專利名稱：高強耐磨鋅基合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋅基合金，尤其涉及用于制造機械受力結(jié)構(gòu)件的高強耐磨鋅基合金。
背景技術(shù)：
目前已公開的鋅基合金，如CN85105072A，一種鋅鋁銅錳軸承合金，用以代替常用的青銅耐磨件。該合金中含錳，且銅、鎂含量較高，致使合金的塑性和韌性降低，不能用于實際生產(chǎn)中。再如CN1045131A，一種制造軸承實體保持器的鋅基合金材料，在上述申請專利的基礎(chǔ)上添加了鉛元素，增加了合金的耐磨性能及切削性能。去除了錳元素，使合金經(jīng)熱處理后塑性及韌性增加。這種含鉛合金在鑄態(tài)下易脆裂，也容易老化。并且熱處理后硬度及耐磨性均會下降，不適合用于機械受力結(jié)構(gòu)件。另外，CN1046563A，高鋁鋅基耐磨合金，公開另一種體系的代替錫青銅的耐磨鋅基合金，這種鋅基合金采用高鋁比例，同時加人硅元素，以增加合金組織中的硬質(zhì)點。這種耐磨合金的高鋁配比使結(jié)晶區(qū)間增大，從而使合金組織內(nèi)部容易產(chǎn)生疏松，導(dǎo)致整體強度差，同樣也不能實際應(yīng)用于機械受力結(jié)構(gòu)件。
為了解決上述的問題，中國專利CN1070231公開了一種制造機械受力結(jié)構(gòu)件鋅基合金，該合金雖然能應(yīng)用于機械受力結(jié)構(gòu)件和耐磨鑄件，但由于其中的金屬鈣，致使生產(chǎn)成本大大上升，而使該合金無法得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有鋅基合金的性能不能滿足制造適合實際應(yīng)用的機械受力結(jié)構(gòu)件的要求的狀況，金屬鈣采購成本高，并且不易攜帶的缺陷，提供一種抗拉強度、硬度、耐磨性能均優(yōu)于錫青銅和鉛黃銅，組織致密均勻，生產(chǎn)成本低，能用于制造機械受力結(jié)構(gòu)件的鋅基合金。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種高強耐磨鋅基合金，該合金由以下組份以按重量百分數(shù)計組成鋁20～30％，銅1～3％，鎂0.005～0.04％，鈰0.004～0.3％，石灰石0.02～0.12％，鈦0.01～0.5％，余量為鋅。
作為優(yōu)選，所述的合金由以下組份以按重量百分數(shù)計組成鋁25～28％，銅2～3％，鎂0.03～0.04％，鈰0.1～0.3％，石灰石0.08～0.12％，鈦0.2～0.5％，余量為鋅。
作為最優(yōu)選，所述的合金由以下組份以按重量百分數(shù)計組成鋁27％，銅2.4％，鎂0.037％，鈰0.15％，石灰石0.08％，鈦0.25％，余量為鋅。
作為優(yōu)選，上述的方案中所述的鈰可以由含有鈰的混合稀土代替。
本發(fā)明的技術(shù)要點如下1、銅和鎂組分在所說的含量內(nèi)能提高合金的強度和硬度，加入量太少，銅、鎂元素的作用不明顯，加人量太大，易使合金發(fā)生脆裂。
2、用石灰石代替金屬鈣，解決了金屬鈣采購成本高，并且不易攜帶的缺陷。同時石灰石也能形成細小的晶粒，均勻分布在合金組織中，形成金屬間化合物而強化合金，晶粒也明顯細化，從而增加組織的致密度。
3、鈦能在合金中形成高熔點的化合物相，在合金結(jié)晶時作為外來晶核起細化晶粒作用，從而提高合金的強度和硬度。
4、鈰〔或以鈰為主要成份混合稀土)，加入后與銅、鋅作用生成高熔點化合物相，使基體晶粒明顯細化，且提高流動性，使內(nèi)部組織均勻致密，從而提高了強度和硬度。
