[其他]非發火性鑄造鋁合金

無效

• 申請號: 86107139
• 申請日: 1986-10-23
• 公開（公告）號: CN86107139A
• 公開（公告）日: 1988-05-04
• 發明（設計）人: 劉東起;楊光起;明占橋
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬加工廠;煤炭科學研究院唐山分院
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10
• 代理公司: 煤炭工業部科學研究院專利事務部
• 代理人: 劉文山

本發明系一種新穎的非發火性鑄造鋁合金，其鑄件制品，特別適用于制造煤礦井下、化工、船舶等領域含有高沼氣及其它易燃易爆的混合氣體環境中運轉的機械。

目前國內煤礦井下采掘機械幾乎都是用一般鑄造鋁合金或鋼材制造的，這些機械有時在含有沼氣環境中運轉。如抽出式局部通風機，在抽排工作面含有高沼氣的濁風時，勢必帶入煤、巖石、金屬碎片等顆粒雜質，這些顆粒雜質與葉輪或機殼碰撞摩擦將產生火花，具有引起瓦斯爆炸的危險。

在本發明以前，國內常用的鑄造鋁合金有鋁硅合金ZL101～ZL111、鋁銅合金ZL201～ZL203、鋁鎂合金ZL301～ZL302、鋁鋅合金ZL401～ZL402（見《機械工程手冊》第3卷），經對前述鑄造鋁合金，及對部分國外鑄造鋁合金，如美國的AlufontH、Alcoa145等鋅鋁合金，在撞擊試驗時均有火花發生，火花溫度為700～800℃，火花持續時間為數秒鐘，此現象足以引起可燃氣體的著火爆炸（如瓦斯爆炸感應期火源溫度的下限為650℃）。國內對鋁合金的防爆要求只規定了其中鎂元素的含量不得超過0.3%（重量），經試驗發現，只是控制鎂含量在0.3%以下，并不能完全在撞擊下避免火花的發生。

本發明的目的是提供一種非發火性鑄造鋁合金，本合金的鑄件制品具有同物體撞擊或摩擦時不產生火花的特性，同時具有機械性能好、鑄造性能好、耐腐蝕及成本低的特點，保證在含有易燃易爆的混合氣體中使用時的安全。

本發明是以鋁為基的，含有鋅、銅、鉻、鈦、硼、鈹、鍶以及嚴格控制雜質元素硅、鎂含量的非發火性鑄造鋁合金，其具體成分范圍如下：3.0～4.5%（重量）鋅、1.0～2.0%（重量）銅、0.1～0.3（重量）鉻、0.1～0.2%（重量）鈦、0.02～0.04%（重量）硼、0.01～0.05%（重量）鈹、0.02～0.08%（重量）鍶，余為鋁，雜質元素硅、鎂合量小于0.3%（重量）。合金元素的主要作用如下：

1、鋅：本發明合金的基本元素。鋅在α-固溶體中具有很高的溶解度，在鑄態即可得到鋅在鋁中的過飽和固溶體，這就是該合金在撞擊時不產生火花的重要因素。鋁鋅合金在鑄態經自然時效可獲得較高的機械性能，但是鋅含量的增加，合金的熱烈傾向增大，抗蝕性能降低，因此適宜的含鋅量為3.0～4.5%（重量）。

2、銅：銅在鋁中析出強化相（CuAl₂），使本合金強化，提高了合金的機械性能，同時還使合金的流動性、熱烈傾向、氣密性等鑄造性能得到改善。但過高的銅含量會使合金的耐腐蝕性降低，適宜的銅含量為1.0～2.0%（重量）。

3、鉻：鉻的作用是提高合金的機械性能，同時改善合金的抗腐蝕性能。但過高的鉻含量將導致合金的塑性降低。合適的鉻含量為0.1～0.3（重量）。

4、鈦：鋁合金中加入微量的鈦，與鋁形成Al₃Ti，當凝固時作為外來晶核使組織細化，從而使合金機械性能得到改善。鈦的加入量以0.1～0.2%（重量）為宜。

5、硼：鈦對合金的細化效果，只有硼存在時才能充分顯示出來。當鈦含量為0.1～0.2%（重量）時，硼的最適宜量為0.02～0.04%（重量），該濃度比細化效果最佳。

6、鈹：鈹是制備高強度合金的重要微量元素，它不但可以細化鋁基體，同時使合金的塑性和韌性增加，疲勞強度進一步改善，因而避免在撞擊和振動時斷裂，鈹還具有抑制氧化作用，提高合金的耐腐蝕性能。鈹的適宜加入量為0.01～0.05%（重量）。

7、鍶：鍶的作用與鈹相似，可以抑制合金的晶間腐蝕，提高合金的抗腐蝕能力。適宜的鍶含量為0.02～0.08%（重量）。

8、本合金中雜質元素硅、鎂的合量不超過0.3%（重量），否則將惡化本合金的非發火性能。

按照本發明制造的非發火性鑄造鋁合金，由于有多種微量強化元素存在，保證了該合金具有優良的機械性能和抗腐蝕性能，可以在惡劣的環境中使用。

實施例

本發明的合金配制熔煉是在電阻爐石墨坩堝中進行，熔煉溫度700～760℃，除氣精煉劑為氮氣，精煉除氣時間為10～15分鐘，精煉溫度730～740℃，澆注溫度720℃，鑄件自然時效即可獲得優良的機械性能。表1給出本發明9個實施例的化學元素配料比，又給出每個實施例試樣的鑄造性能、機械性能及發火性試驗結果。