[发明专利]一种中温高强度高流动性的ZnCuYb浇铸料及制作方法

说明书

本发明公开了一种中温高强度高流动性的ZnCuYb浇铸料。各组分质量百分含量为：1.50‑1.90%的Cu；0.04‑0.15%的Yb；杂质含量≤0.2%；余量为Zn。较佳的组分质量百分含量为：98.25%的Zn，1.70%的Cu，0.05%的Yb。本发明通过调节Zn和Cu的质量比为98.3：1.7，将浇铸料的熔点设定为424℃左右，使浇铸料的固相线和液相线重合。通过在ZnCu1.7中加入表面张力很小的稀土金属Yb，提高了钎料的流动性；同时通过加入Yb细化了ZnCu1.7的晶粒尺寸；由于相对于原有的浇铸料ZnCu6，其Cu的含量降低很少，其浇铸料的抗拉强度基本不变。

技术领域

本发明属于ZnCu合金技术领域，具体涉及一种中温高强度高流动性的ZnCuYb浇铸料及制作方法。

背景技术

目前，在索接头的制作领域，在开式和闭式索节的制作过程中，主要用到的浇铸料有树脂、纯锌或锌铜合金（比如ZnCu6）等。在一些特殊环境中，树脂、纯锌或锌铜合金都不能满足索节制作中对浇铸料的要求，主要原因如下：

在一些要求承受振动或冲击的工作环境中，由于树脂有比较大的脆性，在工作中容易导致树脂开裂从而引起索节失效。

在一些对承载能力的设计安全裕度较小的钢丝索中，需要尽可能的降低浇铸过程的最高温度及浇铸时间以减少浇铸后钢丝绳本身强度的降低。纯锌的熔点相对较低，但其与钢丝的润湿性较差，需要向纯锌中加入少量的铜以提高与钢丝的润湿性以增强与钢丝的结合力；锌铜合金的熔点相对较高，以ZnCu6为例，其熔点区间在430℃-520℃之间，在浇铸料倒入公接头内后，由于散开钢丝及公接头需要吸收一部分浇铸料的热量而导致浇铸料快速凝固或流动性变差。因此，在采用锌铜合金浇铸索接头时需要对公接头进行预热，有时在浇铸过程中需要对公接头进行加热来增加锌铜合金的流动性。以ZnCu6为例，一般需要控制公接头内浇铸料的最高温度在550℃以下。这样高的温度将导致索接头内钢丝受热后抗拉强度降低，从而降低索节的整体承载能力，严重情况下将导致索节失效。

发明内容

为了解决现有ZnCu浇铸料存在的上述技术问题，本发明提供一种熔点较低的中温高强度高流动性的ZnCuYb浇铸料及制作方法。

本发明的技术方案是：一种中温高强度高流动性的ZnCuYb浇铸料，各组分质量百分含量为：1.50-1.90%的Cu；0.04-0.15%的Yb；杂质含量≤0.2%；余量为Zn。

进一步的，较佳的组分质量百分含量为：98.25%的Zn，1.70%的Cu，0.05%的Yb。

本发明通过相图原理采用Zn和Cu在质量比为98.3：1.7的条件下，即Zn和Cu在包晶反应的包晶点的条件下其熔点为424℃的特点，配置相应成分的浇铸料ZnCu1.7；同时，为了提高浇铸料的流动性，在ZnCu1.7的基础上加入少量的表面张力很小的稀土元素Yb，以此来降低浇铸料的表面张力以提高浇铸料的流动性；同时通过加入少量的稀土元素Yb可以起到在ZnCu1.7合金凝固过程中聚集于ε相固体晶粒的前沿液相中，抑制ε相的生长，从而减少其分枝，减小晶粒尺寸，使其分布趋于均匀，即加入少量便可达到减少ε相树枝晶分枝数目、减小晶粒尺寸的目的；最终得到熔点在424℃-435℃的高强度高流动性浇铸料。

一种熔点较低的中温高强度高流动性的ZnCuYb浇铸料制作方法，包括以下步骤：

1）按一定的质量百分比配置Cu-Yb中间合金；

2）采用真空熔炼技术获取Cu-Yb中间合金，并采用化学分析法测定浇铸料的质量百分比；

3）按一定的质量百分比配置Zn-Cu中间合金；

4）采用陶瓷坩埚电阻炉中熔炼获取Zn-Cu中间合金，并采用化学分析法测定浇铸料的质量百分比；

5）设定浇铸料的最终配方Zn：Cu：Yb=98.25：1.70：0.05；

6）根据Cu-Yb中间合金和Zn-Cu中间合金的实际质量百分比并考虑烧损率，制定原材料的质量百分比；