专利名称：一种新型高强气门嘴专用代铜型材的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新型高强气门嘴专用代铜型材的制备方法，更为具体的是涉及一种能用于制作新型高强气门嘴的锌铝合金型材的制备方法。
背景技术：
现有技术中高强气门嘴均采用铜质型材制作，由于采用铜质型材制作的气门嘴重 量大又加之成本较高，因此在保证满足气门嘴性能的要求下，寻求一种能够代替铜质型材、 且制成气门嘴的重量及成本等低于铜质型材的高强气门嘴专用代铜型材成为亟待解决的 技术问题。现有技术披露的一些锌铝合金型材，虽然其与铜合金相比，具有重量轻、力学性 能好、铸造性能好等诸多优点，但也发现这些锌铝合金在抗拉强度及硬度等方面，特别是锌 铝合金型材的高温强度与铜合金相差很大，还不能较好地满足制作高强气门嘴以代替铜质 高强气门嘴的需要。
发明内容
本发明在于提供一种新型高强气门嘴专用代铜型材的制备方法，包括以下步骤(1)将熔炼炉加热到680 720°C，向熔炼炉中加入铝块，融化后在铝液表面撒上 覆盖剂保护，然后再加入锌制成锌铝混合熔融液，上述铝与锌的用量配比以100重量份计， 其中铝为40 45重量份，锌为55 60重量份；在上述锌铝混合熔融液中分别加入质量分 数为1. 8 2. 5%的铜、0. 1 0. 15%的稀土合金、0. 1 0. 15%的锆和1 1. 5%的铋，并 缓慢搅拌；(2)用石墨钟罩分别压入质量分数为0. 1 0. 5%的镁和0. 05 0. 15%的氧化铝 粉与锶盐变质剂，完全熔化后在720V的温度下保持10 20分钟，并进行适当地搅拌；再 加入除气剂，静置，扒·浇铸；(3)将步骤(2)获得的合金溶液注入连续铸造机型口，经冷凝器冷却，通过模具拉 铸形成棒材；再将棒材进行均勻化热处理，其工艺为棒材加热至350 400°C，保温2 2. 5 小时，出炉空冷；(4)将步骤(3)获得的棒材通过挤压工艺形成气门嘴专用型材，其工艺条件为棒 材挤压温度350 400°C，压力机挤压力为600吨。上述步骤还包括如下步骤(5)将步骤(4)获得的型材进行回火热处理，其工艺为在120 180度温度下保温 2 3小时，出炉空冷。上述步骤(1)中，上述铝与锌的用量配比中优选为铝42为重量份，锌为58重量 份；加入质量分数优选为2. 的铜，加入质量分数优选为0. 12%的稀土合金，加入质量分 数优选为0. 12的锆，加入质量分数优选为1. 5%的铋；上述步骤(2)中，加入质量分数优选 为0. 2%的镁，加入质量分数优选为0. 的氧化铝粉；上述步骤(3)中，通过模具拉铸形成 直径为90 IlOmm的棒材。
本发明具有以下有益技术效果本发明制取的锌铝合金型材，经常温力学性能测试，抗拉强度为360 553MPa，延 伸率为4. 8 5.6%，布氏硬度为121 150HB，维氏硬度为129 183HV。经高温力学性能 测试，180°C时，抗拉强度124 171MPa，140°C时，抗拉强度137 192MPa，100°C时，抗拉强 度189 227MPa。经实践检验可完全代替铜质型材，用于制备高强度的气门嘴。
