專利名稱：：一種易切削銻鋅鋁合金及其棒材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種銻鋅鋁合金及其棒材的制備方法。
背景技術(shù)：
：有色金屬棒材是各種金屬零部件的基礎(chǔ)原材料。通過儀表車床、自動(dòng)車床、數(shù)控車床等手段對有色金屬棒材進(jìn)行切削加工，可以得到人們需要的各種尺寸和形狀的零部件。合金切削性能的好壞對切削加工的速度，表面光潔度、尺寸公差等具有非常重要的作用。鐵合金，銅合金，鋁合金等都有易切削合金棒材在廣泛應(yīng)用于不同的
技術(shù)領(lǐng)域：
。由于鋅合金具有環(huán)保性能好，無污染，熔點(diǎn)低，加工性能好，成本較低，節(jié)約能源，不會(huì)產(chǎn)生電磁波等優(yōu)良特性在一些領(lǐng)域可廣泛用于制造零部件。由于鋅合金的熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，大部分的鋅合金的產(chǎn)品采用壓鑄工藝，由液態(tài)直接加工成型，制造各種形狀復(fù)雜的器件。目前壓鑄鋅合金的主要配方由鋅-銅-鋁三種元素組成，雖然有良好的成型性，但普遍存在塑性較差、切削性能不好的問題，限制了在高速切削加工領(lǐng)域的使用。另外鋅合金也可采用直接鑄造，熱擠壓和熱沖壓的方法制造。專利96118021.8發(fā)明了一種熱鍍鋅基合金及其制造方法，其特征是由Zn，Al，Sb三種元素組成。主要用于表面熱浸鍍和防護(hù)。專利97100011.5描述了一種稀土鋁鋅合金，主要成分為Zn，Al及稀土，用于電鍍工業(yè)。專利200310089187.3是一種錫鋅鋁合金絲，是在錫鋅的合金上加入鋁以改善噴涂材料的性能。專利03821428.8涉及一種純鋅或鋅鋁合金的平衡裝置，主要保護(hù)制作方法和鋅鋁合金配方的保護(hù)。以上的專利都沒有涉及鋅合金及其棒材的切削性。只有專利ZL200710035063.0涉及一種高強(qiáng)度易切削鋅基合金及其制備工藝，保護(hù)的主要合金元素是銅2.5-2.65%，鎂0.45-0.60%，鋁0.20-0.35%，鑭0.01-0.06%，鈰0.15-0.20%，不包含銻元素。專利ZL200710066979.2涉及一種高密度的鋅基合金平衡塊材料，主要合金配方由鋅銅銻組成。本發(fā)明側(cè)重于提高鋅合金切削性能和熱加工性能設(shè)計(jì)新的合金配方，區(qū)別于傳統(tǒng)的壓鑄鋅合金材料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種易切削的銻鋅鋁合金。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種易切削銻鋅鋁合金棒材的制備方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該易切削銻鋅鋁合金，其特征在于該合金的組成為0.5-15wt^的鋁，0.5-8wt^的銻，余量為鋅以及不可避免的雜質(zhì)。上述方案中，所述銻的含量優(yōu)選2-4wt^，所述鋁的含量優(yōu)選2_12wt%。—種易切削銻鋅鋁合金棒材的制備方法，其特征在于將0.5-15wt%的鋁、0.5-8wt^的銻和余量的鋅以及其它不可避免的雜質(zhì)通過硬模鑄造或半連鑄的方法制成合金鑄坯，熔煉溫度為400°C_5001:，然后將該合金鑄坯在150-38(TC內(nèi)熱擠壓成坯料，最后將得到的坯料通過冷加工拉拔或直線拉伸得到易切削銻鋅鋁合金棒材。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的銻鋅鋁合金，通過金屬間化合物AlSb在鋅鋁合金基體中的析出，使切削加工時(shí)既在刀具和材料間起潤滑作用，又能作為應(yīng)力集中源形成"空隙效應(yīng)"，使切屑易碎，從而提高切削性，大大改善了該合金的切削效率和切削精度，具有很好的成型性和可加工性。該易切削銻鋅鋁合金的熔煉可采用傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱等方法，用硬模、半連鑄或全連鑄的方法制成坯料；然后采用熱擠壓的方法制成所需的棒材、線材或型材坯料，其中熱擠壓的溫度在150-38(TC，最后使用冷加工的方法制成各種規(guī)格的棒材成品，棒材成品的形狀和尺寸可根據(jù)需要由后續(xù)機(jī)加工決定。