专利名称：一种高耐磨高铝锌基合金及其铸造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型锌基合金的成分研制、铸型冷却速度、浇注温度及浇注工艺
的控制，尤其是一种高耐磨高铝锌基合金及其铸造工艺。
背景技术：
高铝锌基合金以其优良的减磨耐磨性能和机械性能，显著的经济性，在低速重载 下取代铜合金制做各类轴瓦、轴套、滑板、滑块、传动螺母、蜗轮等减摩耐磨产品，已广泛应 用于工业机械装备生产的各个领域。随着经济和需求量日新月异的增长，伴随着大件、异型 件的增多，对产品性能提出了更高的要求，如何在不改变现有生产工艺的前提下提高合金 的性能，一直困扰着企业的发展。目前，世界发达国家已经开发了一系列的高铝锌基减磨材 料，供不同工况条件下的轴瓦、轴套、滑块等选用。而国内由于长期受传统观念的影响，绝大 多数冶金企业仍然使用常规牌号的ZA27合金。ZA27合金虽然具有良好的性能，但其使用 范围及限于室温，当温度高于10(TC时，由于Zn、Cu在Al中的扩散系数较大，容易从固溶体 a-Al中脱溶析出，造成其组织稳定性差，尺寸及性能的不稳定。我们在ZA27合金的基础 上，提高A1、 Si含量，通过最佳成分设计，合金化、变质处理等工艺，以细化组织、提高合金 的力学性能及耐磨性为目的，最大限度的挖掘材料潜力，增强合金的常温和高温力学性能， 研究出高耐磨高铝锌基合金的化学成分及浇注工艺，以供高速、重载、高温下的耐磨材料选 用。
发明内容
本发明为了克服高速、重载、高温下现有的ZA27合金的高温性能低、耐磨性不足 的缺点，提供一种新型高耐磨高铝锌基合金及其铸造工艺。本发明是在优化的合金成分、控 制其浇注温度和时间、在铸造过程中通过控制水冷复合铸型的进水流量建立凝固方向上的 凝固温度梯度，以达到控制成分偏析、提高合金性能的目的。 本发明解决技术问题的技术方案是按化学成分(质量，％ )为Al :46-49、 Cu : 2. 0-2. 5、Mg :0. 01-0. 015、Si :l-3、Ti :0. 03-0. 05、Pb《0. 01、Sn《0. 01、Cd《0. 01、其余 为Zn的配比，且配比总和为100%，进行控制；合金中添加Si、 Cu后，在合金中形成稳定的 高熔点化合物，Ti起变质作用，在提高合金性能的同时阻止了合金的偏析。温度在60(TC 61(TC时进行浇注，浇注时间控制在2分钟以内；浇注系统采用水冷复合型铸型，通过控制 水箱内的进水速度强制冷却以达到顺序凝固的目的。浇注前对合金进行充分搅拌使合金成 分上下均匀，浇注开始一分钟后开始给水，进水速度控制在0. 15mVs左右，6分钟内逐渐增 加到0. 6mVs，水满后继续供水直到冷却为止。通过控制铸件浇注工艺及水冷复合铸型的 冷却速度，达到顺序凝固的目的，消除新型高耐磨高铝锌基合金(ZA48合金)铸件的疏松特 别是底縮现象，解决了合金铸造过程中常见的凝固偏析问题，得到高性能铸件。ZA48合金 铸件的室温抗拉强度ob大于380MPa， S大于4. 2% ;10(TC时，o b大于335Mpa， S大于 1. 6% ;900N载荷下，耐磨性提高到ZA27合金的3倍；铸件底部无縮孔。
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本发明的有益效果是所研制的ZA48合金重载高温下性能优越，耐磨性提高到 ZA27合金的3倍，且有效地消除高铝锌基合金底縮缺陷，解决了锌基合金铸件常见的凝固 偏析问题，使高铝锌基合金的高温性能及铸件成品率得到了有效提高，使高铝锌基合金材 料的应用范围进一步扩大。
