一種鋅合金錠及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋅合金錠及其制備方法，所述鋅合金錠由以下重量百分含量組成：鋁3.5?4.3％、銅0.8?1.2％、鎂0.04?0.07％、錳1.0?1.5％、鉬0.05?0.1％、鎳0.03?0.08％、硼0.02?0.15％、鋯0.08?0.12％、余量為鋅和不可避免的雜質(zhì)，該鋅合金錠通過配料、前處理、熔煉、壓鑄、起模、退火等步驟制備而成。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明鋅合金錠耐磨耐腐蝕耐高溫，有效降低鐵元素雜質(zhì)的影響，表面均勻美觀，成本低，具有一定的推廣價值。
【專利說明】
一種鋅合金錠及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及合金技術領域，具體涉及一種鋅合金錠及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鋅合金是以鋅為基礎加入其他元素組成的合金。常加的合金元素有鋁、銅、鎂、鎘、鉛、鈦等低溫鋅合金。鋅合金熔點低，流動性好，易熔焊，釬焊和塑性加工，在大氣中耐腐蝕，殘廢料便于回收和重熔。近年來，隨著對鋼鐵產(chǎn)品耐蝕性和外觀質(zhì)量的要求越來越高，在熱鍍鋅領域開發(fā)了許多鋅合金鍍層。其中研究最多、成果最突出的就是鋅鋁合金鍍層的研究。但目前的使用的鋅合金大多耐磨耐腐蝕形差，存在熱發(fā)射性不高、鋁偏析的問題。
[0003]在中國公開的專利申請CN104651687A中針對鋅合金鍍層的耐磨性差和熱發(fā)射性低的問題提出了一種合金鋅錠以及制備方法。其包括以下重量百分百:鋁50%?58%，硅1.2%?1.8%,鈦0.01%?0.2%，錸0.01%?0.5%，鑭鈰混合稀土0.03%?0.7%，余量為鋅。該發(fā)明具有提高鍍層表面的耐磨性及熱反射性，表面美觀顏色分布均勻，損耗少，表面渣子少的益處。
[0004]但現(xiàn)有技術中耐腐蝕、耐高溫的性質(zhì)仍不能滿足一些生產(chǎn)使用的需求，雜質(zhì)中鐵元素含量過多，影響鋅鍍層表面光潔度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述存在的問題，本發(fā)明提出了一種耐磨、耐高溫、耐腐蝕性強、表面光潔度高、能有效避免鐵元素雜質(zhì)的影響的鋅合金錠。
[0006]為實現(xiàn)上述的目的，被發(fā)明采用以下技術方案:
[0007]—種鋅合金錠，該鋅合金錠由以下重量百分含量組成:鋁3.5-4.3%、銅0.8-1.2%、鎂0.04-0.07%、錳1.0-1.5%、鉬0.05-0.1%、鎳0.03-0.08%、硼0.02-0.15%、鋯0.08-0.12%、余量為鋅和不可避免的雜質(zhì)。
[0008]優(yōu)選的，所述鋅合金錠由以下重量百分含量組成:鋁3.8-4.3 %、銅1.0-1.2 %、鎂0.05-0.07%、錳1.2-1.5%、鉬0.08-0.1%、鎳0.05-0.08%、硼0.08-0.15%、鋯0.10-0.12%、余量為鋅和不可避免的雜質(zhì)。
[0009]優(yōu)選的，所述鋅合金錠由以下重量百分含量組成:鋁4.2%、銅1.0%、鎂0.06%、錳1.3%、鉬0.07%、鎳0.03%、硼0.08%、鋯0.09%、余量為鋅和不可避免的雜質(zhì)。
[0010]優(yōu)選的，所述鋅合金錠的制備方法，其制備步驟如下:
[0011](I)配料:取配比完成的原料，所述原料中含下述重量百分含量的元素:鋁3.5-4.3%、銅0.8-1.2%、鎂0.04-0.07 %、錳 1.0-1.5%、鉬0.05-0.1%、鎳0.03-0.08%、硼0.02-0.15%、鋯 0.08-0.12%、余量為鋅；
[0012](2)前處理:坩禍在加料前先預熱至180 °C_250°C，噴上涂料，然后繼續(xù)加熱至300°C _350°C，加入步驟(I)中的原料，坩禍預熱可減少鐵元素的熔入，涂料、原料加熱為烘干水分；