使用本發(fā)明的合金配方和方法制得的易切削鋅合金棒材，其切削性能和效率明顯高于壓鑄鋅合金，可與鉛黃銅棒材接近，可作為一些鉛黃銅合金棒材的替代品。本發(fā)明提供的易切削變形鋅合金材料具有無鉛、無鎘、環(huán)保特性好、無磁、無火花放電等特性，切削性能好，易于加工，容易電鍍，機(jī)械性能適中，可以作為儀表車床、自動(dòng)車床和數(shù)控車床加工的基本原材料和各種易切削銅合金棒和壓鑄鋅合金的替代產(chǎn)品。圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中母合金坯料在30(TC熱擠壓狀態(tài)時(shí)的500倍金相圖圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中母合金坯料在30(TC熱擠壓狀態(tài)時(shí)的掃描電鏡照片；圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中母合金坯料在30(TC熱擠壓狀態(tài)時(shí)的能譜圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例中合金的制備方法，如無特別說明，即按如下步驟制備合金成分通過硬模鑄造、半連鑄或全連鑄的方法制成合金鑄坯，熔煉溫度為400°C_5001:，然后將該合金鑄坯在150-38(TC內(nèi)熱擠壓成坯料，最后將得到的坯料通過冷加工拉拔或直線拉伸得到易切削銻鋅鋁合金棒材。實(shí)施例1將87.00wt^的鋅、10.00wt^的鋁、3.00wt%的銻混合均勻，采用半連鑄的方法制成直徑170毫米的母合金坯料。然后在30(TC的溫度下熱擠壓成棒材坯料，再用聯(lián)合拉拔的方法制成所需直徑的棒材。經(jīng)測量，該棒材的抗拉強(qiáng)度為320MPa，延伸率為12%，硬度為HB=85。用凸輪式自動(dòng)車床將該棒材鉆孔加工成零件，切屑易碎，效率能達(dá)到C3604鉛黃銅棒的90%;同時(shí)零件的表面可以根據(jù)需要進(jìn)行鍍鎳、鍍鉻、鍍錫等表面處理。圖1為母合金坯料在30(TC熱擠壓狀態(tài)時(shí)的500倍金相圖。圖1中的黑色組織即為金屬間化合物相AlSb。AlSb具有不規(guī)則的形狀和微米量級(jí)的尺寸分布，會(huì)導(dǎo)致合金內(nèi)部存在局部的應(yīng)力集中，作為切削時(shí)的斷裂源，使得制得的棒材更容易切削。圖2和圖3分別為母合金坯料在30(TC熱擠壓狀態(tài)時(shí)的掃描電鏡和能譜照片。析出相的能譜分析見表l。可以看出，Al和Sb的原子約為l:l，與Al-Sb金相圖中的AlSb相一致。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例2將83.00wt^的鋅、15.00wt^的鋁和2.OOwt%的銻混合均勻，采用感應(yīng)加熱的方法熔煉合金，用硬模鑄造的方法制成合金鑄坯。然后將鑄坯在200°C的溫度下擠壓成棒材坯料，用履帶式拉床制成鋅合金棒材。經(jīng)測量該棒材的抗拉強(qiáng)度為380Mpa，延伸率為15%。經(jīng)過拋光矯直后，在數(shù)控機(jī)床上加工電子產(chǎn)品，其加工效率能達(dá)到C3604鉛黃銅棒材的85%。零件表面可以進(jìn)行鍍鎳、鍍鉻、鍍錫等表面處理。實(shí)施例3將91.00wt^的鋅、1.00wt^的鋁、8.OOwt%的銻混合均勻，采用感應(yīng)加熱的方法熔煉，用鋼模鑄造的方法得到母合金鑄坯，在180°C的條件下擠壓成合金棒材的坯料，經(jīng)過多模拉絲機(jī)至成品前尺寸，再經(jīng)過聯(lián)合拉拔的減徑、矯直、拋光后得到成品。該成品用凸輪機(jī)型自動(dòng)車床加工，加工效率可達(dá)到同樣規(guī)格C3604鉛黃銅的90%。實(shí)施例4將84.50wt^的鋅、15.00wt^的鋁、0.50wt%的銻混合均勻，使用全連續(xù)鑄造的冶金方法制成母合金鑄坯坯料，經(jīng)過24(TC的擠壓制成合金棒材。棒材的抗拉強(qiáng)度為430MPa，延伸率為15%。下料后使用專用儀表車床加工，制成零件成品，生產(chǎn)效率可達(dá)到C3604鉛黃銅棒材的75%。