[發明專利]一種制備Zn-Cu-Ti合金鑄錠的方法、合金鑄錠及合金板材

在審

• 申請號: 202110373731.0
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113122740A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 李靜媛;祁明凡;劉愛森;陳俊臣;郝冰;付東亮;謝莉
• 申請（專利權）人: 森特士興集團股份有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C1/06;C22C18/00;C22C18/02
• 代理公司: 北京東方芊悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11591
• 代理人: 彭秀麗

本發明提供一種制備Zn?Cu?T i合金鑄錠的方法、合金鑄錠及合金板材，即在Zn?Cu?T i合金熔煉過程中，利用稀土變質與高能超聲協同處理，促使含Ti和Cu元素的中間合金高效低溫熔化/溶解，同時借助其除氣除雜、提高熔體形核率、抑制晶粒生長等作用制備出高品質Zn?Cu?T i合金，并采用多道次軋制生產出Zn?Cu?T i合金板材。與現有Zn?Cu?T i合金鑄造工藝相比，本發明不僅加速T i、Cu原子低溫擴散溶解速度，且降低熔煉溫度減少T i與Zn元素燒損率，同時促使Zn?Cu?T i合金溶質勻化、熔體凈化與組織細化，有利于制備最終達到歐洲EN988標準的高表面質量、高機械性能、高耐蝕性能的高品質板材，本發明工藝穩定、可控性強，應用前景好。

技術領域

本發明涉及鋅合金制備及冶煉技術領域，特別是涉及一種高效低溫制備Zn-Cu-Ti合金鑄錠的材法及制備得到的合金鑄錠，由所述合金鑄錠制備得到的合金板材。

背景技術

Zn-Cu-Ti合金在鋅基合金加工材中占有重要地位。它具有優異綜合性能，如其加工性能、成形性能、焊接性能、耐蝕性能、和壓花性能良好，且色澤耐久。該合金具有良好的抗蠕變性能，可與黃銅媲美。由于Zn-Cu-Ti合金具備上述優良性能，在國外，特別是在西歐一些發達國家，在上世紀七十年代就大量用于建筑、裝飾業,如作屋面板、鑲墻板、排水槽等。國內對該材料的性能和應用也作了一些卓有成效研究。有報道稱Zn-Cu-Ti合金作為代銅材料試制水箱散熱片、散熱管、汽車剎車管、輸油管、醫療高速牙鉆等取得成功。不過目前，國內在Zn-Cu-Ti合金材料的制備與應用方面仍不成熟，因此探索與優化Zn-Cu-Ti合金及其板材制備技術，生產出符合歐洲標準EN988的高品質Zn-Cu-Ti合金板材具有重要社會與經濟效益。

Zn熔點僅420℃，遠低于Cu和Ti，加之Zn與Ti高溫燒損，若直接用純Cu和純Ti熔煉不僅會造成Cu和Ti熔化/溶解效率慢、熔化/溶解不完全甚至難熔化/溶解的問題，還會導致Cu和Ti元素難以按設計成分均勻分布到熔體中。目前常常將Cu和Ti元素以Zn-Cu、Zn-Ti或Zn-Cu-Ti等中間合金形式引入熔體中，但一般熔煉溫度也在650-750℃，遠超Zn合金熔點，且中間合金加入后需要長時間保溫以確保其完全熔化/溶解，造成熔體吸氣嚴重，且產生過多氧化夾雜，大大降低熔體品質，同時高溫澆鑄制備的低品質Zn-Cu-Ti合金組織粗大，難以制備出符合歐洲標準EN988的Zn-Cu-Ti合金板材。

高效鑄造出成分純凈、含氣量少、組織細小均勻的Zn-Cu-Ti合金是生產高品質Zn-Cu-Ti合金板材的前提。在鋅合金熔煉過程中，熔體中易溶解氫、氧、氮、水汽、CO2等氣體，稀土易與熔體中的氧、氫等雜質氣體反應生成穩定的化合物，此外，稀土可與熔體中有害夾雜物，如鉛、鎘、錫、鐵等金屬元素，發生反應生成金屬間化合物而沉淀去除，實現了熔體凈化；此外稀土利于鋅合金熔體大量形核，同時發揮其變質作用抑制晶粒長大，從而細化組織。

目前高品質高質量Zn-Cu-Ti合金及其板材規模化制備亟需解決。

發明內容

因此，本發明的目的在于解決現有的Zn-Cu-Ti合金熔煉溫度高、效率低、雜質多、吸氣重、燒損率大、合金組分不易控及制備不出高品質板材等問題，提供了Zn-Cu-Ti合金鑄錠的制備方法。在Zn-Cu-Ti合金熔煉過程中，利用稀土元素和超聲處理協同作用，降低合金熔煉溫度、加速Ti與Cu元素低溫熔化/溶解，除氣除雜凈化熔體，細化組織，從而制備出高品質Zn-Cu-Ti合金，可以降低合金熔煉溫度而獲得高品質的Zn-Cu-Ti合金。

進一步地，本發明還提供了上述方法制備得到Zn-Cu-Ti合金。

更進一步地，本發明還提供了上述方法制備得到Zn-Cu-Ti合金及合金板材。

為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案

S1、將合金原料、稀土材料在50-300℃環境下保溫2-30min進行預熱干燥；所述合金原料包括Zn、含有Ti和/或Cu元素的中間合金；