[发明专利]含钙和钪高导热耐腐蚀锌锂合金及其加工工艺

说明书

本发明公开了一种含钙和钪高导热耐腐蚀锌锂合金。按重量百分比计，合金化学成分为：Ca:0.8‑1.5wt.%,Sc:0.4‑0.9wt.%,Bi:1.5‑2.4wt.%,Ti:0.4‑1.2wt.%,Ge:0.3‑0.9wt.%,Sb:0.8‑1.4wt.%,Mo:0.2‑0.4wt.%,Th:0.1‑0.2wt.%,S:0.5‑0.8wt.%，余量为锌。相对于传统锌合金，该材料具有优异的耐腐蚀性能和导热性能。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种锌合金。

背景技术

锌合金具有良好的塑性变形能力和铸造流动性，因其比刚度和比强度高，熔点低、制造成本低廉、易于加工成型等优点，被广泛地应用于航空航天、武器装备、石油化工、机械制造等各个行业。锌合金有很多优点： 铸造性能好，可以压铸形状复杂、薄壁的精密件，铸件表面光滑。可进行表面处理：电镀、喷涂、喷漆、抛光、研磨等。熔化与压铸时不吸铁，不腐蚀压型，不粘模。在机械性能方面，锌合金具有较高的强度和耐磨损能力，以及抗冲击塑性变形能力和易加工的性质，都是其它材料无法替代的。故锌合金广泛应用于薄壁产品以及对表面光洁度要求高、需电镀的压铸产品。

随着我国经济的飞速发展，能源，交通，电力等行业对锌基合金材料的要求越来越高。锌基合金材料广泛应用于电梯曳引机、锻压设备、纺织机械、机床制造、建材机械、冶金矿山机械、食品机械、印刷机械、工程机械等行业，且特别适用于中低速的涡轮、轴套、轴承、滑块、螺母等零件。人们不断最求合金成本，材料性能和加工性能的最佳组合的来满足日益提升的要求。目前，在欧美、日本等发达国家已经通过几十年的努力对锌合金材料进行了多方位的创新。我国所需要的高端锌合金也多从德国，瑞典等发达国家进口。

国外己经开发的新型锌合金材料的力学性能和传热性能还不能令人满意，不能完全满足现代工业的要求。开发具备特殊性能锌合金有两种方法，一种是加入合金元素通过固溶强化来强化基体，另一种是通过加入第二相强化相形成锌基复合材料。钙和钪作为合金化元素加入锌合金中可以大大提高锌合金的弹性性能和导热性能。

我国锌含量占世界的46%，资源极其丰富，而铜、锡贫乏，研究开发具有高强度、抗腐蚀、耐摩擦、阻尼性能好的锌合金，代替价格昂贵的铜锡合金对人类社会的发展拥有重要的意义。同时，我国稀土金属和碱土金属资源不仅种类齐全，储量丰富，而且品质优，分布广，易于开采，这为我国开发新型锌合金材料提供了坚实的物质基础。随着我国工业的快速发展，开发新型耐腐蚀和高导热的锌合金已成为必然。

含钙和钪锌合金最大的特点是在冶炼过程中熔体容易氧化烧，生成疏松的氧化膜和氮化膜。这种不致密的熔体表面化合物膜不能阻止氧气和氮气向熔体表面的扩散，导致了钙和钪在合金熔体在熔炼过程中的不断氧化和消耗。因此，含钙和钪锌合金的冶炼中一般采用氩气保护的方法来进行合金制备。该方法不同程度地存在着成本偏高，铸件易产生熔剂夹杂、设备复杂等缺点。因此使含钙和钪锌合金的研制、开发与应用受到了限制。因而在急需大规模使用含钙和钪锌合金的工业和国防领域，一直存在着现有产量少，工艺繁琐，成本高等急需克服的现状。

通过合金化的方法达到防止在冶炼过程中含钙和钪锌合金合金熔体的氧化，是解决该合金冶炼问题的发展方向之一。合金化阻燃和防止钙和钪在熔炼过程中挥发的机理是在合金中添加合金元素来影响合金氧化的热力学与动力学过程，在合金表面形成具有保护作用的致密氧化膜和氮化膜，达到阻止合金剧烈氧化的目的。与氩气保护相比，合金化阻燃可以消除熔剂夹杂，提高合金的力学性能。此外，在锌合金中平衡各种合金元素的含量还可以使得最终锌合金产品还要同时拥有令人满意的耐腐蚀性能和导热性能。冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备要求。使得合金使用寿命有了进一步提高，便于工业化大规模应用。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以在450-500度大气条件下进行熔炼的含钙和钪高导热耐腐蚀锌合金及其加工工艺。且在此温度区间熔炼的合金最终产品具有锌基合金材料所需要具备的高导热和优异的耐腐蚀性能。该方法还具有生产成本低，便于大规模生产的特点。