[發明專利]一種制備高性能壓鑄鋅合金的方法

無效

• 申請號: 201210186939.2
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102808116A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 王建華;王輝;黃劍鋒;蘇旭平;魏文武;苗華磊
• 申請（專利權）人: 常州大學;株洲冶煉集團股份有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/06;B22D17/00;B22D27/20
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種制備高性能壓鑄鋅合金的方法，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

鋅是重要的有色金屬原材料，目前，鋅在有色金屬的消費中僅次于銅和鋁；金屬具有良好的壓延性、耐磨性和抗腐性，能與多種金屬制成物理與化學性能更加優良的合金；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。

國內對壓鑄鋅合金性能的研究取得過一定的成果，如湘潭大學的王先德等研究了元素Mn對ZZnAl4Y鋅合金顯微組織和力學性能的影響，指出Mn加入量在某個范圍內時，可明顯提高鋅合金的綜合力學性能；沈陽航空工業學院的李秀華等人在壓鑄鋅合金中加入適量的富Ce稀土，能優化壓鑄件的微觀組織、細化晶粒和清除晶粒邊界雜質，使壓鑄鋅合金的伸長率提高4.8%以上；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各國相比存在著很大的差距，比如鋅合金中的雜質含量過高，而且成分和品質很不穩定，尤其是各項力學性能指標不高；目前我國的鋅合金還需大量進口，因此很有必要開發一種高性能的壓鑄鋅合金，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，提出了一種制備高性能壓鑄鋅合金的工藝方法，將它用于壓鑄鋅合金鑄造過程中，能顯著改善其各項力學性能指標。該方法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，一種制備高性能壓鑄鋅合金的工藝方法：

（1）預熱石墨坩堝至暗紅色，然后升溫至650℃-680℃完全熔化鋅合金；

（2）往熔體中加入不同含量Al-90wt%Cu合金粉，然后均勻攪拌；

（3）待溫度降至430℃-450℃時，靜置2-5分鐘后澆鑄。

本發明的原理是加入的含量Al-90wt%Cu合金粉末在鋅熔體中有部分熔化，Cu元素固溶到η-Zn相、α-Al相和共晶組織中，起固溶強化作用，還有部分Cu和Zn形成ε相（CuZn₄相），在合金中起第二相強化作用；另外部分沒有熔化的小顆粒粉末，同樣均勻分布在合金基體中，起到復相增強作用。

Al-90wt%Cu合金粉的加入量范圍是2wt%-6wt%，壓鑄鋅合金的硬度和沖擊韌性隨著加入量的增加而增加；當Al-90wt%Cu合金粉的加入量超過6wt%時，壓鑄鋅合金的硬度和沖擊韌性開始降低；所述的Al-90wt%Cu合金粉是是天勤實業科技發展有限公司采用霧化制粉的方法得到，牌號為Titd-CuAl-3，粒度為100目。

本發明的優點是：固液混合鑄造的ZZnAl4Y壓鑄鋅合金力學性能顯著提高，其中抗拉強度、沖擊韌性、硬度和延伸率分別提高了17.5、201%、47.1%和14.9%。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Al-90wt%Cu合金粉外觀形貌；從圖中可以看出粉末都是以粒狀或長條狀的形式存在的，平均粒度大概是100μm；

??圖2是不同量的Al-90wt%Cu合金粉與ZZnAl4Y壓鑄鋅合金固液混合鑄造后的試樣顯微組織；當Al-90wt%Cu合金粉的加入量范圍是2wt%-6wt%時，隨著合金粉的加入，ZZnAl4Y鋅合金中的初生η-Zn相呈逐漸細化的趨勢；從圖2（a）可以看出原始組織由灰白色的初生樹枝晶η-Zn相和共晶組織組成；加入鋅合金總重量2%的合金粉后，η-Zn相變得細小并且在數量上有一定程度的增加，如圖2（b）所示；當Al-90wt%Cu合金粉量達到4%時，η-Zn相得到進一步的細化，并且有小部分細長條狀的ε相的析出，如圖2（c）所示；當Al-90wt%Cu合金粉量達到6%時，η-Zn相尺寸達到最小，細長條狀的ε相的量達到最大值，同時共晶組織變得更加致密，如圖2（d）所示；當Al-90wt%Cu合金粉量達到8%時，η-Zn相開始粗化，ε相的尺寸也逐漸變大，如圖2（e）所示；(a)?0?wt.%;?(b)?2?wt.%;?(c)?4?wt.%;?(d)?6?wt.%;?(e)?8?wt.%；