CN112126820A - 一种锌合金及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锌合金及其制造方法，本发明的锌合金含有3.5～4.3wt％的Al，0.005‑0.018wt％的Mg，余量为Zn和不可避免的杂质。该合金具有优异的抗铸造成型裂纹性能、铸造良品率高，抛光及电镀性能优异，可满足铸件的高表面质量要求，适用于压铸生产水暖卫浴、小五金饰品、电子电器、玩具等产品。

Description

一种锌合金及其制造方法

技术领域

本发明属于合金技术领域，具体涉及一种抗裂纹性能优异的锌合金及其制造方法。

背景技术

压铸用锌合金是以锌为基础加入其他元素形成的合金。常加的合金元素有铝、铜、镁、镉、铅、钛等。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，但蠕变强度低，易发生自然时效引起尺寸变化。

常用的压铸用锌合金有ZAMAK3合金和ZAMAK5合金，这两种合金成分相对简单，最初主要含有锌元素、铝元素，有时候会添加铜元素等，这样的合金抗腐蚀性能较差。为了改善抗腐蚀性能，研发人员引入了镁元素，结果发现加入镁元素后晶间腐蚀性能得到了明显改善，且合金强度得到提升，因此，目前上市的ZAMAK3合金和ZAMAK5合金中均加入了镁元素，并且控制镁元素的含量在0.03-0.06％。

压铸用合金中，ZAMAK3合金因综合性能优异，成本低，目前已经被广泛应用于卫浴小五金行业。但是对于一些R角小的三通四通五金产品，采用ZAMAK3合金时在R角处易产生热裂纹，成型裂纹率达100％，且产品设计受客户要求所限，R角无法随意修改，成型裂纹得不到解决。与ZAMAK3 合金相比较，ZAMAK5合金硬度和强度高，柔软性较低，但是该合金同样存在ZAMAK3合金类似的易产生热裂纹的缺陷。

发明内容

为了克服以上现有技术的不足，本发明的发明人对现有的锌合金进行了充分研究，提供了一种抗热裂纹性能优异的锌合金及其制造方法，该锌合金具有优异的综合性能，尤其是抗热裂纹性能显著提高，可满足铸件，尤其是压铸铸件的高表面质量要求，也可以用于重铸铸件中，适用于水暖卫浴、小五金饰品、电子电器、玩具等零部件的生产，可大幅提升产品成型良品率，减少产品异常处理时间，有效提升产能，从而提高产品的市场竞争力。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

一方面，本发明提供一种锌合金，该锌合金含有3.5～4.3wt％的Al， 0.005-0.018wt％的Mg，余量为Zn和不可避免的杂质。

优选地，在所述锌合金中，Al的含量为3.7～4.2wt％，更优选为 3.9～4.1wt％。

优选地，在所述锌合金中，Mg的含量为0.005-0.015wt％。

优选地，所述锌合金还含有0.2-1.0wt％的Cu，优选为0.5-1.0wt％的Cu。

优选地，所述锌合金不含Zr、Sb、Cr、Mn、Ti、Bi、Se、Ni等元素，这些元素作为杂质存在时，单个元素的含量小于0.001wt％。

另一方面，本发明提供一种上述锌合金的制备方法，该方法包括以下步骤：

根据锌合金的成分称取锌锭、铝锭、镁锭和/或选择性添加的电解铜；在炉底加入铝锭，和/或选择性添加的电解铜及1/3锌锭，待物料全部熔化后搅拌均匀，加入剩余锌锭，待物料全部熔化后约540℃用钟罩压入镁锭至炉底，待镁锭化净后可选择性加入细化剂，待细化剂充分反应后加入精炼剂进行精炼，之后进行除渣除气处理，成分检测合格后静置、扒渣出炉，浇铸船型锭。

优选地，所述细化剂为盐类细化剂，例如钛盐或硼盐或两者的复合盐。优选地，所述细化剂不是含RE或Zr或B的中间合金。

使用本申请的细化剂可达到中间合金的细化效果，同时确保良好的抛光性能，可以避免使用含RE或Zr或B的中间合金带来的抛光硬质点的问题，使其满足镜面抛光等高要求。

在本发明的锌合金中，铝为主要合金元素，作用是防止锌液氧化，提高铸件表面质量，减少铸件脆性，减轻锌对铁质坩埚的侵蚀。另外，添加铝还可细化晶粒，提高合金的强度和硬度。本发明的Al含量为：3.5～4.3wt％，Al含量小于3.5wt％，合金流动性变差，铸造成型不良率上升。

在本发明的锌合金中加入镁，可明显降低合金的晶间腐蚀倾向，改善合金的耐蚀性能，这也是最初加入镁元素的意义所在，本领域的技术人员一般控制添加的镁元素的量为0.03-0.06％，该含量在整个合金体系中并不高，因此，本领域技术人员通常不会关注该含量的影响，在本发明的研发初期，发明人事实上也并未关注该元素的影响，主要考虑其他主要元素对于合金性能的影响。但是，发现控制其他元素始终未能解决热裂纹的缺陷，在一次偶然的实验中，发明人加入了不足量的镁，结果发现并未出现热裂纹的缺陷。因此，发明人开始研究镁元素对于锌合金的影响。结果发现，镁不仅可以细化晶粒，提高合金的强度，更为意想不到的是，通过控制镁元素的含量可以显著改善热裂纹的缺陷。在本发明中，Mg含量控制在0.005～0.018wt％，当 Mg含量低于0.005wt％时，合金耐蚀性差，尺寸稳定性降低，当Mg含量高于0.018wt％时，合金热裂倾向明显增加，塑性下降。

