CN109763029A - 一种高稳定性锌合金材料及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高稳定性锌合金材料及其加工工艺，属于金属材料技术领域。本发明将镁条、铜、氧化铁、铝、石英、锌、冰晶石混合加热熔化，继续加热搅拌反应，降温，通入直流电处理，并用碳棒搅拌反应，并去除上层杂质，采用二辊可逆轧机进行热轧，利用冰水迅速制冷，并采用二辊可逆轧机进行冷轧，如此热轧和冷轧循环，采用精轧机进行精轧，分条，包装。本发明提供的高稳定性锌合金材料具有优异的防爆和耐磨性能。
Description
技术领域
本发明公开了一种高稳定性锌合金材料及其加工工艺，属于金属材料技术领域。
背景技术
锌合金，顾名思义，其是以锌为基础成分并加入其他金属元素等而组成的合金，相应的合金的主要添加元素包括有铜、锰、镁、镍、铝及磷等等。
锌合金的优点包括有：熔点低，流动性好，易熔焊，钎焊以及便于塑性加工，且在大气中耐腐蚀，残废料便于回收和重熔。
锌合金主要适用于压铸仪表、汽车零件、各种产品的外壳及生活常用金属物品，而其中的生活常用金属物品包括有金属拉链、玩具、灯具以及装饰品等。
在易燃易爆的环境中由于金属撞击火花而导致的火灾事故，越来越被人们高度重视。研究金属碰撞是否产生火花，即防爆性能的优劣，进而言之具有防爆性能的合金材料已是重大课题。
铸造锌合金材料来源丰富，生产成本低，无污染，且经过适当的化学元素和编制处理，可获得较高的耐磨性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高稳定性锌合金材料及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。
一种高稳定性锌合金材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组成：镁0.2～0.3份，铜0.5～0.6份，铁0.2～0.3份，铝1～2份，石英0.1～0.2份，锌96～98份。
所述高稳定性锌合金材料还包括以下重量份数的原料组成：冰晶石0.1～0.2份，胶原蛋白2～3份，去离子水100～120份，氟化钠0.01～0.02份，胶原蛋白酶0.01～0.02份，明胶粉1～2份。
所述镁还可以为镁条；所述铁还可以为氧化铁。
所述高稳定性锌合金材料包括以下重量份数的原料组成：镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，氟化钠0.02，胶原蛋白酶0.02，明胶粉2份。
一种高稳定性锌合金材料的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）制备改性明胶粉；
（2）混料，调节pH，过滤，洗涤，干燥；
（3）将步骤（2）所得物搅拌熔化；
（4）将步骤（3）所得熔化物混合反应；
（5）将步骤（4）所得物除杂；
（6）将步骤（5）所得物热轧；
（7）将步骤（6）所得物冷轧；
（8）热轧和冷轧循环；
（9）将步骤（8）所得物精轧；
（10）分条；
（11）包装
（12）对步骤（11）所得产品进行指标分析。
所述高稳定性锌合金材料的加工步骤为：
（1）将预处理琼脂液与明胶液搅拌混合，并依次加入盐酸和对苯二甲醛溶液，搅拌混合后，过滤，切块，洗涤，真空干燥，粉碎，过筛，得改性明胶粉，通过添加改性明胶粉，首先，利用改性明胶粉溶于水形成溶胶，改性明胶中含有大量的活性基团，能够吸附体系中的各组分原料，使得各组分原料能够良好的分散在体系中；其次，改性明胶粉中含有对pH敏感的溶胶结构，在加入球磨混料体系中后，步骤（2）利用氢氧化钠溶液调节pH，改性明胶溶胶周围pH上升，改性明胶分子链上的羧基离子化后带负电荷，由于同种电荷电荷相互排斥，使得改性明胶溶胶体系膨胀，产生膨胀应力，膨胀应力使得混料体系膨胀，从而使得体系的各组分能够进一步的均匀分散，有利于各组分原料合金化的进行，提升了产品的稳定性，从而使得体系的防爆性能得到进一步提升；
（2）将镁条，铜，氧化铁，铝，石英，锌，冰晶石，胶原蛋白，去离子水，氟化钠，胶原蛋白酶，改性明胶粉，球磨混合，接着加入氢氧化钠溶液调节pH，过滤，洗涤，干燥，利用胶原蛋白酶的作用，使体系中的胶原蛋白水解成为小分子氨基酸，氨基酸吸附在各组分原料表面，接着利用氢氧化钠溶液调节pH，氨基酸在碱性条件下其分子结构中的羧基离子化，从而因为带有同种电荷而相互排斥，使各组分原料得以良好分散，使得各组分原料能够均匀分散在体系中，提升了产品的稳定性，从而使得体系的防爆性能得到进一步提升；
（3）将步骤（2）所得物充入氮气，逐级升温，加热熔化处理，在充氮逐级升温过程中，体系中的明胶凝胶体系逐渐炭化；
（4）将步骤（3）所得熔化物继续加热搅拌反应，降温，首先，在高温条件下，原料中的氧化铁与铝反应，生成氧化铝和单质铁，由于氧化铝具有较高的熔点，在后期降温过程中，氧化铝熔体会凝固成氧化铝颗粒，氧化铝颗粒能够携带体系中杂质上浮至体系表面，使得体系中各组分金属的纯度得到提升，由于各组分金属的纯度提升，使得体系中的各金属能够充分的合金化，增加了合金的稳定性，从而使得产品的防爆性能得到进一步的提升；其次，在生成的单质铁和氟化钠的催化作用下，熔体中的炭质与二氧化硅反应生成坚硬纳米氮化硅，纳米碳化硅晶粒分散在合金中并具有良好的自润滑作用，使得合金的延展性得到进一步提升，从而使得体系的耐磨性能得到进一步的提升；
（5）将步骤（4）所得物中通入直流电处理，并用碳棒搅拌反应，并去除上层杂质，在此过程中，熔融冰晶石作为溶剂，氧化铝作为溶质，以碳棒作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在高温条件下，在作为阳极碳棒表面产生大量的二氧化碳，二氧化碳能够吸附聚集并携带体系中大量杂质上浮至体系表面，有利于体系中杂质的去除，杂质的去除有利于体系中各组分的进一步纯化，从而使得产品的防爆性能得到进一步的提升，同时，通电的过程中，在电流作用下，会在体系内部及周围形成电磁场，内部电磁场可使熔体内部产生涡流，伴随着洛仑兹力和磁场强度的共同作用，使锌合金熔体产生强烈的震动，使凝固过程中的树枝状晶体结构被折断、击碎，成为新的晶核，达到细化晶粒的效果，合金晶粒的细化使得产品的延展性能得到，产品在撞击摩擦时，能够通过形变抵消部分撞击摩擦力，有效避免撞击过程中因撞击摩擦力过大产生火花，从而使得产品的防爆性能得到进一步的提升；
