[发明专利]连续成形锌及锌合金管材或棒材或线材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属凝固与塑性成形技术领域，具体涉及一种连续成形锌及锌合金管材或棒材或线材的制备方法。

背景技术

锌及锌合金由于具有良好的耐蚀性、力学性能及耐磨等性能，而被广泛应用于热喷涂、电容器喷金、五金、电子、工业设备及汽车等行业。目前制备锌及锌合金的管、棒和线材的制造方法主要是铸锭－挤压－拉拔工艺。而常规铸锭－挤压－拉拔工艺生产的锌及锌合金管、棒和线材的工艺流程长，其主要是由于锌和多数锌合金具有密排六方晶体结构，室温下塑性变形相当困难。迄今为止，国内外普遍采用的锌及锌合金管、棒和线材工艺流程为：连续或半连续铸造锌及锌合金铸锭，然后对挤压筒和模具进行加热，同时将原料锌或锌合金进行二次加热后装入挤压筒进行挤压，之后进行多道次拉拔。因此，该种制造方法其流程长，成本高，能耗高，生产效率低。

最近，有学者提出采用连续挤压的方法生产锌及锌合金棒材或线材，但并没有从根本上改变常规挤压的生产工艺流程，仍然需要在铸造成一定规格的锌及锌合金棒材的基础上，二次加热后在连续挤压机上进行成形。而在连续挤压技术上发展起来的连续铸挤成形技术，可以将液态金属连续铸造与挤压成形合为一体，也可以实现半固态制备与成形的一体化和连续化，属于短流程，高效节能、成材率高的先进工艺，并且在铝合金，镁合金已得到成功应用。但对该技术在锌及锌合金管、棒和线材加工中的应用，还没有进行研究。

发明内容

本发明的目的是针对现有锌及锌合金管、棒和线材生产工艺复杂、生产效率低和成形困难的关键技术问题，而开发出的一种连续铸挤成形制备锌合金管材或棒材或线材的制备方法，将合金液态金属的铸造与挤压成形进行一体化与连续化，实现真正意义上的低成本和短流程生产方式。

本发明的方法包括熔炼金属和连续铸挤，连续铸挤采用的设备为连续铸挤机，连续铸挤机由电机、减速机和主机组成，主机包括流槽、铸挤轮、槽封块、铸挤靴、挤压模、挡料块、偏心轴、液压缸和机架，按以下步骤进行：

1、将纯金属锌加热至430～500℃，待全部金属熔化后，再保温静置20～40min；获得纯锌熔体；将纯金属铝加热至680～720℃，待全部金属熔化后，依次加入金属锌，镁，铜或稀土元素，待全部金属熔化后，搅拌至混合均匀，将温度降至460～600℃后保温静置20～40min；获得锌铝基锌合金熔体；将纯金属锌加热至600～620℃，依次加入金属铝，镁，铜和铋或稀土元素，待全部金属熔化后，将温度降至480～580℃后保温静置20～40min；获得锌铜基锌合金熔体；

上述的锌合金成份范围如下：按重量百分比为Al 0～60%，Cu 0～10% ， Mg 0～0.05%，Bi 0～0.5%或稀土元素0～1%，其中，稀土可以是La、Ce、Nd、Gd、Y、Pr中的一种或多种，余量为Zn；

2、采用连续铸挤机，将锌及锌合金熔体通过流槽浇注到铸挤轮与槽封块形成型腔中，连续铸挤机的铸挤轮的转速为3～15r/min，制备出锌及锌合金管、棒和线材，锌合金管材的尺寸为：外径20～125mm，壁厚3～25mm、棒和线材的直径为6～30mm，铸挤时向铸挤轮和铸挤靴中通水冷却，使在挡料块前端的金属温度为200～350℃区间，控制出线速度，使锌及锌合金管、棒和线材表面不出现周期裂纹等表面缺陷；上述的铸挤轮和连续铸挤机上的槽封块在使用前预热至100～150℃；

连续铸挤机的使用方法为：将连续铸挤机的挤压模和槽封块安装到铸挤机的铸挤靴中，调整铸挤轮和铸挤靴之间的间隙为0.5～1.0mm；启动铸挤机，调整铸挤轮的转速为3～15r/min，空转2～4min，进行铸挤轮和铸挤靴体的磨合预热至100～150℃；通过流槽将上述的锌及锌合金熔体浇注到铸挤轮与槽封块形成的型腔中，待挤压模挤压出0.5～1m的锌及锌合金管、棒和线材时，开始向铸挤轮和铸挤靴中通冷却水冷却，冷却水的流量为10～20 L/min，以平衡凝固热和金属变形热，使浇注到型腔内的金属熔体凝固后的实际温度为200～350℃，并控制出线速度，以保证制备出的锌及锌合金管、棒和线材不因过热出现表面周期裂纹等表面缺陷；待熔体铸挤完毕停止浇注时，调整铸挤轮转速为3r/min左右，并在铸挤轮转动条件下，将铸挤靴与铸挤轮分离，之后关闭电机将铸挤轮停转，此时继续通冷却水5～10分钟，待铸挤轮和铸挤靴温度降到70℃以下时，停止冷却，关闭电源。