[發明專利]一種用于壓鑄鋅合金的變質劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201110417768.5
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102392145A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 蘇旭平;黃劍鋒;王建華;吳長軍;涂浩;劉亞
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C18/04;C22C21/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及壓鑄鋅合金，特指一種用于壓鑄鋅合金的變質劑，使壓鑄鋅合金的力學性能得到大幅度提高，屬于合金生產技術（C22C合金）。

背景技術

自二十世紀八十年代以來我國鋅產量一直穩步上升，其中鋅合金，尤其是熱鍍鋅、壓鑄鋅及電池鋅的應用越來越廣泛。

壓鑄鋅合金和其他有色金屬合金相比有明顯的優勢：材料價廉、熔點低、耗能少、流動性及成型性好、具有良好的力學性能和耐磨耐蝕性能、減振降噪性能，具有極限抗拉強度高、承載性好和熔化與壓鑄時不吸鐵的特點，適宜制造優質壓鑄產品，因此壓鑄鋅合金正越來越廣泛地應用于各個領域，并帶來顯著的經濟效益。

國內對壓鑄鋅合金的變質研究取得過一定的成果，如貴州科學院興科合金研究開發中心的薛濤和古文全等人在壓鑄鋅舍金中加入適量的稀土，能有效地阻止η-Zn相樹枝狀晶的長大、優化組織結構、細化晶粒和清除晶粒邊界雜質，使壓鑄鋅合金的抗拉強度和硬度提高10％以上；湘潭大學的王先德等研究了元素B對ZZnAl4Y鋅合金顯微組織和力學性能的影響，指出元素B可以與鋅合金中的鋁生成片狀的AlB₂，此化合物可以作為α-Al相有效的異質核心、增加α-Al相的形核率，使初生α-Al相得到明顯的細化，從而使鋅合金的綜合力學性能得到提高等；常州大學王建華等在ZZnAl4Y鋅合金中加入稀土0.05wt%鑭元素，使鋅鋁合金具有較好的綜合力學性能。

但是國內的壓鑄鋅合金與其他發達國家相比存在著很大的差距，比如尺寸不夠穩定，各項力學性能指標不高，目前我國的優質鋅合金還需大量進口，因此，很有必要開發幾種適合于國產壓鑄鋅合金的高效變質劑，以獲得更好和更穩定的機械性能，以便減少優質鋅合金的進口。

發明內容

本發明的目的是，提供一種生產壓鑄鋅合金的變質劑，將它用于對鋅及鋅合金熔體變質處理，能顯著改善其各項力學性能指標，該變質劑可普遍應用于優質鋅合金的工業生產，制造出高品質的鋅合金產品。

????本發明的技術方案之一是，所述變質劑的原料重量百分比組成為：

????????????????????Al????25-70%

Zn????25-70%

Zr????2-6%

B?????0.5-1.5%

Re????0.5-1.5%

上述組份中，各組份雜質總量應控制在小于0.85%，Re由70%Ce和30%La組成。

該變質劑的制備方法如下：

A、將石墨坩堝在600℃下預熱成暗紅色，接著升溫到850℃加入Al-10Zr?(Al-10wt%Zr)和Al-8B?(Al-8wt%B)?合金后表層撒上覆蓋劑；

B、待合金完全熔化后扒掉表層覆蓋劑，降溫至720℃加入Al-20Re?(Al-20wt%Re)?合金和Zn后至完全熔化；

C、合金完全熔化后攪拌、保溫5-10分鐘、720℃澆注即得；

D、Al-10Zr?合金、Al-8B合金和Al-20Re合金加入后仍不足量的Al應在步驟A中或步驟B中加入熔化。

????所用覆蓋劑為分析純化學試劑KCl和NaCl的均勻混合物，其中KCl和NaCl的質量百分比各為50%，將KCl和NaCl分別在300℃下烘烤5小時去除結晶水，然后按質量比1:1均勻混合。

本發明的原理是變質劑中生成的微細高溫相質點在鋅合金熔煉溫度下不熔化或不完全溶解，同時存在的幾種高溫相質點分別與鋁和鋅相具有良好的共格關系；因此，鋅合金經過該變質劑變質處理后，能在鋅合金中得到細小的初晶鋅相，更為重要的是為鋅合金中的Al相提供了許多成核基點，在抑制鋅相的生長的同時，促進初生鋁相的形核和生長。隨著變質劑加入量的增加，鋅合金中的初晶鋅相減少且得到細化，初晶鋁相逐漸增多，不但提高鋅合金的硬度和強度，還提高合金的塑性和韌性，益于延長壓鑄鋅合金的使用壽命。

本發明的優點是：變質后的壓鑄鋅合金力學性能顯著提高，其中抗拉強度最大可提高23%、硬度提高17.6%，同時延伸率提高78.8%。特別是經變質處理后的鋅合金沖擊韌性最大可以提高793%，能為用戶生產出滿足性能要求的高品質壓鑄鋅合金產品。

附圖說明

圖1是不同變質劑量變質后的ZZnAl4Y壓鑄鋅合金顯微組織：(a)?0%;?(b)?0.5?