具体实施例方式
按化学成分(质量，% )为Al :46. 0-49. 0、 Cu :2. 0-2. 5、 Mg :0. 01-0. 015、 Ti : 0. 03-0. 05、Si :1. 0-3. 0、Pb《0. 01、Sn《0. 01、Cd《0. 01、其余为Zn的配比，且配比总和 为100%，进行控制。合金中添加Si、Ti后，在合金中形成稳定的高熔点化合物，在提高合金 性能的同时阻止了合金的偏析。对合金进行充分搅拌使合金成分上下均匀；温度在600 61(TC时浇注，浇注时间控制在2分钟以内。浇注系统采用水冷复合型铸型，通过控制水箱 内的进水速度强制冷却以达到顺序凝固的目的，从而有效地控制合金偏析。浇注开始一分 钟后开始给水，进水速度控制在O. 15mVs左右，6分钟内逐渐增加到0. 6mVs，水满后继续供 水直到冷却为止。ZA48合金的室温抗拉强度ob大于380MPa， S大于4. 2%;100"时，ob 大于335Mpa， S大于1. 6% ;900N载荷下，耐磨性提高到ZA27合金的3倍。
权利要求
一种高耐磨高铝锌基合金及其铸造工艺，其特征在于按化学成分的质量％比，为Al、Cu、Mg、Si、Ti、Pb、Sn、Cd、其余为Zn的配比，且配比总和为100％，进行控制；合金中添加Si、Cu后，在合金中形成稳定的高熔点化合物；进行充分搅拌，使合金成分上下均匀；在适温时进行浇注；浇注开始一分钟后开始给水；水满后继续供水直到冷却为止。
2. 根据权利要求1中所述一种高耐磨高铝锌基合金及其铸造工艺，其特征在于化 学成分的质量％比，为Al :46-49、 Cu :2. 0-2. 5、 Mg :0. 01- 015、 Si :1-3、 Ti :0. 03-0. 05、 Pb《0. 01、Sn《0. 01、Cd《0. 01、其余为Zn的配比，且配比总和为100%，进行控制；合金 中的Si、 Cu在合金中形成稳定的高熔点化合物。
3. 根据权利要求1中所述的一种高耐磨高铝锌基合金及其铸造工艺，其特征在于所 述的浇注温度在600°C 61(TC，浇注系统采用水冷复合型的铸型。
4. 根据权利要求1中所述的一种高耐磨高铝锌基合金及其铸造工艺，其特征在于当 合金溶液浇注进入型腔前，上下搅拌使合金成分上下均匀，浇注时间控制在2分钟以内。
5. 根据权利要求3中所述的一种高耐磨高铝锌基合金及其铸造工艺，其特征在于进 水速度控制在0. 15m3/s左右，6分钟内逐渐增加到0. 6m3/s。
全文摘要
一种高耐磨高铝锌基合金及其铸造工艺，按化学成分(质量％)Al、Cu、Mg、Si、Ti、Pb、Sn、Cd、其余为Zn的配比，且配比总和为100％，进行控制；合金中添加Si、Cu后，在合金中形成稳定的高熔点化合物；搅拌均匀；在适温时进行浇注；浇注开始一分钟后开始给水；水满后继续供水直到冷却为止。利用本发明所生产的合金，重载高温下性能优越，耐磨性提高到ZA27合金的3倍，且有效地消除高铝锌基合金底缩缺陷，解决了锌基合金铸件常见的凝固偏析问题，使高铝锌基合金的高温性能及铸件成品率得到了有效提高，使高铝锌基合金材料的应用范围进一步扩大。
文档编号C22C30/00GK101724765SQ20091017268
公开日2010年6月9日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者张和保, 朱爱民, 李洛利, 李继文, 王文焱, 王爱琴, 申林, 谢敬佩, 闫淑卿, 马平安 申请人:河南科技大学;许昌众力合金制品有限公司