[发明专利]一种无铅易切削锌合金及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及锌合金及其制备方法，具体涉及一种无铅易切削锌合金及其制备方法和应用。 

背景技术

锌合金按加工方法简单地分为三类。一是铸造合金；二是变形锌合金；三是热镀锌合金。铸造合金中按铸造方法不同而分为压力铸造合金、重力铸造合金等等。其中Zn-Al合金和Zn-Cu-Ti合金既可直接铸造，又可进行变形加工，其中Zn-Al合金因其具有超塑性曾引起人们大力关注。 

传统易切削黄铜合金材料，因铜价格趋贵，材料成本较高，制约了它的使用。寻找易切削黄铜用替代材料，在今天具有重要的工业价值。 

寻找快削挤压锌合金，一直受到英美等西方国家的重视。德国在寻找黄铜代用品方面很早就对变形锌合金(含铜变形锌合金)给予了足够的重视。Burkhardt最早发表对二元、三元挤压锌合金的成果，他们研制出两种合金，即Giesche ZL3(Zn-4Al-0.5Cu-0.03Mg)和GieshZL10(Zn-10Al-2Cu-0.03Mg)，作为切削加工黄铜的代用品，后一种合金很容易挤压成型，并具有良好的热加工性能及适当的强度，在国外被广泛采用。为了寻找更多的代替黄铜的锌合金，德国后来还开发了另外一种锌基合金，制定成分为Zn-(3.7-4.0)％Cu-(0.2-0.3)％Mg-(0.05-0.2)％Al-(0.25-0.4)％Bi，它应用于对高速切削质量要求极为严格的加工过程，并且在该合金中加入(0.6-0.8)％Pb和(0.02-0.5)％Ti，同时将Bi含量降低一半，可进一步改善它的高速切削性能。这些合金的特点是力学性能 及尺寸稳定性较差，特别是挤压成型很困难。 

我国开展此项研究的文献及相关资料则较少。如中南大学肖玹等发明的ZE-1挤压锌合金Zn-2.54％Cu-0.56％Mg-0.29％Al-0.052％La-0.16％Ce，但作者也承认，该产品加工工艺尚不稳定，成品率较低，组织和性能有待改进，尤其是切削性能。再有就是宁波博威集团有限公司提出的高强度高韧性的锌基合金线材或棒材制造方法，也仅仅涉及一种生产工艺，并且针对合金也仅为含铝量≥10％的锌合金。 

此外，也有文献报道，下表所指材料也可以作为挤压锌合金： 

表1挤压合金典型成分 

但上表所列出成分材料并不具有良好的切削性能。 

因此开发一种切削性能优良同时具有良好的力学性能的易切削锌合金，并提供一种易实现的稳定生产工艺尤其重要。 

发明内容

本发明的目的在于根据现有锌合金及其制备方法中存在的生产成本高、生产工艺不稳定、成品率较低、锌合金产品的力学性能及尺寸稳定性较差的问题，提供一种无铅易切削锌合金，该合金具有优良的力学性能及切削加工性能，所 用原料价格低廉。 

本发明另一目的在于提供上述无铅易切削锌合金的制备方法。 

本发明还有一个目的在于提供上述无铅易切削锌合金的应用。 

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现： 

一种无铅易切削锌合金，其化学成分的重量百分比如下：铝5～28，铜1～8，镁0.01～0.08，铋0.05～1.0，铅少于0.01，其它元素0.05～0.5，余量为锌，所述其它元素为稀土元素和钛的混合、或者稀土元素和硼的混合、或者稀土元素、钛和硼三者的混合。 

本发明无铅易切削锌合金优选组分一如下(重量百分比)：铝6～13，铜2～5，镁0.03～0.06，铋0.3～0.6，铅少于0.01，其它元素0.05～0.5，余量为锌。 

本发明无铅易切削锌合金优选组分二如下(重量百分比)：铝14～19，铜2～5，镁0.02～0.05，铋0.1～0.4，铅少于0.01，其它元素0.05～0.5，余量为锌。 

本发明无铅易切削锌合金优选组分三如下(重量百分比)：铝21～27，铜2～4，镁0.01～0.03，铋0.1～0.4，铅少于0.01，其它元素0.05～0.5，余量为锌。 

作为一种优选方案，上述无铅易切削锌合金中，还可以包括重量百分数为0.05～0.25的锰。 

本发明所添加各元素作用如下：