（6）将步骤（5）所得物采用二辊可逆轧机进行热轧；
（7）将步骤（6）所得物利用冰水迅速制冷，并采用二辊可逆轧机进行冷轧，通过加冰水急冷处理，有利于产品内部晶粒的细化，使得产品的耐磨性能得到进一步的提升；
（8）如此热轧和冷轧循环；
（9）将步骤（8）所得物采用精轧机进行精轧；
（10）将步骤（9）所得物分条；
（11）将步骤（10）所得物包装；
（12）对步骤（11）所得产品进行指标分析。
所述高稳定性锌合金材料的具体加工过程为：
（1）按重量份数计，依次取预处理琼脂液40～50份，明胶液20～30份，质量分数为20～30%的对苯二甲醛溶液8～10份和质量分数为20～30%的盐酸8～10份，将预处理琼脂液与明胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为50～60℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌混合30～50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为20～30%的盐酸和质量分数为20～30%的对苯二甲醛溶液，于温度为28～38℃，转速为250～300r/min的条件下搅拌混合10～12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得凝胶，将凝胶切块，并用去离子水洗涤5～6天，每隔10～12h换一次去离子水，将洗涤后的凝胶块于室温条件下真空干燥3～5h，得胶块，接着将胶块置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得改性明胶粉；
（2）按重量份数计，将镁条0.2～0.3份，铜0.5～0.6份，氧化铁0.2～0.3份，铝1～2份，石英0.1～0.2份，锌96～98份，冰晶石0.1～0.2份，胶原蛋白2～3份，去离子水100～120份，氟化钠0.01～0.02份，胶原蛋白酶0.01～0.02份，改性明胶粉1～2份球磨机中，球磨混合40～60min，接着向球磨机中加入质量分数为20～30%的氢氧化钠溶液调节pH至9.1～9.3后，过滤，得滤饼，接着滤饼用冰醋酸洗涤至洗涤液为中性，随后将洗涤后的滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥制衡中；
（3）接着将步骤（2）所得物置于熔化炉中，并以60～90mL/min向炉内充入氮气，以10～12℃/min升温至1750～1800℃，于温度为1750～1800℃条件下，加热至原料至熔化，得熔化物；
（4）将步骤（3）所得熔化物，于温度为2850～2980℃，氮气保护条件下，继续加热搅拌反应20～30min，降温至960～980℃；
（5）将步骤（4）所得物中通入320～400kA直流电，于温度为960～980℃条件下，用碳棒搅拌通电处理30～50min，并去除上层杂质；
（6）将步骤（5）所得物采用二辊可逆轧机进行热轧，热轧温度为600～750℃；
（7）将步骤（6）所得物利用冰水迅速制冷，并采用二辊可逆轧机进行冷轧；
（8）如此热轧和冷轧循环3～5次；
（9）将步骤（8）所得物采用精轧机进行精轧；
（10）将步骤（9）所得物分条；
（11）将步骤（10）所得物包装；
（12）对步骤（11）所得产品进行指标分析，即对所得高稳定性锌合金材料进行防爆性能和耐磨性能的检测。
所述预处理琼脂液的具体制备过程为：将琼脂与水按质量比1:50～1:100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌10～20min,静置3～5h后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90～95℃，转速为500～600r/min条件下，加热搅拌溶解40～60min，接着降温至30～35℃，随后向烧杯中加入琼脂质量0.01～0.02倍的琼脂酶，于温度为30～35℃，400～500r/min条件下，加热搅拌处理40～60min后，升温至90～95℃灭酶10～20min后，得预处理琼脂液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明通过添加改性明胶粉，首先，利用改性明胶粉溶于水形成溶胶，改性明胶中含有大量的活性基团，能够吸附体系中的各组分原料，使得各组分原料能够良好的分散在体系中；其次，改性明胶粉中含有对pH敏感的溶胶结构，在加入球磨混料体系中后，利用氢氧化钠溶液调节pH，改性明胶溶胶周围pH上升，改性明胶分子链上的羧基离子化后带负电荷，由于同种电荷电荷相互排斥，使得改性明胶溶胶体系膨胀，产生膨胀应力，膨胀应力使得混料体系膨胀，从而使得体系的各组分能够进一步的均匀分散，有利于各组分原料合金化的进行，提升了产品的稳定性，从而使得体系的防爆性能得到进一步提升；
（2）本发明通过添加胶原蛋白和胶原蛋白酶，利用胶原蛋白酶的作用，使体系中的胶原蛋白水解成为小分子氨基酸，氨基酸吸附在各组分原料表面，接着利用氢氧化钠溶液调节pH，氨基酸在碱性条件下其分子结构中的羧基离子化，从而因为带有同种电荷而相互排斥，使各组分原料得以良好分散，使得各组分原料能够均匀分散在体系中，在后期的合金化过程得以充分进行，提升了产品的稳定性，从而使得体系的防爆性能得到进一步提升；