具体实施例方式参照试验例一种锌铝合金的制备方法，将熔炼炉加热到680°C，向熔炼炉中加入铝块，融化后 在铝液表面撒上覆盖剂保护，然后再加入锌制成锌铝混合熔融液，上述铝与锌的用量配比 以100重量份计，其中铝为42重量份，锌为58重量份；在上述锌铝混合熔融液中分别加入 质量分数为2. 的铜并缓慢搅拌。接着用石墨钟罩压入质量分数为0. 2%的镁及锶盐变 质剂，待完全熔化后在720°C的温度下保持10分钟，并进行适当地搅拌；再压入除气剂，静 置，扒渣浇铸。然后将获得的合金溶液注入连续铸造机型口，经冷凝器冷却，通过模具拉铸 形成直径为90mm、IOOmm或IlOmm等的棒材；再将棒材进行均勻化热处理，其工艺为棒材加 热至350°C，保温2小时，出炉空冷。接着将出炉冷却后的棒材进行挤压工艺形成气门嘴专 用型材，其工艺条件为棒材挤压温度350°C，压力机挤压力为600吨。再将上述获得型材 进行回火热处理，其工艺为在120°C的温度下保温2小时，出炉空冷得到成品专用型材，即 试样1。实施例1一种新型高强气门嘴专用代铜型材的制备方法，将熔炼炉加热到680°C，向熔炼炉 中加入铝块，融化后在铝液表面撒上覆盖剂保护，然后再加入锌制成锌铝熔融液，上述铝与 锌的用量配比以100重量份计，其中铝为42重量份，锌为58重量份；在上述锌铝熔融液中 分别加入质量分数为2. 的铜、0. 的稀土合金、0. 025%的锆与0.6%的铋，并缓慢搅 拌。接着用石墨钟罩压入质量分数为0. 2%的镁、0. 的氧化铝粉及锶盐变质剂，待完全熔 化后在720V的温度下保持10分钟，并进行适当地搅拌；再压入除气剂，静置，扒渣浇铸。然 后将获得的合金溶液注入连续铸造机型口，经冷凝器冷却，通过模具拉铸形成直径为90mm、 IOOmm或IlOmm等的棒材；再将棒材进行均勻化热处理，其工艺为棒材加热至350°C，保温 2. 5小时，出炉空冷。接着将出炉冷却后的棒材进行挤压工艺形成气门嘴专用型材，其工艺 条件为棒材挤压温度350°C，压力机挤压力为600吨。再将上述获得型材进行回火热处理， 其工艺为在120°C的温度下保温2小时，出炉空冷得到成品专用型材，即试样2。实施例2一种新型高强气门嘴专用代铜型材的制备方法，将熔炼炉加热到680°C，向熔炼炉中加入铝块，融化后在铝液表面撒上覆盖剂保护，然后再加入锌制成锌铝熔融液，上述铝与 锌的用量配比以100重量份计，其中铝为42重量份，锌为58重量份；在上述锌铝熔融液中 分别加入质量分数为2. 的铜、0. 12%的稀土合金、0. 12%的锆与1. 3%的铋，并缓慢搅 拌。接着用石墨钟罩压入质量分数为0. 2%的镁、0. 的氧化铝粉及锶盐变质剂，待完全熔 化后在720V的温度下保持10分钟，并进行适当地搅拌；再压入除气剂，静置，扒渣浇铸。然 后将获得的合金溶液注入连续铸造机型口，经冷凝器冷却，通过模具拉铸形成直径为90mm、IOOmm或IlOmm等的棒材；再将棒材进行均勻化热处理，其工艺为棒材加热至350°C，保温 2. 5小时，出炉空冷。接着将出炉冷却后的棒材进行挤压工艺形成气门嘴专用型材，其工艺 条件为棒材挤压温度350°C，压力机挤压力为400吨。再将上述获得型材进行回火热处理， 其工艺为在120°C的温度下保温2小时，出炉空冷得到成品专用型材，即试样3。实施例3一种新型高强气门嘴专用代铜型材的制备方法，将熔炼炉加热到680°C，向熔炼炉 中加入铝块，融化后在铝液表面撒上覆盖剂保护，然后再加入锌制成锌铝熔融液，上述铝与 锌的用量配比以100重量份计，其中铝为42重量份，锌为58重量份；在上述锌铝熔融液中 分别加入质量分数为2. 的铜、0. 15%的稀土合金、0. 15%的锆与1. 5%的铋，并缓慢搅 拌。接着用石墨钟罩压入质量分数为0. 2%的镁、0. 的氧化铝粉及锶盐变质剂，待完全熔 化后在720V的温度下保持10分钟，并进行适当地搅拌；再压入除气剂，静置，扒渣浇铸。然 后将获得的合金溶液注入连续铸造机型口，经冷凝器冷却，通过模具拉铸形成直径为90mm、 IOOmm或IlOmm等的棒材；再将棒材进行均勻化热处理，其工艺为棒材加热至350°C，保温 2. 5小时，出炉空冷。