[发明专利]一种新型耐磨多元锌基合金

说明书

技术领域

本发明涉及锌铝合金领域，特指一种提高耐磨性能的新型耐磨多元锌基合金。

背景技术

锌铝合金(ZA27合金)因其耐磨性好、成本低、成型容易等优点，成为耐磨铜合金、铝合金的替代产品，如在传动部件和汽车零部件上的应用。文献[1](商全义，弓金霞，梅英等.ZA27合金摩擦磨损性能的研究，郑州纺织工学院学报，1997，8(2)：1-6)报道了当载荷加大到一定程度时，ZA27合金的耐磨性能急剧下降。文献[2](施忠良，吴炳尧，林萍华等.高铝锌基合金的摩擦磨损性能与磨损机制，摩擦学学报，1994，14(2)：134-144.)经过系统测试后认为，油润滑滑动摩擦条件下ZA27合金的许用PV值为5.07(MPa.m)/s，随着载荷的增大，合金的磨损量急剧上升，试样表面出现严重的氧化现象。因此，进一步提高ZA27合金的耐磨性，扩大其使用范围具有十分重要的意义。文献[3](郭伟，曾建民.微量元素La，Sb，Ti和Mn对ZA27合金力学性能的影响，广西大学学报，2007，27(3)：192-195.)研究了微量元素La、Sb、Ti和Mn对ZA27合金力学性能的影响，发现四种元素加入适量时均能不同程度细化合金显微组织，抗拉强度和延伸率均有提高，且耐磨性能也有所提高。本发明提出一种熔炼时通过添加合金元素来提高锌基合金耐磨性能的新方法。

发明内容

本发明通过在合金熔炼时加入合金元素，提高锌基合金的耐磨性能，可以广泛的指导其在生产和实践方面的应用。

本发明提出一种新型耐磨多元锌基合金，其特征在于：合金成分为Si：2.5～3.5％，RE：0.1～0.27％，Ni-Ti(Ni50％，Ti50％)：0.1～0.2％，Cr：0.1～0.2％，Al：27～29％，Cu：2.0～2.5％，Mg：0.01～0.02％，余量为Zn。

具体实施方式

实施例1：

选取成分为Si：2.5％，RE：0.1％，Ni-Ti为0.1％，Cr：0.1％，Al：27％，Cu：2.0％，Mg：0.01％，余量为Zn的多元锌铝合金。熔炼工艺为：在感应熔炼电炉中先加入铝锭、铝铜中间合金、铝铬中间合金、锌锭和适量的Si、Ni-Ti合金，待完全熔化后，充分搅拌，加入适量的RE，在700～750℃时保温5min使各元素均匀化，而后用钟罩压入镁条以减少烧损率。用0.2％的锌合金除气精炼剂进行除气精炼，静置10min后扒渣，待温度为570～590℃时浇注，再制成磨损试样。磨损试验在国产MM-2000型销盘式试验机上进行，采用滚动摩擦方式，上试样转速为180r/m，下试样转速为200r/m。实验前将试样加工为ф40×ф16×10mm圆环，对磨件材料为40Cr钢(HRC51—53)，尺寸为ф40×ф16×10mm的圆环。磨损量以试样磨损前后的质量差来衡量，称量采用MA110电子分析天平，精度为0.0001g。摩擦类型为油润滑摩擦，所用润滑油为30^#机油。试验开始前，先进行30min的预跑合，跑合完毕后用丙酮超声清洗测定原始重量。然后分别在300N、600N、900N的载荷下进行5h的磨损试验，磨损试验结束后，将试样用丙酮超声清洗30min，再测定试样的重量，并计算出试样的磨损量(磨损失重)，同时测合金的力学性能，测得的磨损量和力学性能见表1。

实施例2：

选取成分为Si：3.0％，RE：0.2％，Ni-Ti为0.15％，Cr：0.15％，Al：28％，Cu：2.3％，Mg：0.015％，余量为Zn的多元锌铝合金。熔炼工艺和磨损实验同实施例1，同时测合金的力学性能，测得的磨损量和力学性能见表1。

实施例3：

选取成分为Si：3.5％，RE：0.27％，Ni-Ti为0.2％，Cr：0.2％，Al：29％，Cu：2.5％，Mg：0.02％，余量为Zn的多元锌铝合金，熔炼工艺和磨损实验同实施例1，同时测合金的力学性能，测得的磨损量和力学性能见表1。

对比例：

选取锌铝合金(ZA27)，其成分为Al：28％，Cu：2.3％，Mg：0.015％，余量为Zn。熔炼工艺为：在感应熔炼电炉中先加入铝锭、铝铜中间合金、锌锭，待完全熔化后，充分搅拌，在700～750℃时保温5min使各元素均匀化，而后用钟罩压入镁条以减少烧损率。用0.2％的锌合金除气精炼剂进行除气精炼，静置10min后扒渣，待温度为570～590℃时浇注，再制成同实施例1相同的磨损试样。磨损实验同实施例1，同时测合金的力学性能，测得的磨损量和力学性能见表1。