（3）本发明在制备过程中，首先，在熔化物混合反应过程中，通过镁条引燃，在高温条件下，原料中的氧化铁与铝反应，生成氧化铝和单质铁，由于氧化铝具有较高的熔点，在后期降温过程中，氧化铝熔体会凝固成氧化铝颗粒，氧化铝颗粒能够吸附聚集并携带体系中杂质上浮至体系表面，使得体系中各组分原料的纯度得到提升，由于各组分原料的纯度提升，使得体系中的各金属能够充分的合金化，增加了合金的稳定性，从而使得产品的防爆性能得到进一步的提升；
其次，在生成的单质铁与体系中的氟化钠的催化作用下，熔体中的炭质与二氧化硅反应生成坚硬纳米氮化硅，纳米碳化硅晶粒分散在合金中并具有良好的自润滑作用，使得合金的延展性得到进一步提升，从而使得体系的耐磨性能得到进一步的提升；
再次，在所得物除杂过程中，利用熔融冰晶石作为溶剂，氧化铝作为溶质，以碳棒作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在高温条件下，作为阳极碳棒表面产生大量的二氧化碳，二氧化碳能够携带体系中大量杂质上浮至体系表面，有利于体系中杂质的去除，杂质的去除有利于体系中各组分的进一步纯化，从而使得产品的防爆性能得到进一步的提升，同时，通电的过程中，在电流作用下，会在体系内部及周围形成电磁场，内部电磁场可使熔体内部产生涡流，伴随着洛仑兹力和磁场强度的共同作用，使锌合金熔体产生强烈的震动，使凝固过程中的树枝状晶体结构被折断、击碎，成为新的晶核，达到细化晶粒的效果，合金晶粒的细化使得产品的延展性能得到，产品在撞击摩擦时，产品形变使得摩擦作用力得以缓冲,产品受力面积增大,故不易产生火星，从而使得产品的防爆性能得到进一步的提升；
最后，利用冰水迅速制冷，并采用二辊可逆轧机进行冷轧，通过加冰水急冷处理，有利于产品内部晶粒的细化，由于晶粒的进一步细化，产品的延展性能得到进一步的提升，在产品受到摩擦力时，产品形变使得摩擦作用力得以缓冲，使得产品的耐磨性能得到进一步的提升。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的高稳定性锌合金材料的各指标的测试方法如下：
防爆性能：参照国标GB13813进行测试；
耐磨性能：设定荷载为100N，转速为200rpm，试样先预磨合10min，然后稳态磨合30min，试验完毕测量试样磨耗量。
实例1
一种高稳定性锌合金材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组成：镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，氟化钠0.02，胶原蛋白酶0.02，改性明胶粉2份。
一种高稳定性锌合金材料的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）按重量份数计，依次取预处理琼脂液50份，明胶液30份，质量分数为30%的对苯二甲醛溶液10份和质量分数为30%的盐酸10份，将预处理琼脂液与明胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为30%的盐酸和质量分数为30%的对苯二甲醛溶液，于温度为38℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得凝胶，将凝胶切块，并用去离子水洗涤6天，每隔12h换一次去离子水，将洗涤后的凝胶块于室温条件下真空干燥5h，得胶块，接着将胶块置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得改性明胶粉；
（2）按重量份数计，将镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，氟化钠0.02份，胶原蛋白酶0.02份，改性明胶粉2份球磨机中，球磨混合60min，接着向球磨机中加入质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至9.3后，过滤，得滤饼，接着滤饼用冰醋酸洗涤至洗涤液为中性，随后将洗涤后的滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥制衡中；
（3）接着将步骤（2）所得物置于熔化炉中，并以90mL/min向炉内充入氮气，以12℃/min升温至1800℃，于温度为1800℃条件下，加热至原料至熔化，得熔化物；
（4）将步骤（3）所得熔化物，于温度为2980℃，氮气保护条件下，继续加热搅拌反应30min，降温至980℃；
（5）将步骤（4）所得物中通入400kA直流电，于温度为980℃条件下，用碳棒搅拌通电处理50min，并去除上层杂质；
（6）将步骤（5）所得物采用二辊可逆轧机进行热轧，热轧温度为750℃；
（7）将步骤（6）所得物利用冰水迅速制冷，并采用二辊可逆轧机进行冷轧；
（8）如此热轧和冷轧循环5次；
（9）将步骤（8）所得物采用精轧机进行精轧；
（10）将步骤（9）所得物分条；
（11）将步骤（10）所得物包装；
（12）对步骤（11）所得产品进行指标分析，即对所得高稳定性锌合金材料进行防爆性能和耐磨性能的检测。
步骤（1）所述预处理琼脂液的具体制备过程为：将琼脂与水按质量比1:100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌20min,静置5h后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌溶解60min，接着降温至35℃，随后向烧杯中加入琼脂质量0.02倍的琼脂酶，于温度为35℃，500r/min条件下，加热搅拌处理60min后，升温至95℃灭酶20min后，得预处理琼脂液。
实例2
一种高稳定性锌合金材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组成：镁条，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，氟化钠0.02，胶原蛋白酶0.02。
