[发明专利]一种制备Zn-Cu-Ti合金铸锭的方法、合金铸锭及合金板材

说明书

本发明提供一种制备Zn‑Cu‑T i合金铸锭的方法、合金铸锭及合金板材，即在Zn‑Cu‑T i合金熔炼过程中，利用稀土变质与高能超声协同处理，促使含Ti和Cu元素的中间合金高效低温熔化/溶解，同时借助其除气除杂、提高熔体形核率、抑制晶粒生长等作用制备出高品质Zn‑Cu‑T i合金，并采用多道次轧制生产出Zn‑Cu‑T i合金板材。与现有Zn‑Cu‑T i合金铸造工艺相比，本发明不仅加速T i、Cu原子低温扩散溶解速度，且降低熔炼温度减少T i与Zn元素烧损率，同时促使Zn‑Cu‑T i合金溶质匀化、熔体净化与组织细化，有利于制备最终达到欧洲EN988标准的高表面质量、高机械性能、高耐蚀性能的高品质板材，本发明工艺稳定、可控性强，应用前景好。

技术领域

本发明涉及锌合金制备及冶炼技术领域，特别是涉及一种高效低温制备Zn-Cu-Ti合金铸锭的材法及制备得到的合金铸锭，由所述合金铸锭制备得到的合金板材。

背景技术

Zn-Cu-Ti合金在锌基合金加工材中占有重要地位。它具有优异综合性能，如其加工性能、成形性能、焊接性能、耐蚀性能、和压花性能良好，且色泽耐久。该合金具有良好的抗蠕变性能，可与黄铜媲美。由于Zn-Cu-Ti合金具备上述优良性能，在国外，特别是在西欧一些发达国家，在上世纪七十年代就大量用于建筑、装饰业,如作屋面板、镶墙板、排水槽等。国内对该材料的性能和应用也作了一些卓有成效研究。有报道称Zn-Cu-Ti合金作为代铜材料试制水箱散热片、散热管、汽车刹车管、输油管、医疗高速牙钻等取得成功。不过目前，国内在Zn-Cu-Ti合金材料的制备与应用方面仍不成熟，因此探索与优化Zn-Cu-Ti合金及其板材制备技术，生产出符合欧洲标准EN988的高品质Zn-Cu-Ti合金板材具有重要社会与经济效益。

Zn熔点仅420℃，远低于Cu和Ti，加之Zn与Ti高温烧损，若直接用纯Cu和纯Ti熔炼不仅会造成Cu和Ti熔化/溶解效率慢、熔化/溶解不完全甚至难熔化/溶解的问题，还会导致Cu和Ti元素难以按设计成分均匀分布到熔体中。目前常常将Cu和Ti元素以Zn-Cu、Zn-Ti或Zn-Cu-Ti等中间合金形式引入熔体中，但一般熔炼温度也在650-750℃，远超Zn合金熔点，且中间合金加入后需要长时间保温以确保其完全熔化/溶解，造成熔体吸气严重，且产生过多氧化夹杂，大大降低熔体品质，同时高温浇铸制备的低品质Zn-Cu-Ti合金组织粗大，难以制备出符合欧洲标准EN988的Zn-Cu-Ti合金板材。

高效铸造出成分纯净、含气量少、组织细小均匀的Zn-Cu-Ti合金是生产高品质Zn-Cu-Ti合金板材的前提。在锌合金熔炼过程中，熔体中易溶解氢、氧、氮、水汽、CO2等气体，稀土易与熔体中的氧、氢等杂质气体反应生成稳定的化合物，此外，稀土可与熔体中有害夹杂物，如铅、镉、锡、铁等金属元素，发生反应生成金属间化合物而沉淀去除，实现了熔体净化；此外稀土利于锌合金熔体大量形核，同时发挥其变质作用抑制晶粒长大，从而细化组织。

目前高品质高质量Zn-Cu-Ti合金及其板材规模化制备亟需解决。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决现有的Zn-Cu-Ti合金熔炼温度高、效率低、杂质多、吸气重、烧损率大、合金组分不易控及制备不出高品质板材等问题，提供了Zn-Cu-Ti合金铸锭的制备方法。在Zn-Cu-Ti合金熔炼过程中，利用稀土元素和超声处理协同作用，降低合金熔炼温度、加速Ti与Cu元素低温熔化/溶解，除气除杂净化熔体，细化组织，从而制备出高品质Zn-Cu-Ti合金，可以降低合金熔炼温度而获得高品质的Zn-Cu-Ti合金。

进一步地，本发明还提供了上述方法制备得到Zn-Cu-Ti合金。

更进一步地，本发明还提供了上述方法制备得到Zn-Cu-Ti合金及合金板材。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案

S1、将合金原料、稀土材料在50-300℃环境下保温2-30min进行预热干燥；所述合金原料包括Zn、含有Ti和/或Cu元素的中间合金；