專利名稱：一種鋅合金噴丸及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于金屬表面處理的合金噴丸，尤其涉及一種用于合金鑄件和不銹鋼鑄件制品的除銹清砂、表面改良、鉚接處理等表面處理的鋅合金噴丸，本發(fā)明還涉及該鋅合金噴丸的制備方法。
背景技術(shù)：
在金屬鑄造領(lǐng)域，金屬的表面處理是一項(xiàng)必不可少的工序，對提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的作用。對于壓鑄、模鑄輕合金和不銹鋼鑄件制品的金屬表面處理包括毛邊毛刺的去除、除銹拋光等，而噴丸(也稱拋丸)是常用的方法之一。目前現(xiàn)有的噴(拋)丸包括鋼丸、不銹鋼丸、鋁合金丸和純鋅丸，根據(jù)被處理鑄件的材質(zhì)硬度選用不同材質(zhì)的噴丸。對于像鋁合金、鋅合金、錳合金等被用做汽車零件的輕合金壓鑄件，由于鋼丸和不銹鋼丸硬度太高，容易破壞被處理品表面而不被采用，目前采用的是鋁合金丸和純鋅丸。但是由于鋁丸硬度低、比重小，因此處理效果不好，并且由磨擦產(chǎn)生的粉塵容易產(chǎn)生粉塵爆炸問題。雖然使用純鋅丸的粉塵爆炸可能性低，但容易使被處理品表面變黑，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量；而且純鋅丸的硬度較低，處理時間長，影響生產(chǎn)效率。
目前，鋁合金丸和純鋅丸均采用拉絲、切絲的辦法來生產(chǎn)，生產(chǎn)工序長，要求生產(chǎn)場地大；而且生產(chǎn)的噴丸為圓柱狀，不是球狀，噴丸效果差。為了獲得球狀產(chǎn)品，需要進(jìn)行圓整化，致使生產(chǎn)效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種硬度、比重適中，成品率高的鋅合金噴丸。
本發(fā)明技術(shù)方案還提供上述鋅合金噴丸的制備方法。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種鋅合金噴丸，包括鋅和銅、鎂、鋁中的一種或一種以上的組合。
優(yōu)選的，所述鋅合金噴丸由鋅、銅，鎂、鋁組成。
優(yōu)選的，所述鋅合金噴丸按重量份數(shù)比由以下組份組成銅0.05～15份，鎂0.03～5份，鋁0.01～2份，鋅78-99.9份；且通過改變各組分的重量份數(shù)，鋅合金噴丸的硬度在Hv40-150范圍內(nèi)可調(diào)。
優(yōu)選的，所述鋅合金噴丸按重量份數(shù)比由以下組份組成銅4～10份，鎂1～4份，鋁0.5～1.5份，鋅85～95份。
優(yōu)選的，所述鋅合金噴丸按重量份數(shù)比由以下組份組成銅6～8份，鎂2～3份，鋁0.8～1.2份，鋅87～91份。
其中所述鋅合金噴丸的顆粒直徑為0.1～2.2mm。
制備上述鋅合金噴丸的方法，包括以下步驟①熔化將鋅和銅、鎂、鋁中的一種或一種以上的組合的混合物置于金屬熔融爐中熔化，得到熔融液，熔化溫度為480～750℃，熔化時間為1～2小時。
②成丸將步驟①制得的熔融液轉(zhuǎn)入帶有滴管的中間包中，熔融液通過滴管滴入冷卻水中，滴管的直徑范圍為0.1～2.2mm，冷卻水溫度控制在15～50℃范圍內(nèi)。
③干燥篩分將鋅合金噴丸經(jīng)過轉(zhuǎn)筒干燥器進(jìn)行除濕干燥，然后進(jìn)行篩分，得到各種粒徑的鋅合金噴丸產(chǎn)品。鋅合金噴丸也可用其他已知方式干燥。
Cu和Mg在Zn中有較高的固溶度和溶解度變化，所以Cu和Mg能明顯提高Zn的硬度、強(qiáng)度和沖擊韌性。在一定的范圍內(nèi)，提高Cu和Mg的含量可以提高Zn-Cu-Mg合金的硬度。利用本發(fā)明的鋅合金噴丸制造方法，鋅合金熔融液在降落冷卻成丸的過程中，在本發(fā)明所述的條件下將發(fā)生包晶反應(yīng)，較軟的η相(Zn基共溶體)的周圍被較硬的ε相(CuZn3)包圍。在噴丸過程中，利用較硬的ε相外殼與被處理表面撞擊，以起到較好的清掃效果；而利用內(nèi)核較軟的η相，使其具有一定的彈性和緩沖作用，在不破壞表面的情況下使被處理物的表面光潔并具有銀白色光澤，又可以避免被處理物的表面遭到破壞。
