钛锌合金以及钛锌合金板材的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钛锌合金的制备方法，其包括如下步骤：将部分纯锌熔化成熔池之后，加入剩余纯锌；待全部纯锌熔化后，升温至450℃，加入锌-铜-钛三元中间合金；待锌-铜-钛三元中间合金全部加入后，在熔体表面均匀撒一层覆盖剂；待全部锌-铜-钛三元中间合金熔化后，加入精炼剂，在不超过450℃的条件下进行搅拌精炼；撇去脏物和浮渣后，进行浇铸，得到钛锌合金锭。采用本工艺可以简化铸造过程，提高生产效率，且工艺简单，安全可靠，操作方便，最终制得的钛锌板材料表面无缺陷，具有较好的机械性能，具有较高的市场竞争力，适合推广到规模化工业生产中。

【技术实现步骤摘要】
钛锌合金以及钛锌合金板材的制备方法
本专利技术涉及一种钛锌合金以及钛锌合金板材的制备方法，属于金属冶炼

技术介绍
钛锌板建筑屋面材料作为一种新型绿色建材逐渐进入中国建材市场，国内与之相媲美的同类产品仅限于彩色涂层钢板，而欧美各国采用锌做成产品用在盖顶上已有近200年的历史。对于使用寿命和品质要求更高的建筑，采用整体防腐蚀，寿命可超过百年的钛锌板是世界各地建筑师的首要选择。钛锌板是一种合金，在符合欧洲质量标准EN1179的高纯度Z1级金属锌(纯度99.995％)中加入了钛和铜熔炼而成。铜增加了合金的机械强度和硬度。含有这些金属的合金使板材膨胀系数降低，更加适应温差较大的地区。钛能够改善合金的抗蠕变性，使其在热胀冷缩后不至产生金属疲劳。钛锌板为高级金属合金板，依照欧洲标准EN988制造。目前国内尚无文献和专利报道有锌-铜-钛合金的铸造及轧制工艺，由于锌熔点远低于铜和钛的熔点，加之锌与钛还存在一定的烧损率，若直接用纯金属进行锌-铜-钛合金的熔炼会存在铜难以熔化或熔化不完全的问题，还会导致铜钛组分难以均匀分布到合金当中，无法达到理想的效果，若重复熔炼必然会使生产成本提高。目前常常将锌-铜和锌-钛两种二元合金加入锌熔体，但是常常存在难以控制铜钛比例的难题，而且熔炼铸造复杂，熔炼精炼时间长，产生大量烟尘，释放刺激性气味，恶化操作环境，同时损害作业人员身体健康，并对周围环境造成污染(耿浩然、王守仁、王艳等.铸造锌、铜合金[M].北京：化学工业出版社，2006：65～73)。因此，钛锌板合金的制备迫切需要一种与成品合金中铜钛比例相同的锌-铜-钛三元中间合金参与熔炼，并合理设计精炼、轧制过程，简化成分控制、熔炼等生产过程，方能使制备的钛锌板材料达到欧洲EN988标准(抗拉强度大于150MPa，延伸率大于35％)。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种钛锌合金以及钛锌合金板材的制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供一种钛锌合金的制备方法，其包括如下步骤：一种钛锌合金的制备方法，其包括如下步骤：将部分纯锌熔化成熔池之后，加入剩余纯锌；待全部纯锌熔化后，升温至450℃，加入锌-铜-钛三元中间合金；待锌-铜-钛三元中间合金全部加入后，在熔体表面均匀撒一层覆盖剂；待全部锌-铜-钛三元中间合金熔化后，加入精炼剂，在不超过450℃的条件下进行搅拌精炼；撇去脏物和浮渣后，进行浇铸，得到钛锌合金锭；所述部分纯锌的重量为纯锌重量的5～15％；所述钛锌合金的成分以EN998标准为准，如锌元素的质量百分数为98.78％，铜元素的质量百分数为1.04％，钛元素的质量百分数为0.08％不可避免的杂质的重量百分数不超过0.1％。作为优选方案，所述纯锌和锌-铜-钛三元中间合金在进行熔化前需进行去除氧化膜的处理。作为优选方案，所述锌-铜-钛三元中间合金中：锌元素的质量百分数为85～95％，铜元素和钛元素的质量百分含量比值符合EN988成分比例要求，不可避免的杂质的重量百分数不超过0.1％。作为优选方案，所述锌-铜-钛三元中间合金的制备方法包括如下步骤：将纯锌、纯铜和纯钛均去除氧化层；将占纯总锌质量10％的纯锌在430～450℃下熔化成熔池后，加入剩余纯锌；待纯锌全部熔化后，升温至690～740℃，加入少量纯钛；待所述少量纯钛完全熔化后，将剩余纯钛和全部纯铜分3～5次加入，并保持温度恒定在800～900℃；待全部纯钛和纯铜加入后保温5～10min，停止加热，在熔体表面均匀撒上一层覆盖剂，待熔体冷却至650℃时加入精炼剂，进行搅拌精炼，分至少两次撇去熔体中的脏物及浮渣；进行浇铸后，得到所述锌-铜-钛三元中间合金；其中，所述少量纯钛的质量为全部纯钛质量的5～10％。作为优选方案，所述覆盖剂的组分包括：氯化钠40～60wt％，氯化钾40～60wt％。作为优选方案，所述精炼剂的组分包括：碳酸镁为50～70wt％，氯化钠为10～30wt％，氯化钾为10～30wt％。作为优选方案，所述精炼过程中，搅拌时间不超过10min。一种钛锌合金板材的制备方法，其包括如下步骤：将前述钛锌合金锭在250～300℃下进行多道次的轧制，得到钛锌合金板材，轧制过程中，控制最后一道次的下压量为13～15％，所述最后一道次之前的每一道次的下压量为15～20％，且控制总压下量为65～90％。本专利技术的技术方案中，其主要原理是采用铜钛元素比例固定的锌-铜-钛三元中间合金与纯锌进行锌-铜-钛三元合金锭的制备，从而解决了直接用纯金属进行锌-铜-钛合金的熔炼中存在的铜难以熔化或熔化不完全的问题，使得铜钛组分可以均匀分布到合金当中，通过对熔体的精炼可有效去除合金锭中的缺陷，最后通过对合金锭的轧制可得到性能优异的钛锌板材料。由于中间合金的使用简化了合金锭的铸造工艺，缩短了生产周期，制备过程中的能量得到了高效利用，降低生产成本，提高了锌-铜-钛合金锭和钛锌板材料的市场竞争力，适合推广到规模化工业生产中。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、中间合金原料均为纯金属，来源广泛，整个制备过程无杂质元素渗入，制备的锌-铜-钛合金锭杂质含量极低；2、采用铜钛元素比例固定的锌-铜-钛三元中间合金与纯锌进行锌-铜-钛三元合金锭的制备，解决了直接用纯金属进行锌-铜-钛合金的熔炼中存在的铜难以熔化或熔化不完全的问题，使得铜钛组分可以均匀分布到合金当中，最终使得锌-铜-钛合金锭的铸造过程得以简化；3、铸造过程中精炼剂的使用可有效去除锌合金熔液中杂质，有效改善了锌及锌合金的铸造性能、机械性能和耐腐蚀性能；4、综上所述，采用本工艺可以简化铸造过程，提高生产效率，且工艺简单，安全可靠，操作方便，最终制得的钛锌板材料表面无缺陷，具有较好的机械性能，具有较高的市场竞争力，适合推广到规模化工业生产中。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为实施例1中钛锌板材的扫描电镜照片；图2为实施例2中钛锌板材的扫描电镜照片；图3为实施例3中钛锌板材的扫描电镜照片；图4为实施例1-3中钛锌板材的拉伸-应力应变曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术中所用的锌-铜-钛三元中间合金的制备方法为：将纯锌、纯铜和纯钛均去除氧化层；将占纯总锌质量10％的纯锌在430～450℃下熔化成熔池后，加入剩余纯锌；待纯锌全部熔化后，升温至690～740℃，加入少量纯钛；待所述少量纯钛完全熔化后，将剩余纯钛和全部纯铜分3～5次加入，并保持温度恒定在800～900℃；待全部纯钛和纯铜加入后保温5～10min，停止加热，在熔体表面均匀撒上一层覆盖剂，待熔体冷却至650℃时加入精炼剂，进行搅拌精炼，分至少两次撇去熔体中的脏物及浮渣；进行浇铸后，得到所述锌-铜-钛三元中间合金。实施例1本实施例涉及一种由非真空铸造得到的钛锌板材料，锌元素的质量百分数为98.78％，铜元素的质量百分数为1.04％，钛元素的质量百分数为0.08％，不可避本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛锌合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将部分纯锌熔化成熔池之后，加入剩余纯锌；待全部纯锌熔化后，升温至450℃，加入锌‑铜‑钛三元中间合金；待锌‑铜‑钛三元中间合金全部加入后，在熔体表面均匀撒一层覆盖剂；待全部锌‑铜‑钛三元中间合金熔化后，加入精炼剂，在不超过450℃的条件下进行搅拌精炼；撇去脏物和浮渣后，进行浇铸，得到钛锌合金锭；所述部分纯锌的重量为纯锌重量的5～15％；所述钛锌合金的成分以EN998标准为准。

