[發明專利]高強度高耐磨鋅基合金、其鑄件制備方法及專用裝置

有效

• 申請號: 201710604235.5
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107177755B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 程鵬
• 申請（專利權）人: 煙臺市睿豐新材料科技有限公司
• 主分類號: C22C18/04
• 分類號: C22C18/04;C22C1/03;B22D27/11;B22D27/04
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 梁翠榮

本發明是一種高強度高耐磨的鋅基合金及其鑄件制備方法。合金為鋅基合金，含有鋁、銅、鎂、錳、鈦、硼、鎳、硅、鋅、稀土、鍶、鐵和其他不可避免的雜質元素。本發明具有良好的切削性能和優異的機械性能，生產成本低，在國內外都有競爭優勢，本發明可大范圍替代錫青銅，大幅度降低企業生產成本。

技術領域

本發明涉及一種鋅基合金，具體涉及一種高強度高耐磨的鋅基合金。本發明還涉及所述高強度高耐磨的鋅基合金的鑄件制備方法。本發明還涉及所述鋅基合金鑄件制備的專用壓鑄冷卻裝置。

技術背景

因為具有耐磨性好的特點，銅合金一直被廣泛研究，但由于強度較低耐磨性能一般，其應用范圍受到了很大限制。

目前，國內機械制造企業基本還是選用銅合金作為減磨配件，其中ZCuSn6Zn6Pb3、ZCuSn10Pb1、ZCuSn10Pb5應用比較廣泛。但實際上，有許多銅合金的零部件生產達不到其力學性能要求。

出現以上問題的主要原因在于：第一、現有合金成分和制備工藝決定了其性能的局限。第二、傳統的合金重力鑄造裝置通常是在將金屬液體澆鑄于鑄鋼模具內，然后自然冷卻，這樣會使合金的內部產生補縮不足，冷卻速度緩慢，造成合金鑄件縮孔和縮松，晶粒粗大，從而導致合金的強度、硬度和耐磨性都難以達到零部件生產要求。依照這種傳統方法所得合金制成的蝸輪、螺母強度較低，經常會出現內齒斷裂的現象。在高壓的工作情況下，由此合金制成的軸套，其耐磨性也往往不盡如人意。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種具有優異切削加工性能和機械性能的高強度高耐磨的鋅基合金、其鑄件制備方法以及專用壓鑄冷卻裝置。

本發明的技術方案如下：

一種高強度高耐磨的鋅基合金，其特征在于其合金重量百分比組成為：AL26～37％、Cu2～4％、Mg0.02～0.06％、Mn0.5～1％、Ti0.1～0.5％、B0.03～0.1％、Ni0.5～1％，Si1～3％、Zn51～62％，X 1～3％，其他雜質總和≤0.2％；其中X是晶粒細化球化添加劑，X中重量百分比組成為：混合稀土65％(含Ce≥45％)，Sr15％和Fe20％。

其合金重量百分比組成可以優選為：AL30.2％、Cu3.53％、Mg0.03％、Mn0.94％、Ni0.5％、Si2.55％、Ti0.25％、B0.05％、X1.8％，余量為Zn及雜質。

其合金重量百分比組成可以優選為：AL30.15％、Cu3.55％、Mg0.027％、Mn0.97％、Ni0.53％、Si2.57％、Ti0.23％、B0.04％、X1.75％，余量為Zn及雜質。

其合金重量百分比組成可以優選為：AL30.3％、Cu3.5％、Mg0.027％、Mn0.9％、Ni0.58％、Si2.56％、Ti0.25％、B0.05％、X1.78％，余量為Zn及雜質。

所述的高強度高耐磨的鋅基合金的鑄件制備方法，按照以下步驟制備而成：電阻爐內加熱鋁錠、鋅錠、銅、硅、錳和鎳，等合金熔化后除氣，壓入鎂塊，鈦硼變質后X變質，二次除氣打渣后，鋅基合金高溫狀態下澆鑄鑄件。

所述澆鑄鑄件的方法是：對高溫狀態下的鋅基合金在加壓條件下實施循環水冷卻，循環水冷卻中低溫水進口位置低于高溫水出口位置以確保冷卻水自低位至高位溫度逐步提高，金屬凝固順序為由下往上。

優選地，所述加壓條件是指加載550～650MPa的壓強。

所述的高強度高耐磨的鋅基合金的鑄件制備的專用壓鑄冷卻裝置，它包括冷卻罐，冷卻罐的側壁上分別設有進水口和出水口，出水口的位置高于進水口，其特征在于：冷卻罐內縱向設有鑄鋼模具，鑄鋼模具的頂端開口并在該開口端安裝有用于向鑄鋼模具內液體合金加壓的壓力機沖頭；鑄鋼模具的下端固定在冷卻罐的內底面上；所述的冷卻罐的底端開設有與鑄鋼模具內腔相通的通孔，并在該通孔中安裝有可上下移動的頂桿。