专利名称：：一种制备含铜铸造锌合金的方法
技术领域：
：本发明涉及合金熔炼
技术领域：
，具体的说，涉及一种利用三元合金铸造含铜铸造锌合金的方法。
背景技术：
：锌合金因为具有比重大，铸造性能好，良好的常温机械性能和耐磨性等优点，被广泛地应用在各个领域的生产制造中。按照加工工艺可将锌合金分成铸造锌合金和变形锌合金两类，而铸造锌合金的耐腐蚀性较好，适用于压铸仪表、汽车零件外壳等。在制备含铜铸造锌合金的过程中，如果采用燃油炉或者燃气炉生产含铜铸造锌合金，则通常在锌基中直接加入金属铜，这样需要在高于620°C的炉温下经搅拌熔化铜而获得含铜铸造锌合金。采用该方法的不足之处在于所需熔炼时间较长，燃料消耗大，而且金属铜的损耗多，容易造成合金液"过烧"，影响铸造合金锭的理化性能指标。
发明内容为解决以上问题，本发明的目的在于提供一种新型的制备含铜铸造锌合金的方法。在该方法中，首先生成一种Cu-Al-Zn三元中间合金，然后按照相应的比例，将Cu-Al-Zn三元中间合金加入到锌基中制得含铜铸造锌合金。根据本发明提供的制备含铜铸造锌合金的方法，该Cu-Al-Zn三元中间合金各个组分的重量百分比范围为含38-42%的铜，含28-32%的铝，锌为余量。优选地，所述三元中间合金各个组分的重量百分比是铜42%，铝28%，锌为30%。根据本发明提供的制备方法，所述制备三元中间合金的步骤包括向工频无芯炉中依次放入锌锭、铝锭和铜片，沿着炉壁排列，升温融化；待锌锭、铝锭和铜片完全熔化后，打入造渣剂，除去合金液表面浮渣；浇注成三元中间合金锭。根据本发明提供的制备方法，其进一步包括以下步骤在燃气炉或者燃油炉，将锌完全熔化；按照所述含铜铸造锌合金配方的需求，添加上述三元中间合金锭，并在一定温度下搅拌；除去合金金属液体上的浮渣物，浇铸，得到所述含铜铸造锌合金。优选地，所述搅拌时间为15-20分钟。根据本发明提供的制备方法，优选地，在500°C-560°〇的温度下加热制得该含铜铸造锌合金液。本发明所提供的制备方法，解决了制备含铜铸造锌合金过程中铜元素添加困难，熔炼温度高，搅拌时间长，燃料消耗大，金属铜的损耗多的问题。替代直接添加金属铜的方法，通过添加三元中间合金，使得铸造过程的反应温度明显低于现有技术采用的温度，这无疑将大大降低生产设备的损耗率。并且，该方法大大降低了金属铜的损耗问题，节约了生产成本。具体实施例方式仪器和原料工频无芯炉购自西安同欣电炉有限公司，燃气炉、燃油炉购自湖南株洲火炬工业炉制造有限公司，氮气发生搅拌器购自北京创文气体设备有限公司，从市场上购得纯度大于99.9%的铜片、铝锭和锌锭。—、制备含铜铸造锌合金本发明提供的制备含铜铸造锌合金的方法，首先生成一种Cu-Al-Zn三元中间合金，然后按照相应的比例，将Cu-Al-Zn三元中间合金加入到锌基中制得含铜铸造锌合金。本发明之所以选择合成锌-铝-铜三元中间合金，是因为按照锌、铝、铜三元成分的配比，三元合金相图上面的液相线熔点温度与纯铜相比能够得到明显的降低，达到縮短熔炼时间，减轻劳动强度，减少金属损耗的目的；另外，该三元合金中的锌、铝、铜都是含铜铸造锌合金的基本所需元素，如果将不是铸造锌合金的基本有利元素加入到里面，势必会对铸造锌合金的性能造成危害。所述Cu-Al-Zn三元中间合金各个组分的重量百分比为含38_42%的铜，含28_32%的铝，锌为余量。发明人在生产实践中发现，在这样的比例范围内，合金相图上面的液相线熔点温度与纯铜相比，能够得到明显的降低。并且发明人发现，当三元中间合金含42%的铜，28%的铝以及30%的锌时，制备而成的含铜铸造锌合金具有铜损失率低，理化性优于其他含铜铸造锌合金的优点。制备上述三元中间合金的具体步骤如下向工频无芯炉中依次放入锌锭、铝锭和铜片，沿着炉壁排列，升温融化；待锌锭、铝锭和铜片完全熔化后，打入造渣剂，如氯化铵，除去合金液表面浮渣；浇注成三元中间合金锭。因为工频无芯炉具有较强的电磁搅拌功能，不用外力搅拌就能够保证合金成分的均匀，而且熔炼温度能够提升到800°C以上，能够很好地满足工艺要求，所以本发明采用工频无芯炉合成三元中间合金，但凡是能制备该三元中间合金的设备均应在本发明的保护范围内。另外，在制备三元中间合金的过程中，将锌锭、铝锭和铜片三者一块加入炉填满整个炉膛，加料的顺序为锌锭-铝锭-铜片。