一种高导电率锌基合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高导电率锌基合金及其制备方法，由Zn、Cu、Al、Ti组成锌合金体系，各组分质量百分比为：1.0wt%～5.0wt%的Cu、1.0wt%～5.0wt%的Al、0.2wt%～1.0wt%的Ti、余量为Zn和不可避免杂质。热处理工艺为：固溶温度为300~380℃、保温时间为3~24小时；时效温度为120℃~200℃，时效时间为3~24小时。本发明专利技术制备的锌基合金的导电率达到28.0~30.5%IACS，具有导电率高、成本低、加工性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高导电率锌基合金及其制备方法
本专利技术涉及一种锌基合金，具体涉及的是一种应用于导电零部件的锌基合金。
技术介绍
我国“富锌少铜”，国内原料铜70%来自进口，而且进口数量在不断增加，铜资源供给瓶颈日益明显。发挥我国锌资源优势，开发高性能锌合金，推动其产业化及规模化应用，在更广泛的领域实现“以锌代铜”，可进一步降低国内铜资源需求与供给矛盾。锌合金的熔炼温度一般在500℃左右，而铜合金的熔炼温度在1000℃以上，锌合金熔炼温度远低于铜合金，熔炼成本相比低多了。相比于铜合金，锌合金原材料丰富，价格低，而且合金的密度较低，机械加工性能好。因此开发新型的具有良好导电性能的锌基合金，取代部分作为导电材料的铜合金，具有广阔的应用前景。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种高导电率锌基合金及其制备方法。本专利技术所采用的技术方案如下：一种高导电率锌基合金，其组成及质量分数为：1.0wt%～5.0wt%的Cu、1.0wt%～5.0wt%的Al、0.2wt%～1.0wt%的Ti、余量为Zn和不可避免杂质。优选地，所述的锌基合金包括：1.5wt%～3.0wt%的Cu、1.6wt%～3.5wt%的Al、0.2wt%～0.8wt%的Ti，余量为Zn。优选地，所述的锌基合金包括：1.65wt%的Cu、3.25wt%的Al，0.4wt%的Ti，余量为Zn。本专利技术还公开了所述锌基合金的制备方法，其步骤如下：（1）合金熔炼：首先将Zn加入电阻坩埚炉内，升温至420~450℃化锌，等到Zn完全化清后加入Cu，升温至510~540℃，并保温30~40分钟，然后搅拌2~5分钟，使得Zn和Cu能较充分混合，然后用钟罩把Al压入熔融的金属液中，同时进行搅拌2~4分钟，待Al完全化清后，升温至580~600℃，用钟罩压入Ti，保温15-20分钟，待Ti完全融化后，搅拌2~4分钟，随后静置5~8分钟，拔渣，出炉，浇注到模温为180~200℃的金属型中，制备Zn-Al-Cu-Ti铸态锌合金。上述合金元素纯度均达到99.9%。（2）固溶处理：将步骤（1）获得的Zn-Al-Cu-Ti铸态锌合金在300~380℃下保温3~24小时，水冷。优先地，固溶处理的温度350℃，水冷；优先地，固溶处理保温时间为9小时。（3）时效处理：将步骤（2）获得的Zn-Al-Cu-Ti锌合金在120~200℃下保温3~24小时，空冷。优先地，经两次时效处理，一级时效处理的温度180℃，保温时间为6小时，空冷；二级时效处理的温度140℃，保温时间为12小时，空冷。相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术获得的Zn-Al-Cu-Ti锌合金的电导率为28.0~30.5ISCA%，拉伸强度为140~150Mpa，布氏硬度120~130HB；（2）本专利技术另一个明显优点是，采用价格低、熔点低的锌替代价格高、熔点高的铜，降低了能耗，也降低了生产成本。附图说明图1为本专利技术一种高导电率锌基合金的铸态金相组织。图2为本专利技术一种高导电率锌基合金的热处理金相组织。具体实施方式下面结合具体实施例来对本专利技术进行进一步的解释说明。实施例1按Zn-1.65wt%Cu-3.25wt%Al-0.4wt%Ti配料，采用含量达99.9%的Cu、Al、Ti和Zn。首先将Zn加入电阻坩埚炉内，为石墨坩埚，升温至420℃化锌，等到Zn完全化清后加入Cu，升温至510℃，并保温30分钟，然后搅拌2分钟，使得Zn和Cu能较充分混合，然后用钟罩把Al压入熔融的金属液中，利用自制的钟罩在压入的同时进行搅拌2分钟，待Al完全化清后，升温至580℃，用钟罩压入海绵钛，保温15分钟，待Al完全融化后，搅拌2分钟，随后静置5分钟，拔渣，出炉，浇注到模温为180℃的金属型中，制备铸态锌合金。将上述铸态锌合金进行固溶处理，固溶温度为350℃、保温9小时，水冷；然后进行时效处理，一级时效处理温度为180℃，时效6小时，二级时效处理温度为140℃，时效12小时，空冷。获得的Zn-Al-Cu-Ti锌合金的电导率为30.5ISCA%，拉伸强度为146Mpa，布氏硬度125HB。实施例2按Zn-1.5wt%Cu-3.5wt%Al-0.2wt%Ti配料。