【技术特征摘要】
1.一种钛锌合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将部分纯锌熔化成熔池之后，加入剩余纯锌；待全部纯锌熔化后，升温至450℃，加入锌-铜-钛三元中间合金；待锌-铜-钛三元中间合金全部加入后，在熔体表面均匀撒一层覆盖剂；待全部锌-铜-钛三元中间合金熔化后，加入精炼剂，在不超过450℃的条件下进行搅拌精炼；撇去脏物和浮渣后，进行浇铸，得到钛锌合金锭；所述部分纯锌的重量为纯锌重量的5～15％；所述钛锌合金的成分以EN998标准为准；其中，所述锌-铜-钛三元中间合金的制备方法包括如下步骤：将纯锌、纯铜和纯钛均去除氧化层；将占纯总锌质量10％的纯锌在430～450℃下熔化成熔池后，加入剩余纯锌；待纯锌全部熔化后，升温至690～740℃，加入少量纯钛；待所述少量纯钛完全熔化后，将剩余纯钛和全部纯铜分3～5次加入，并保持温度恒定在800～900℃；待全部纯钛和纯铜加入后保温5～10min，停止加热，在熔体表面均匀撒上一层覆盖剂，待熔体冷却至650℃时加入精炼剂，进行搅拌精炼，分至少两次撇去熔体中的脏物及浮渣；进行浇铸后，得到所述锌-铜-钛三元中间合金；其中，所述少量纯钛的质量为全部纯钛质量的5...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶兵，蒋海燕，丁文江，鲍庆煌，丁学明，唐继勇，陆永，
申请(专利权)人：上海交通大学，江苏佳铝实业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31