CN109881047A - 一种高性能压铸锌合金新材料 - Google Patents

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马义明
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Abstract

本发明涉及一种高性能压铸锌合金新材料，具体为一种适用于压铸的锌合金新材料，通过调节Al的百分含量和配套熔体处理工艺以锌合金新材料按质量百分比计包括以下组分：Al：3.3～4.3％，Mg：0.02～0.06％，Fe≤0.1％，Pb≤0.005％，Sn≤0.003％，Cd≤0.004％，余量为Zn。本发明涉及的高性能压铸锌合金新材料与现有的3号锌合金相比具有更好的拉伸性能，同时具有较好的压铸性能和较低的成本。

Description

一种高性能压铸锌合金新材料
技术领域
本发明涉及一种压铸锌合金新材料，特别是一种高强韧性能压铸锌合金新材料。
背景技术
随着全球经济的不断发展，虽然铜及铜合金的应用越来越广泛，但铜合金的价格也越来越高，为了替代铜及铜合金材料的研究用以满足现代工业和全球经济的发展需要，国家提出“以锌代铜”发展战略。在我国锌合金用于压铸占据百分之二十以上。其中YZZnAl4A(3号压铸锌合金)、ZA8合金、ZA12是常用的压铸锌合金，由于3号锌合金在共晶点附件流动性好，所以其被公认为压铸锌合金发展的方向，目前超过70％锌铝合金压铸产品都是用ZnAl4，多用于生产综合性能要求高的零部件，如电子器件外壳、灯饰、玩具、仪器仪表以及汽零件等。这些压铸件普遍存在抗拉强度不高，塑形极差，容易在后续加工和使用中断裂或萌生裂纹，使得产品的使用寿命降低。
对于我国GB/T-13818-2009与GB/T-1775-1997中3号锌合金主要元素中都含有Cu元素，虽然Cu的加入，产生固溶强化的效果使得抗拉强度明显增强，但是伸长率会大幅度的下降。对于金属型铸造，GB/T-1775-1997力学要求为抗拉强度175Mpa，伸长率为0.5％。按此生产的3号锌锭韧性不足导致下游压铸产品易失效，为此我们研发了一种高性能压铸锌合金新材料，保持抗拉强度的同时提高了锌合金材料的韧性，不使用贵金属Cu，降低了生产成本。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种高性能压铸锌合金新材料。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高性能压铸锌合金新材料，其特征在于：其主要成分为Al、Mg和Zn，且按照质量百分比计，所述压铸锌合金新材料包括以下组分：
Al：3.3～4.3％，Mg：0.02～0.06％，Fe≤0.1％，Pb≤0.005％，Sn≤0.003％，Cd≤0.004％，余量为Zn。
优选的，所述压铸锌合金新材料，按质量百分比计，包括以下组分：
以Zn为基体，其中主要元素Mg：0.05％为定值，Al取了含量为3.3％、3.53％、3.92％或4.3％四个组成分。不使用贵金属Cu，降低了生产成本。
优选的，所述压铸锌合金新材料的抗拉强度Rm在216-240Mpa。
优选的，所述压铸锌合金新材料的伸长率A5在1.2-1.9％。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明所述高性能压铸锌合金新材料，制备得到的压铸锌合金新材料大幅度增强了韧性，与现有的3号锌合金相比具有更好的拉伸性能，同时具有较好的压铸性能，保持着高的抗拉强度，除此之外减少了贵重金属Cu的加入，减少了生产的成本，提高了产品的竞争力。
附图说明
附图1为本发明所述高性能压铸锌合金新材料的研发流程图；
附图2为本发明所述高性能压铸锌合金新材料的铸造锌合金金属型标准试样及浇冒口***图示；
附图3为本发明实施例1的金相组织照片；
附图4为本发明实施例2的金相组织照片；
附图5为本发明实施例3的金相组织照片；
附图6为本发明实施例4的金相组织照片。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
根据附图1的研发流程图，一种高性能压铸锌合金新材料，其主要成分为Al、Mg和Zn，且按照质量百分比计，所述压铸锌合金新材料包括以下组分：