首先将Zn加入电阻坩埚炉内，升温至450℃化锌，等到Zn完全化清后加入Cu，升温至540℃，并保温40分钟，然后搅拌5分钟，使得Zn和Cu能较充分混合，然后用钟罩把Al压入熔融的金属液中，利用自制的钟罩在压入的同时进行搅拌4分钟，待Al完全化清后，升温至600℃，用钟罩压入Ti，保温20分钟，待Ti完全融化后，搅拌4分钟，随后静置8分钟，拔渣，出炉，浇注到模温为200℃的金属型中，制备Zn-Al-Cu-Ti铸态锌合金。将上述铸态锌合金进行固溶处理，固溶温度为300℃、保温3小时，水冷；然后进行时效处理，一级时效处理温度为180℃，时效9小时，二级时效处理温度为120℃，时效3小时，空冷。获得的Zn-Al-Cu-Ti锌合金的电导率为29.5ISCA%，拉伸强度为140Mpa，布氏硬度120HB。实施例3按Zn-3.0wt%Cu-1.6wt%Al-0.8wt%Ti配料。首先将Zn加入电阻坩埚炉内，为石墨坩埚，升温至430℃化锌，等到Zn完全化清后加入Cu，升温至520℃，并保温35分钟，然后搅拌3分钟，使得Zn和Cu能较充分混合，然后用钟罩把Al压入熔融的金属液中，利用自制的钟罩在压入的同时进行搅拌3分钟，待Al完全化清后，升温至600℃，用钟罩压入Ti，保温20分钟，待Ti完全融化后，搅拌3分钟，随后静置6分钟，拔渣，出炉，浇注到模温为200℃的金属型中，制备Zn-Al-Cu-Ti铸态锌合金。将上述铸态锌合金进行固溶处理，固溶温度为380℃、保温时间为16小时，水冷；然后进行时效处理，一级时效处理温度为200℃，时效12小时，二级时效处理温度为140℃，时效12小时，空冷。获得的Zn-Al-Cu-Ti锌合金的电导率为29.0ISCA%，拉伸强度为145Mpa，布氏硬度130HB。实施例4按Zn-1.0wt.%Cu-5.0wt%Al-0.5wt%Ti配料。首先将Zn加入电阻坩埚炉内，为石墨坩埚，升温至420℃化锌，等到Zn完全化清后加入Cu，升温至540℃，并保温30分钟，然后搅拌5分钟，使得Zn和Cu能较充分混合，然后用钟罩把Al压入熔融的金属液中，利用自制的钟罩在压入的同时进行搅拌2分钟，待Al完全化清后，升温至580℃，用钟罩压入Ti，保温15分钟，待Ti完全融化后，搅拌2分钟，随后静置8分钟，拔渣，出炉，浇注到模温为180℃的金属型中，制备Zn-Al-Cu-Ti铸态锌合金。将上述铸态锌合金进行固溶处理，固溶温度为350℃、保温24小时，水冷；然后进行时效处理，一级时效处理温度为180℃，时效24小时，二级时效处理温度为140℃，时效12小时，空冷。获得的Zn-Al-Cu-Ti锌合金的电导率为28.5ISCA%，拉伸强度为143Mpa，布氏硬度120HB。实施例5按Zn-5wt%Cu-1.0wt.%Al-1.0wt.%Ti配料。首先将Zn加入电阻坩埚炉内，为石墨坩埚，升温至420℃化锌，等到Zn完全化清后加入Cu，升温至540℃，并保温30分钟，然后搅拌5分钟，使得Zn和Cu能较充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导电率锌基合金，其特征在于：其组成及质量分数为：1.0wt%～5.0wt%的Cu、1.0wt%～5.0wt% 的Al、0.2wt%～1.0wt%的Ti、余量为Zn和不可避免杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高导电率锌基合金，其特征在于：其组成及质量分数为：1.0wt%～5.0wt%的Cu、1.0wt%～5.0wt%的Al、0.2wt%～1.0wt%的Ti、余量为Zn和不可避免杂质。2.根据权利要求1所述的一种高导电率锌基合金，其特征在于：所述的锌基合金包括：1.5wt%～3.0wt%的Cu、1.6wt%～3.5wt%的Al、0.2wt%～0.8wt%的Ti，余量为Zn。3.根据权利要求2所述的一种高导电率锌基合金，其特征在于：所述的锌基合金包括：1.65wt%的Cu、3.25wt%的Al，0.4wt%的Ti，余量为Zn。4.一种如权利要求1-3任一项所述的高导电率锌基合金的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：（1）合金熔炼：首先将Zn加入电阻坩埚炉内，升温至420~450℃化锌，等到Zn完全化清后加入Cu，升温至510~540℃，并保温30~40分钟，然后搅拌2~5分钟，使得Zn和Cu能较充分混合，然后用钟罩把Al压入熔融的金属液中，同时进行搅拌2~4分钟，待Al完全化清后，升温至580~600℃，用钟罩压入Ti，保温15-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红星，谢斌，查光成，王章忠，薛亚军，张炎，吴迪，王东尧，王步繁，林鑫，
申请(专利权)人：南京工程学院，南京康尼精密机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32