本發(fā)明合金的特點和主要的技術(shù)指標1、鑄態(tài)下抗拉強度高(σb330～450MP)，硬度大(HBS 100～143kg/mm〕，耐磨性能好(摩擦系數(shù)比錫青銅小3倍以上)。2、熔煉和澆注溫度低，是青銅和黃銅的1/2，節(jié)約了大量的能源，并且也提高了壓鑄模的使用壽命。3、與銅合金比，流動性好(95cm)，線收縮小(1.29％)，熔煉簡單，勞動條件改善，環(huán)境污染減少。4、在熔煉過程中元素?zé)龘p少，氧化輕，吸氣少，熔煉時可不加溶劑和除氣劑。5、合金加工性能好，易于切削、拋光和裝飾性表面處理。6、材料易得，容易攜帶，生產(chǎn)成本低。
本發(fā)明合金在鑄態(tài)下就能滿足制造有強度、硬度，耐磨性能要求的各種機械受力結(jié)構(gòu)件，用于紡織機械上可以降低2～5分貝的噪音，并且無火花特性，可以安全用于油田、油井、煤礦及天然氣等威脅作業(yè)場合。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的具體實施方式
做一個詳細的說明本發(fā)明合金的生產(chǎn)工藝如下將鋁錠和預(yù)先配制好的鈦～5％及鋁～50％銅中間合金裝人坩鍋中加熱熔化，全部熔化后壓人經(jīng)預(yù)熱后的70％鋅錠，化清后，用鐘罩壓人用鋁箔包好的石灰石，在700℃時加人混合稀土鋁～10％稀士中間合金，再加入剩余鋅錠，降溫并充分攪拌均勻，扒渣后，在530℃～600℃用鐘罩壓人鎂錠，待鎂全部吸收后，靜止5～10分鐘后澆注。用壓鑄、金屬型及砂型鑄造成形。
本發(fā)明的實施例的鋅基合金的組成(重量百分比)見下表1。
表1鋅基合金的組成 本發(fā)明實施例的鋅基合金的性能見下表2。
表2鋅基合金的性能 表2中的抗拉強度由GB228-87金屬拉仲試驗法測定。硬度由GB231-84金屬布氏硬度試驗法測定，摩擦磨損經(jīng)MM200型摩擦磨損機測定。流動性由螺旋試樣法測定。線收縮由線收縮測量儀測定。
本發(fā)明鋅基合金已成功地使用在紡織機的軸襯件和結(jié)構(gòu)機件上，其鑄件質(zhì)量完全能滿足紡織機生產(chǎn)的需要。
權(quán)利要求
1.高強耐磨鋅基合金，其特征在于該合金由以下組份以按重量百分數(shù)計組成鋁20～30％，銅1～3％，鎂0.005～0.04％，鈰0.004～0.3％，石灰石0.02～0.12％，鈦0.01～0.5％，余量為鋅。
2.如權(quán)利要求1所述的高強耐磨鋅基合金，其特征在于所述的合金由以下組份以按重量百分數(shù)計組成鋁25～28％，銅2～3％，鎂0.03～0.04％，鈰0.1～0.3％，石灰石0.08～0.12％，鈦0.2～0.5％，余量為鋅。
3.如權(quán)利要求2所述的高強耐磨鋅基合金，其特征在于所述的合金由以下組份以按重量百分數(shù)計組成鋁27％，銅2.4％，鎂0.037％，鈰0.15％，石灰石0.08％，鈦0.25％，余量為鋅。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的高強耐磨鋅基合金，其特征在于所述的鈰由含有鈰的混合稀土代替。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋅基合金，尤其涉及用于制造機械受力結(jié)構(gòu)件的高強耐磨鋅基合金。該合金由以下組份以按重量百分數(shù)計組成鋁20～30％，銅1～3％，鎂0.005～0.04％，鈰0.004～0.3％，石灰石0.02～0.12％，鈦0.01～0.5％，余量為鋅。本發(fā)明的合金在鑄態(tài)下抗拉強度高，硬度大，耐磨性能好，內(nèi)部收縮小。合金能滿足制造強度、硬度，耐磨性能要求高的各種機械受力結(jié)構(gòu)件。
文檔編號C22C18/04GK1865472SQ20051005036
公開日2006年11月22日 申請日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月19日
發(fā)明者王建生, 盛純樂, 徐長生, 程駿良 申請人:王建生