一種壓鑄用超硬鋅合金及其制備方法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，具體是一種壓鑄用超硬鋅合金及其制備方法和用途。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有壓鑄用鋅合金材料通常包括鋁、鐵、銅、鋅等成分，由于合金中各元素的含量不同，因此各元素在合金中空間分布差異較大，導(dǎo)致各合金綜合性能不同，特別是力學(xué)性能上差異較大。鑄造過程容易出現(xiàn)疏松、偏析等缺陷，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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種適用于高溫重載工作的壓鑄用的鋅合金及其制備方法和用途，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種壓鑄用超硬鋅合金，由以下按照質(zhì)量百分比的成分組成:鋅18.1-22.5%、鈷 3.5-5.5%、鐵 11.5-15.5%、銅 4.3-7.4%、磷 1.2-3.6%、鉻 3.3-5.4%、錳 0.3-2.5%、硅
0.2-1.7%、硫 0.1-0.9%、鉬 1.1-2.2%、砸 0.3-0.7%、銦 0.1-0.6%、鎵 1.3-2.3%，余量為鋁。
[0005]作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，本發(fā)明由以下按照質(zhì)量百分比的成分組成:鋅
19.1-21.1%、鈷 4.2-4.8%、鐵 12.5-14.5%、銅 5.3-6.4%、磷 2.1-2.8%、鉻 3.9-4.7%、錳
1.1-1.9%、硅 0.6-1.2%、硫 0.3-0.7%、鉬 1.5-1.9%、砸 0.4-0.6%、銦 0.3-0.5%、鎵 1.6-1.8%，余量為招。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，本發(fā)明由以下按照質(zhì)量百分比的成分組成:鋅20.5%、鈷 4.5%、鐵 13.5%、銅 5.9%、磷 2.4%、鉻 4.3%、錳 1.5%、硅 0.9%、硫 0.5%、鉬 1.6%、砸 0.5%、銦
0.4%、鎵1.7，余量為鋁。
[0007]本發(fā)明還提供一種壓鑄用超硬鋅合金的制備方法，包括以下步驟:
1)將鋅、鈷、鐵、銅、鋁放入真空熔煉爐坩禍中，抽真空至8.8X10-2Pa以上，開始升溫，待溫度升至850-900°C后，停止抽真空并向真空熔煉爐中充入惰性氣體至4.5X104Pa ;然后繼續(xù)升溫至1300-1350 °C，待鋅、鈷、鐵、銅完全溶解后，開始在鋅、鈷、鐵、銅合金液中充入惰性氣體并攪拌30-40分鐘，將合金液冷卻，得到中間合金；
2)將中間合金與其他剩余組分加入到真空熔煉爐坩禍中，抽真空至8X10-2Pa以上，開始升溫，待溫度升至900-950 °C后，停止抽真空并向真空熔煉爐中充入惰性氣體至4X104Pa ;然后繼續(xù)升溫至1300-1400°C，待合金完全溶解，精煉靜置30-35分鐘后，檢驗(yàn)熔體成分合格后即得精煉液；
3)將精煉液降溫至650-700°C后壓鑄到經(jīng)過預(yù)熱至250-300°C的模具型腔中，其中充型開始時(shí)的精煉液熔體流速為0.4m/s、鑄造壓力為75MPa，充型率超過65%后，提高精煉液的熔體流速至2.5m/s、鑄造壓力為105MPa，直至充型壓鑄結(jié)束；
4)熱處理:將壓鑄鑄件在450°C條件下均勻化30-35h后水淬至室溫后，再升溫至160-170°C進(jìn)行12-15h的時(shí)效處理，即得壓鑄用的鋅合金。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，本發(fā)明所述的超硬鋅合金在制備壓鑄件中的用途。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明中各成分及含量的合理配置，保證鋅合金具有足夠的力學(xué)性能，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，特別適用于制備高溫重載工作條件下的壓鑄件的硬度要求。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0011]一種壓鑄用超硬鋅合金，由以下按照質(zhì)量百分比的成分組成:鋅18.1-22.5%、鈷 3.5-5.5%、鐵 11.5-15.5%、銅 4.3-7.4%、磷 1.2-3.6%、鉻 3.3-5.4%、錳 0.3-2.5%、硅
