[发明专利]一种锌铝合金圆锭及其制备方法与应用、锌铝合金材料

说明书

本发明公开了一种锌铝合金圆锭及其制备方法与应用、锌铝合金材料，属于合金技术领域。按质量百分数计，其化学成分包括小于0.05％且大于0的Ti和小于0.05％且大于0的B中的至少一种以及3.5‑28.5％的Al、0.01‑0.5％的Mg、0.5‑3.5％的Cu、小于0.1％的Fe，余量为Zn。含上述含量的Ti和/或B，可有效细化圆锭的凝固组织，降低粗大晶粒的生成，减少气孔。采用垂直半连续铸造，能有效保证圆锭组织的均匀性，避免合金元素在圆锭的径向上发生重力偏析，并有利于防止粗大晶粒生成以及降低铸坯中出现气孔、夹渣等缺陷。该锌铝合金圆锭可用于制备锌铝合金材料，使其具有较佳的力学和耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体而言，涉及一种锌铝合金圆锭及其制备方法与应用、锌铝合金材料。

背景技术

锌铝合金具有良好的力学性能和耐腐蚀性能，同时熔点低，流动性好，经常被加工成丝材、线材或棒材，广泛地应用于防腐领域，用来对钢板或需要进行表面防腐处理的产品进行热喷涂处理。同时，由于锌铝具有耐磨性能好、磨擦系数低、对油亲和力强等特点，可替代铜合金用来制作耐磨材料。

锌铝合金丝材、线材及棒材的主要生产方式是采用铸造圆锭经挤压、拉拔或挤压后拉拔等变形加工而成。目前，锌铝合金圆锭主要有两种生产方式：1)铁模铸造。锌铝合金在炉内熔化好之后，采用人工浇铸的方法，将合金液逐个浇铸到铁质模具中冷却成型。这种方法生产效率低，生产的圆锭夹渣、气孔等缺陷多，且圆锭两端锯切及表面扒皮量很大，金属利用率很低。2)水平连铸。这种生产方式的主要缺点是受重力影响，熔体中铝、铜等元素由于与锌的密度不一致产生重力偏析，导致坯料上部和下部成分不一致，成分偏析缺陷严重，特别是生产大规格圆锭表现尤为明显。由于圆锭存在上述的铸造缺陷，在后续变形加工过程中断线率很高，严重影响生产效率。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一包括提供一种锌铝合金圆锭，该锌铝合金圆锭的组织均匀，基本不具有粗大晶粒以及气孔和夹渣等现象。

本发明的目的之二包括提供一种上述锌铝合金圆锭的制备方法，该方法简单，易操作，成品率高，生产效率高，能够有效解决目前圆锭存在的重力偏析问题。

本发明的目的之三包括提供一种上述锌铝合金圆锭的应用，例如可用于制备锌铝合金材料。

本发明的目的之四包括提供一种由上述锌铝合金圆锭加工而成的锌铝合金材料。

本发明是这样实现的：

第一方面，本申请提供一种锌铝合金圆锭，按质量百分数计，其化学成分包括小于0.05％且大于0的Ti和小于0.05％且大于0的B中的至少一种以及3.5-28.5％的Al、0.01-0.5％的Mg、0.5-3.5％的Cu、小于0.1％的Fe，余量为Zn。

在可选的实施方式中，锌铝合金圆锭的化学成分包括11.5-28.5％的Al、0.01-0.35％的Mg、0.8-3.5％的Cu、小于0.1％的Fe、小于或等于0.05％且大于0的Ti以及小于或等于0.05％且大于0的B，余量为Zn。

在可选的实施方式中，锌铝合金圆锭的直径为80-320mm。

第二方面，本申请还提供如前述锌铝合金圆锭的制备方法，包括以下步骤：将具有上述化学成分的熔体进行垂直半连续铸造。

在可选的实施方式中，垂直半连续铸造的条件包括：铸造速度为80-200mm/min，铸造过程中熔体的温度为480-550℃，每根铸锭的冷却水流量为1.5-4.5m³/h，冷却水温度为10-35℃。

在可选的实施方式中，垂直半连续铸造于带有保温冒的热顶结晶器中进行。

在可选的实施方式中，熔体主要经以下步骤制得：将按上述化学成分配料后的原料进行熔炼。