[发明专利]一种含Mn的抗蠕变轧制锌合金板带材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锌合金板带材及其制备方法，尤其涉及到一种含Mn的抗蠕变轧制锌合金板带材及其制备方法；属于金属合金材料的制造技术领域。

背景技术

锌合金重量比铜轻约25％，比钢轻约10％，铸造性能好，可以压铸形状复杂的精密件且铸件表面光滑。但是锌合金抗蠕变性能较低，尤其当杂质元素如铅、镉、锡超过标准时，导致锌合金老化而变形，表现为体积胀大，机械性能特别是塑性显著下降，时间长了甚至破裂，使其应用受到限制。故抗蠕变锌合金应运而生，用以扩大锌合金的应用范围。抗蠕变锌合金不仅要求具有优良的抗蠕变性能，而且要求在常温下有较好的综合性能，包括力学性能、冷热加工性能、耐蚀性能等。

国外抗蠕变锌合金板带材的研究及生产起步早，水平高，如美国新泽西锌公司一直是这领域的龙头公司，生产的合金板材成分设计合理，生产工艺成熟。

国内抗蠕变锌合金板带材的研究几乎为空白，自上世纪90年代末以来，广州冶金研究所、中南大学等对抗蠕变锌合金板带材进行了初步研究，但研究内容狭窄，研究不够系统和深入。1999年广东冶金研究所为广州锌片厂连铸连轧生产线试制了几个牌号的锌铜钛合金产品，对其抗蠕变性能进行了研究，抗蠕变性能虽然有所提高，但是不显著，而且综合性能也有待改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种含Mn的具有优良抗蠕变性能且综合性能亦佳的轧制锌合金板带材。

本发明的另一目的旨在提供上述合金的制备方法。

本发明的目的是通过下述方式实现的：

一种含Mn的抗蠕变轧制锌合金板带材，按重量百分比由下述组分组成：

铜0.5～3.0％；

锰0.01～2.0％；

钛0.05～0.3％；

其余为锌和不可避免的杂质，杂质的总含量小于0.05％。

作为优选，上述合金各组分的质量百分比为：

铜0.5～2.0％；

锰0.01～1.0％；

钛0.05～0.2％；

其余为锌和不可避免的杂质，杂质的总含量小于0.05％。

一种含Mn的抗蠕变轧制锌合金板带材，按质量百分比由下述组分组成：

铜0.5～3.0％；

锰0.01～2.0％；

钛0.05～0.3％；

X 0.01～0.5％，X为铝、稀土元素(Ce+La)中的一种或两种；

其余为锌和不可避免的杂质，杂质的总含量小于0.05％。

作为优选，上述合金各组分的质量百分比为：

铜0.5～3.0％；

锰0.01～2.0％；

钛0.05～0.3％；

X 0.1～0.5％，X为铝、稀土元素(Ce+La)中的一种或两种；

其余为锌和不可避免的杂质，杂质的总含量小于0.05％。

所述的一种含Mn的抗蠕变轧制锌合金板带材的制备方法：采用覆盖保护法熔炼锌合金，铜、钛、锰分别以Zn-Cu、Zn-Ti、Cu-Mn中间合金形式加入，稀土元素以Ce+La复合稀土的形式加入，而锌、铝则分别以纯锌、纯铝形式加入，熔炼温度650～740℃；待合金熔液混合均匀后，在420～480℃浇铸成铸锭；铸锭经350～380℃均匀化退火6～10h后在220～280℃进行多道次热轧，道次变形量25～55％，总变形量60～95％，再冷轧，道次变形量10～30％，总变形量50～80％；板带轧制后在180～200℃退火2～3h。

本发明就锌合金的蠕变机理、合金化及工艺条件等方面进行了广泛的研究。研究表明，锌合金的蠕变速度与其晶粒大小的关系随着温度的变化而变化。低温下的蠕变主要是由晶内滑移引起的，晶粒细小时，晶内位错的发生、增殖和移动的数量少，晶界是滑移的障碍，抗蠕变性能高。而在较高温度下的蠕变主要由是晶界引起的，因而晶界多的细晶材料的抗蠕变性能低，晶粒大的材料晶内位错密度小，晶界是位错的发源地，因此抗蠕变性能高。

各组分在合金中的作用机理详述于下：

(1)Zn中加入适量的Cu，形成CuZn₄相，可提高Zn的硬度、强度、冲击韧性和抗蠕变性能，但过量Cu会降低锌液的流动性，对含Cu较高的Zn-Cu合金从高温缓慢冷却或在某一温度长期时效时，将有大量的ε相从η相中析出，同时引起明显的体积收缩，因此在设计抗蠕变合金的锌合金时应考虑Cu的最佳添加含量。本合金中Cu的加入量为：0.5～3.0％。