Al：3.3～4.3％，Mg：0.02～0.06％，Fe≤0.1％，Pb≤0.005％，Sn≤0.003％，Cd≤0.004％，余量为Zn。Mg的含量为压铸锌合金的国标要求范围，取0.05％定值，以确认Al含量变化对锌合金材料性能的影响。
以Zn为基体，其中主要元素Mg的质量百分比：0.05％为定值，Al的质量百分比为3.3％、3.53％、3.92％或4.3％，其余杂质元素Fe、Pb、Sn和Cd小于0.01％。
实施例1：
一种高性能压铸锌合金新材料，其主要成分为Al、Mg和Zn，且按照质量百分比计，所述压铸锌合金新材料包括以下主要元素组分：
Al：3.3％，Mg：0.05％，Zn：96.6412％。
配套熔体处理工艺：原材料包括0号锌、纯铝、纯镁、ZnCl2精炼剂，在500-700℃之间完成精炼；将熔炼合金在550-600℃浇入附图2中依GB/T-1775-1997设计的铸造锌合金金属型标准试样及浇冒口***模具中，然后取出拉伸棒进行力学性能测试，两根试棒取平均值的结果如表2所示；根据压铸锌合金新材料的组分区间设计成分，得到的铸锭用光谱仪测试成分，具体的合金元素成分如表1所示；附图3为50um的金相组织照片。
实施例2：
一种高性能压铸锌合金新材料，其主要成分为Al、Mg和Zn，且按照质量百分比计，所述压铸锌合金新材料包括以下主要元素组分：
Al：3.53％，Mg：0.05％，Zn：96.4146％。
配套熔体处理工艺：原材料包括0号锌、纯铝、纯镁、ZnCl2精炼剂，在500-700℃之间完成精炼；将熔炼合金在550-600℃浇入附图2中依GB/T-1775-1997设计的铸造锌合金金属型标准试样及浇冒口***模具中，然后取出拉伸棒进行力学性能测试，两根试棒取平均值的结果如表2所示；根据压铸锌合金新材料的组分区间设计成分，得到的铸锭用光谱仪测试成分，具体的合金元素成分如表1所示；附图4为50um的金相组织照片。
实施例3：
一种高性能压铸锌合金新材料，其主要成分为Al、Mg和Zn，且按照质量百分比计，所述压铸锌合金新材料包括以下主要元素组分：
Al：3.92％，Mg：0.05％，Zn：96.0213％。
配套熔体处理工艺：原材料包括0号锌、纯铝、纯镁、ZnCl2精炼剂，在500-700℃之间完成精炼；将熔炼合金在550-600℃浇入附图2中依GB/T-1775-1997设计的铸造锌合金金属型标准试样及浇冒口***模具中，然后取出拉伸棒进行力学性能测试，两根试棒取平均值的结果如表2所示；根据压铸锌合金新材料的组分区间设计成分，得到的铸锭用光谱仪测试成分，具体的合金元素成分如表1所示；附图5为50um的金相组织照片。
实施例4：
一种高性能压铸锌合金新材料，其主要成分为Al、Mg和Zn，且按照质量百分比计，所述压铸锌合金新材料包括以下主要元素组分：
Al：4.3％，Mg：0.05％，Zn：95.6458％。
配套熔体处理工艺：原材料包括0号锌、纯铝、纯镁、ZnCl2精炼剂，在500-700℃之间完成精炼；将熔炼合金在550-600℃浇入附图2中依GB/T-1775-1997设计的铸造锌合金金属型标准试样及浇冒口***模具中，然后取出拉伸棒进行力学性能测试，两根试棒取平均值的结果如表2所示；根据压铸锌合金新材料的组分区间设计成分，得到的铸锭用光谱仪测试成分，具体的合金元素成分如表1所示；附图6为50um的金相组织照片。
表1具体实施例主要元素
表2具体实施例力学性能
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高性能压铸锌合金新材料，其特征在于：其主要成分为Al、Mg和Zn，且按照质量百分比计，所述压铸锌合金新材料包括以下组分：
Al：3.3～4.3％，Mg：0.02～0.06％，Fe≤0.1％，Pb≤0.005％，Sn≤0.003％，Cd≤0.004％，余量为Zn。
2.根据权利要求1所述高性能压铸锌合金新材料，其特征在于：所述压铸锌合金新材料，按质量百分比计，包括以下组分：
以Zn为基体，其中主要元素Mg：0.05％为定值，Al取了含量为3.3％、3.53％、3.92％或4.3％四个组成分。
3.根据权利要求1所述高性能压铸锌合金新材料，其特征在于：所述压铸锌合金新材料的抗拉强度Rm在216-240Mpa。
4.根据权利要求1所述高性能压铸锌合金新材料，其特征在于：所述压铸锌合金新材料的伸长率A5在1.2-1.9％。
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