磨锌铝合金喷丸产品。

6、如权利要求5所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸的制备方法，其特征是，所述步骤b中，将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到700℃，加入已称好的锌铝中间合金、铝硅中间合金、锌钛中间合金、铝锶中间合金，待完全熔化后将温度降至570℃。

优选的，所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸的制备方法，所述筛分出的锌合金喷丸颗粒粒度为0.8～1.2mm。

优选的，所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸的制备方法，采用压力挤出机得到直径为12mm锌铝合金盘条，然后采用拉丝机将所述的锌铝合金盘条拉拔成1.0mm锌铝合金丝，再利用切丝机将所述的锌铝合金丝切成1.0mm长度的耐磨锌铝合金喷丸产品。

优选的，所述步骤e为将所述的锌铝合金圆棒置于电阻炉内，加热至250℃，保温4小时，然后自然降温至常温，进行时效处理；

优选的，所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸的制备方法，包括以下详细具体步骤：

按入炉总重量为500kg，各元素重量百分比：铝2.5％，硅0.03％，钛0.04％，锶0.04％，Pb、Cd、Fe、Sn等不可避免杂质元素总和小于0.02％，余量为锌，计算所用原料的重量，其中锌铝20中间合金46.75kg、铝硅10中间合金1.5kg、锌钛10中间合金2kg、铝锶10中间合金2kg，1号锌锭447.75kg；按照计算的原料重量，分别称好备用；

将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到700℃，加入已称好的锌铝20中间合金、铝硅10中间合金、锌钛10中间合金、铝锶10中间合金，待完全熔化后将温度降至570℃；用钟罩压入精炼剂ZnCl₂进行精炼除渣，加入KBF变质处理，得到锌铝合金熔融液；

将所述的锌铝合金熔融液转入位于喷射成形装置上方的熔融液中间包内，开启喷射成形装置的惰性气体，使锌铝合金熔融液落下并被喷射到模具中，凝固后得到直径80mm长度400mm的锌铝合金圆棒；将所述的锌铝合金圆棒置于电阻炉内，加热至250℃，保温4小时，然后自然降温至常温，进行时效处理；

采用压力挤出机得到直径为8～12mm锌铝合金盘条，然后采用拉丝机将所述的锌铝合金盘条拉拔成0.4～3.0mm锌铝合金丝，再利用切丝机将所述的锌铝合金丝切成长度与直径相同的耐磨锌铝合金喷丸产品。

在本发明中，首先在纯锌的基础上加入2.1％～6.0％的铝，锌铝合金熔融液在缓慢的凝固过程中，先从液相析出树枝状的初生相η-Zn相(富锌相)，随之发生共晶反应，在随后的冷却过程中缓慢形成η-Zn+α-Al双晶组织。而在本发明给出的喷射成形法，借助快速冷凝冷却过程，使锌铝合金保持了η-Zn相，有效减少了有损害韧性的共晶的存在。微量硅(0.01～0.10％)的加入，可以固熔在η-Zn相中，起到固熔强化作用，提高产品的耐磨性。少量钛(0.01～0.20％)的加入，可以改善枝晶形态，减轻微观偏析，使晶粒细化，并形成第二相弥散分布在基体η-Zn相中，有利于提高产品的冲击韧性和强度。少量锶(0.01～0.20％)的加入，使合金中树枝状初生相η-Zn相细化，树枝晶分布变得细小均匀，可以使合金的强度、硬度得以显著提高。

本发明与现有技术相比具有以下显著的效果：

(1)在提高产品强度和硬度的同时，通过加入钛和锶元素，增强了其韧性，较好地解决了提高强度和增加韧性不能兼顾的问题。

(2)与滴管式造粒方法中简单经过熔化和快速冷凝过程相比，本发明给出的方法在造粒过程中经历了喷射成形、拉拔丝过程，产品内部金相结构更均化，使得产品的使用寿命得到了大幅度的延长。

(3)相比于滴管式造粒生产方法，本发明的方法具有易于大规模生产的特点，有利于降低生产成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