一种高稳定性锌合金材料的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）按重量份数计，将镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，氟化钠0.02份，胶原蛋白酶0.02份球磨机中，球磨混合60min，接着向球磨机中加入质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至9.3后，过滤，得滤饼，接着滤饼用冰醋酸洗涤至洗涤液为中性，随后将洗涤后的滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥制衡中；
（2）接着将步骤（1）所得物置于熔化炉中，并以90mL/min向炉内充入氮气，以12℃/min升温至1800℃，于温度为1800℃条件下，加热至原料至熔化，得熔化物；
（3）将步骤（2）所得熔化物，于温度为2980℃，氮气保护条件下，继续加热搅拌反应30min，降温至980℃；
（4）将步骤（3）所得物中通入400kA直流电，于温度为980℃条件下，用碳棒搅拌通电处理50min，并去除上层杂质；
（5）将步骤（4）所得物采用二辊可逆轧机进行热轧，热轧温度为750℃；
（6）将步骤（5）所得物利用冰水迅速制冷，并采用二辊可逆轧机进行冷轧；
（7）如此热轧和冷轧循环5次；
（8）将步骤（7）所得物采用精轧机进行精轧；
（9）将步骤（8）所得物分条；
（10）将步骤（9）所得物包装；
（11）对步骤（10）所得产品进行指标分析，即对所得高稳定性锌合金材料进行防爆性能和耐磨性能的检测。
实例3
一种高稳定性锌合金材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组成：镁0.3份，铜0.6份，铁0.3份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，氟化钠0.02，胶原蛋白酶0.02，改性明胶粉2份。
一种高稳定性锌合金材料的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）按重量份数计，依次取预处理琼脂液50份，明胶液30份，质量分数为30%的对苯二甲醛溶液10份和质量分数为30%的盐酸10份，将预处理琼脂液与明胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为30%的盐酸和质量分数为30%的对苯二甲醛溶液，于温度为38℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得凝胶，将凝胶切块，并用去离子水洗涤6天，每隔12h换一次去离子水，将洗涤后的凝胶块于室温条件下真空干燥5h，得胶块，接着将胶块置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得改性明胶粉；
（2）按重量份数计，将铜0.6份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，氟化钠0.02份，胶原蛋白酶0.02份，改性明胶粉2份球磨机中，球磨混合60min，接着向球磨机中加入质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至9.3后，过滤，得滤饼，接着滤饼用冰醋酸洗涤至洗涤液为中性，随后将洗涤后的滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥制衡中；
（3）接着将步骤（2）所得物置于熔化炉中，并以90mL/min向炉内充入氮气，以12℃/min升温至1800℃，于温度为1800℃条件下，加热至原料至熔化，得熔化物；
（4）将步骤（3）所得熔化物，于温度为2980℃，氮气保护条件下，继续加热搅拌反应30min，降温至980℃；
（5）将步骤（4）所得物中通入400kA直流电，于温度为980℃条件下，用碳棒搅拌通电处理50min，并去除上层杂质；
（6）将步骤（5）所得物采用二辊可逆轧机进行热轧，热轧温度为750℃；
（7）将步骤（6）所得物利用冰水迅速制冷，并采用二辊可逆轧机进行冷轧；
（8）如此热轧和冷轧循环5次；
（9）将步骤（8）所得物采用精轧机进行精轧；
（10）将步骤（9）所得物分条；
（11）将步骤（10）所得物包装；
（12）对步骤（11）所得产品进行指标分析，即对所得高稳定性锌合金材料进行防爆性能和耐磨性能的检测。
步骤（1）所述预处理琼脂液的具体制备过程为：将琼脂与水按质量比1:100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌20min,静置5h后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌溶解60min，接着降温至35℃，随后向烧杯中加入琼脂质量0.02倍的琼脂酶，于温度为35℃，500r/min条件下，加热搅拌处理60min后，升温至95℃灭酶20min后，得预处理琼脂液。
实例4
一种高稳定性锌合金材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组成：镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，去离子水120份，氟化钠0.02，改性明胶粉2份。
