CN105414426B - 一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，该方法包括：将锌合金管坯或锌合金棒坯在温度为150℃～250℃的条件下进行多道次热旋锻，相应的得到外径不大于6mm的锌合金管材或直径不大于6mm的锌合金棒材；热旋锻过程中对锌合金管坯或锌合金棒坯进行中间退火处理，控制第一次中间退火处理前的总变形量为50％～70％，相邻两次中间退火处理之间的总变形量为50％～70％。本发明采用热旋锻法制备锌合金小规格管材/棒材，利用热加工下锌合金可产生较大的压变形，提高单道次的加工变形量，实现细化晶粒、使第二相均匀分布，从而提升锌合金小规格管材/棒材的力学性能。

Description

一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法
技术领域
本发明属于小规格有色金属管材、棒材的成型加工技术领域，具体涉及一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法。
背景技术
高性能的小规格锌合金管、棒材是理想的可降解医用金属材料，具有良好的市场应用前景。然而，锌合金为密排六方晶体结构，室温塑性变形能力差，高温变形又易发生晶粒长大和热裂，塑性变形温度区间窄。常见的生产小规格金属管、棒材的方法有轧制、拉拔和挤压。然而，轧制很难采用热加工致使道次变形量有限、加工工序繁多且小规格时很难控制变形量；拉拔时受拉应力，单道次变形量常小于20％并且易产生缺陷；挤压通常是作为制备小规格锌合金管、棒坯料的工艺方法，如已有的连续铸挤(CN 102814478 A)和对铸造锌合金进行连续挤压(CN 101698205 A)的加工方法均很难制备出外径或直径6mm以下的小规格锌合金管、棒材。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法。该方法利用热加工下锌合金可产生较大的压变形，提高单道次的加工变形量，实现细化晶粒、使第二相均匀分布，从而提升锌合金小规格管材/棒材的力学性能；采用该方法制备的锌合金小规格管材/棒材，抗拉强度、屈服强度和伸长率较热旋锻前分别提升了16％～30％、21％～33％和10％～21％。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，该方法包括：将锌合金管坯或锌合金棒坯在温度为150℃～250℃的条件下进行多道次热旋锻，相应的得到外径不大于6mm的锌合金管材或直径不大于6mm的锌合金棒材；热旋锻过程中对锌合金管坯或锌合金棒坯进行中间退火处理，控制第一次中间退火处理前的总变形量为50％～70％，相邻两次中间退火处理之间的总变形量为50％～70％；所述热旋锻的道次变形量为10％～40％，总变形量不小于70％；所述锌合金管坯的外径和锌合金棒坯的直径均不大于25mm。
上述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，中间退火处理前一道次热旋锻后对锌合金管坯进行除油处理，其余道次热旋锻后均对锌合金管坯进行除油处理和酸洗处理；中间退火处理前一道次热旋锻后直接对锌合金棒坯进行中间退火处理，其余道次热旋锻后均对锌合金棒坯进行机械打磨。
上述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，所述中间退火处理后对经中间退火处理的锌合金管坯进行酸洗去除表面氧化皮，所述中间退火处理后对经中间退火处理的锌合金棒坯进行打磨去除表面氧化皮。
上述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，所述中间退火处理的温度为150℃～300℃，保温时间为30min～60min。
上述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，当所述锌合金管坯的外径或锌合金棒坯的直径为10mm～25mm时，热旋锻的道次变形量为10％～40％，且道次变形量逐次降低，当热旋锻后的锌合金管坯的外径或热旋锻后的锌合金棒坯的直径小于10mm时，控制热旋锻的道次变形量为10％～30％，且道次变形量逐次降低。
上述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，当所述锌合金管坯的外径或锌合金棒坯的直径小于10mm时，热旋锻的道次变形量为10％～30％，且道次变形量逐次降低。
上述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，热旋锻过程中控制旋锻机头主轴转速为200r/min～300r/min。
上述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，所述热旋锻的送料速度为3mm/s～20mm/s。
上述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，所述锌合金管坯热旋锻之前，在芯杆上均匀涂抹由石墨粉和黄油按照1:(6～10)的质量比混合的润滑剂。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用热旋锻法制备锌合金小规格管材/棒材，利用热加工下锌合金可产生较大的压变形，提高单道次的加工变形量，实现细化晶粒、使第二相均匀分布，从而提升锌合金小规格管材/棒材的力学性能。
2、采用本发明的方法制备的锌合金小规格管材/棒材，抗拉强度、屈服强度和伸长率较热旋锻前分别提升了16％～30％、21％～33％和10％～21％。
