[发明专利]一种锌合金铸件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锌合金铸件及其制备方法，属于合金加工领域。本发明通过对锌合金成分含量的合理配置，加入微量Zr，不仅提高了锌合金的硬度，还保证了锌合金具有优异的整体力学性能，分多次添加合金原料，一定程度上避免了直接加锌锭熔化时发生大幅度温度变化，导致合金材料出现气泡和成分不稳定现象，优化了压铸工艺参数，最大限度提高了锌合金的性能。

发明领域

本发明涉及一种锌合金铸件及其制备方法，属于合金加工领域。

背景技术

金属锌是我国国明经济发展中十分重要的有色金属。锌基合金的研究和发展起源于二十世纪初，主要是Zn-4Al压铸合金，广泛应用于航空工业和汽车行业，到后来薄壁压铸技术的发展带动了锌压铸件的发展。锌基合金材质以锌为基加入其他元素，常加的元素有铝、铜、镁、镉、铅、钛等。虽然具有力学性能好、摩擦性能优良、耐磨性好等特点，但是其蠕动强度低，易发生自然时效引起的尺寸变化，因为锌基合金组织主要由Al和Cu的富锌固溶体和含Zn的富Al固溶体所组成，它们的溶解度随温度的下降而降低，但是由于压铸件的凝固速度极快，因此到室温时，固溶体的溶解度大大饱和，经过一段时间后，饱和现象解除，而使铸件的形状和尺寸起变化。

锌合金成分中有铅、镉、锡等有害杂质，在晶粒交界处聚集产生晶间腐蚀，金属基体的晶间腐蚀和破裂，与镀液中的晶间腐蚀加速了这一危害，造成受晶间腐蚀部位的膨胀，镀层顶起，使铸件表面起泡。尤其在潮湿环境中，晶间腐蚀会使铸件变形、开裂，甚至破坏。

锌合金压铸件在压铸过程中，压铸材料、压铸机、模具是压铸生产的三大要素，缺一不可。压铸工艺要将这三个要素综合运用，使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好的的合格铸件。锌合金压铸件极易产生气孔、氧化夹渣物等缺陷。压铸时因为液态合金填充速度极快，型腔中气体很难完全排除，从而降低压铸件内在质量，且由于高温时气孔内的气体膨胀会使压铸件表面鼓泡，故一般压铸件不能进行热处理。

目前，现有的锌基合金存在硬度低，在压铸过程中常常会出现气泡和形态不稳定现象，使得锌合金铸件合格率不高，难以满足工业需求。

发明内容

针对上述锌合金铸件存在的现有问题，本发明提供一种锌合金铸件及其制备方法，用于提高锌合金铸件的硬度及压铸过程中出现气泡和铸件形态不稳定的技术问题。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种锌合金铸件，成分及质量百分比为：Al：4.0-4.4％、Mg：0.3-0.8％、Cu：0.5-1.2％、Zr：0.02-0.06％，余量为锌及不可避免的杂质。

锌合金铸件中Al可以在熔融时，降低合金的熔点，改变合金溶液的流动性，增强合金铸件的机械性能。Mg可以抑制晶间腐蚀，细化金属组织，增加硬度，当含量过高使会使合金铸件变脆，并且流动性降低。Cu可以细化晶粒，增加合金的抗拉强度及硬度，但是含量过高时，会使合金铸件尺寸和机械强度因时效而发生变化。

本发明还提供上述锌合金铸件的压铸方法，所述方法包括如下步骤：

(1)先按锌合金铸件所述的成分及质量百分比配料；

(2)先将80％-90％质量的高纯度锌锭置于坩埚中加热升温至450-460℃，抽真空后将温度升至830-850℃加入Al-Cu中间合直至全部融化，降温至620-630℃，再加入工业纯镁，充惰性气体均匀混合；

(3)将熔体升温至700-720℃后，在坩埚合金液中加精炼剂精炼，然后加入剩余10％-20％质量的高纯度锌锭，搅拌、扒渣处理，接着加入Zr得锌合金混合溶液；

(4)将锌合金混合溶液投入压铸机压铸处理，得到锌合金铸件坯体；

(5)将锌合金铸件坯体放入冷却水中冷却后，进行均匀化退火处理，得到锌合金铸件。