锌合金铸锭及其制备方法技术

技术编号：41748522 阅读：1 留言：0更新日期：2024-06-21 21:33

本发明专利技术提供了一种锌合金铸锭及其制备方法。锌合金铸锭包含特定含量的Cu、Al、Fe、Zn和不可避免的杂质；制备方法包括：将原料进行加热，当得到的锌熔体的温度达到530~580℃时，吹入精炼剂，并进行静置；将得到的精炼熔体送入保温炉，再次吹入精炼剂、进行静置；当精炼熔体的温度≥550℃时放流，并依次进行在线除气和在线过滤，然后在特定铸造工艺参数下进行铸造，得到锌合金铸锭。本发明专利技术采用半连续铸造法，并通过在线除气和过滤来提高熔体的纯净度，降低熔体中的含气量和含渣量；调控铸造过程中铸造工艺参数，使得锌合金铸锭组织均匀、细小、致密度高，无气孔、疏松等缺陷。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锌合金材料，具体而言，涉及一种锌合金铸锭及其制备方法。

技术介绍

1、金属锌具有良好的抗腐蚀性能、塑韧性及铸造性能，在常温条件下其力学性能稳定，可与铝、铜、钛、镁等多种金属通过合金化手段，制成满足不同性能需求的合金。锌合金因其熔点低、流动性好、易成形等优良性能，在汽车、建筑、家电、船舶、轻工、机械、电池等领域得到了广泛应用，并且正朝着附加值更高的方向发展。在国外，已有报道使用锌合金板材作为建筑幕墙和顶板的应用。

2、目前，国内常规制备锌合金铸锭的方法，以金属型重力铸造法为主，是将预先配置好的锌合金液浇铸到预先准备好的锭模中，通过自然冷却或冷却模具的方法对合金熔体进行冷却，但是，这两种冷却方式都会导致铸锭因边部和心部的冷却强度不均匀而使得微观组织不均匀。微观组织不均匀，不仅表现为晶粒粗大，还会出现大量的疏松、缩孔甚至开裂等现象，严重影响了铸锭的成品率。而且，采用该方法制备的铸锭，难以通过后续变形加工来制备锌合金板材。另外，当制备规格较大的锌合金铸锭时，熔体的冷却速度非常缓慢，极大降低了生产效率。

技术实现思路

1、本专利技术的主要目的在于提供一种锌合金铸锭及其制备方法，以解决现有技术中金属型重力铸造法得到的锌合金铸锭宏观疏松、存在气孔及微观组织粗大、不均匀的问题。

2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种锌合金铸锭的制备方法，按质量百分比计，锌合金铸锭由以下成分组成：cu为0.05~0.3%、al为0.05~4%、fe为0.05

3、进一步地，按质量百分比计，锌合金铸锭由以下成分组成：cu为0.05~0.15%、al为3~4%、fe为0.05~0.1%，余量为zn和不可避免的杂质。

4、进一步地，步骤s2中，加热温度为530~580℃。

5、进一步地，步骤s3中，当锌熔体的温度达到530~560℃时，利用第一惰性气体将第一精炼剂吹入锌熔体中；和/或第一惰性气体的吹入时间为10~25min；和/或第一静置的时间为15~30 min；和/或将第一精炼熔体送入保温炉的方式为流槽导入。

6、进一步地，步骤s3中，第二惰性气体的吹入时间为10~20 min；和/或第二静置的时间为15~20 min。

7、进一步地，第一精炼剂和第二精炼剂分别独立地为六氯乙烷、氯化锌和氯化铵的一种或多种；和/或第一精炼剂占原料重量的0.1~0.4%，和/或第二精炼剂占原料重量的0.1~0.3%。

8、进一步地，步骤s4中，当第二精炼熔体的温度为550~570℃时放流；和/或采用第三惰性气体进行在线除气；和/或在线除气的设备选自单转子除气机、双转子除气机或三转子除气机；当在线除气的设备为双转子除气机时，转子转速为400~600 rpm；和/或在线过滤的设备为板式过滤箱和/或深床过滤；板式过滤箱为双级板式过滤箱。

9、进一步地，第一惰性气体、第二惰性气体、第三惰性气体分别独立地选自氩气和/或氮气。

10、进一步地，步骤s5中，将锌净化熔体送入结晶器的方式为分配流槽；和/或铸造温度为450~530℃；和/或起始铸造速度为18~25 mm/min；和/或稳定生产铸造速度为37~48mm/min。

11、进一步地，步骤s5中，冷却水的流量为43~61m3/h；和/或冷却水的温度为20~27℃。

12、根据本专利技术的另一方面，提供了一种锌合金铸锭，由上述制备方法制备得到。

13、进一步地，锌合金铸锭的晶粒平均尺寸＜100μm，晶粒最大尺寸＜150μm。

14、与现有技术相比，本专利技术的技术进步主要体现在：

15、1、针对目前采用金属型重力铸造制备锌合金铸锭普遍存在微观组织不均匀导致的铸锭内部存在大量疏松、缩孔甚至裂纹的缺陷、气孔等突出问题，本专利技术采用半连续铸造法制备锌合金铸锭，通过调控熔炼与熔体处理工艺步骤和参数，控制熔体中的渣含量，提高熔体的纯净度，从而有利于提高铸锭冶金质量。

16、2、针对目前采用金属型重力铸造制备锌合金铸锭普遍存在的微观组织不均匀、晶粒粗大的问题，本专利技术通过调控半连续铸造工艺参数，使得铸造过程中铸锭各部分的冷却强度趋向均匀，从而使铸锭微观组织均匀、细小，铸锭表面平整且内部致密，无疏松、缩孔等缺陷，为后续加工制造锌合金板材提供稳定的铸锭条件。

17、综上，应用本专利技术的技术方案，采用半连续铸造法制备锌合金铸锭，在熔炼炉和保温炉中分别进行熔体精炼、除气、静置处理，并通过在线除气和过滤来提高熔体的纯净度，降低熔体中的含气量和含渣量。另外，调控铸造过程中铸造工艺参数，使得锌合金铸锭的组织均匀且细小。根据本专利技术制备方法得到的铸锭，其组织均匀、细小、致密度高，无气孔、疏松等缺陷，使用该铸锭制备的锌合金板材可以作为建筑幕墙和顶板。

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【技术保护点】

1.一种锌合金铸锭的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述锌合金铸锭由以下成分组成：Cu为0.05~0.3%、Al为0.05~4%、Fe为0.05~0.15%，余量为Zn和不可避免的杂质；所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，

6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，

10.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，

11.一种锌合金铸锭，其特征在于，由权利要求1至10中任一项所述的制备方法制备得到。