3、本发明的方法适用于锌合金管材/棒材的制备，尤其是外径/直径不大于6mm的锌合金小规格管材/棒材，避免了现有锌合金小规格管材/棒材制备方法存在的工艺难以控制和容易产生缺陷的问题。
下面通过实施例，对本发明技术方案做进一步的详细说明。
具体实施方式
实施例1
以热旋锻法制备外径5.1mm，壁厚0.65mm的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金管材为例，方法如下：
对外径9mm，壁厚1.5mm的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金管坯进行7道次热旋锻，得到外径为5.1mm，壁厚为0.65mm的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金管材，总变形量为74.3％，每道次热旋锻之前在芯杆上均匀涂抹由石墨粉和黄油按照1:8的质量比混合的润滑剂，热旋锻的送料速度为3mm/s～12mm/s，热旋锻工艺参数见表1；
表1实施例1的热旋锻工艺参数
第1道次、第2道次、第4道次、第5道次、第6道次和第7道次热旋锻后均对锌合金管坯进行除油处理和酸洗处理；第3道次热旋锻后对锌合金管坯进行除油处理，然后进行200℃保温30min的中间退火处理，接着进行酸洗去除表面氧化皮，再进行第4道次热旋锻。
本实施例制备的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金管材的抗拉强度为305MPa，屈服强度为254MPa，伸长率为20％，抗拉强度、屈服强度和伸长率较热旋锻前分别提升了16％、21％和18％。
实施例2
以热旋锻法制备外径5.9mm，壁厚0.6mm的Zn-0.5Fe-0.03Ca锌合金管材为例，方法如下：
对外径16mm，壁厚2.5mm的Zn-0.5Fe-0.03Ca锌合金管坯进行8道次热旋锻，得到外径为5.9mm，壁厚为0.6mm的Zn-0.5Fe-0.03Ca锌合金管材，总变形量为90.6％，每道次热旋锻之前在芯杆上均匀涂抹由石墨粉和黄油按照1:6的质量比混合的润滑剂，热旋锻的送料速度为8mm/s～16mm/s，热旋锻工艺参数见表2；
表2实施例2的热旋锻工艺参数
第1道次、第3道次、第4道次、第6道次、第7道次和第8道次热旋锻后均对锌合金管坯进行除油处理和酸洗处理；第2道次热旋锻后对锌合金管坯进行除油处理，然后进行230℃保温30min的中间退火处理，接着进行酸洗去除表面氧化皮，再进行第3道次热旋锻；第5道次热旋锻后对锌合金管坯进行除油处理，然后进行200℃保温40min的中间退火处理，接着进行酸洗去除表面氧化皮，再进行第6道次热旋锻。
本实施例制备的Zn-0.5Fe-0.03Ca锌合金管材的抗拉强度为280MPa，屈服强度为206MPa，伸长率为17％，抗拉强度、屈服强度和伸长率较热旋锻前分别提升了27％、26％和13％。
实施例3
以热旋锻法制备外径5.9mm，壁厚0.6mm的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金管材为例，方法如下：
对外径25mm，壁厚5.5mm的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金管坯进行11道次热旋锻，得到外径为5.9mm，壁厚为0.6mm的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金管材，总变形量为97.0％，每道次热旋锻之前在芯杆上均匀涂抹由石墨粉和黄油按照1:10的质量比混合的润滑剂，热旋锻的送料速度为10mm/s～20mm/s，热旋锻工艺参数见表3；
表3实施例3的热旋锻工艺参数
第1道次、第3道次、第4道次、第6道次、第7道次、第9道次、第10道次和第11道次热旋锻后均对锌合金管坯进行除油处理和酸洗处理；第2道次热旋锻后对锌合金管坯进行除油处理，然后进行250℃保温30min的中间退火处理，接着进行酸洗去除表面氧化皮，再进行第3道次热旋锻；第5道次热旋锻后对锌合金管坯进行除油处理，然后进行230℃保温40min的中间退火处理，接着进行酸洗去除表面氧化皮，再进行第6道次热旋锻；第8道次热旋锻后对锌合金管坯进行除油处理，然后进行200℃保温40min的中间退火处理，接着进行酸洗去除表面氧化皮，再进行第9道次热旋锻。
本实施例制备的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金管材的抗拉强度为313MPa，屈服强度为233MPa，伸长率为22％，抗拉强度、屈服强度和伸长率较热旋锻前分别提升了30％、33％和16％。
实施例4
以热旋锻法制备直径4.5mm的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金棒材为例，方法如下：
对直径9mm的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金棒坯进行6道次热旋锻，得到直径为4.5mm的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金棒材，总变形量为75.0％，热旋锻的送料速度为3mm/s～12mm/s，热旋锻工艺参数见表4；
表4实施例4的热旋锻工艺参数
第1道次、第2道次、第4道次、第5道次和第6道次热旋锻后均对锌合金棒坯进行机械打磨；第3道次热旋锻后对锌合金棒坯进行150℃保温60min的中间退火处理，然后进行打磨去除表面氧化皮，再进行第4道次热旋锻。
本实施例制备的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金棒材的抗拉强度为302MPa，屈服强度为243MPa，伸长率为21％，抗拉强度、屈服强度和伸长率较热旋锻前分别提升了21％、23％和10％。