接着将出炉冷却后的棒材进行挤压工艺形成气门嘴专用型材，其工艺 条件为棒材挤压温度350°C，压力机挤压力为600吨。再将上述获得型材进行回火热处理， 其工艺为在120°C的温度下保温2小时，出炉空冷得到成品专用型材，即试样4。实施例4一种新型高强气门嘴专用代铜型材的制备方法，将熔炼炉加热到680°C，向熔炼炉 中加入铝块，融化后在铝液表面撒上覆盖剂保护，然后再加入锌制成锌铝熔融液，上述铝与 锌的用量配比以100重量份计，其中铝为42重量份，锌为58重量份；在上述锌铝熔融液中 分别加入质量分数为2. 的铜、0. 12%的稀土合金、0. 12%的锆与1. 5%的铋，并缓慢搅 拌。接着用石墨钟罩压入质量分数为0. 2%的镁、0. 的氧化铝粉及锶盐变质剂，待完全熔 化后在720V的温度下保持10分钟，并进行适当地搅拌；再压入除气剂，静置，扒渣浇铸。然 后将获得的合金溶液注入连续铸造机型口，经冷凝器冷却，通过模具拉铸形成直径为90mm、 IOOmm或IlOmm等的棒材；再将棒材进行均勻化热处理，其工艺为棒材加热至350°C，保温 2. 5小时，出炉空冷。接着将出炉冷却后的棒材进行挤压工艺形成气门嘴专用型材，其工艺 条件为棒材挤压温度350°C，压力机挤压力为600吨。再将上述获得型材进行回火热处理， 其工艺为在120°C的温度下保温2小时，出炉空冷得到成品专用型材，即试样5。实施例5一种新型高强气门嘴专用代铜型材的制备方法，将熔炼炉加热到720°C，向熔炼炉中加入铝块，融化后在铝液表面撒上覆盖剂保护，然后再加入锌制成锌铝熔融液，上述铝与 锌的用量配比以100重量份计，其中铝为38重量份，锌为62重量份；在上述锌铝熔融液中 分别加入质量分数为1.8%的铜、0. 15%的稀土合金、0. 的锆与的铋，并缓慢搅拌。 接着用石墨钟罩压入质量分数为0. 的镁、0. 05%的氧化铝粉及锶盐变质剂，待完全熔化 后在720°C的温度下保持20分钟，并进行适当地搅拌；再压入除气剂，静置，扒渣浇铸。然 后将获得的合金溶液注入连续铸造机型口，经冷凝器冷却，通过模具拉铸形成直径为90mm、 IOOmm或IlOmm等的棒材；再将棒材进行均勻化热处理，其工艺为棒材加热至380°C，保温 2. 2小时，出炉空冷。接着将出炉冷却后的棒材进行挤压工艺形成气门嘴专用型材，其工艺 条件为棒材挤压温度380°C，压力机挤压力为600吨。再将上述获得型材进行回火热处理，其工艺为在150°C的温度下保温3小时，出炉空冷得到成品专用型材。实施例6一种新型高强气门嘴专用代铜型材的制备方法，将熔炼炉加热到700°C，向熔炼 炉中加入铝块，融化后在铝液表面撒上覆盖剂保护，然后再加入锌制成锌铝熔融液，上述铝 与锌的用量配比以100重量份计，其中铝为45重量份，锌为55重量份；在上述锌铝熔融液 中分别加入质量分数为2. 5%的铜、0. 15%的稀土合金、0. 的锆与1.2%的铋，并缓慢搅 拌。接着用石墨钟罩压入质量分数为0. 5 %的镁、0. 15 %的氧化铝粉及锶盐变质剂，待完 全熔化后在720°C的温度下保持15分钟，并进行适当地搅拌；再压入除气剂，静置，扒渣浇 铸。然后将获得的合金溶液注入连续铸造机型口，经冷凝器冷却，通过模具拉铸形成直径为 90mm、IOOmm或IlOmm等的棒材；再将棒材进行均勻化热处理，其工艺为棒材加热至400°C， 保温2. 5小时，出炉空冷。接着将出炉冷却后的棒材进行挤压工艺形成气门嘴专用型材，其 工艺条件为棒材挤压温度40(TC，压力机挤压力为600吨。再将上述获得型材进行回火热 处理，其工艺为在180°C的温度下保温2. 5小时，出炉空冷得到成品专用型材。上述各实施例获取的锌铝合金型材可采用下述设备进行有关力学性能测试，并能 据此得出相应结论。WE-300型材料试验机，HB-3000型硬度计，HVS-1000型硬度计。