0.2-1.7%、硫 0.1-0.9%、鉬 1.1-2.2%、砸 0.3-0.7%、銦 0.1-0.6%、鎵 1.3-2.3%，余量為鋁。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，本發(fā)明由以下按照質(zhì)量百分比的成分組成:鋅
19.1-21.1%、鈷 4.2-4.8%、鐵 12.5-14.5%、銅 5.3-6.4%、磷 2.1-2.8%、鉻 3.9-4.7%、錳
1.1-1.9%、硅 0.6-1.2%、硫 0.3-0.7%、鉬 1.5-1.9%、砸 0.4-0.6%、銦 0.3-0.5%、鎵 1.6-1.8%，余量為招。
[0013]本發(fā)明還提供一種壓鑄用超硬鋅合金的制備方法，包括以下步驟:
1)將鋅、鈷、鐵、銅、鋁放入真空熔煉爐坩禍中，抽真空至8.8X10-2Pa以上，開始升溫，待溫度升至850-900°C后，停止抽真空并向真空熔煉爐中充入惰性氣體至4.5X104Pa ;然后繼續(xù)升溫至1300-1350 °C，待鋅、鈷、鐵、銅完全溶解后，開始在鋅、鈷、鐵、銅合金液中充入惰性氣體并攪拌30-40分鐘，將合金液冷卻，得到中間合金；
2)將中間合金與其他剩余組分加入到真空熔煉爐坩禍中，抽真空至8X10-2Pa以上，開始升溫，待溫度升至900-950 °C后，停止抽真空并向真空熔煉爐中充入惰性氣體至4X104Pa ;然后繼續(xù)升溫至1300-1400°C，待合金完全溶解，精煉靜置30-35分鐘后，檢驗(yàn)熔體成分合格后即得精煉液；
3)將精煉液降溫至650-700°C后壓鑄到經(jīng)過預(yù)熱至250-300°C的模具型腔中，其中充型開始時(shí)的精煉液熔體流速為0.4m/s、鑄造壓力為75MPa，充型率超過65%后，提高精煉液的熔體流速至2.5m/s、鑄造壓力為105MPa，直至充型壓鑄結(jié)束；
4)熱處理:將壓鑄鑄件在450°C條件下均勻化30-35h后水淬至室溫后，再升溫至160-170°C進(jìn)行12-15h的時(shí)效處理，即得壓鑄用的鋅合金。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，本發(fā)明所述的超硬鋅合金在制備壓鑄件中的用途。
[0015]實(shí)施例1
本發(fā)明實(shí)施例中，一種壓鑄用超硬鋅合金，由以下按照質(zhì)量百分比的成分組成:鋅
20.5%、鈷 4.5%、鐵 13.5%、銅 5.9%、磷 2.4%、鉻 4.3%、錳 1.5%、硅 0.9%、硫 0.5%、鉬 1.6%、砸
0.5%、銦0.4%、鎵1.7，余量為鋁。其具體制備方法，包括以下步驟:
1)將鋅、鈷、鐵、銅、鋁放入真空熔煉爐坩禍中，抽真空至8.8X10-2Pa以上，開始升溫，待溫度升至850-900°C后，停止抽真空并向真空熔煉爐中充入惰性氣體至4.5X104Pa ;然后繼續(xù)升溫至1300-1350 °C，待鋅、鈷、鐵、銅完全溶解后，開始在鋅、鈷、鐵、銅合金液中充入惰性氣體并攪拌30-40分鐘，將合金液冷卻，得到中間合金；
2)將中間合金與其他剩余組分加入到真空熔煉爐坩禍中，抽真空至8X10-2Pa以上，開始升溫，待溫度升至900-950 °C后，停止抽真空并向真空熔煉爐中充入惰性氣體至4X104Pa ;然后繼續(xù)升溫至1300-1400°C，待合金完全溶解，精煉靜置30-35分鐘后，檢驗(yàn)熔體成分合格后即得精煉液；
3)將精煉液降溫至650-700°C后壓鑄到經(jīng)過預(yù)熱至250-300°C的模具型腔中，其中充型開始時(shí)的精煉液熔體流速為0.4m/s、鑄造壓力為75MPa，充型率超過65%后，提高精煉液的熔體流速至2.5m/s、鑄造壓力為105MPa，直至充型壓鑄結(jié)束；
4)熱處理:將壓鑄鑄件在450°C條件下均勻化30-35h后水淬至室溫后，再升溫至160-170°C進(jìn)行12-15h的時(shí)效處理，即得壓鑄用的鋅合金。
[0016]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
