一種新型軸承用鋅合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新型的軸承用鋅合金，所述鋅合金具有如下的化學(xué)組成：以重量百分含量計（wt.%），Al17-20、Cu2.5-4.5、Mg0.05-0.1、Si1.5-3、Sb0.02-0.05、Sc0.05-0.1，余量為Zn和不可避免的雜質(zhì)。其具有優(yōu)異的力學(xué)性能，特別是適合于在重載、高溫環(huán)境下使用的強度和硬度，具體是首先通過簡單的合金元素以及適量的配比進(jìn)行原料準(zhǔn)備，然后通過適當(dāng)熔煉工藝，以及隨后的壓鑄得到鑄件，然后將鑄件進(jìn)行熱處理，以得到本發(fā)明的鋅合金，其中合金的成分、熔煉，以及壓鑄的工藝參數(shù)和熱處理的工藝參數(shù)都進(jìn)行了最優(yōu)的選取時，以獲得性能優(yōu)異的產(chǎn)品。
【專利說明】一種新型軸承用鋅合金
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋅及其合金在機械工業(yè)中應(yīng)用的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是提供一種新型的應(yīng)用于軸承等耐磨件的鋅合金。
【背景技術(shù)】
[0002]在機械行業(yè)領(lǐng)域中，滑動軸承合金主要使用傳統(tǒng)的銅基合金和巴氏合金鑄件，但這兩種合金的原料和制造成本都很高，特別隨著電子通訊等工業(yè)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，對于銅的需求與日俱增，加之銅屬于我國的稀缺資源，造成每年我國需要大量從國外進(jìn)口銅，更進(jìn)一步壓縮了銅基合金作為軸承類部件原材料使用的空間。
[0003]為了替代傳統(tǒng)的銅基合金使用，目前鋅基合金的鑄件作為耐磨減摩材料而被大量用于軸瓦、軸套等軸承類零部件的制造。雖然鋅基合金同樣具有優(yōu)異的強度、塑韌性等力學(xué)性能，以及出色的耐磨減摩性能，但其主要合金成分比重相差大，具有合金凝固溫度范圍寬、鑄造過程容易出現(xiàn)疏松、偏析等缺陷，嚴(yán)重影響了鋅基合金的因應(yīng)用，并且其使用溫度也較低，常常由于重載條件下摩擦磨損所產(chǎn)生的大量放熱使得零部件溫度過熱而難以使用。
[0004]因此，獲得一種具有優(yōu)異鑄造性能，同時能夠滿足在較高溫度條件下使用的新型鋅基合金具有重要的研究意義和廣泛的應(yīng)用前景。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的即在于提供一種新型鋅合金的配方，并通過合理的熔煉和壓力鑄造工藝得到鋅合金，然后經(jīng)過均勻化處理及淬火、時效，最終得到具有優(yōu)異性能的鋅合金。
[0006]本發(fā)明中的鋅合金具有如下的化學(xué)組成:以重量百分含量計(wt.%)，A117-20、Cu2.5-4.5、Mg0.05-0.1、Sil.5-3、Sb0.02-0.05、Sc0.05-0.1，余量為 Zn 和不可避免的雜質(zhì)。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)選的，Al為18 ;
[0008]進(jìn)一步優(yōu)選的，Cu為3 ;
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選的，Mg為0.08 ;
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選的，Si為2.5 ;
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的，Sb為 0.03、Sc 為 0.07。
[0012]具體的，本發(fā)明中的鋅合金是通過以下步驟制備得到:
[0013]I)配料:以重量百分含量計(wt.%)，Al 17-20、Cu2.5-4.5、Mg0.05-0.1、Sil.5-3、Sb0.02-0.05、Sc0.05-0.1，余量為Zn和不可避免的雜質(zhì)準(zhǔn)備原料；其中上述合金成分來自于純度為99.99%的純鋅、重量比1:1的鋁硅合金、重量比1:1的鋅銻合金、重量比1:1的鋁鈧合金、電解銅、工業(yè)純鎂和純鋁。
[0014]2)熔煉:先將純鋅置于熔煉爐中加熱升溫至450-470°C維持5_10min，隨后將溫度升至820-850°C加入工業(yè)純鋁、鋁硅合金、鋁鈧合金和電解銅并持續(xù)攪拌直至鋁硅合金和電解銅全部熔化，之后降溫至680-700°C并加入鋅銻合金并持續(xù)攪拌直至鋅銻合金全部熔化，隨后降溫至620-650°C并將工業(yè)純鎂按壓至熔體底部維持至少5-10min，之后攪拌熔體并再次升溫至720-750°C同時加入精煉劑進(jìn)行精煉，靜置10-15min后，檢驗熔體成分合格后完成溶煉。
[0015]3)壓鑄:將成分合格的熔體降溫至550_580°C后壓鑄到經(jīng)過預(yù)熱至180-200°C的模具型腔中，其中充型開始時的熔體流速為0.5-0.8m/s、鑄造壓力為60-70MPa，充型率超過50%后，提高熔體的流速至3-3.5m/s、鑄造壓力為90_100MPa，直至充型壓鑄結(jié)束。