[0013](3)熔煉:升溫至700 °C-720 V后快速攪拌一次，混合均勻的同時避免大量氣體的混入，保溫l_2h，然后再升溫至完全；tg?融，精煉30min ；
[0014](4)壓鑄:降溫至380°C_385°C，將熔融的合金液充填鑄型凝固成鑄件，采用的比壓為15-25Mpa，壓射速度為30_50m/s，填充時間為0.05-0.1s,填充完成后冷卻；
[0015](5)起模:待冷卻至室溫，將模框中的型腔取出，再取出型腔內(nèi)冷卻成型的合金；
[0016](6)退火:將鋅合金錠在退火爐中加熱至3500C-400°C，保溫3_5h后進行退火處理，以改善切削加工性，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向，消除組織缺陷。
[0017]優(yōu)選的，所述步驟(2)中涂料為耐高溫涂料XZ-T001，原料加入的順序依次為鋅錠、鋁錠、鎂錠、鋅錳合金、鋅銅合金、鋅鎳合金、鋅鉬合金、鋅鋯合金、二硼化鈦，加入時攪拌。
[0018]優(yōu)選的，所述步驟(3)精煉過程中加入0.15-0.2%氯化銨，減少高溫下生成大量爐渣，精煉完成后降溫至400°C_430°C，保溫l_3h后攪拌3-5min，使成分均勻化，然后爐口取樣進行合金均勻度的檢測。
[0019]優(yōu)選的，所述步驟(3)的熔煉過程中需將液面的浮渣扒聚收集，但避免扒渣頻繁，盡量減少熔液的攪動以及與空氣接觸的面積，步驟(4)壓鑄前需將浮渣扒凈。
[0020]優(yōu)選的，所述步驟(6)加熱過程以0.3-0.5°C/秒進行升溫。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟(4)中冷卻采用熱管冷卻。
[0022]鋅合金中主要的添加元素為鋁、銅、鎂等，鋁能夠增加合金的流動性，降低鋅對鐵的反應能力，銅和鎂可減少晶間腐蝕、增加強度和硬度、提高抗磨損性能。本發(fā)明中添加的錳元素可提高耐蝕性和強度，由于鋁和鐵的結合力比鋁和鋅的結合力強，且生成的Fe-Al對合金的的生成具有不利的影響，而錳元素的存在可將有害的Fe-Al轉(zhuǎn)換成Fe-Mn-Al，還可減少粘模的傾向。在熔煉過程中，坩禍中的部分鐵元素會滲入到熔液中，適量的鎳能提高鋁合金的強度、硬度，減少含鐵量過多造成的不良影響。鉬的硬度很大，能提高強度和耐磨性能，有良好的導熱性和低的膨脹系數(shù)。鋯耐腐蝕、耐高溫性均比鈦強，可塑性好。硼可以降低熔點、減小膨脹，提高強度硬度，也是冶金工業(yè)的助溶劑，具有良好的耐熱耐磨性，可增強光澤，調(diào)高表面光潔度等。在制備工藝中減少了稀有金屬配料的使用降低了成本，前處理步驟避免了水分、鐵雜質(zhì)的影響，同時可縮短熔煉工藝的時間，采用壓鑄可使得合金表面光潔度更高，且合金的尺寸精度更高，在壓鑄過程中對比壓、壓射速度、填充時間的合理選擇可提高合金的均與度和抗拉強度，提高耐磨、耐腐蝕、耐高溫的性能，且能有效降低起泡、硬點、裂紋等問題。綜上可知本發(fā)明耐磨、耐腐蝕、耐高溫，有效避免鐵元素雜質(zhì)的影響，表面均勻美觀，原料成本低，具有一定的推廣價值。
【具體實施方式】
[0023]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。基于本發(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0024]實施例1:
[0025]—種鋅合金錠，該鋅合金錠由以下重量百分含量組成:招4.2%、銅1.0%、鎂0.06%、錳1.3%、鉬0.07%、鎳0.03%、硼0.08%、鋯0.09%、余量為鋅。
[0026]所述鋅合金錠的制備方法，其制備步驟如下:
[0027](I)配料:取配比完成的原料，所述原料中含下述重量百分含量的元素:鋁3.5-
4.3%、銅0.8-1.2%、鎂0.04-0.07 %、錳 1.0-1.5%、鉬0.05-0.1%、鎳0.03-0.08%、硼0.02-0.15%、鋯 0.08-0.12%、余量為鋅；