按入炉总重量为500kg，各元素重量百分比：铝5.0％、硅0.08％、钛0.12％、锶0.10％，计算所用原料的重量，其中含铝质量百分比为19.3％锌铝20中间合金131.2kg、含硅质量百分比为9.81％的铝硅10中间合金4.19kg、含钛质量百分比为9.67％的锌钛10中间合金6.37kg、含锶质量百分比为9.88％的铝锶10中间合金5.67kg，1号锌锭352.7kg。按照计算的原料重量，分别称好备用。

将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到700℃，加入已称好的上述中间合金原料，待完全熔化后将温度降至570℃；用钟罩压入精炼剂ZnCl₂进行精炼除渣，加入KBF变质处理，得到锌铝合金熔融液。

将所述的锌铝合金熔融液转入位于喷射成形装置上方的熔融液中间包内，开启喷射成形装置的惰性气体高压高纯氮气(3.5MPa，N₂体积含量99.999％)阀门，通过从喷射成形装置上喷射出的高压高纯氮气，将从熔融液中间包中流出的锌铝合金熔融液快速打散为细小的熔融液滴，然后所述的熔融液滴落到下方的模具中，随后凝固得到直径80mm长度400mm的锌铝合金圆棒。将所述的锌铝合金圆棒置于电阻炉内，加热至250℃，保温4.0小时，然后自然降温至常温，进行时效处理。经检测，该锌合金的质量组成为：铝5.06％，硅0.082％，钛0.123％，锶0.112％，Pb、Cd、Fe、Sn杂质元素总和为0.015％，余量为锌。

采用压力挤出机得到直径为12mm锌铝合金盘条，然后采用拉丝机将所述的锌铝合金盘条拉拔成1.0mm锌铝合金丝，再利用切丝机将所述的锌铝合金丝切成1.0mm长度的耐磨锌铝合金喷丸产品。

采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表1。

实施例2

按入炉总重量为500kg，各元素重量百分比：铝3.6％、硅0.05％、钛0.05％、锶0.08％，计算所用原料的重量，其中含铝质量百分比为19.3％锌铝20中间合金94.5kg、含硅质量百分比为9.81％的铝硅10中间合金2.66kg、含钛质量百分比为9.67％的锌钛10中间合金2.74kg、含锶质量百分比为9.88％的铝锶10中间合金4.30kg，1号锌锭396.0kg。按照计算的原料重量，分别称好备用。

将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到680℃，加入已称好的上述中间合金原料，待完全熔化后将温度降至560℃；用钟罩压入精炼剂ZnCl₂进行精炼除渣，加入KBF变质处理，得到锌铝合金熔融液。

将所述的锌铝合金熔融液转入位于喷射成形装置上方的熔融液中间包内，开启喷射成形装置的惰性气体高压高纯氮气(3.5MPa，N₂体积含量99.999％)阀门，通过从喷射成形装置上喷射出的高压高纯氮气，将从熔融液中间包中流出的锌铝合金熔融液快速打散为细小的熔融液滴，然后所述的熔融液滴落到下方的模具中，随后凝固得到直径80mm长度400mm的锌铝合金圆棒。将所述的锌铝合金圆棒置于电阻炉内，加热至240℃，保温3.8小时，然后自然降温至常温，进行时效处理。经检测，该锌合金的质量组成为：铝3.64％、硅0.052％、钛0.054％、锶0.083％，Pb、Cd、Fe、Sn杂质元素总和为0.018％，余量为锌。

采用压力挤出机得到直径为12mm锌铝合金盘条，然后采用拉丝机将所述的锌铝合金盘条拉拔成1.0mm锌铝合金丝，再利用切丝机将所述的锌铝合金丝切成1.0mm长度的耐磨锌铝合金喷丸产品。

采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表1。

实施例3

按入炉总重量为500kg，各元素重量百分比：铝3.2％、硅0.06％、钛0.04％、锶0.05％，计算所用原料的重量，其中含铝质量百分比为19.5％锌铝20中间合金83.5kg、含硅质量百分比为9.85％的铝硅10中间合金3.25kg、含钛质量百分比为9.77％的锌钛10中间合金2.30kg、含锶质量百分比为9.78％的铝锶10中间合金2.71kg，1号锌锭408.3kg。按照计算的原料重量，分别称好备用。