一种高稳定性锌合金材料的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）按重量份数计，依次取预处理琼脂液50份，明胶液30份，质量分数为30%的对苯二甲醛溶液10份和质量分数为30%的盐酸10份，将预处理琼脂液与明胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为30%的盐酸和质量分数为30%的对苯二甲醛溶液，于温度为38℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得凝胶，将凝胶切块，并用去离子水洗涤6天，每隔12h换一次去离子水，将洗涤后的凝胶块于室温条件下真空干燥5h，得胶块，接着将胶块置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得改性明胶粉；
（2）按重量份数计，将镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，氟化钠0.02份，胶原蛋白酶0.02份，改性明胶粉2份球磨机中，球磨混合60min，接着向球磨机中加入质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至9.3后，过滤，得滤饼，接着滤饼用冰醋酸洗涤至洗涤液为中性，随后将洗涤后的滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥制衡中；
（3）接着将步骤（2）所得物置于熔化炉中，并以90mL/min向炉内充入氮气，以12℃/min升温至1800℃，于温度为1800℃条件下，加热至原料至熔化，得熔化物；
（4）将步骤（3）所得熔化物，于温度为2980℃，氮气保护条件下，继续加热搅拌反应30min，降温至980℃；
（5）将步骤（4）所得物中通入400kA直流电，于温度为980℃条件下，用碳棒搅拌通电处理50min，并去除上层杂质；
（6）将步骤（5）所得物采用二辊可逆轧机进行热轧，热轧温度为750℃；
（7）将步骤（6）所得物利用冰水迅速制冷，并采用二辊可逆轧机进行冷轧；
（8）如此热轧和冷轧循环5次；
（9）将步骤（8）所得物采用精轧机进行精轧；
（10）将步骤（9）所得物分条；
（11）将步骤（10）所得物包装；
（12）对步骤（11）所得产品进行指标分析，即对所得高稳定性锌合金材料进行防爆性能和耐磨性能的检测。
步骤（1）所述预处理琼脂液的具体制备过程为：将琼脂与水按质量比1:100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌20min,静置5h后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌溶解60min，接着降温至35℃，随后向烧杯中加入琼脂质量0.02倍的琼脂酶，于温度为35℃，500r/min条件下，加热搅拌处理60min后，升温至95℃灭酶20min后，得预处理琼脂液。
实例5
一种高稳定性锌合金材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组成：镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，胶原蛋白酶0.02，改性明胶粉2份。
一种高稳定性锌合金材料的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）按重量份数计，依次取预处理琼脂液50份，明胶液30份，质量分数为30%的对苯二甲醛溶液10份和质量分数为30%的盐酸10份，将预处理琼脂液与明胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为30%的盐酸和质量分数为30%的对苯二甲醛溶液，于温度为38℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得凝胶，将凝胶切块，并用去离子水洗涤6天，每隔12h换一次去离子水，将洗涤后的凝胶块于室温条件下真空干燥5h，得胶块，接着将胶块置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得改性明胶粉；
（2）按重量份数计，将镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，胶原蛋白酶0.02份，改性明胶粉2份球磨机中，球磨混合60min，接着向球磨机中加入质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至9.3后，过滤，得滤饼，接着滤饼用冰醋酸洗涤至洗涤液为中性，随后将洗涤后的滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥制衡中；
（3）接着将步骤（2）所得物置于熔化炉中，并以90mL/min向炉内充入氮气，以12℃/min升温至1800℃，于温度为1800℃条件下，加热至原料至熔化，得熔化物；
（4）将步骤（3）所得熔化物，于温度为2980℃，氮气保护条件下，继续加热搅拌反应30min，降温至980℃；
（5）将步骤（4）所得物中通入400kA直流电，于温度为980℃条件下，用碳棒搅拌通电处理50min，并去除上层杂质；
（6）将步骤（5）所得物采用二辊可逆轧机进行热轧，热轧温度为750℃；
（7）将步骤（6）所得物利用冰水迅速制冷，并采用二辊可逆轧机进行冷轧；
（8）如此热轧和冷轧循环5次；
（9）将步骤（8）所得物采用精轧机进行精轧；
（10）将步骤（9）所得物分条；
（11）将步骤（10）所得物包装；
（12）对步骤（11）所得产品进行指标分析，即对所得高稳定性锌合金材料进行防爆性能和耐磨性能的检测。
