[发明专利]一种变形锌合金及其制造方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及变形锌合金及其制备方法，尤其指一种能够用于制造空调行业用螺母和螺帽的锌铜基变形锌合金及其制造方法。

背景技术

空调是一种广泛使用的家用及办公电器，主要由冷媒、压缩机、管道和各种阀门组成。本发明变形锌合金主要是用于替代传统铜合金，用于制造空调上使用的各种六角螺母、螺帽，这些六角螺母、螺帽主要用于截止阀和四通阀的密封与连接。

传统的空调螺母、螺帽产品都是由铅黄铜采用车削、热冲等方法制成。由于铜资源的紧缺，随着使用量的增加，导致铜价上涨。寻求低成本的铜合金替代材料，是空调制冷行业的迫切需求。

锌合金也许是一种可能的替代材料，但由于金属锌是六方晶体结构，滑移系较少，铸造态属于较脆而且硬度比较低的金属。通常在锌的基体中加入铝、铜、镁等合金化元素来提高锌合金的强度并改善综合使用性能。常用的压铸和重力铸造锌合金都是以锌铝为主要合金化元素的金属材料，存在明显的晶间腐蚀倾向，电镀成品率较低，并且存在蠕变强度低，低温脆性等问题，不适合作为结构材料使用，大部分作为装饰功能或外观产品上使用。

如：公开号为JP63241132A的日本专利公开的《热浸表面形成橄榄绿锌合金涂层》提出了一种含Mn 0.2-0.8wt.％、Cu 0.05-1.0wt％、其余为锌的锌合金。这里的锌最好使用纯度＞99.99％的锌，并且锌合金中Pb的含量最好≤0.005wt％。该锌合金涂层具有耐蚀性并具有橄榄色，其主要应用领域为热浸镀和表面涂层。又如申请号为CN201010245802.0的中国专利申请所公开的《一种含Mn的抗蠕变轧制锌合金板带材及其制备方法》，该锌合金按重量百分比由下述组分组成：铜0.5～3.0％，锰0.01～2.0％，钛0.05～0.3％，其余为锌和总量小于0.05％的杂质。该锌合金组分按质量百分比还可以含有：X 0.01～0.5％，X为铝、稀土元素(Ce+La)中的至少一种。其制备方法是采用覆盖保护法熔炼，合金元素以纯锌，Zn-Cu，Zn-Ti，Cu-Mn，纯铝，Ce+La复合稀土的形式加入；熔炼温度为650-740℃；在420-480℃熔铸；铸锭经350-380℃均匀化退火6-10h后；在220-280℃进行多道次热轧，总变形量60-95％；再冷轧，总变形量50-80％；轧制后在180-200℃退火2-3h，最后制得板带结构的产品。再如公开号为GB483199A的英国专利所公开的《提高机械塑性的锌合金》，该锌合金中除含有纯度较高的锌外，还含有2-5wt％的Cu、0.1-1wt％的Bi和0.1-1wt％的Mn。其特征是在Zn-Cu-Mn合金中有Bi的添加，Bi在锌合金中主要起到改善切削性能的作用。孙利平等在《中国有色金属学报》第21卷，第7期(2011年)，报道了易切削变形Zn-Cu-Bi合金显微组织与性能，其合金的主要成分为Zn-Cu-Mn-Bi-Mg-Ti-Al，该合金中含有铝。

铸造锌基合金材料虽然有着良好的成型性，但由于强度、硬度及可加工性等综合性能指标较差，不能用做空调六角螺母、螺帽使用，主要作为外观件的压铸产品使用。图3所示为Zn-Al基合金铸造组织的金相照片，从图中可以看出：粗大的HCP组织表明了材料具有很明显的脆性，不适合塑性加工成型。表1给出了典型的铸造合金Zn-4Al-0.05Mg即美标牌号ZAMAK3#与铅黄铜的代表C3604机械性能的对比结果。由表1可见，无论在强度还是延展性方面锌铝合金与铅黄铜都有很大的差别。因此在空调螺母、螺帽制造领域，锌铝铸造锌基合金不能作为黄铜的替代品使用。

表1锌铝合金ZAMAK3#与铅黄铜C3604的机械性能对比