专利名称：高强耐磨锌基合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锌基合金，尤其涉及用于制造机械受力结构件的高强耐磨锌基合金。
背景技术：
目前已公开的锌基合金，如CN85105072A，一种锌铝铜锰轴承合金，用以代替常用的青铜耐磨件。该合金中含锰，且铜、镁含量较高，致使合金的塑性和韧性降低，不能用于实际生产中。再如CN1045131A，一种制造轴承实体保持器的锌基合金材料，在上述申请专利的基础上添加了铅元素，增加了合金的耐磨性能及切削性能。去除了锰元素，使合金经热处理后塑性及韧性增加。这种含铅合金在铸态下易脆裂，也容易老化。并且热处理后硬度及耐磨性均会下降，不适合用于机械受力结构件。另外，CN1046563A，高铝锌基耐磨合金，公开另一种体系的代替锡青铜的耐磨锌基合金，这种锌基合金采用高铝比例，同时加人硅元素，以增加合金组织中的硬质点。这种耐磨合金的高铝配比使结晶区间增大，从而使合金组织内部容易产生疏松，导致整体强度差，同样也不能实际应用于机械受力结构件。
为了解决上述的问题，中国专利CN1070231公开了一种制造机械受力结构件锌基合金，该合金虽然能应用于机械受力结构件和耐磨铸件，但由于其中的金属钙，致使生产成本大大上升，而使该合金无法得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有锌基合金的性能不能满足制造适合实际应用的机械受力结构件的要求的状况，金属钙采购成本高，并且不易携带的缺陷，提供一种抗拉强度、硬度、耐磨性能均优于锡青铜和铅黄铜，组织致密均匀，生产成本低，能用于制造机械受力结构件的锌基合金。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种高强耐磨锌基合金，该合金由以下组份以按重量百分数计组成铝20～30％，铜1～3％，镁0.005～0.04％，铈0.004～0.3％，石灰石0.02～0.12％，钛0.01～0.5％，余量为锌。
作为优选，所述的合金由以下组份以按重量百分数计组成铝25～28％，铜2～3％，镁0.03～0.04％，铈0.1～0.3％，石灰石0.08～0.12％，钛0.2～0.5％，余量为锌。
作为最优选，所述的合金由以下组份以按重量百分数计组成铝27％，铜2.4％，镁0.037％，铈0.15％，石灰石0.08％，钛0.25％，余量为锌。
作为优选，上述的方案中所述的铈可以由含有铈的混合稀土代替。
本发明的技术要点如下1、铜和镁组分在所说的含量内能提高合金的强度和硬度，加入量太少，铜、镁元素的作用不明显，加人量太大，易使合金发生脆裂。
2、用石灰石代替金属钙，解决了金属钙采购成本高，并且不易携带的缺陷。同时石灰石也能形成细小的晶粒，均匀分布在合金组织中，形成金属间化合物而强化合金，晶粒也明显细化，从而增加组织的致密度。
3、钛能在合金中形成高熔点的化合物相，在合金结晶时作为外来晶核起细化晶粒作用，从而提高合金的强度和硬度。
4、铈〔或以铈为主要成份混合稀土)，加入后与铜、锌作用生成高熔点化合物相，使基体晶粒明显细化，且提高流动性，使内部组织均匀致密，从而提高了强度和硬度。
本发明合金的特点和主要的技术指标1、铸态下抗拉强度高(σb330～450MP)，硬度大(HBS 100～143kg/mm〕，耐磨性能好(摩擦系数比锡青铜小3倍以上)。2、熔炼和浇注温度低，是青铜和黄铜的1/2，节约了大量的能源，并且也提高了压铸模的使用寿命。3、与铜合金比，流动性好(95cm)，线收缩小(1.29％)，熔炼简单，劳动条件改善，环境污染减少。4、在熔炼过程中元素烧损少，氧化轻，吸气少，熔炼时可不加溶剂和除气剂。5、合金加工性能好，易于切削、抛光和装饰性表面处理。6、材料易得，容易携带，生产成本低。
本发明合金在铸态下就能满足制造有强度、硬度，耐磨性能要求的各种机械受力结构件，用于纺织机械上可以降低2～5分贝的噪音，并且无火花特性，可以安全用于油田、油井、煤矿及天然气等威胁作业场合。
具体实施例方式
下面对本发明的具体实施方式
做一个详细的说明本发明合金的生产工艺如下将铝锭和预先配制好的钛～5％及铝～50％铜中间合金装人坩锅中加热熔化，全部熔化后压人经预热后的70％锌锭，化清后，用钟罩压人用铝箔包好的石灰石，在700℃时加人混合稀土铝～10％稀士中间合金，再加入剩余锌锭，降温并充分搅拌均匀，扒渣后，在530℃～600℃用钟罩压人镁锭，待镁全部吸收后，静止5～10分钟后浇注。用压铸、金属型及砂型铸造成形。
本发明的实施例的锌基合金的组成(重量百分比)见下表1。
表1锌基合金的组成 本发明实施例的锌基合金的性能见下表2。
表2锌基合金的性能 表2中的抗拉强度由GB228-87金属拉仲试验法测定。硬度由GB231-84金属布氏硬度试验法测定，摩擦磨损经MM200型摩擦磨损机测定。流动性由螺旋试样法测定。线收缩由线收缩测量仪测定。
本发明锌基合金已成功地使用在纺织机的轴衬件和结构机件上，其铸件质量完全能满足纺织机生产的需要。
权利要求
1.高强耐磨锌基合金，其特征在于该合金由以下组份以按重量百分数计组成铝20～30％，铜1～3％，镁0.005～0.04％，铈0.004～0.3％，石灰石0.02～0.12％，钛0.01～0.5％，余量为锌。
2.如权利要求1所述的高强耐磨锌基合金，其特征在于所述的合金由以下组份以按重量百分数计组成铝25～28％，铜2～3％，镁0.03～0.04％，铈0.1～0.3％，石灰石0.08～0.12％，钛0.2～0.5％，余量为锌。
3.如权利要求2所述的高强耐磨锌基合金，其特征在于所述的合金由以下组份以按重量百分数计组成铝27％，铜2.4％，镁0.037％，铈0.15％，石灰石0.08％，钛0.25％，余量为锌。
4.如权利要求1或2或3所述的高强耐磨锌基合金，其特征在于所述的铈由含有铈的混合稀土代替。
全文摘要
本发明涉及一种锌基合金，尤其涉及用于制造机械受力结构件的高强耐磨锌基合金。该合金由以下组份以按重量百分数计组成铝20～30％，铜1～3％，镁0.005～0.04％，铈0.004～0.3％，石灰石0.02～0.12％，钛0.01～0.5％，余量为锌。本发明的合金在铸态下抗拉强度高，硬度大，耐磨性能好，内部收缩小。合金能满足制造强度、硬度，耐磨性能要求高的各种机械受力结构件。
文档编号C22C18/04GK1865472SQ20051005036
公开日2006年11月22日 申请日期2005年5月19日 优先权日2005年5月19日
发明者王建生, 盛纯乐, 徐长生, 程骏良 申请人:王建生