实施例5
以热旋锻法制备直径5.4mm的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金棒材为例，方法如下：
对直径18mm的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金棒坯进行8道次热旋锻，得到直径为5.4mm的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金棒材，总变形量为91.0％，热旋锻的送料速度为8mm/s～16mm/s，热旋锻工艺参数见表5；
表5实施例5的热旋锻工艺参数
第1道次、第3道次、第4道次、第6道次、第7道次和第8道次热旋锻后均对锌合金棒坯进行机械打磨；第2道次热旋锻后对锌合金棒坯进行250℃保温30min的中间退火处理，然后进行打磨去除表面氧化皮，再进行第3道次热旋锻；第5道次热旋锻后对锌合金棒坯进行200℃保温40min的中间退火处理，然后进行打磨去除表面氧化皮，再进行第6道次热旋锻。
本实施例制备的Zn-0.1Mg-0.05Sr锌合金棒材的抗拉强度为314MPa，屈服强度为252MPa，伸长率为21％，抗拉强度、屈服强度和伸长率较热旋锻前分别提升了29％、33％和18％。
实施例6
以热旋锻法制备直径5.8mm的Zn-0.5Fe-0.03Ca锌合金棒材为例，方法如下：
对直径24.5mm的Zn-0.5Fe-0.03Ca锌合金棒坯进行10道次热旋锻，得到直径为5.8mm的Zn-0.5Fe-0.03Ca锌合金棒材，总变形量为94.4％，热旋锻的送料速度为8mm/s～20mm/s热旋锻工艺参数见表6；
表6实施例6的热旋锻工艺参数
第1道次、第3道次、第4道次、第6道次、第7道次、第8道次和第10道次热旋锻后均对锌合金棒坯进行机械打磨；第2道次热旋锻后对锌合金棒坯进行300℃保温30min的中间退火处理，然后进行打磨去除表面氧化皮，再进行第3道次热旋锻；第5道次热旋锻后对锌合金棒坯进行250℃保温40min的中间退火处理，然后进行打磨去除表面氧化皮，再进行第6道次热旋锻；第9道次热旋锻后对锌合金棒坯进行150℃保温30min的中间退火处理，然后进行打磨去除表面氧化皮，再进行第10道次热旋锻。
本实施例制备的Zn-0.5Fe-0.03Ca锌合金棒材的抗拉强度为296MPa，屈服强度为237MPa，伸长率为17％，抗拉强度、屈服强度和伸长率较热旋锻前分别提升了26％、30％和21％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，该方法包括：将锌合金管坯或锌合金棒坯在温度为150℃～250℃的条件下进行多道次热旋锻，相应的得到外径不大于6mm的锌合金管材或直径不大于6mm的锌合金棒材；热旋锻过程中对锌合金管坯或锌合金棒坯进行中间退火处理，控制第一次中间退火处理前的总变形量为50％～70％，相邻两次中间退火处理之间的总变形量为50％～70％；所述热旋锻的道次变形量为10％～40％，总变形量不小于70％；所述锌合金管坯的外径和锌合金棒坯的直径均不大于25mm。
2.根据权利要求1所述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，中间退火处理前一道次热旋锻后对锌合金管坯进行除油处理，其余道次热旋锻后均对锌合金管坯进行除油处理和酸洗处理；中间退火处理前一道次热旋锻后直接对锌合金棒坯进行中间退火处理，其余道次热旋锻后均对锌合金棒坯进行机械打磨。
3.根据权利要求1所述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，所述中间退火处理后对经中间退火处理的锌合金管坯进行酸洗去除表面氧化皮，所述中间退火处理后对经中间退火处理的锌合金棒坯进行打磨去除表面氧化皮。
4.根据权利要求1所述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，所述中间退火处理的温度为150℃～300℃，保温时间为30min～60min。
5.根据权利要求1所述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，当所述锌合金管坯的外径或锌合金棒坯的直径为10mm～25mm时，热旋锻的道次变形量为10％～40％，且道次变形量逐次降低，当热旋锻后的锌合金管坯的外径或热旋锻后的锌合金棒坯的直径小于10mm时，控制热旋锻的道次变形量为10％～30％，且道次变形量逐次降低。
6.根据权利要求1所述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，当所述锌合金管坯的外径或锌合金棒坯的直径小于10mm时，热旋锻的道次变形量为10％～30％，且道次变形量逐次降低。
7.根据权利要求1所述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，热旋锻过程中控制旋锻机头主轴转速为200r/min～300r/min。
8.根据权利要求1所述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，所述热旋锻的送料速度为3mm/s～20mm/s。
9.根据权利要求1所述的一种锌合金小规格管材或棒材的热旋锻方法，其特征在于，所述锌合金管坯热旋锻之前，在芯杆上均匀涂抹由石墨粉和黄油按照1:(6～10)的质量比混合的润滑剂。
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