專利名稱：一種變形鋅合金及其制造方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變形鋅合金及其制備方法，尤其指一種能夠用于制造空調(diào)行業(yè)用螺母和螺帽的鋅銅基變形鋅合金及其制造方法。
背景技術(shù)：
空調(diào)是一種廣泛使用的家用及辦公電器，主要由冷媒、壓縮機、管道和各種閥門組成。本發(fā)明變形鋅合金主要是用于替代傳統(tǒng)銅合金，用于制造空調(diào)上使用的各種六角螺母、 螺帽，這些六角螺母、螺帽主要用于截止閥和四通閥的密封與連接。傳統(tǒng)的空調(diào)螺母、螺帽產(chǎn)品都是由鉛黃銅采用車削、熱沖等方法制成。由于銅資源的緊缺，隨著使用量的增加，導(dǎo)致銅價上漲。尋求低成本的銅合金替代材料，是空調(diào)制冷行業(yè)的迫切需求。鋅合金也許是一種可能的替代材料，但由于金屬鋅是六方晶體結(jié)構(gòu)，滑移系較少， 鑄造態(tài)屬于較脆而且硬度比較低的金屬。通常在鋅的基體中加入鋁、銅、鎂等合金化元素來提高鋅合金的強度并改善綜合使用性能。常用的壓鑄和重力鑄造鋅合金都是以鋅鋁為主要合金化元素的金屬材料，存在明顯的晶間腐蝕傾向，電鍍成品率較低，并且存在蠕變強度低，低溫脆性等問題，不適合作為結(jié)構(gòu)材料使用，大部分作為裝飾功能或外觀產(chǎn)品上使用。如公開號為JP63241132A的日本專利公開的《熱浸表面形成橄欖綠鋅合金涂層》 提出了一種含Mn O. 2-0. 8wt. %,Cu O. 05_1. 0wt%、其余為鋅的鋅合金。這里的鋅最好使用純度> 99. 99%的鋅，并且鋅合金中Pb的含量最好< O. 005wt%。該鋅合金涂層具有耐蝕性并具有橄欖色，其主要應(yīng)用領(lǐng)域為熱浸鍍和表面涂層。又如申請?zhí)枮镃N201010245802. O 的中國專利申請所公開的《一種含Mn的抗蠕變軋制鋅合金板帶材及其制備方法》，該鋅合金按重量百分比由下述組分組成銅O. 5 3. O %，錳O. OI 2. O %，鈦O. 05 O. 3 %，其余為鋅和總量小于O. 05 %的雜質(zhì)。該鋅合金組分按質(zhì)量百分比還可以含有X O. 01 O. 5 %， X為鋁、稀土元素(Ce+La)中的至少一種。其制備方法是采用覆蓋保護法熔煉，合金元素以純鋅，Zn-Cu, Zn-Ti, Cu_Mn，純鋁，Ce+La復(fù)合稀土的形式加入；熔煉溫度為650_740°C ;在 420-480°C熔鑄；鑄錠經(jīng)350-380°C均勻化退火6_10h后；在220_280°C進行多道次熱軋，總變形量60-95% ;再冷軋，總變形量50-80% ;軋制后在180-20(TC退火2_3h，最后制得板帶結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。再如公開號為GB483199A的英國專利所公開的《提高機械塑性的鋅合金》， 該鋅合金中除含有純度較高的鋅外，還含有2-5 丨％的Cu、0. I-Iwt %的Bi和O. I-Iwt % 的Mn。其特征是在Zn-Cu-Mn合金中有Bi的添加，Bi在鋅合金中主要起到改善切削性能的作用。孫利平等在《中國有色金屬學(xué)報》第21卷，第7期(2011年)，報道了易切削變形 Zn-Cu-Bi合金顯微組織與性能，其合金的主要成分為Zn-Cu-Mn-Bi-Mg-Ti-Al，該合金中含有鋁。鑄造鋅基合金材料雖然有著良好的成型性，但由于強度、硬度及可加工性等綜合性能指標(biāo)較差，不能用做空調(diào)六角螺母、螺帽使用，主要作為外觀件的壓鑄產(chǎn)品使用。圖3 所示為Zn-Al基合金鑄造組織的金相照片，從圖中可以看出粗大的HCP組織表明了材料具有很明顯的脆性，不適合塑性加工成型。表I給出了典型的鋳造合金Zn-4Al-0. 05Mg即美標(biāo)牌號ZAMAK3#與鉛黃銅的代表C3604機械性能的對比結(jié)果。由表I可見，無論在強度還是延展性方面鋅鋁合金與鉛黃銅都有很大的差別。因此在空調(diào)螺母、螺帽制造領(lǐng)域，鋅鋁鑄造鋅基合金不能作為黃銅的替代品使用。表I鋅鋁合金ZAMAK3#與鉛黃銅C3604的機械性能對比