因为如果料不将炉膛填满，炉子的感应效果差，电能损耗多，炉子的三相电流也不好平衡，功率升不上，熔炼过程的时间也非常的长。待锌锭、铝锭和铜片在炉膛中完全熔化后，温度控制在750-80(TC的时候，打入0.5%。的造渣剂，如氯化铵造渣；造渣完之后，用漏瓢将浮渣捞出得到合金液，进一步将合金液浇铸成合金锭。制得该三元中间合金锭后，在燃气炉或者燃油炉中，将锌完全熔化；按照所述含铜铸造锌合金配方的需求，添加所述三元中间合金锭，并在一定温度下搅拌；除去合金金属液体上的浮渣物，浇铸，得到所述含铜锌合金。添加该三元中间合金后，需要将合金金属液搅拌15-20分钟，因为搅拌时间过短，合金化均匀度差，影响合金性能；时间过长，合金液氧化程度增大，锌浮渣量增加。而且，制备该含铜铸造锌合金液的熔炼温度保持在500°C_5601:的范围内。比较例在煤气炉中生产一炉10t含铜铸造锌合金，其成分A14.1%，CuO.9%，MgO.04%，先配料计算需A1410kg，Cu90kg，Mg4kg;按照上述配料计算，加锌锭9.496t，铝锭410kg，铜片90kg，升温熔化到650°C，搅拌20分钟，打入造渣剂捞渣后，加镁4kg再搅拌5分钟，即得到含铜铸造锌合金液。实施例1按照Cu-Al-Zn三元中间合金的成分，在无芯炉配制出一炉Cu-Al-Zn三元中间合金，其成分为Cu41%，A129X，Zn余量。制备过程如下向工频无芯炉中放入锌锭、铝锭、铜片，沿着炉壁排列，升温融化；待三者完全熔化后，在68(TC_7801:的温度下加入5%。量的氯化铵造渣，捞渣后，浇注成三元中间合金锭。在燃气炉中生产一炉10t含铜铸造锌合金，其成分是含A14.0X，Cu0.9%，MgO.04%，则先配料计算需400kg的Al，90kg的Cu，4kg的Mg;将需Cu量转换成Cu-Al-Zn三元中间合金的需求量为219.5kg，其中三元中间合金含Al63.66kg，由此，在煤气炉内加Zn9442.16kg，Al334.34kg，然后将上述步骤制成的Cu-Al-Zn三元中间合金219.5kg加入其中，在535t:温度下熔化搅拌15分钟后，再加入4kg的Mg搅拌5分钟，除去合金金属液体上的浮渣物，即得到该含铜铸造锌合金。实施例2在无芯炉配制出一炉Cu-Al-Zn三元中间合金，其成分为Cu39%，Al31%，Zn余量，制备过程与实施例l所述相同。在燃油炉生产一炉10t铸造锌合金成分A14.0X，CuO.8%，MgO.03%，先配料计算需Al400kg，Cu80kg，Mg3kg;将需Cu量转换成Cu-Al-Zn三元中间合金的需求量为205.13kg，其中三元中间合金含A163.59kg，由此，在燃油炉内加Zn9455.46kg，Al336.41kg，然后加入Cu-Al-Zn三元中间合金205.13kg，升温熔化540°C搅拌15分钟后，再加入3kgMg搅拌5分钟，即可配制得该含铜铸造锌合金。实施例3制备三元合金的步骤与实施例l相同，但三元合金的成分含量为Cu38%，Al32%，Zn余量。按照铸造锌合金成分A14.0%，CuO.9%，MgO.04%的比例计算出制造10t锌合金所需合金的数量，在燃气炉内加入计算量的Zn和Al，然后将上述步骤制成的Cu-Al-Zn三元中间合金236.8kg加入其中，在55(TC温度下熔化搅拌10分钟后，再加入4kg的Mg搅拌5分钟，除去合金金属液体上的浮渣物，即得到该含铜铸造锌合金。实施例4制备三元合金的步骤与实施例l相同，但三元合金的成分含量为Cu42%，Al28%，Zn余量。按照铸造锌合金成分A14.0%，CuO.9%，MgO.04%的比例计算出制造10t锌合金所需合金的数量，在燃油炉内加入计算量的Zn和Al，然后将上述步骤制成的Cu-Al-Zn三元中间合金颗粒214.3kg加入其中，在56(TC温度下熔化搅拌15分钟后，再加入4kg的Mg搅拌5分钟，除去合金金属液体上的浮渣物，即得到该含铜铸造锌合金。二、比较例和实验例1-4的铜损耗率(表1)表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从表1可以看出，实施例l-4合成过程中的铜损耗率明显低于比较例的铜损耗率。比较例的铜损耗率为1.82%，而实施例1-4的铜损耗率保持在0.73%-0.92%的范围内。