模具用Zn-Al-Cu合金耐老化问题

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1、第61卷第2期有色金属Vo1．61．No．22009年5月NonferrousMetalsMav2009模具用Zn—A1一Cu合金的耐老化问题张飞(上海第二工业大学，上海201209)摘要：针对目前国内使用的锌合金模具材料存在老化的问题，研究不同稀土含量对锌合金(ZnAlCu。)老化的影响。结果表明，模具用耐老化锌合金的最佳稀土含量为0．1％。关键词：金属材料；锌合金；模具材料；稀土’中图分类号：TG146．13；TG133．4文献标识码：A文章编号：1001—0211(2009)02—0021—03目前国内常用的制造模具锌合金为Zn—Al—CuCu．Zn状态图可知，把铜先制作成

2、含Cu30％的Al—系合金，存在着比较严重的老化现象，影响其广泛使Cu中间合金最为合适，在此组分下，中间合金的熔用。锌合金的老化，就是锌合金铸件在铸造后或使点只有548℃，组分稳定，无成分偏析，但试验目的用过程中，含铝过饱和的a相分解为a相和B相的是制取ZnAI14Cul0，铝铜含量比较接近，参考上述过程，在这个转变过程中伴随着体积膨胀，在合金内两状态图，制作成含Cu50％的AI．Cu中间合金比较部产生很大内应力，使合金的塑性降低，发生变脆的合适。制备含铜为50％的A1一Cu中间合金，采取先现象⋯。稀土在铸钢、铸铁和铝合金等中能起到有熔化铝，后熔化铜的工艺方法。当温度升到器铝的熔

3、益的作用，并产生了明显的经济效益，而我国稀土资点66012以上时，铝不断熔化，此时将铜浸入铝液源丰富，因此探索研究稀土对锌合金的组织与性能中，铜不断与液体铝发生合金化作用，加速铜的熔的影响，不断提高与改善其使用性能，扩大其使用范化。在800℃条件下，铜可以在铝完全熔化后的1h围是非常有意义和价值的。左右完全熔化，并形成铜铝中间合金。1实验方法1．1试验材料锌合金对有害杂质的作用极为敏感，为了保证试验数据的可靠性，均采用纯度较高的原材料：1号锌锭，1号电解铜，00号纯铝，铝一钛一硼丝(Al5Ti1B)，1号镁锭，稀土材料为纯度98％以上，含La45％以上的图1合金熔炼工艺流程稀土，

4、精炼剂采用氯化锌化学纯原料。Fig．1Schemeofalloymeltingprocesses1．2熔铸设备1．5熔铸步骤5kW电阻炉一个、石墨坩埚两个、电阻炉温度将石墨坩埚内壁涂上一层水玻璃和氧化锌的混控制器一台、金属铸造模一个、接触调压器一台以及合液，以防止杂质的混入，并预热到400～50012。其他一些熔铸试验的必备用具。加入90％的Zn使其熔化后，全部中间合金以及余i．3熔铸工艺流程下的Al依次加入炉内熔化。控制温度在700℃用熔铸工艺流程如图1所示。铝箔包住Mg压入合金溶液底部，至Mg和Al熔化1．4中间合金的制备完全。加入铝钛硼和稀土待完全熔化后加入余下的铜的熔点1

5、08312，直接加入很难熔化均匀。因锌并搅拌，待温度降到60012时精炼、静置、扒渣，待此，必须以中间合金的方式加入，从A1一Cu状态图和温度冷到550℃左右浇铸。金属模在浇铸前要先预收稿日期：2007—03—06热到200℃左右，与合金液直接接触的工具都涂上作者简介：张飞(1978一)，男，安徽灵璧县人，讲师，硕士，主要从水玻璃和氧化锌的混合液。事模具与数控等方面的研究。22有色金属第61卷0．22试验结果与讨论2．1耐腐蚀试验O．15褥采用100℃水蒸汽60h加速腐蚀方法，用自制1斑I10．1磐的蒸汽装置，用精确度为0．1mg的电子天平称量，爱墼试验结果如图2所示。由图2结果

6、可见，稀土含量O．05为0．1％的合金耐腐蚀性能最好。O2．2合金的金相组织观察00．0501020．406镶样是在XQ一2金相镶嵌机上进行，试样规格稀土含量(wt)为~22mm×15mm。腐蚀剂用0．5％的HF酸，在图2Re含量对锌合金腐蚀增重的影响MNM一8M金相照相机上进行，并选取具有代表性Fig．2InfluenceofREcontentoncorrosion的组织进行拍照，照片如图3所示。weightgainofZnalloy(a)一ZnA114Cul0；(b)一ZnAIl4Cul0RE005；(C)一ZnA114Cu10REd6d)一ZnAl14Cu10RE02(e)

7、ZnAIl4Cu10RE04；(f)一ZnAIl4CuloREo6图3合金显微组织500XFig．3Microstructuresofalloy500×2．3分析讨论相析出，防止老化_】l。另一方面，有文献l3J研究显从图3的金相照片可见，不同的稀土含量所得示，在没加稀土的锌合金中由于腐蚀电池的作用，极到的合金组织的晶粒大小不同，其中含稀土0．1％易发生腐蚀，在合金组织中，存在着沿晶粒边界连续的合金晶粒明显小于其他成分的合金。根据金属学分布的富Cu的网状结构，而在晶界附近地区则形