[0017]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓鑄用超硬鋅合金，其特征在于，由以下按照質(zhì)量百分比的成分組成:鋅18.1-22.5%、鈷 3.5-5.5%、鐵 11.5-15.5%、銅 4.3-7.4%、磷 1.2-3.6%、鉻 3.3-5.4%、錳0.3-2.5%、硅 0.2-1.7%、硫 0.1-0.9%、鉬 1.1-2.2%、砸 0.3-0.7%、銦 0.1-0.6%、鎵 1.3-2.3%，余量為招。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓鑄用超硬鋅合金，其特征在于，由以下按照質(zhì)量百分比的成分組成:鋅 19.1-21.1%、鈷 4.2-4.8%、鐵 12.5-14.5%、銅 5.3-6.4%、磷 2.1-2.8%、鉻3.9-4.7%、錳 1.1-1.9%、硅 0.6-1.2%、硫 0.3-0.7%、鉬 1.5-1.9%、砸 0.4-0.6%、銦 0.3-0.5%、鎵1.6-1.8%，余量為鋁。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓鑄用的鋅合金，其特征在于，由以下按照質(zhì)量百分比的成分組成:鋅 20.5%、鈷 4.5%、鐵 13.5%、銅 5.9%、磷 2.4%、鉻 4.3%、錳 L 5%、硅(λ 9%、硫(λ 5%、鉬1.6%、砸0.5%、銦0.4%、鎵1.7，余量為鋁。4.一種如權(quán)利要求1-3任一所述的壓鑄用超硬鋅合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將鋅、鈷、鐵、銅、鋁放入真空熔煉爐坩禍中，抽真空至8.8Χ 10 2Pa以上，開始升溫，待溫度升至850-900°C后，停止抽真空并向真空熔煉爐中充入惰性氣體至4.5X104Pa ;然后繼續(xù)升溫至1300-1350°C，待鋅、鈷、鐵、銅完全溶解后，開始在鋅、鈷、鐵、銅合金液中充入惰性氣體并攪拌30-40分鐘，將合金液冷卻，得到中間合金； 2)將中間合金與其他剩余組分加入到真空熔煉爐坩禍中，抽真空至8X102Pa以上，開始升溫，待溫度升至900-950 °C后，停止抽真空并向真空熔煉爐中充入惰性氣體至4X104Pa ;然后繼續(xù)升溫至1300-1400°C，待合金完全溶解，精煉靜置30-35分鐘后，檢驗(yàn)熔體成分合格后即得精煉液； 3)將精煉液降溫至650-700°C后壓鑄到經(jīng)過預(yù)熱至250-300°C的模具型腔中，其中充型開始時(shí)的精煉液熔體流速為0.4m/s、鑄造壓力為75MPa，充型率超過65%后，提高精煉液的熔體流速至2.5m/s、鑄造壓力為105MPa，直至充型壓鑄結(jié)束； 4)熱處理:將壓鑄鑄件在450°C條件下均勻化30-35h后水淬至室溫后，再升溫至160-170°C進(jìn)行12-15h的時(shí)效處理，即得壓鑄用的鋅合金。5.如權(quán)利要求1-3任一所述的超硬鋅合金在制備壓鑄件中的用途。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓鑄用超硬鋅合金及其制備方法和用途，該鋅合金由以下按照質(zhì)量百分比的成分組成：由以下按照質(zhì)量百分比的成分組成：鋅18.1-22.5%、鈷3.5-5.5%、鐵11.5-15.5%、銅4.3-7.4%、磷1.2-3.6%、鉻3.3-5.4%、錳0.3-2.5%、硅0.2-1.7%、硫0.1-0.9%、鉬1.1-2.2%、硒0.3-0.7%、銦0.1-0.6%、鎵1.3-2.3%，余量為鋁。本發(fā)明中各成分及含量的合理配置，保證鋅合金具有足夠的力學(xué)性能，不但具有優(yōu)異的常溫力學(xué)性能，即便在超過150℃的條件下仍能滿足使用要求，特別適用于制備高溫重載工作條件下的壓鑄件的硬度要求。
【IPC分類】B22D17/00, C22C1/03, C22C30/06, C22C21/10, C22F1/053
【公開號】CN105420568
【申請?zhí)枴緾N201510912180
【發(fā)明人】王立鑫
【申請人】王立鑫
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月11日