下述表1为申请人对上述有关示例进行测试所获得的有关数据。表 1锌铝合金力学性能对比
室温性能高温性能
试样名称硬度I抗拉强度抗拉强度M P a
_ HB \HV(MPa)—ι 8 O1 4 O °C 1 1 O O °C
试样 1 118 ~126267_ 98115126
-试样 2 ~121 129366.8124 一 137189.3
试样 3 145 " 57 "^03169182221
-试样 4 142 156470154171 — 204
试样 5 147 16151317119222权利要求
一种新型高强气门嘴专用代铜型材的制备方法，特征在于其包括以下步骤(1)将熔炼炉加热到680～720℃，向熔炼炉中加入铝块，融化后在铝液表面撒上覆盖剂保护，然后再加入锌制成锌铝混合熔融液，上述铝与锌的用量配比以100重量份计，其中铝为38～45重量份，锌为55～62重量份；在上述锌铝混合熔融液中分别加入质量分数为1.8～2.5％的铜、0.1～0.15％的稀土合金、0.1～0.15％的锆和1～1.5％的铋，并缓慢搅拌；(2)用石墨钟罩压入质量分数为0.1～0.5％的镁和0.05～0.15％的氧化铝粉与锶盐变质剂，完全熔化后在720℃的温度下保持10～20分钟，并进行适当地搅拌；再压入除气剂，静置，扒渣浇铸；(3)将步骤(2)获得的合金溶液注入连续铸造机型口，经冷凝器冷却，通过模具拉铸形成棒材；再将棒材进行均匀化热处理，其工艺为棒材加热至350～400℃，保温2～2.5小时，出炉空冷；(4)将步骤(3)获得的棒材进行挤压工艺形成气门嘴专用型材，其工艺条件为棒材挤压温度350～400℃，压力机挤压力为600吨。
2.根据权利要求1所述的新型高强气门嘴专用代铜型材的制备方法，其特征在于所 述步骤还包括如下步骤(5)将步骤(4)获得的型材进行回火热处理，其工艺为在120 180度温度下保温2 3小时，出炉空冷。
3.根据权利要求1所述的新型高强气门嘴专用代铜型材的制备方法，其特征在于在 步骤(1)中，所述铝与锌的用量配比中铝42为重量份，锌58重量份；加入质量分数为2. 1 % 的铜，加入质量分数为0. 12%的稀土合金，加入质量分数为0. 12%的锆，加入质量分数为 1. 5%的铋；上述步骤(2)中，加入质量分数为0. 2%的镁，加入质量分数0. 的氧化铝粉； 上述步骤(3)中，通过模具拉铸形成直径为90 IlOmm的棒材。
全文摘要
本发明公开一种新型高强气门嘴专用代铜型材的制备方法，步骤为用熔炼炉加热到680～720℃制取锌铝混合熔融液，铝与锌的用量配比38～45∶55～62重量份，在混合熔融液中分别加入一定质量分数铜、稀土合金、锆和铋，并缓慢搅拌；用石墨钟罩压入镁和氧化铝粉与锶盐变质剂，熔化后再压入除气剂，静置，扒渣浇铸；上述合金溶液注入铸造机型口，拉铸形成棒材，进行热处理后，再进行挤压形成气门嘴专用型材。本发明制取的锌铝合金型材，经常温力学性能测试，抗拉强度为360～553MPa，延伸率为4.8～5.6％，布氏硬度为121～150HB，维氏硬度为129～183HV。经实践检验可完全代替铜质型材，用于制备高强度的气门嘴。
文档编号B22D11/04GK101818269SQ20101014529
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者孙爱芹, 孙静, 毛长军, 王吉岱, 纪刚, 许建明 申请人:许建明