新型锌基塑料模具合金的研制开发.pdf

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1、第33卷第1期山东冶金V0l-33NO．12011年2月ShandongMetallurgyFebruary2011’～·．．．．、“．、·．’·．、·试验研究；：：·’～．’’．、．^．^．^．^．^．^．’t新型锌基塑料模具合金的研制开发袁培燕(山东省冶金科学研究院，山东济南250014)摘要：通过合金成分的改变，添加钛、铬、硼、稀土变质元素，开发了新型锌基塑料模具合金，探讨了合金的金相组织、性能、耐蚀性及尺寸稳定性等。结果表明，变质元素可细化合金组织．新合金具有较好的综合机械性能，较高的软化温度(150℃以上)，低的线收缩率

2、(0．81％～O．90％)，耐晶问腐蚀，尺寸变化约为0．0405％，用做注塑模的使用寿命在1．8万次以上。关键词：锌基合金；塑料模具；铸造模具；研制开发中图分类号：TG146．13文献标识码：A文章编号：1004—4620(2011)01—0044—04果进行了综合分析后又经变质处理等多组合金配方1前言的筛选，对合金强度高的几种成分做高温硬度、高温目前对新品种、新式样的塑料制品需求量逐渐压缩、耐腐蚀、尺寸稳定性及流动性和线收缩率的测增多，尤其是还有花纹、多曲面以及艺术造型等复杂定。综合分析及试验的结果，研制的新型锌基塑料型腔的要求

3、，而我国目前的模具制造，因受到财力、模具合金(简称ZAC合金)成分见表1。物力、设备等多方面的限制，远远满足不了生产需表1ZAC合金的化学成分(质量分数)％求。锌合金熔点低、铸造性能好，且有良好的自润滑!：!呈：兰兰1性和成型复印性，可满足模具制作材料需要。用锌8～101．5～50．02～0．080．2～1．50．02～0．1O．05～0．1余量合金做模具，还有制模易、制模周期短、成本低等优设计成分中各元素的作用如下：点n，经济效益显著。国外在模具寿命及制模精度1)铝。铝是锌合金中的主要元素，锌在铝中的上有较大突破，制模精度达0．

4、15／100，且异常光洁，固熔体O／．相是强度硬度高的相(见显微硬度)。随着略抛光即可用，用做注塑模具的使用寿命达数万次铝含量的增加，合金的强度提高，硬度增加，但合金以上。国内的模用锌合金材料是在日本ZAS合金的的结晶温度区问增加，铸造性能下降，铝还能使锌合基础上发展起来的，综合机械性能差，使用温度低，金容易产生晶间腐蚀。因此，不能选用高铝锌合金。使用过程中常因变形、腐蚀剥落等原因而早期失效，2)铜。铜是强化元素，能固溶于相，超过一定用做注塑模的寿命仅万次以下。本研究针对锌合金量时会析出极细微的金属问化合物CuZm、CuZnA1，

5、模具的失效方式，开发了新型锌基模具合金，重点在等，进一步强化合金，同时铜的电极电位高于锌，富于提高合金的强度、软化温度、耐蚀性及尺寸稳定铜相在晶界处的富集，有效地提高了合金的抗腐蚀性，从而提高合金模具的使用寿命并扩大应用领域，能力。铜对晶界组织影响很大，随着含量的增加，二同时降低收缩率、改善流动性，提高制模精度。元共晶体(Or．+s)增加，三元共晶体(d+B+8)减少。但因铜固溶后对过饱和固溶体的共析分解有抑2成分设计制作用，对时效过程的尺寸变化有一定影响。由对塑料模具失效机理的分析及模具对新型锌3)镁。镁也是锌合金强化元素之一，

6、能细化晶基模具合金性能的要求，并根据以往研究应用锌合粒，提高强度，且只需微量强化效果显著，但加入镁金的经验，查阅了大量有关的资料，剖析了目前的模量不宜过多，否则会使合金出现明显的脆性。镁还用锌合金Zn一4％A1—3％Cu—Mg(简称ZA4)、ZA一27，可以抑制晶间腐蚀，提高合金的抗蚀能力。镁是一zA一12，zA一8，UAM10—5等一系列锌合金。合金般锌合金中必不可少的强化元素。成分的选择，既要考虑合金的组织，又要考虑合金的4)锰。选择的锌合金处于共晶范围，固溶体Or．流动性和线收缩率，如铝能提高合金强度，但铝量过相的析出为最初

7、凝同过程，而锰是中和铝系杂质，改多，合金的铸造性能差(一般铝锌合金的线收缩率在善组织和性能的有效元素。锰在合金中可溶于同溶1．25％～1．3％)。首先制定了正交试验方案，并对结体，可形成化合物，并以硬质点相的形式存在晶界及附近，阻止晶界原子的扩散，使合金的高温性能提收稿13期：2010—12—30作者简介：袁培燕，女，1961年生，1983年毕业于山东工学院金属材高。此外，多元合金中加入锰，能改善耐蚀性能，且料及热处理专业。现为山东省冶金科学研究院高级工程师，从事与铜相反对过饱和固溶体的共析分解有促进作用，金属材料研究及编辑工作。

8、袁培燕新型锌基塑料模具合金的研制开发2011年第1期增加合金的尺寸稳定性。相分布于晶界，也必然改善晶界的腐蚀性能。5)钛、铬、硼、稀土。这些元素均作为变质剂加3合金的金相组织及显微分析入合金中，部分溶于固溶体，均以促进其饱和固溶体的共析分解为特征，