将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到670℃，加入已称好的上述中间合金原料，待完全熔化后将温度降至560℃；用钟罩压入精炼剂ZnCl₂进行精炼除渣，加入KBF变质处理，得到锌铝合金熔融液。

将所述的锌铝合金熔融液转入位于喷射成形装置上方的熔融液中间包内，开启喷射成形装置的惰性气体高压高纯氮气(3.5MPa，N₂体积含量99.999％)阀门，通过从喷射成形装置上喷射出的高压高纯氮气，将从熔融液中间包中流出的锌铝合金熔融液快速打散为细小的熔融液滴，然后所述的熔融液滴落到下方的模具中，随后凝固得到直径80mm长度400mm的锌铝合金圆棒。将所述的锌铝合金圆棒置于电阻炉内，加热至230℃，保温4.2小时，然后自然降温至常温，进行时效处理。经检测，该锌合金的质量组成为：铝3.25％、硅0.064％、钛0.045％、锶0.053％，Pb、Cd、Fe、Sn杂质元素总和为0.012％，余量为锌。

采用压力挤出机得到直径为12mm锌铝合金盘条，然后采用拉丝机将所述的锌铝合金盘条拉拔成1.0mm锌铝合金丝，再利用切丝机将所述的锌铝合金丝切成1.0mm长度的耐磨锌铝合金喷丸产品。

采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表1。

实施例4

按入炉总重量为500kg，各元素重量百分比：铝2.8％、硅0.04％、钛0.06％、锶0.07％，计算所用原料的重量，其中含铝质量百分比为19.5％锌铝20中间合金73.35kg、含硅质量百分比为9.85％的铝硅10中间合金2.18kg、含钛质量百分比为9.77％的锌钛10中间合金3.39kg、含锶质量百分比为9.78％的铝锶10中间合金3.84kg，1号锌锭417.2kg。按照计算的原料重量，分别称好备用。

将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到680℃，加入已称好的上述中间合金原料，待完全熔化后将温度降至580℃；用钟罩压入精炼剂ZnCl₂进行精炼除渣，加入KBF变质处理，得到锌铝合金熔融液。

将所述的锌铝合金熔融液转入位于喷射成形装置上方的熔融液中间包内，开启喷射成形装置的惰性气体高压高纯氮气(3.5MPa，N₂体积含量99.999％)阀门，通过从喷射成形装置上喷射出的高压高纯氮气，将从熔融液中间包中流出的锌铝合金熔融液快速打散为细小的熔融液滴，然后所述的熔融液滴落到下方的模具中，随后凝固得到直径80mm长度400mm的锌铝合金圆棒。将所述的锌铝合金圆棒置于电阻炉内，加热至220℃，保温4.5小时，然后自然降温至常温，进行时效处理。经检测，该锌合金的质量组成为：铝2.86％、硅0.043％、钛0.066％、锶0.075％，Pb、Cd、Fe、Sn杂质元素总和为0.016％，余量为锌。

采用压力挤出机得到直径为12mm锌铝合金盘条，然后采用拉丝机将所述的锌铝合金盘条拉拔成1.0mm锌铝合金丝，再利用切丝机将所述的锌铝合金丝切成1.0mm长度的耐磨锌铝合金喷丸产品。

采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表1。

实施例5

按入炉总重量为500kg，各元素重量百分比：铝2.5％、硅0.03％、钛0.05％、锶0.06％，计算所用原料的重量，其中含铝质量百分比为19.5％锌铝20中间合金65.92kg、含硅质量百分比为9.85％的铝硅10中间合金1.73kg、含钛质量百分比为9.77％的锌钛10中间合金2.67kg、含锶质量百分比为9.78％的铝锶10中间合金3.22kg，1号锌锭426.5kg。按照计算的原料重量，分别称好备用。