并且，实施例4与比较例相比，铜消耗率下降了60%，这无疑将会大大降低生产成本，提高生产效率。三、比较例和实施例1-4的含铜铸造锌合金的理化数据(表2)表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根据表3的数据所示，对于测试指标抗拉强度、屈服强度和伸长率，实施例1-4所得含铜铸造锌合金的各项指标都比比较例的数据高。这就说明，与比较例相比，实施例1-4所得含铜铸造锌合金具有抗拉能力强、屈服强度高、韧性好，强度保持良好的优点。由此可见，实施例1-4所得产品具有良好的理化性能，可以广泛地应用到各个领域中。通过以上实验数据可见，本发明提供的制备含铜铸造合金的方法具有下述优点1.本发明提供的技术方案的铜损耗率低于比较例的铜损耗率。比较例铜损耗率为1.82%，而实施例1-4的铜损耗率保持在O.73%-0.92%的范围内。并且，当三元中间合金含42%的铜，28%的铝，以及30%的锌时，铜消耗率下降了60%，这无疑将大大降低生产成本，提高生产效率；2.采用添加中间合金的方法，显著降低了铸造过程中的熔炼温度。比较例采用的温度为65(TC，本发明实施例1-4采用的熔化温度保持在500°C_560°C的温度内，明显降低了铸造过程中的熔化温度，使得熔炼温度保持设备的工作温度范围内，可延长设备的使用寿命，降低铸造过程中的能耗；3.采用本发明技术方案合成的含铜铸造锌合金具有良好的理化性能，抗拉能力强、屈服强度高、韧性好并且还保持一定的硬度。综上所述，本发明提供的制备含铜铸造锌合金的方法，具有铜耗率低，铸造温度低以及所得产品理化性能好的优点，应该得到推广应用。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。权利要求一种制备含铜铸造锌合金的方法，其特征在于，所述方法包括(1)采用铜、铝和锌制得铜-铝-锌三元中间合金；(2)将所述三元中间合金加入到锌基中，制得所述含铜铸造锌合金。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三元中间合金各个组分的重量百分比范围是含铜38-42%，含铝28-32%，锌为余量。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括(1-1)向工频无芯炉中依次放入锌锭、铝锭和铜片，沿着炉壁排列，升温熔化；(1-2)待所述锌锭、铝锭和铜片完全熔化后，加入造渣剂；(1-3)除去合金液表面的浮渣；(14)浇注成所述三元中间合金锭。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述造渣剂是氯化铵。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括(2-1)在燃气炉或者燃油炉中将锌完全熔化；(2-2)按照所述含铜铸造锌合金的配方需求，添加所述三元中间合金，加热并充分搅拌，得到合金金属液；(2-3)除去所述合金金属液体上的浮渣物，浇铸得到所述含铜铸造锌合金。6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述三元中间合金各个组分的重量百分比范围是铜42%，铝28%，锌为30%。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，搅拌时间为15-20分钟。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2-2)是在50(TC-56(TC的温度下进行的。全文摘要本发明提供了一种采用三元中间合金生产含铜铸造锌合金的方法，该方法包括首先合成Cu-Al-Zn三元中间合金，然后按照含铜牌号铸造锌合金配方的需求，将该三元中间合金加入到锌基中进行熔炼，制得所需含铜铸造锌合金。本发明提供的方法可有效地缩短熔炼时间，燃料消耗小，而且金属铜的损耗也较小，得到的含铜铸造锌合金性能好。文档编号C22C1/03GK101781721SQ20091025954公开日2010年7月21日申请日期2009年12月18日优先权日2009年12月18日发明者伏东才,唐凌,谭民主申请人:株洲冶炼集团股份有限公司