[0028](2)前處理:坩禍在加料前先預熱至1800C-250°C，噴上耐高溫涂料，然后繼續(xù)加熱至3000C-3500C，加入步驟(I)中的原料，加入的順序依次為鋅錠、鋁錠、鎂錠、鋅錳合金、鋅銅合金、鋅鎳合金、鋅鉬合金、鋅鋯合金、二硼化鈦，加入時攪拌，坩禍預熱可減少鐵元素的熔入，涂料、原料加熱為烘干水分；
[0029](3)熔煉:升溫至700 0C-720 °C后快速攪拌一次，混合均勻的同時避免大量氣體的混入，保溫l_2h，期間需將產(chǎn)生的廢渣進行收集，但避免扒渣頻繁，盡量減少熔液的攪動以及與空氣接觸的面積，再升溫至完全熔融，精煉30min;
[0030](4)壓鑄:降溫至380°C_385°C，將液面的浮渣扒盡，然后將熔融的合金液充填鑄型凝固成鑄件，采用的比壓為15-25Mpa，壓射速度為30_50m/s，填充時間為0.05-0.1s,注模完成后采用熱管冷卻凝固定型；
[0031](5)起模:待冷卻至室溫，將?？蛑械男颓蝗〕?，再取出型腔內(nèi)冷卻成型的合金，檢查是否存在毛刺、飛邊、縮孔、裂紋、縮松、浮渣等問題。
[0032](6)退火:將鋅合金錠在退火爐中加熱至3500C-400 V，保溫3_5h后進行退火處理，以改善切削加工性，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向，消除組織缺陷。
[0033]實施例2:
[0034]—種鋅合金錠，該鋅合金錠由以下重量百分含量組成:招3.6%、銅0.9%、鎂0.05%、錳 1.0%、鉬0.08%、鎳 0.04%、硼0.02%、鋯 0.10%、余量為鋅。
[0035]所述鋅合金錠的制備方法，其制備步驟同實施例1。
[0036]實施例3:
[0037]—種鋅合金錠，該鋅合金錠由以下重量百分含量組成:鋁3.5 %、銅0.8 %、鎂0.06%、錳1.2%、鉬0.05%、鎳0.07%、硼0.06%、鋯0.08%、余量為鋅。
[0038]所述鋅合金錠的制備方法，其制備步驟同實施例1。
[0039]實施例4:
[0040]—種鋅合金錠，該鋅合金錠由以下重量百分含量組成:招4.2%、銅1.0%、鎂0.07%、錳1.3%、鉬0.09%、鎳0.03%、硼0.04%、鋯0.12%、余量為鋅。
[0041 ]所述鋅合金錠的制備方法，其制備步驟同實施例1。
[0042]實施例5:
[0043]—種鋅合金錠，該鋅合金錠由以下重量百分含量組成:招4.3%、銅1.1%、鎂0.04%、錳 1.5%、鉬0.1 %、鎳 0.05%、硼0.13%、鋯0.10%、余量為鋅。
[0044]所述鋅合金錠的制備方法，其制備步驟同實施例1。
[0045]實施例6:
[0046]—種鋅合金錠，該鋅合金錠由以下重量百分含量組成:招4.0%、銅1.2%、鎂
0.05%、錳 1.2%、鉬0.08%、鎳 0.05%、硼0.15%、鋯 0.12%、余量為鋅。
[0047]所述鋅合金錠的制備方法，其制備步驟同實施例1。
[0048]實施例7:
[0049]—種鋅合金錠，該鋅合金錠由以下重量百分含量組成:招3.8%、銅1.0%、鎂0.05%、錳 1.4%、鉬0.06%、鎳 0.08%、硼0.10%、鋯0.11 %、余量為鋅。
[0050]所述鋅合金錠的制備方法，其制備步驟同實施例1。
[0051 ]對照試驗:
[0052]取市面上常見的鋅合金錠與本發(fā)明進行熱鍍鋅層的耐磨時間、耐鹽霧時間、耐高溫、外觀等方面的對比試驗，試驗結果如下:
[0053]①耐磨時間:本發(fā)明平均耐磨時間(采用同樣打磨方式失去相等重量產(chǎn)品所需的時間)比對照組長46h。
[0054]②耐鹽霧時間:本發(fā)明平均耐鹽霧時間比對照組長127h。
[0055]③耐高溫:本發(fā)明平均耐熱溫度比對照組高98°C。
[0056]④外觀:本發(fā)明相較于對照組表面平整，無硬點、起泡、飛邊、水紋、熱裂紋等現(xiàn)象。
