[發(fā)明專(zhuān)利]一種含鉍無(wú)鉛易切削變形鋅合金及其制備工藝

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010147727.4
• 申請(qǐng)日: 2010-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101812615A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林高用;孫利平;曾菊花;鄒艷明;劉鍵;周玉雄
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C18/04
• 分類(lèi)號(hào): C22C18/04;C22C1/02
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專(zhuān)利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種易切削變形鋅合金及其制備工藝，特別是涉及一種含鉍 無(wú)鉛易切削變形鋅合金及其制備工藝，屬于金屬材料制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國(guó)是一個(gè)貧銅富鋅的國(guó)家，隨著我國(guó)有色金屬工業(yè)的快速發(fā)展，原材 料資源短缺的矛盾日益嚴(yán)重，尤其是銅、鎳、鋁等大宗支柱性原料嚴(yán)重短缺， 已嚴(yán)重影響了我國(guó)有色金屬工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展。鋅合金是以鋅 為基體加入其他元素生產(chǎn)的有色合金材料，鋅合金原料價(jià)格低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn) 單，節(jié)省能源，綠色環(huán)保，是銅合金的理想替代品，成為目前國(guó)內(nèi)外研究的 熱點(diǎn)，被譽(yù)為二十一世紀(jì)的新材料。

鋅合金分為鑄造鋅合金金和變形鋅合金，我國(guó)目前鋅合金生產(chǎn)技術(shù)主要 以鑄造和壓鑄為主，對(duì)于變形鋅合金生產(chǎn)技術(shù)研究才剛起步，而國(guó)外許多國(guó) 家，如歐盟、美國(guó)、日本等國(guó)在變形鋅合金技術(shù)方面研究已經(jīng)有相當(dāng)成熟的 技術(shù)，其變形合金材料已普遍在電子通訊、家電、建筑、文具、水暖、汽車(chē) 等領(lǐng)域應(yīng)用。

變形鋅合金，尤其是接近共晶成分的Zn-Al合金，由于導(dǎo)熱性能較差， 易粘結(jié)刀具，在切削加工時(shí)通常會(huì)遇到較大困難，這是限制鋅鋁合金應(yīng)用的 重要原因之一。因此，研究開(kāi)發(fā)出一種既具有優(yōu)良切削性能，又具有良好力 學(xué)性能的變形鋅合金，實(shí)現(xiàn)對(duì)已有易切削鉛黃銅的替換具有重要意義。

據(jù)資料報(bào)道(孫連超，田榮璋.鋅及鋅合金物理冶金學(xué)[M].長(zhǎng)沙：中南 工業(yè)大學(xué)出版社，1994)，德國(guó)在易切削變形鋅合金的研究領(lǐng)域取得了一定成 果，他們?cè)?jīng)研制出兩種合金Giesche?ZL3(Zn-4Al-0.5Cu-0.03Mg)和Giesh ZL10(Zn-10Al-2Cu-0.03Mg)，作為切削加工黃銅的替代品。Giesh?ZL10合金 容易擠壓成形，且具有良好的熱加工性能及適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，在國(guó)外被廣泛采用。 德國(guó)還開(kāi)發(fā)了另一種鋅基合金，其成分為 Zn-(3.7-4.0)％Cu-(0.2-0.3)％Mg-(0.05-0.2)％Al-(0.25-0.4)％Bi，它應(yīng)用于對(duì)高速 切削質(zhì)量要求極為嚴(yán)格的加工過(guò)程，并且在該合金中加入Pb(0.6-0.8)％和 Ti(0.02-0.5)％，同時(shí)將Bi含量降低一半，可進(jìn)一步改善它的高速切削性能， 但該合金存在力學(xué)性能及尺寸穩(wěn)定性差、不易實(shí)現(xiàn)擠壓成形等缺點(diǎn)，應(yīng)用受 到限制。而目前國(guó)內(nèi)對(duì)于易切削鋅合金的研究成果還很少，除本發(fā)明人已有 的一個(gè)授權(quán)專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?00710035063.0)外，還未見(jiàn)到其他關(guān)于易切削鋅 合金研究成果的公開(kāi)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種切削性能優(yōu)異且具有良好的力學(xué)性能，易實(shí)現(xiàn) 擠壓成形，綠色環(huán)保的可替代鉛黃銅的含鉍無(wú)鉛易切削變形鋅合金。

本發(fā)明的另一目的是提供上述含鉍無(wú)鉛易切削變形鋅合金的制備工藝。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的：

一種含鉍無(wú)鉛易切削變形鋅合金，由鋅、鋁、銅、鎂、鉍和不可避免的雜 質(zhì)組成，各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：鋁(Al)8～12％；銅(Cu)0.6～1.5％；鎂 (Mg)0.03～0.1％；鉍(Bi)0.1～0.8％；其余為鋅(Zn)和不可避免的雜質(zhì)； 雜質(zhì)含量≤0.05％。

作為進(jìn)一步的優(yōu)化，各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：鋁(Al)9～12％；銅(Cu) 0.6～1.2％；鎂(Mg)0.03～0.1％；鉍(Bi)0.1～0.5％；其余為鋅(Zn)和不可 避免的雜質(zhì)；雜質(zhì)含量≤0.05％。

所述的含鉍無(wú)鉛易切削變形鋅合金的制備工藝：本發(fā)明以工業(yè)純鋅、工 業(yè)純鋁、工業(yè)純銅、工業(yè)純鎂、工業(yè)純鉍為原料，按Al?8～12％；Cu?0.6～1.5％； Mg?0.03～0.1％；Bi?0.1～0.8％；其余為Zn和不可避免的雜質(zhì)(雜質(zhì)含量≤0.05％) 的配比在工頻感應(yīng)爐中熔煉，熔煉溫度700～860℃；熔煉時(shí)先加入鋁，熔化 后加入銅，再加入鋅，最后加入鎂和鉍；靜置、扒渣后在鋼模中澆注；得到 本發(fā)明一種含鉍無(wú)鉛易切削變形鋅合金。

本發(fā)明含鉍無(wú)鉛易切削變形鋅合金是以Bi的加入提高合金的切削性能， Bi熔點(diǎn)低、質(zhì)地軟，幾乎不固溶于鋅，當(dāng)其彌散分布于鋅基體時(shí)，可起到切 削斷屑和刀具潤(rùn)滑的作用，提高了合金的切削性能。Bi含量以0.1～0.8％為宜， 因?yàn)锽i含量小于0.1％時(shí)，合金切削性能的提高不明顯；Bi含量大于0.8％時(shí)， 合金的電鍍性能受到影響。