步骤（1）所述预处理琼脂液的具体制备过程为：将琼脂与水按质量比1:100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌20min,静置5h后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌溶解60min，接着降温至35℃，随后向烧杯中加入琼脂质量0.02倍的琼脂酶，于温度为35℃，500r/min条件下，加热搅拌处理60min后，升温至95℃灭酶20min后，得预处理琼脂液。
实例6
一种高稳定性锌合金材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组成：镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，氟化钠0.02，胶原蛋白酶0.02，改性明胶粉2份。
一种高稳定性锌合金材料的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）按重量份数计，依次取预处理琼脂液50份，明胶液30份，质量分数为30%的对苯二甲醛溶液10份和质量分数为30%的盐酸10份，将预处理琼脂液与明胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为30%的盐酸和质量分数为30%的对苯二甲醛溶液，于温度为38℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得凝胶，将凝胶切块，并用去离子水洗涤6天，每隔12h换一次去离子水，将洗涤后的凝胶块于室温条件下真空干燥5h，得胶块，接着将胶块置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得改性明胶粉；
（2）按重量份数计，将镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，氟化钠0.02份，胶原蛋白酶0.02份，改性明胶粉2份球磨机中，球磨混合60min，接着向球磨机中加入质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至9.3后，过滤，得滤饼，接着滤饼用冰醋酸洗涤至洗涤液为中性，随后将洗涤后的滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥制衡中；
（3）接着将步骤（2）所得物置于熔化炉中，并以90mL/min向炉内充入氮气，以12℃/min升温至1800℃，于温度为1800℃条件下，加热至原料至熔化，得熔化物；
（4）将步骤（3）所得熔化物，于温度为2980℃，氮气保护条件下，继续加热搅拌反应30min，降温至980℃；
（5）将步骤（4）所得物用碳棒搅拌处理50min，并去除上层杂质；
（6）将步骤（5）所得物采用二辊可逆轧机进行热轧，热轧温度为750℃；
（7）将步骤（6）所得物利用冰水迅速制冷，并采用二辊可逆轧机进行冷轧；
（8）如此热轧和冷轧循环5次；
（9）将步骤（8）所得物采用精轧机进行精轧；
（10）将步骤（9）所得物分条；
（11）将步骤（10）所得物包装；
（12）对步骤（11）所得产品进行指标分析，即对所得高稳定性锌合金材料进行防爆性能和耐磨性能的检测。
步骤（1）所述预处理琼脂液的具体制备过程为：将琼脂与水按质量比1:100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌20min,静置5h后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌溶解60min，接着降温至35℃，随后向烧杯中加入琼脂质量0.02倍的琼脂酶，于温度为35℃，500r/min条件下，加热搅拌处理60min后，升温至95℃灭酶20min后，得预处理琼脂液。
实例7
一种高稳定性锌合金材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组成：镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，氟化钠0.02，胶原蛋白酶0.02，改性明胶粉2份。
一种高稳定性锌合金材料的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）按重量份数计，依次取预处理琼脂液50份，明胶液30份，质量分数为30%的对苯二甲醛溶液10份和质量分数为30%的盐酸10份，将预处理琼脂液与明胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为60℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为30%的盐酸和质量分数为30%的对苯二甲醛溶液，于温度为38℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得凝胶，将凝胶切块，并用去离子水洗涤6天，每隔12h换一次去离子水，将洗涤后的凝胶块于室温条件下真空干燥5h，得胶块，接着将胶块置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得改性明胶粉；
（2）按重量份数计，将镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，氟化钠0.02份，胶原蛋白酶0.02份，改性明胶粉2份球磨机中，球磨混合60min，接着向球磨机中加入质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH至9.3后，过滤，得滤饼，接着滤饼用冰醋酸洗涤至洗涤液为中性，随后将洗涤后的滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥制衡中；
（3）接着将步骤（2）所得物置于熔化炉中，并以90mL/min向炉内充入氮气，以12℃/min升温至1800℃，于温度为1800℃条件下，加热至原料至熔化，得熔化物；