權(quán)利要求
1.一種變形鋅合金，其特征在于以重量計其組成為Cu2. 0-9. 5%Mn0. 01-0. 5%Co0-0. I %余量為鋅及不可避免的雜質(zhì)元素；不可避免的雜質(zhì)元素總量小于0. 01 %。該鋅合金微觀組織主要由鋅基體初生相和分散在初生相之間的金屬間化合物構(gòu)成； 所述初生相是HCP結(jié)構(gòu)，金屬間化合物為細小的Zn4Cu和Zn9Mn ； Zn4Cu相的體積含量為 5% -55% ,Zn9Mn相的體積含量為0. 1% _5%，其余為初生相；初生相的平均晶粒度為15 35微米，而金屬間化合物組織的平均晶粒度為5 15微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變形鋅合金，其特征在于以重量計其組成為Cu5. 0-8. 0%Mn0. 1-0. 4%Co0. 0005-0. 1%余量為鋅和不可避免雜質(zhì)元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的變形鋅合金，其特征在于所述Zn4Cu相的體積含量為 10% -30%, Zn9Mn相的體積含量為1% _4%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的變形鋅合金，其特征在于所述Zn9Mn相的晶粒度為 I 3微米。
5.一種如權(quán)利要求I所述的變形鋅合金的制造方法，其特征在于先將所述的Cu、Mn、 Co、鋅以銅錳和銅鋅中間合金的方式加入，熔鑄后制得變形鋅合金鑄坯，熔鑄的加熱方式可以是反射爐、中頻加熱爐或工頻加熱爐，熔鑄溫度為500°C -600°C，結(jié)晶工藝可采用硬模鑄造、連續(xù)鑄造或半連續(xù)鑄造，鑄造速率為2-5米/小時，所述鑄坯經(jīng)擠壓、拉伸工藝后即得變形鋅合金，擠壓時擠壓速度為0. 1-3. 5mm/s，擠壓溫度為150°C _350°C，擠壓比為10-256 ;拉伸的道次加工率為5-15%，總的加工率最大為80%。
6.—種變形鋅合金的用途,其特征在于使用如權(quán)利要求I 4中任意一項所述的變形鋅合金經(jīng)過機加工、熱沖壓或冷鐓制成半成品，對所述半成品進行精修、攻牙成型后再電鍍，制成用于空調(diào)行業(yè)的六角螺母或螺帽產(chǎn)品；其中，所述熱沖壓的溫度為200°C -300°C, 所述冷鐓為3-5工位加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種變形鋅合金及制備方法、用途，其組成為Cu2.0-9.5％、Mn0.01-0.5％和0-0.1％的Co，余量為鋅及不可避免的雜質(zhì)元素；不可避免的雜質(zhì)元素總量小于0.01％。該鋅合金微觀組織主要由鋅基體初生相和分散在初生相之間的金屬間化合物構(gòu)成；所述初生相是HCP結(jié)構(gòu)，金屬間化合物為細小的Zn4Cu和Zn9Mn；Zn4Cu相的體積含量為5％-55％，Zn9Mn相的體積含量為0.1％-5％，其余為初生相；初生相的平均晶粒度為15～35微米，而金屬間化合物組織的平均晶粒度為5～15微米。該合金在一定工藝條件下通過熔鑄、擠壓、拉伸等后加工工藝可制成空調(diào)用螺母螺帽，用于替代傳統(tǒng)的黃銅，以解決黃銅資源缺乏的問題。
文檔編號C21D8/00GK102586649SQ201210096810
公開日2012年7月18日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者余惺, 孫文聲, 張明, 李振宇, 謝識才, 郭俊 申請人:寧波博威合金材料股份有限公司