将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到650℃，加入已称好的上述中间合金原料，待完全熔化后将温度降至550℃；用钟罩压入精炼剂ZnCl₂进行精炼除渣，加入KBF变质处理，得到锌铝合金熔融液。

将所述的锌铝合金熔融液转入位于喷射成形装置上方的熔融液中间包内，开启喷射成形装置的惰性气体高压高纯氮气(3.5MPa，N₂体积含量99.999％)阀门，通过从喷射成形装置上喷射出的高压高纯氮气，将从熔融液中间包中流出的锌铝合金熔融液快速打散为细小的熔融液滴，然后所述的熔融液滴落到下方的模具中，随后凝固得到直径80mm长度400mm的锌铝合金圆棒。将所述的锌铝合金圆棒置于电阻炉内，加热至230℃，保温4.0小时，然后自然降温至常温，进行时效处理。经检测，该锌合金的质量组成为：铝2.57％、硅0.034％、钛0.052％、锶0.063％，Pb、Cd、Fe、Sn杂质元素总和为0.017％，余量为锌。

采用压力挤出机得到直径为12mm锌铝合金盘条，然后采用拉丝机将所述的锌铝合金盘条拉拔成1.0mm锌铝合金丝，再利用切丝机将所述的锌铝合金丝切成1.0mm长度的耐磨锌铝合金喷丸产品。

采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表1。

对照例1

本对照例参照日本特开平9-70758发明专利的锌合金喷丸元素质量百分组成：铜含量为0.05％～2.00％，余量为锌，将本对照例锌合金喷丸的元素质量百分组成选定为铜1.5％。入炉总重量为500kg。根据所述元素组成要求计算所用原料的重量，其中紫铜丝7.6kg、1号锌锭492.4kg。按照计算的原料重量，分别称好备用。

将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到600℃，加入已称好的紫铜丝，待完全熔化后将温度降至550℃，得到锌合金熔融液。

将所述的锌合金熔融液转入滴管式造粒装置上部的熔融液中间包内，随后锌合金熔融液通过装置底部的多个滴灌滴入装置下部的水池中，形成大小不一的球形颗粒。将球形颗粒从水中捞出，并进行甩干和干燥处理，然后进行筛分，获得粒度均一的锌合金喷丸颗粒。将筛分出的粒度为0.8～1.2mm的锌合金喷丸采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表1。

对照例2

本对照例参照日本特开2002-224962发明专利的锌合金喷丸元素质量百分组成：铜含量为1.8％～13％，余量为锌，将本对照例锌合金喷丸的元素质量百分组成选定为铜10.0％。入炉总重量为500kg。根据所述元素组成要求计算所用原料的重量，其中紫铜丝50kg、1号锌锭450kg。按照计算的原料重量，分别称好备用。

将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到650℃，加入已称好的紫铜丝，待完全熔化后将温度降至550℃，得到锌合金熔融液。

将所述的锌合金熔融液转入滴管式造粒装置上部的熔融液中间包内，随后锌合金熔融液通过装置底部的多个滴灌滴入装置下部的水池中，形成大小不一的球形颗粒。将球形颗粒从水中捞出，并进行甩干和干燥处理，然后进行筛分，获得粒度均一的锌合金喷丸颗粒。将筛分出的粒度为0.8～1.2mm的锌合金喷丸采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表1。

对照例3

本对照例参照中国发明专利ZL201610525445.0的锌合金喷丸元素质量百分组成：铝为0.40％～2.0％，镁为0.00001％～0.003％，余量为锌，将本对照例锌合金喷丸的元素质量百分组成选定为铝为1.5％，镁为0.002％，余量为锌。入炉总重量为500kg。根据所述元素组成要求计算所用原料的重量，其中含铝质量百分比为19.5％锌铝20中间合金38.5kg、金属镁条0.01kg、1号锌锭460.5kg。按照计算的原料重量，分别称好备用。

将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到650℃，加入已称好的锌铝中间合金和金属镁条，待完全熔化后将温度降至550℃，得到锌合金熔融液。

