[发明专利]一种高流动性的压铸锌合金及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高流动性的压铸锌合金及制备方法，属于金属材料技术领域。

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。其具有良好的压延性、耐磨性和抗蚀性，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、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、承载性好和熔化与压铸时不吸铁的特点。因此压铸锌合金正越来越广泛的应用于各个领域，并带来显著的经济效益。

较好的流动性是获得一个完整、尺寸精确表面光滑的压铸锌合金必需的条件。在实际的生产过程中常会因合金流动性不足而出现铸件表面有浇不足部位或者铸件轮廓不清，在解决这类问题时常采用的方法是提高浇注温度或者模具温度，但提高浇注温度会导致缩孔、缩松和氧化夹杂等缺陷。因此在不提高浇注温度的情况下提高压铸锌合金的流动性，能够有效提高压铸锌合金产品的良品率及提高其综合性能。东北大学的孝云祯等人在《Al-Ti-B晶粒细化合金中的有效形核相》中指出Al-Ti-B合金的Al₃Ti、TiB₂和AlB₂对铝合金中α-Al相有明显的细化作用；韶关冶炼厂的苏德煌在《锂对ZA27合金高温力学性能的影响》一文中指出添加适量的锂后，合金的组织明显细化，能显著提高合金的抗拉强度。国内外公开出版物中，至今尚未发现在压铸锌合金中添加Al-5Ti-B来改善合金流动性的报道。

发明内容

本发明的目的是提供了高流动性的压铸锌合金及其制备方法，该制备方法可以有效将合金晶粒尺寸从150μm细化至50μm左右，并且提高合金的综合力学性能，如硬度可以提高近20%，抗拉强度能提高19%，延伸率可以提高100%以及冲击韧性可以提高183%。此外，本发明通过调整合金的成分，细化合金晶粒，在制备时能在将合金的浇铸温度降低80-100℃的同时得到流动性较好及综合力学性能较优的压铸锌合金。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的。

一种高流动性的压铸锌合金，其各组分及所占重量百分比为：

Al4.51～6.0%；

Mg0.01-0.08%；

Cu0.5-0.7%；

Ti0.005%-0.075%；

B0.001%-0.025%；

Li0.01%-0.02%

Pb、Cd、Fe、Sn杂质元素总含量小于0.02%；余量为Zn。

上述的一种高流动性的压铸锌合金，所述锌合金的晶粒大小为45μm-150μm，布氏硬度为89HB-106HB，抗拉强度为185MPa-225MPa，延伸率为2.2%-4.5%，冲击韧性为6.2J/cm²-17.5J/cm²，螺旋线长度为170mm-350mm。

上述的一种高流动性的压铸锌合金较优的合金组分及各元素所占重量百分比为：

Al4.8-5.2%；

Ti0.025%-0.035%；

B0.005%-0.07%；

Mg0.01-0.03%；

Cu0.5-0.7%；

Li0.01%-0.02%

Pb、Cd、Fe、Sn杂质元素总含量小于0.02%；余量为Zn。

上述的一种高流动性的压铸锌合金，其特征在于所述锌合金的晶粒大小为45μm-55μm，布氏硬度为104HB-106HB，抗拉强度为220MPa-225MPa，延伸率为4.0%-4.5%，冲击韧性为16J/cm²-17.5J/cm²，螺旋线长度为340mm-350mm。

上述的一种高流动性的压铸锌合金的制备方法，包括下述步骤：

（1）先将Al锭放入熔炼炉中，升温至680℃-720℃,待出现部分铝液后,加入覆盖剂，待Al锭全部熔化后降温至650℃-680℃，依次加入Zn锭、Al-Mg、Al-Cu和Zn-Li中间合金，精炼，扒渣，得到预合金熔液；

（2）在680℃-700℃，按步骤（1）中得到的预合金熔液重量的0.1-1.5%加入Al-5Ti-B中间合金，搅拌均匀、保温20-30min；降温至420℃-560℃保温、扒渣、浇入温度为200℃的金属型螺旋线模具中（图1）。