零件表面可以進(jìn)行鍍鎳、鍍鉻、鍍錫等表面處理。實(shí)施例5將0.50wt%的鋁、6.Owt%的銻和余量的鋅混合均勻，使用硬模鑄造的冶金方法制成母合金鑄坯坯料，經(jīng)過230°C的擠壓制成合金棒材。棒材的抗拉強(qiáng)度為340MPa，延伸率為10%。下料后使用專用儀表車床加工，制成零件成品，生產(chǎn)效率可達(dá)到C3604鉛黃銅棒材的85%。零件表面可以進(jìn)行鍍鎳、鍍鉻、鍍錫等表面處理。實(shí)施例6將12.Owt%的鋁、4.Owt%的銻和余量的鋅混合均勻，使用全連續(xù)鑄造的冶金方法制成母合金鑄坯坯料，經(jīng)過280°C的擠壓制成合金棒材。棒材的抗拉強(qiáng)度為440MPa，延伸率為15%。下料后使用專用儀表車床加工，制成零件成品，生產(chǎn)效率可達(dá)到C3604鉛黃銅棒材的70%。零件表面可以進(jìn)行鍍鎳、鍍鉻、鍍錫等表面處理。實(shí)施例7將2.Owt%的鋁、4.Owt%的銻和余量的鋅混合均勻，使用半連續(xù)鑄造的冶金方法制成母合金鑄坯坯料，經(jīng)過240°C的擠壓制成合金棒材。棒材的抗拉強(qiáng)度為390MPa，延伸率為11%。下料后使用專用儀表車床加工，制成零件成品，生產(chǎn)效率可達(dá)到C3604鉛黃銅棒材的80%。零件表面可以進(jìn)行鍍鎳、鍍鉻、鍍錫等表面處理。實(shí)施例8將8.0wt%的鋁、3.0wt%的銻和余量的鋅混合均勻，使用全連續(xù)鑄造的冶金方法制成母合金鑄坯坯料，經(jīng)過270°C的擠壓制成合金棒材。棒材的抗拉強(qiáng)度為430MPa，延伸率為20%。下料后使用專用儀表車床加工，制成零件成品，生產(chǎn)效率可達(dá)到C3604鉛黃銅棒材的70%。零件表面可以進(jìn)行鍍鎳、鍍鉻、鍍錫等表面處理。實(shí)施例9將5.0wt^的鋁、3.Owt^的銻和余量的鋅混合均勻，使用全連續(xù)鑄造的冶金方法制成母合金鑄坯坯料，經(jīng)過240°C的擠壓制成合金棒材。棒材的抗拉強(qiáng)度為420MPa，延伸率為15%。下料后使用專用儀表車床加工，制成零件成品，生產(chǎn)效率可達(dá)到C3604鉛黃銅棒材的75%。零件表面可以進(jìn)行鍍鎳、鍍鉻、鍍錫等表面處理。上述實(shí)施例中未涉及到的部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。權(quán)利要求一種易切削銻鋅鋁合金，其特征在于該合金的組成為0.5-15wt％的鋁，0.5-8wt％的銻，余量為鋅以及不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易切削銻鋅鋁合金，其特征在于所述的銻為2-4wt^，所述的鋁為2-12wt%。3.—種制備如權(quán)利要求1所述易切削銻鋅鋁合金棒材的方法，其特征在于合金成分通過硬模鑄造或半連鑄的方法制成合金鑄坯，熔煉溫度為4oo°c-so(rc，然后將該合金鑄坯在150-38(TC內(nèi)熱擠壓成坯料，最后將得到的坯料通過冷加工拉拔或直線拉伸得到易切削銻鋅鋁合金棒材。全文摘要本發(fā)明涉及到一種易切削銻鋅鋁合金及其棒材的制備方法，其特征在于該合金的組成為0.5-15wt％的鋁，0.5-8wt％的銻，余量為鋅以及不可避免的雜質(zhì)。棒材的制備可通過硬模鑄造、半連鑄或全連續(xù)的方法制成合金鑄坯，然后將該合金鑄坯在150-380℃內(nèi)恒溫?zé)峒庸こ膳髁希詈髮⒌玫降呐髁贤ㄟ^冷加工拉拔或直線拉伸得到易切削銻鋅鋁合金棒材。本發(fā)明所提供的銻鋅鋁合金棒材的切削性能和效率明顯高于壓鑄鋅合金，可與鉛黃銅棒材接近，并且具有無鉛、無鎘、環(huán)保特性好、無磁、無火花放電等特性，易于加工，容易電鍍，機(jī)械性能適中，可作為一些鉛黃銅合金棒材的替代品，可以作為儀表車床、自動(dòng)車床和數(shù)控車床加工的基本原材料和各種易切削銅合金棒和壓鑄鋅合金的替代產(chǎn)品。文檔編號(hào)C22C18/04GK101792874SQ20101015739公開日2010年8月4日申請日期2010年4月23日優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日發(fā)明者孫文聲,莊秀發(fā),張明,張錦麟,謝識(shí)才申請人:寧波博威合金材料股份有限公司