将所述的锌合金熔融液转入滴管式造粒装置上部的熔融液中间包内，随后锌合金熔融液通过装置底部的多个滴灌滴入装置下部的水池中，形成大小不一的球形颗粒。将球形颗粒从水中捞出，并进行甩干和干燥处理，然后进行筛分，获得粒度均一的锌合金喷丸颗粒。将筛分出的粒度为0.8～1.2mm的锌合金喷丸采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表1。

对照例4

本对照例参照中国发明专利ZL201080043347.4的锌合金喷丸元素质量百分组成：铝0.5-6.5％，铜0.5-4.5％，铝+铜合计为1.5-10.5％，余量为锌，将本对照例锌合金喷丸的元素质量百分组成选定为铝为3.5％，铜为3.0％，余量为锌。入炉总重量为500kg。根据所述元素组成要求计算所用原料的重量，其中含铝质量百分比为19.5％锌铝20中间合金89.7kg、紫铜丝15kg、1号锌锭393.3kg。按照计算的原料重量，分别称好备用。

将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到650℃，加入已称好的锌铝中间合金和紫铜丝，待完全熔化后将温度降至550℃，得到锌合金熔融液。

将所述的锌合金熔融液转入滴管式造粒装置上部的熔融液中间包内，随后锌合金熔融液通过装置底部的多个滴灌滴入装置下部的水池中，形成大小不一的球形颗粒。将球形颗粒从水中捞出，并进行甩干和干燥处理，然后进行筛分，获得粒度均一的锌合金喷丸颗粒。将筛分出的粒度为0.8～1.2mm的锌合金喷丸采用ERVIN标准疲劳循环试验机进行疲劳循环次数实验。结果见表1。

表1各实施例组分分析、硬度及循环次数等检测结果

注：合金元素分析采用德国斯派克SPECTRO MAXx直读光谱仪，硬度测定采用显微维氏硬度仪，疲劳试验循环次数采用ERVIN标准试验机。

本发明中在锌和少量铝形成合金的基础上加入了硅、钛和锶等多种合金元素，在提高产品强度和硬度的同时，增强了其韧性，较好地解决了提高强度和增加韧性不能兼顾的问题。尤其是钛和锶与其他合金元素形成了良好的协同作用，提高了本发明产品作为轻金属合金铸件表面强化处理的抗磨综合性能。同时，采用喷射成形与拉拔丝相结合的办法，产品内部金相结构更均化，使得产品的使用寿命得到了大幅度的延长，从采用滴管造粒法生产的含铜、铝或镁的锌合金喷丸的试验机2200～3500次左右，增加到4850-5500次。

Claims (10)

1.一种表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸，其特征是，其各元素质量百分比如下：

铝2.1～6.0％，硅0.01～0.10％，钛0.01～0.20％，锶0.01～0.20％，Pb、Cd、Fe、Sn及不可避免杂质元素总和小于0.02％，余量为锌。

2.如权利要求1所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸，其特征是，所述各元素质量百分比为：

铝2.3～4.0％，硅0.01～0.06％，钛0.01～0.10％，锶0.03～0.15％，Pb、Cd、Fe、Sn等不可避免杂质元素总和小于0.02％，余量为锌。

3.如权利要求1所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸，其特征是，所述各元素质量百分比为：

铝2.5～3.0％，硅0.02～0.04％，钛0.02～0.06％，锶0.05～0.10％，Pb、Cd、Fe、Sn等不可避免杂质元素总和小于0.02％，余量为锌。

4.一种权利要求1所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸的制备方法，其特征是包括以下步骤：