[0016]6)熱處理:將壓鑄鑄件在380-400°C條件下均勻化20_24h后水淬至室溫后，再升溫至120-150°C進(jìn)行5-10h的時效處理。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點在于:(1)合理地設(shè)計了軸承用鋅合金的成分，得到了具有優(yōu)異壓鑄和時效性能的鋅合金；(2)采取了合適的原料和熔煉工藝，保證了合金的性能；(3)選擇了最佳的壓鑄工藝參數(shù)以獲得性能優(yōu)異的鋁合金；(4)采用了最為有效的熱處理工藝和參數(shù)，最大限度地提高了鋁合金的性能；(5)鋅合金不但具有優(yōu)異的常溫力學(xué)性能，即便在超過150°C的條件下仍能滿足使用要求。
【具體實施方式】
[0018]實施例1-4，以及對比例1-9:
[0019]I)配料:按表1所給出的合金配比進(jìn)行配料，其中合金成分來自于純度為99.99%的純鋅、重量比1:1的鋁硅合金、重量比1:1的鋅銻合金、重量比1:1的鋁鈧合金、電解銅、工業(yè)純鎂、純鋁等原料。
[0020]2)熔煉:先將純鋅置于熔煉爐中加熱升溫至460°C維持lOmin，隨后將溫度升至830°C加入工業(yè)純鋁、鋁硅合金、鋁鈧合金和電解銅并持續(xù)攪拌直至鋁硅合金和電解銅全部熔化，之后降溫至690°C并加 入鋅銻合金并持續(xù)攪拌直至鋅銻合金全部熔化，隨后降溫至640°C并將工業(yè)純鎂按壓至熔體底部維持至少5min，之后攪拌熔體并再次升溫至740°C同時加入精煉劑進(jìn)行精煉，靜置15min后,檢驗熔體成分合格后完成熔煉。
[0021]3)壓鑄:將成分合格的熔體降溫至560°C后壓鑄到經(jīng)過預(yù)熱至180°C的模具型腔中，其中充型開始時的熔體流速為0.6m/s、鑄造壓力為65MPa，充型率超過50%后，提高熔體的流速至3.3m/s、鑄造壓力為95MPa，直至充型壓鑄結(jié)束。
[0022]4)熱處理:將壓鑄鑄件在390°C條件下均勻化22h后水淬至室溫后，再升溫至130°C進(jìn)行8h的時效處理。
[0023]表1
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種新型的軸承用鋅合金，其特征在于所述鋅合金具有如下的化學(xué)組成:以重量百分含量計(Wt.%)，Al 17-20、Cu2.5-4.5、Mg0.05-0.1、Sil.5-3、Sb0.02-0.05、Sc0.05-0.1，余量為Zn和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅合金，其特征在于:進(jìn)一步優(yōu)選的，Al為18。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅合金，其特征在于:進(jìn)一步優(yōu)選的，Cu為3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅合金，其特征在于:進(jìn)一步優(yōu)選的，Mg為0.08。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅合金，其特征在于:進(jìn)一步優(yōu)選的，Si為2.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅合金，其特征在于:進(jìn)一步優(yōu)選的，Sb為0.03,Sc為0.07。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述的鋅合金，其特征在于:所述鋅合金通過以下步驟制備得到: 1)配料:按所述鋅合金的化學(xué)組成準(zhǔn)備原料；其中上述合金成分來自于純度為99.99%的純鋅、重量比1:1的鋁硅合金、重量比1:1的鋅銻合金、重量比1:1的鋁鈧合金、電解銅、工業(yè)純鎂和純鋁； 2)熔煉:先將純鋅置 于熔煉爐中加熱升溫至450-470°C維持5-10min，隨后將溫度升至820-850°C加入工業(yè)純鋁、鋁硅合金、鋁鈧合金和電解銅并持續(xù)攪拌直至鋁硅合金和電解銅全部熔化，之后降溫至680-700°C并加入鋅銻合金并持續(xù)攪拌直至鋅銻合金全部熔化，隨后降溫至620-650°C并將工業(yè)純鎂按壓至熔體底部維持至少5-10min，之后攪拌熔體并再次升溫至720-750°C同時加入精煉劑進(jìn)行精煉，靜置10-15min后，檢驗熔體成分合格后完成熔煉； 3)壓鑄:將成分合格的熔體降溫至550-580°C后壓鑄到經(jīng)過預(yù)熱至180-200°C的模具型腔中，其中充型開始時的熔體流速為0.5-0.8m/s、鑄造壓力為60-70MPa，充型率超過50%后，提高熔體的流速至3-3.5m/s、鑄造壓力為90-100MPa，直至充型壓鑄結(jié)束； 6)熱處理:將壓鑄鑄件在380-40(TC條件下均勻化20-24h后水淬至室溫后，再升溫至120-150°C進(jìn)行5-10h的時效處理。
【文檔編號】C22C18/04GK103526075SQ201310460990
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】季吉清 申請人:蘇州利達(dá)鑄造有限公司