[发明专利]一种制备高性能压铸锌合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备高性能压铸锌合金的方法，使压铸锌合金的力学性能得到大幅度提高，属于合金生产技术（C22C合金）。

背景技术

锌是重要的有色金属原材料，目前，锌在有色金属的消费中仅次于铜和铝；金属具有良好的压延性、耐磨性和抗腐性，能与多种金属制成物理与化学性能更加优良的合金；压铸锌合金和其他有色金属合金相比有明显的优势：材料价廉、熔点低、耗能少、流动性及成型性好、具有良好的力学性能和耐磨耐蚀性能、减振降噪性能，具有极限抗拉强度高、承载性好和熔化与压铸时不吸铁的特点，适宜制造优质压铸产品，因此压铸锌合金正越来越广泛地应用于各个领域，并带来显著的经济效益。

国内对压铸锌合金性能的研究取得过一定的成果，如湘潭大学的王先德等研究了元素Mn对ZZnAl4Y锌合金显微组织和力学性能的影响，指出Mn加入量在某个范围内时，可明显提高锌合金的综合力学性能；沈阳航空工业学院的李秀华等人在压铸锌合金中加入适量的富Ce稀土，能优化压铸件的微观组织、细化晶粒和清除晶粒边界杂质，使压铸锌合金的伸长率提高4.8%以上；常州大学王建华等在ZZnAl4Y锌合金中加入稀土0.05wt.%镧元素，使锌铝合金具有较好的综合力学性能。

但是国内的压铸锌合金与其他各国相比存在着很大的差距，比如锌合金中的杂质含量过高，而且成分和品质很不稳定，尤其是各项力学性能指标不高；目前我国的锌合金还需大量进口，因此很有必要开发一种高性能的压铸锌合金，以获得更好和更稳定的机械性能，以便减少优质锌合金的进口。

发明内容

本发明的目的是，提出了一种制备高性能压铸锌合金的工艺方法，将它用于压铸锌合金铸造过程中，能显著改善其各项力学性能指标。该方法可普遍应用于优质锌合金的工业生产，制造出高品质的锌合金产品。

本发明的技术方案之一是，一种制备高性能压铸锌合金的工艺方法：

（1）预热石墨坩埚至暗红色，然后升温至650℃-680℃完全熔化锌合金；

（2）往熔体中加入不同含量Al-90wt%Cu合金粉，然后均匀搅拌；

（3）待温度降至430℃-450℃时，静置2-5分钟后浇铸。

本发明的原理是加入的含量Al-90wt%Cu合金粉末在锌熔体中有部分熔化，Cu元素固溶到η-Zn相、α-Al相和共晶组织中，起固溶强化作用，还有部分Cu和Zn形成ε相（CuZn₄相），在合金中起第二相强化作用；另外部分没有熔化的小颗粒粉末，同样均匀分布在合金基体中，起到复相增强作用。

Al-90wt%Cu合金粉的加入量范围是2wt%-6wt%，压铸锌合金的硬度和冲击韧性随着加入量的增加而增加；当Al-90wt%Cu合金粉的加入量超过6wt%时，压铸锌合金的硬度和冲击韧性开始降低；所述的Al-90wt%Cu合金粉是是天勤实业科技发展有限公司采用雾化制粉的方法得到，牌号为Titd-CuAl-3，粒度为100目。

本发明的优点是：固液混合铸造的ZZnAl4Y压铸锌合金力学性能显著提高，其中抗拉强度、冲击韧性、硬度和延伸率分别提高了17.5、201%、47.1%和14.9%。能为用户生产出满足性能要求的高品质压铸锌合金产品。

附图说明

图1是Al-90wt%Cu合金粉外观形貌；从图中可以看出粉末都是以粒状或长条状的形式存在的，平均粒度大概是100μm；

  图2是不同量的Al-90wt%Cu合金粉与ZZnAl4Y压铸锌合金固液混合铸造后的试样显微组织；当Al-90wt%Cu合金粉的加入量范围是2wt%-6wt%时，随着合金粉的加入，ZZnAl4Y锌合金中的初生η-Zn相呈逐渐细化的趋势；从图2（a）可以看出原始组织由灰白色的初生树枝晶η-Zn相和共晶组织组成；加入锌合金总重量2%的合金粉后，η-Zn相变得细小并且在数量上有一定程度的增加，如图2（b）所示；当Al-90wt%Cu合金粉量达到4%时，η-Zn相得到进一步的细化，并且有小部分细长条状的ε相的析出，如图2（c）所示；当Al-90wt%Cu合金粉量达到6%时，η-Zn相尺寸达到最小，细长条状的ε相的量达到最大值，同时共晶组织变得更加致密，如图2（d）所示；当Al-90wt%Cu合金粉量达到8%时，η-Zn相开始粗化，ε相的尺寸也逐渐变大，如图2（e）所示；(a) 0 wt.%; (b) 2 wt.%; (c) 4 wt.%; (d) 6 wt.%; (e) 8 wt.%；