單純的Zn-Cu二元合金具有體積不穩(wěn)定、表面脆性較大的缺點(diǎn)，同時受微量雜質(zhì)如Pb的影響，在潮濕空氣中容易發(fā)生晶間腐蝕，適量鎂的加入可以有效地彌補(bǔ)這一不足。
本發(fā)明中加入Al的目的是防止Zn合金的氧化傾向，提高鋅合金噴丸的表面質(zhì)量。在高溫熔融態(tài)鋅合金冷卻成丸以及在噴(拋)丸施工中，鋅合金均處于高溫，氧化傾向?qū)⒂绊懫鋵?shí)施效果和使用壽命。另外，加入微量的Al能有效抑制FeZn7化合物的生成，減輕鋅合金噴丸的脆性，從而消除原料鋅錠中微量雜質(zhì)Fe對鋅合金的不利影響，使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到穩(wěn)定化。
本發(fā)明提供的鋅合金噴丸硬度在Hv40～150范圍內(nèi)，既能得到良好的清掃效果又能使處理后的物品表面光潔并具有銀白色光澤。當(dāng)硬度低于Hv40時，清掃效果低，并且由于銅和鎂的含量低，鋅的本來特征被保留，容易使被處理物的表面變黑；當(dāng)硬度超過Hv150時鋅合金噴丸的硬度過大，而且韌性不足，鋅合金噴丸容易破碎，且硬度太高容易導(dǎo)致被處理金屬表面遭到破壞。
本發(fā)明選定鋅合金拋丸的直徑為0.1～2.2mm。應(yīng)用時可以根據(jù)被處理鑄件的形狀、大小及其表面狀況來選擇，達(dá)到既可以得到較高處理能力，又可以得到良好表面處理效果，使被處理物表面光潔，并具有銀白的光澤等處理目的。
本發(fā)明具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)
與現(xiàn)有的鋁合金丸相比，本發(fā)明提供的新型鋅合金噴丸處理效率高，處理質(zhì)量好，且粉塵爆炸危險性低。與純鋅丸相比，本發(fā)明提供的新型鋅合金噴丸消除了被處理品表面易變黑的缺點(diǎn)，且抗氧化性好，使用壽命延長，同時其硬度增大且可調(diào)，適應(yīng)范圍擴(kuò)大。本發(fā)明提供的新型鋅合金噴(拋)丸表面光滑，無需球磨圓整。另外，本發(fā)明使用的設(shè)備簡單，操作方便，工序短，能有效地提高生產(chǎn)率。


圖1為工藝流程設(shè)備示意圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
在附圖1中，1為金屬熔融爐，2為熔融液，3為中間包，4為滴管，5為水槽，6為水，7為鋅合金噴丸。
實(shí)施例1在金屬熔融爐1中加入99.8kg Zn(99.99％)進(jìn)行熔煉，金屬熔融爐也可為各種適合的金屬熔融爐，如中頻感應(yīng)電爐。當(dāng)爐料融化后向鋅液中分別加入0.1kg Cu(99.99％)和0.05kg Mg(99.99％)，調(diào)整溫度至600℃，待完全熔化后加入0.05kg Al(99.99％)，然后將熔融液2倒入帶有滴管的中間包3中，其中滴管4孔徑為1.0mm。熔融液通過下部的滴管分散下流，落入冷卻水槽5中進(jìn)行急冷，熔融液靠表面張力作用形成球形鋅合金噴丸而沉積在槽底部(附圖中7)。冷卻水6溫度為40℃。將顆粒撈出后經(jīng)過轉(zhuǎn)筒干燥器干燥，也可用其它方式干燥，篩分后可獲得所需要直徑的各種鋅合金噴丸。顆粒直徑范圍為0.5～1.8mm，其中1.0～1.4mm的顆粒占70％。經(jīng)測定，這種鋅合金噴丸的硬度為Hv53，較純鋅的Hv43要高。
實(shí)施例2在金屬熔融爐1中加入94.5kg Zn(99.99％)、4.0kg Cu(99.99％)、1.0kgMg(99.99％)、0.5kg Al(99.99％)的混合物進(jìn)行熔煉，調(diào)整溫度至600℃，待完全熔化后將熔融液2倒入帶有滴管的中間包3中，其中滴管4孔徑為1.0mm。熔融液通過下部的滴管分散下流，落入冷卻水槽5中。冷卻水6溫度為30℃。將顆粒撈出后經(jīng)過干燥、篩分獲得所需要直徑的各種鋅合金噴丸。顆粒直徑范圍為0.5-1.5mm，其中1.0-1.4mm的顆粒占65％。經(jīng)測定，這種鋅合金噴丸的硬度為Hv98.2。
實(shí)施例3在金屬熔融爐1中加入86kg Zn、8kg Cu的混合物進(jìn)行熔煉，調(diào)整溫度至620℃，待完全熔化后將熔融液2倒入帶有滴管的中間包3中，通過下部的滴管分散下流，落入冷卻水槽5中。冷卻水6溫度為25℃。將顆粒撈出后經(jīng)過干燥、篩分獲得所需要直徑的各種鋅合金噴丸。顆粒直徑范圍為0.5-1.5mm，其中1.0-1.4mm的顆粒占65％。