(1)采用电阻炉将原材料熔化；

(2)采用喷射成形法得到直径80～90mm长度400mm的锌铝合金圆棒；

(3)进行时效处理；

(4)采用压力挤出机得到直径为8～12mm锌铝合金盘条；

(5)采用拉丝机将所述的锌铝合金盘条拉拔成0.4～3.0mm锌铝合金丝；

(6)利用切丝机将所述的锌铝合金丝切成长度与直径相同的耐磨锌铝合金喷丸产品。

5.如权利要求4所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸的制备方法，其特征是，包括以下具体步骤：

a.先测定所用的原料锌锭、锌铝20中间合金、铝硅10中间合金、锌钛10中间合金、铝锶10中间合金的元素组成，然后按照所述各元素质量百分比，分别计算出所需原料锌锭、锌铝中间合金、铝硅中间合金、锌钛中间合金、铝锶中间合金的重量，称好备用；

b.将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到650～750℃，加入已称好的锌铝中间合金、铝硅中间合金、锌钛中间合金、铝锶中间合金，待完全熔化后将温度降至550～600℃；

c.用钟罩压入精炼剂ZnCl₂进行精炼除渣，加入KBF变质处理，得到锌铝合金熔融液；

d.将所述的锌铝合金熔融液转入位于喷射成形装置上方的熔融液中间包内，开启喷射成形装置的惰性气体阀门，使锌铝合金熔融液落下并被喷射到模具中，凝固后得到直径80～90mm长度400mm的锌铝合金圆棒；

e.将所述的锌铝合金圆棒置于电阻炉内，加热至200～300℃，保温3～5小时，然后自然降温至常温，进行时效处理；

f.采用压力挤出机得到直径为8～12mm锌铝合金盘条；

g.采用拉丝机将所述的锌铝合金盘条拉拔成0.4～3.0mm锌铝合金丝；

h.利用切丝机将所述的锌铝合金丝切成长度与直径相同的耐磨锌铝合金喷丸产品。

6.如权利要求5所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸的制备方法，其特征是，所述步骤b中，将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到700℃，加入已称好的锌铝中间合金、铝硅中间合金、锌钛中间合金、铝锶中间合金，待完全熔化后将温度降至570℃。

7.如权利要求5所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸的制备方法，其特征是，所述筛分出的锌合金喷丸颗粒粒度为0.8～1.2mm。

8.如权利要求5所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸的制备方法，其特征是，采用压力挤出机得到直径为12mm锌铝合金盘条，然后采用拉丝机将所述的锌铝合金盘条拉拔成1.0mm锌铝合金丝，再利用切丝机将所述的锌铝合金丝切成1.0mm长度的耐磨锌铝合金喷丸产品。

9.如权利要求5所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸的制备方法，其特征是，所述步骤e为将所述的锌铝合金圆棒置于电阻炉内，加热至250℃，保温4小时，然后自然降温至常温，进行时效处理。

10.如权利要求4所述表面强化处理用耐磨锌铝合金喷丸的制备方法，其特征是，包括以下详细具体步骤：

按入炉总重量为500kg，各元素重量百分比：铝2.5％，硅0.03％，钛0.04％，锶0.04％，Pb、Cd、Fe、Sn等不可避免杂质元素总和小于0.02％，余量为锌，计算所用原料的重量，其中锌铝20中间合金46.75kg、铝硅10中间合金1.5kg、锌钛10中间合金2kg、铝锶10中间合金2kg，1号锌锭447.75kg；按照计算的原料重量，分别称好备用；

将称好的原料锌锭加入电阻炉，开启电阻炉电源将炉内物料加热到700℃，加入已称好的锌铝20中间合金、铝硅10中间合金、锌钛10中间合金、铝锶10中间合金，待完全熔化后将温度降至570℃；用钟罩压入精炼剂ZnCl₂进行精炼除渣，加入KBF变质处理，得到锌铝合金熔融液；

将所述的锌铝合金熔融液转入位于喷射成形装置上方的熔融液中间包内，开启喷射成形装置的惰性气体，使锌铝合金熔融液落下并被喷射到模具中，凝固后得到直径80mm长度400mm的锌铝合金圆棒；将所述的锌铝合金圆棒置于电阻炉内，加热至250℃，保温4小时，然后自然降温至常温，进行时效处理；

采用压力挤出机得到直径为8～12mm锌铝合金盘条，然后采用拉丝机将所述的锌铝合金盘条拉拔成0.4～3.0mm锌铝合金丝，再利用切丝机将所述的锌铝合金丝切成长度与直径相同的耐磨锌铝合金喷丸产品。