（4）将步骤（3）所得熔化物，于温度为2980℃，氮气保护条件下，继续加热搅拌反应30min，降温至980℃；
（5）将步骤（4）所得物中通入400kA直流电，于温度为980℃条件下，用碳棒搅拌通电处理50min，并去除上层杂质；
（6）将步骤（5）所得物采用二辊可逆轧机进行热轧，热轧温度为750℃；
（7）将步骤（6）所得物采用二辊可逆轧机进行冷轧；
（8）如此热轧和冷轧循环5次；
（9）将步骤（8）所得物采用精轧机进行精轧；
（10）将步骤（9）所得物分条；
（11）将步骤（10）所得物包装；
（12）对步骤（11）所得产品进行指标分析，即对所得高稳定性锌合金材料进行防爆性能和耐磨性能的检测。
步骤（1）所述预处理琼脂液的具体制备过程为：将琼脂与水按质量比1:100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌20min,静置5h后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为600r/min条件下，加热搅拌溶解60min，接着降温至35℃，随后向烧杯中加入琼脂质量0.02倍的琼脂酶，于温度为35℃，500r/min条件下，加热搅拌处理60min后，升温至95℃灭酶20min后，得预处理琼脂液。
对比例
一种高稳定性锌合金材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组成：镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，锌98份。
一种高稳定性锌合金材料的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）按重量份数计，将镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，锌98份置于熔化炉中，并以90mL/min向炉内充入氮气，以12℃/min升温至1800℃，于温度为1800℃条件下，加热至原料至熔化，得熔化物；
（2）将步骤（1）所得熔化物，于温度为1800℃，氮气保护条件下，继续加热搅拌反应30min，降温至980℃；
（3）将步骤（2）所得物用碳棒搅拌处理50min，并去除上层杂质；
（4）将步骤（3）所得物采用二辊可逆轧机进行热轧，热轧温度为750℃；
（5）将步骤（4）所得物采用二辊可逆轧机进行冷轧；
（6）如此热轧和冷轧循环5次；
（7）将步骤（6）所得物采用精轧机进行精轧；
（8）将步骤（7）所得物分条；
（9）将步骤（8）所得物包装；
（10）对步骤（9）所得产品进行指标分析，即对所得高稳定性锌合金材料进行防爆性能和耐磨性能的检测。
性能检测表：
表1：
从表1中可以看出：通过实例1，实例2和对比例对比可看出，利用改性明胶粉，使得体系中的各组分原料能够均匀的分散，由于原料的均匀分散，使得原料中的各种金属能够充分的金属化，从而使得产品的防爆性能得到提升；通过实例1，实例3和对比例对比可看出，利用镁条作为引燃剂，使得原料中的氧化铁和氧化铝反应，生成单质铁和氧化铝，降温后，形成的氧化铝颗粒能够吸附并携带体系中的杂质上浮，有效的去除体系中的杂质，使得体系中的各组分原料能够充分合金化，增加了合金的稳定性，从而使得产品的防爆性能得到进一步的提升；通过实例1，实例4和对比例对比可看出，利用胶原蛋白酶的作用，使体系中的胶原蛋白水解成为小分子氨基酸，氨基酸吸附在各组分原料表面，接着利用氢氧化钠溶液调节pH，氨基酸在碱性条件下其分子结构中的羧基离子化，从而因为带有同种电荷而相互排斥，使各组分原料得以良好分散，使得各组分原料能够均匀分散在体系中，提升了产品的稳定性，从而使得体系的防爆性能得到进一步提升；通过实例1，实例5与对比例对比，在体系中生成的单质铁和氟化钠的催化作用下，熔体中的炭质与二氧化硅反应生成坚硬纳米氮化硅，纳米碳化硅晶粒分散在合金中并具有良好的自润滑作用，使得合金的延展性得到进一步提升，从而使得体系的耐磨性能得到进一步的提升；通过实例1，实例6与对比例对比，通过在体系中通入电流，会在体系内部及周围形成电磁场，内部电磁场可使熔体内部产生涡流，伴随着洛仑兹力和磁场强度的共同作用，使锌合金熔体产生强烈的震动，使凝固过程中的树枝状晶体结构被折断、击碎，成为新的晶核，达到细化晶粒的效果，合金晶粒的细化使得产品的延展性能得到，产品在撞击摩擦时，产品形变使得摩擦作用力得以缓冲,产品受力面积增大,故不易产生火星，从而使得产品的防爆性能得到进一步的提升；通过实例1，实例7与对比例可以看出，利用冰水迅速制冷，并采用二辊可逆轧机进行冷轧，通过加冰水急冷处理，有利于产品内部晶粒的细化，由于晶粒的进一步细化，产品的延展性能得到进一步的提升，在产品受到摩擦力时，产品形变使得摩擦作用力得以缓冲，使得产品的耐磨性能得到进一步的提升。
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，无论从哪一点来看，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。
Claims (8)
1.一种高稳定性锌合金材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组成：镁0.2～0.3份，铜0.5～0.6份，铁0.2～0.3份，铝1～2份，石英0.1～0.2份，锌96～98份。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性锌合金材料，其特征在于：所述高稳定性锌合金材料还包括以下重量份数的原料组成：冰晶石0.1～0.2份，胶原蛋白2～3份，去离子水100～120份，氟化钠0.01～0.02份，胶原蛋白酶0.01～0.02份，明胶粉1～2份。