本發(fā)明不排除其他制備鋅合金噴丸方法的實(shí)施例，如，可以把Zn和Cu、Mg、Al之中至少一種以上的任意組合混合制備鋅合金噴丸；制備過程中，也可以把Zn、Cu、Mg、Al按比例稱好，按不同的順序加入融化，都屬于本另外，本發(fā)明還包括其他制備鋅合金噴丸的工藝，例如，用凝固的合金塊經(jīng)過熱軋，冷軋等工藝制成金屬絲，然后按所要求的長度切斷也可以制成這樣的鋅合金噴丸，效果不如前者更好。
本發(fā)明的鋅合金噴丸特別適合于鋁合金、鋅合金和錳的表面噴丸、噴丸清理和表面強(qiáng)化處理等。
表1所示為按上述方法制成的不同合金元素組成、不同硬度和直徑的鋅合金噴丸，并用制成的鋅合金噴丸50kg在離心拋丸機(jī)上以60m/sec的拋射速度對鋁合金壓鑄件進(jìn)行拋射實(shí)驗(yàn)，然后對合金的性能進(jìn)行了調(diào)查。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1中。
表1

如表1所示，No.1拋丸是沒有添加銅和鎂的鋅丸，因此硬度低、清掃時間長，且不能較好去除毛邊，鋅丸的磨損也很大壽命短，而且處理后物品的表面發(fā)黑，噴丸效果為差。No.2的銅含量比本發(fā)明低，綜合清掃時間、效率和效果等因素后，綜合評價為一般。No.3～9是本發(fā)明實(shí)際實(shí)施案例，如表1所示都顯示了非常良好的處理效果。
權(quán)利要求
1.一種鋅合金噴丸，其特征在于所述鋅合金噴丸包括鋅和銅、鎂、鋁中的一種或一種以上的組合。
2.如權(quán)利要求1所述的鋅合金噴丸，其特征在于所述鋅合金噴丸由鋅、銅，鎂、鋁組成。
3.如權(quán)利要求2所述的鋅合金噴丸，其特征在于所述鋅合金噴丸按重量份數(shù)比由以下組份組成銅0.05～15份，鎂0.03～5份，鋁0.01～2份，鋅78～99.9份。
4.如權(quán)利要求3所述的鋅合金噴丸，其特征在于所述鋅合金噴丸按重量份數(shù)比由以下組份組成銅4～10份，鎂1～4份，鋁0.5～1.5份，鋅85～95份。
5.如權(quán)利要求2所述的鋅合金噴丸，其特征在于所述鋅合金噴丸按重量份數(shù)比由以下組份組成銅6～8份，鎂2～3份，鋁0.8～1.2份，鋅87～91份。
6.如權(quán)利要求1所述的鋅合金噴丸，其特征在于所述鋅合金噴丸的顆粒直徑為0.1～2.2mm。
7.一種制備權(quán)利要求1所述的鋅合金噴丸的方法，其特征在于包括以下步驟①熔化將鋅和銅、鎂、鋁中的一種或一種以上的組合的混合物置于金屬熔融爐中熔化，得到熔融液，熔化溫度為480～750℃，熔化時間為1～2小時；②成丸將步驟①制得的熔融液轉(zhuǎn)入帶有滴管的中間包中，熔融液通過滴管滴入冷卻水中，滴管的直徑范圍為0.1～2.2mm，冷卻水溫度控制在15～50℃范圍內(nèi)；③干燥篩分將鋅合金噴丸經(jīng)過轉(zhuǎn)筒干燥器進(jìn)行除濕干燥，然后進(jìn)行篩分，得到各種粒徑的鋅合金噴丸產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于金屬表面處理的鋅合金噴丸及其制備方法，所述鋅合金噴丸包括鋅和銅、鎂、鋁中的一種或一種以上的組合。優(yōu)選的鋅合金噴丸由鋅、銅，鎂、鋁組成，且鋅合金噴丸的硬度通過改變各組分的重量份數(shù)在Hv40－150范圍內(nèi)可調(diào)，通過熔化、成丸、干燥和篩分等步驟完成制備過程，鋅合金噴丸的粒徑和滴管大小在0.1～2.2mm范圍內(nèi)。利用本發(fā)明進(jìn)行金屬表面毛邊、毛刺的處理、除銹拋光等，爆炸性低、處理效果高、操作工藝簡單，且被處理品表面光潔銀白，可以適應(yīng)不同硬度、不同種類金屬鑄件的表面處理。
文檔編號B24C11/00GK1943992SQ20061004835
公開日2007年4月11日 申請日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者姚家寶, 王秀梅, 胡永琪, 任磊 申請人:連云港倍特金屬磨料有限公司