在本发明的锌合金中选择性添加少量铜，可改善合金的流动性并提高合金强度，也有助于提高合金的抗热裂能力。Cu含量的添加量控制在 0.2-1.0wt％，更高的Cu含量一方面增加原材料成本，另一方面随着Cu含量的增加，虽然合金的强度随之升高，但增加了合金的晶间腐蚀倾向。

本发明中的元素Zr、Sb、Cr、Mn、Ti、Bi、Se作为杂质存在时，单个元素的含量小于0.001wt％。这对保证合金的高质量抛光性能、降低成型裂纹及晶间腐蚀倾向具有重要意义。

本发明的锌合金与现有技术相比，至少具有以下有益效果：

本申请的锌合金的抗热裂纹效果显著，较常用的ZAMAK3及ZAMAK5 合金，热裂纹不良率可降低50％以上，减少产品异常处理时间，有效提升产能，从而提高产品的市场竞争力。

本发明的锌合金具有显著的抗热裂纹效果、抛光性，电镀性能优异，可满足铸件的高表面质量要求，适用于压铸生产水暖卫浴、小五金饰品、电子电器、玩具等零部件，尤其适用于易出现热裂纹的铸造产品。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

实施例

本发明的合金和对比合金的成分如表1所示。

按照如下方法制备本发明的合金及对比合金：按合金成分称取锌锭、铝锭、电解铜(如有)、镁锭。在炉底加入铝锭，电解铜(如有)及1/3锌锭，待物料全部熔化后搅拌均匀，加入剩余锌锭，待物料全部熔化后约540℃用钟罩压入镁锭至炉底，待镁锭化净后可选择性加入细化剂，细化剂为钛盐，待细化剂充分反应后加入精炼剂进行精炼，之后进行除渣除气处理，成分检测合格后静置、扒渣出炉浇铸。

本发明的合金为重熔用的船型铸造锭。

以下将本发明的合金与对比合金进行性能检测，具体性能检测项目及依据如下：

1.铸造性能

利用铸造合金通用的螺旋形试样测定熔体的流淌长度，评价合金的流动性，用于评价本发明合金1-8及对比合金1-6的铸造性能。各个试样均为手工浇注，浇注温度为420℃±2℃。结果如表2所示。

2.产品抗成型热裂纹性能

采用同款模具、同样的压铸机台、同样的压铸参数，同一个操作人员，使用本发明的合金1-8及对比合金1-6进行压铸成型同款产品，压铸温度为 420℃±10℃，压铸成型裂纹不良率见表2。

3.抛光性能

分别对铸件进行抛光，然后用肉眼进行观察，无硬质点则为优，用“〇”表示；硬质点总数量大于3个，且每个硬质点直径小于0.5mm则为差，用“×”表示；结果如表2所示。

表1本发明合金及对比合金成分(wt％)

表2本发明的合金及对比合金的各项性能

根据表2的各项性能检测结果可知：作为铸造合金使用，本发明合金具有与ZAMAK3、ZAMAK5锌合金相当的流动性，但抗成型热裂纹性能明显优于ZAMAK3和ZAMAK5，本发明的合金1-8的抛光性能优于对比合金3 和4，其中本发明的合金3、5、6、7、8的抗成型裂纹性能、抛光性能等综合性能相对最佳，添加细化剂后的合金3和合金8的抗裂纹性能更佳。而对比合金1-6的抗成型热裂纹性能均不如本发明的合金，对比合金3-4的抗裂纹性能相对较好，但抛光性能差，不适合应用于抛光要求高的卫浴外观件。

综上可知，本发明的合金具有良好的铸造性能，优异的抗成型裂纹性能、优异的抛光及电镀性能，适用于压铸及重力铸造生产水暖卫浴、小五金饰品、电子电器、玩具等零部件，尤其适用于易出现成型裂纹的铸造产品。

上述实施例用于解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种锌合金，其特征在于，该合金含有3.5～4.3wt％的Al，0.005-0.018wt％的Mg，余量为Zn和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的合金，其特征在于，所述合金中Al的含量为3.7～4.2wt％。

3.根据权利要求1所述的合金，其特征在于，所述合金中Al的含量为3.9～4.1wt％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金中Mg的含量为0.005-0.015wt％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金还可选择性添加0.2-1.0wt％的Cu。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金中Cu的含量为0.5-1.0wt％。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金不含Zr、Sb、Cr、Mn、Ti、Bi、Se、Ni等元素，这些元素作为杂质元素存在时，单个元素的含量小于0.001wt％。

8.一种权利要求1至7中任一项所述的锌合金的制备方法，该方法包括以下步骤：根据锌合金的成分称取锌锭，铝锭，镁锭和/或选择性添加的电解铜；在炉底加入铝锭，和/或选择性添加的电解铜及1/3锌锭，待物料全部熔化后搅拌均匀，加入剩余锌锭，待物料全部熔化后约540℃用钟罩压入镁锭至炉底，待镁锭化净后可选择性加入细化剂，待细化剂充分反应后加入精炼剂进行精炼，之后进行除渣除气处理，成分检测合格后静置、扒渣出炉浇铸船型锭。

9.根据权利要求8的制备方法，其中所述的细化剂为盐类细化剂，例如钛盐或硼盐或两者的复合盐，且不是含RE或Zr或B的中间合金。