3.根据权利要求2所述的一种高稳定性锌合金材料，其特征在于：所述镁还可以为镁条；所述铁还可以为氧化铁。
4.根据权利要求3所述的一种高稳定性锌合金材料，其特征在于：所述高稳定性锌合金材料包括以下重量份数的原料组成：镁条0.3份，铜0.6份，氧化铁0.3份，铝2份，石英0.2份，锌98份，冰晶石0.2份，胶原蛋白3份，去离子水120份，氟化钠0.02，胶原蛋白酶0.02，明胶粉2份。
5.一种高稳定性锌合金材料的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
制备改性明胶粉；
混料，调节pH，过滤，洗涤，干燥；
将步骤（2）所得物搅拌熔化；
将步骤（3）所得熔化物混合反应；
将步骤（4）所得物除杂；
将步骤（5）所得物热轧；
将步骤（6）所得物冷轧；
热轧和冷轧循环；
将步骤（8）所得物精轧；
分条；
包装
对步骤（11）所得产品进行指标分析。
6.根据权利要求5所述的一种高稳定性锌合金材料的加工方法，其特征在于：所述高稳定性锌合金材料的加工步骤为：
（1）将预处理琼脂液与明胶液搅拌混合，并依次加入盐酸和对苯二甲醛溶液，搅拌混合后，过滤，切块，洗涤，真空干燥，粉碎，过筛，得改性明胶粉；
（2）将镁条，铜，氧化铁，铝，石英，锌，冰晶石，胶原蛋白，去离子水，氟化钠，胶原蛋白酶，改性明胶粉，球磨混合，接着加入氢氧化钠溶液调节pH，过滤，洗涤，干燥；
（3）将步骤（2）所得物充入氮气，逐级升温，加热熔化处理；
（4）将步骤（3）所得熔化物继续加热搅拌反应，降温；
（5）将步骤（4）所得物中通入直流电处理，并用碳棒搅拌反应，并去除上层杂质；
（6）将步骤（5）所得物采用二辊可逆轧机进行热轧；
（7）将步骤（6）所得物利用冰水迅速制冷，并采用二辊可逆轧机进行冷轧；
（8）如此热轧和冷轧循环；
（9）将步骤（8）所得物采用精轧机进行精轧；
（10）将步骤（9）所得物分条；
（11）将步骤（10）所得物包装；
（12）对步骤（11）所得产品进行指标分析。
7.根据权利要求6所述的一种高稳定性锌合金材料的加工方法，其特征在于：所述高稳定性锌合金材料的具体加工过程为：
按重量份数计，依次取预处理琼脂液40～50份，明胶液20～30份，质量分数为20～30%的对苯二甲醛溶液8～10份和质量分数为20～30%的盐酸8～10份，将预处理琼脂液与明胶液置于三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为50～60℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌混合30～50min，并依次向三口烧瓶中加入质量分数为20～30%的盐酸和质量分数为20～30%的对苯二甲醛溶液，于温度为28～38℃，转速为250～300r/min的条件下搅拌混合10～12h，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得凝胶，将凝胶切块，并用去离子水洗涤5～6天，每隔10～12h换一次去离子水，将洗涤后的凝胶块于室温条件下真空干燥3～5h，得胶块，接着将胶块置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得改性明胶粉；
按重量份数计，将镁条0.2～0.3份，铜0.5～0.6份，氧化铁0.2～0.3份，铝1～2份，石英0.1～0.2份，锌96～98份，冰晶石0.1～0.2份，胶原蛋白2～3份，去离子水100～120份，氟化钠0.01～0.02份，胶原蛋白酶0.01～0.02份，改性明胶粉1～2份球磨机中，球磨混合40～60min，接着向球磨机中加入质量分数为20～30%的氢氧化钠溶液调节pH至9.1～9.3后，过滤，得滤饼，接着滤饼用冰醋酸洗涤至洗涤液为中性，随后将洗涤后的滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥制衡中；
（3）接着将步骤（2）所得物置于熔化炉中，并以60～90mL/min向炉内充入氮气，以10～12℃/min升温至1750～1800℃，于温度为1750～1800℃条件下，加热至原料至熔化，得熔化物；
（4）将步骤（3）所得熔化物，于温度为2850～2980℃，氮气保护条件下，继续加热搅拌反应20～30min，降温至960～980℃；
（5）将步骤（4）所得物中通入320～400kA直流电，于温度为960～980℃条件下，用碳棒搅拌通电处理30～50min，并去除上层杂质；
（6）将步骤（5）所得物采用二辊可逆轧机进行热轧，热轧温度为600～750℃；
（7）将步骤（6）所得物利用冰水迅速制冷，并采用二辊可逆轧机进行冷轧；
（8）如此热轧和冷轧循环3～5次；
（9）将步骤（8）所得物采用精轧机进行精轧；
（10）将步骤（9）所得物分条；
（11）将步骤（10）所得物包装；
（12）对步骤（11）所得产品进行指标分析，即对所得高稳定性锌合金材料进行防爆性能和耐磨性能的检测。
8.根据权利要求7所述的一种高稳定性锌合金材料的加工方法，其特征在于：步骤（1）所述预处理琼脂液的具体制备过程为：将琼脂与水按质量比1:50～1:100置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌10～20min,静置3～5h后，将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90～95℃，转速为500～600r/min条件下，加热搅拌溶解40～60min，接着降温至30～35℃，随后向烧杯中加入琼脂质量0.01～0.02倍的琼脂酶，于温度为30～35℃，400～500r/min条件下，加热搅拌处理40～60min后，升温至90～95℃灭酶10～20min后，得预处理琼脂液。
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