[0057]本發(fā)明技術方案制備的鋅合金錠的工藝中錳、鎳元素減輕了鐵元素產(chǎn)生的不利影響，避免了硬點的生成，減少了鋁的消耗量;鉬、硼硬度大，膨脹系數(shù)低，有效降低了產(chǎn)品的變形度，且硼能降低熔點，節(jié)約工藝成本;鋯耐腐蝕、耐高溫均比鈦強，具有更好地使用價值。最后熱鍍鋅的成品與常見的鍍鋅件相比，耐磨、耐腐蝕、耐高溫方面均有很強的提升，且表面整潔美觀，摩擦系數(shù)小，更有推廣價值。
[0058]以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種鋅合金錠，其特征在于，所述鋅合金錠由以下重量百分含量組成:鋁3.5-4.3 %、銅0.8-1.2%、鎂0.04-0.07%、錳1.0-1.5%、鉬0.05-0.1%、鎳0.03-0.08%、硼0.02-.0.15%、鋯0.08-0.12%、余量為鋅和不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權利要求1所述的鋅合金錠，其特征在于，所述鋅合金錠由以下重量百分含量組成:鋁3.8-4.3%、銅1.0-1.2%、鎂0.05-0.07%、錳1.2-1.5%、鉬0.08-0.1%、鎳0.05-.0.08%、硼0.08-0.15%、鋯0.10-0.12%、余量為鋅和不可避免的雜質(zhì)。3.根據(jù)權利要求1所述的鋅合金錠，其特征在于，所述鋅合金錠由以下重量百分含量組成:鋁4.2%、銅1.0%、鎂0.06%、錳1.3%、鉬0.07%、鎳0.03%、硼0.08%、鋯0.09%、余量為鋅和不可避免的雜質(zhì)。4.根據(jù)權利要求1-3中所述的任意一種鋅合金錠的制備方法，其特征在于，制備步驟如下: (1)配料:取配比完成的原料，所述原料中含下述重量百分含量的元素:鋁3.5-4.3%、銅0.8-1.2%、鎂0.04-0.07%、錳1.0-1.5%、鉬0.05-0.1%、鎳0.03-0.08%、硼0.02-.0.15%、鋯 0.08-0.12%、余量為鋅； (2)前處理:坩禍在加料前先預熱至180°C-250°C，噴上涂料，然后繼續(xù)加熱至300°C-.350 °C,加入步驟(I)中的原料； (3)熔煉:升溫至700°C-72(rC后快速攪拌一次，保溫l_2h，然后再升溫至完全熔融，精煉30min; (4)壓鑄:降溫至380°C-385°C，將熔融的合金液充填鑄型凝固成鑄件，采用的比壓為.15-25Mpa，壓射速度為30_50m/s，填充時間為0.05-0.1s,填充完成后冷卻； (5)起模:待冷卻至室溫，將?？蛑械男颓蝗〕?，再取出型腔內(nèi)冷卻成型的合金。 (6)退火:將鋅合金錠在退火爐中加熱至350V-400 V，保溫3-5h后進行退火處理。5.根據(jù)權利要求4所述的鋅合金錠的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中涂料為耐高溫涂料XZ-T001，原料加入的順序依次為鋅錠、鋁錠、鎂錠、鋅錳合金、鋅銅合金、鋅鎳合金、鋅鉬合金、鋅鋯合金、二硼化鈦，加入時攪拌。6.根據(jù)權利要求4所述的鋅合金錠的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)精煉過程中加入0.15-0.2%氯化銨，精煉完成后降溫至400°(:-430°(:，保溫1-311后攪拌3-51^11，然后爐口取樣進行合金均勻度的檢測。7.根據(jù)權利要求4所述的鋅合金錠的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)的熔煉過程中需將液面的浮渣扒聚收集，步驟(4)壓鑄前需將浮渣扒凈。8.根據(jù)權利要求4所述的鋅合金錠的制備方法，其特征在于:所述步驟(6)加熱過程以.0.3-0.5 °C/秒進行升溫。9.根據(jù)權利要求4所述的鋅合金錠的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中冷卻采用熱管冷卻。
【文檔編號】C22C18/04GK105821249SQ201610388349
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】慶玉榮
【申請人】安徽省含山縣錦華氧化鋅廠