專利名稱：一種新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材的制備方法，更為具體的是涉及一種能用于制作新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴的鋅鋁合金型材的制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中高強(qiáng)氣門(mén)嘴均采用銅質(zhì)型材制作，由于采用銅質(zhì)型材制作的氣門(mén)嘴重 量大又加之成本較高，因此在保證滿足氣門(mén)嘴性能的要求下，尋求一種能夠代替銅質(zhì)型材、 且制成氣門(mén)嘴的重量及成本等低于銅質(zhì)型材的高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材成為亟待解決的 技術(shù)問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)披露的一些鋅鋁合金型材，雖然其與銅合金相比，具有重量輕、力學(xué)性 能好、鑄造性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，但也發(fā)現(xiàn)這些鋅鋁合金在抗拉強(qiáng)度及硬度等方面，特別是鋅 鋁合金型材的高溫強(qiáng)度與銅合金相差很大，還不能較好地滿足制作高強(qiáng)氣門(mén)嘴以代替銅質(zhì) 高強(qiáng)氣門(mén)嘴的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于提供一種新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材的制備方法，包括以下步驟(1)將熔煉爐加熱到680 720°C，向熔煉爐中加入鋁塊，融化后在鋁液表面撒上 覆蓋劑保護(hù)，然后再加入鋅制成鋅鋁混合熔融液，上述鋁與鋅的用量配比以100重量份計(jì)， 其中鋁為40 45重量份，鋅為55 60重量份；在上述鋅鋁混合熔融液中分別加入質(zhì)量分 數(shù)為1. 8 2. 5%的銅、0. 1 0. 15%的稀土合金、0. 1 0. 15%的鋯和1 1. 5%的鉍，并 緩慢攪拌；(2)用石墨鐘罩分別壓入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 1 0. 5%的鎂和0. 05 0. 15%的氧化鋁 粉與鍶鹽變質(zhì)劑，完全熔化后在720V的溫度下保持10 20分鐘，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)財(cái)嚢瑁辉?加入除氣劑，靜置，扒·澆鑄；(3)將步驟(2)獲得的合金溶液注入連續(xù)鑄造機(jī)型口，經(jīng)冷凝器冷卻，通過(guò)模具拉 鑄形成棒材；再將棒材進(jìn)行均勻化熱處理，其工藝為棒材加熱至350 400°C，保溫2 2. 5 小時(shí)，出爐空冷；(4)將步驟(3)獲得的棒材通過(guò)擠壓工藝形成氣門(mén)嘴專用型材，其工藝條件為棒 材擠壓溫度350 400°C，壓力機(jī)擠壓力為600噸。上述步驟還包括如下步驟(5)將步驟(4)獲得的型材進(jìn)行回火熱處理，其工藝為在120 180度溫度下保溫 2 3小時(shí)，出爐空冷。上述步驟(1)中，上述鋁與鋅的用量配比中優(yōu)選為鋁42為重量份，鋅為58重量 份；加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為2. 的銅，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為0. 12%的稀土合金，加入質(zhì)量分 數(shù)優(yōu)選為0. 12的鋯，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為1. 5%的鉍；上述步驟(2)中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選 為0. 2%的鎂，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為0. 的氧化鋁粉；上述步驟(3)中，通過(guò)模具拉鑄形成 直徑為90 IlOmm的棒材。
本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果本發(fā)明制取的鋅鋁合金型材，經(jīng)常溫力學(xué)性能測(cè)試，抗拉強(qiáng)度為360 553MPa，延 伸率為4. 8 5.6%，布氏硬度為121 150HB，維氏硬度為129 183HV。經(jīng)高溫力學(xué)性能 測(cè)試，180°C時(shí)，抗拉強(qiáng)度124 171MPa，140°C時(shí)，抗拉強(qiáng)度137 192MPa，100°C時(shí)，抗拉強(qiáng) 度189 227MPa。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)可完全代替銅質(zhì)型材，用于制備高強(qiáng)度的氣門(mén)嘴。
具體實(shí)施例方式參照試驗(yàn)例一種鋅鋁合金的制備方法，將熔煉爐加熱到680°C，向熔煉爐中加入鋁塊，融化后 在鋁液表面撒上覆蓋劑保護(hù)，然后再加入鋅制成鋅鋁混合熔融液，上述鋁與鋅的用量配比 以100重量份計(jì)，其中鋁為42重量份，鋅為58重量份；在上述鋅鋁混合熔融液中分別加入 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 的銅并緩慢攪拌。接著用石墨鐘罩壓入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 2%的鎂及鍶鹽變 質(zhì)劑，待完全熔化后在720°C的溫度下保持10分鐘，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)財(cái)嚢?；再壓入除氣劑，靜 置，扒渣澆鑄。然后將獲得的合金溶液注入連續(xù)鑄造機(jī)型口，經(jīng)冷凝器冷卻，通過(guò)模具拉鑄 形成直徑為90mm、IOOmm或IlOmm等的棒材；再將棒材進(jìn)行均勻化熱處理，其工藝為棒材加 熱至350°C，保溫2小時(shí)，出爐空冷。接著將出爐冷卻后的棒材進(jìn)行擠壓工藝形成氣門(mén)嘴專 用型材，其工藝條件為棒材擠壓溫度350°C，壓力機(jī)擠壓力為600噸。再將上述獲得型材 進(jìn)行回火熱處理，其工藝為在120°C的溫度下保溫2小時(shí)，出爐空冷得到成品專用型材，即 試樣1。實(shí)施例1一種新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材的制備方法，將熔煉爐加熱到680°C，向熔煉爐 中加入鋁塊，融化后在鋁液表面撒上覆蓋劑保護(hù)，然后再加入鋅制成鋅鋁熔融液，上述鋁與 鋅的用量配比以100重量份計(jì)，其中鋁為42重量份，鋅為58重量份；在上述鋅鋁熔融液中 分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 的銅、0. 的稀土合金、0. 025%的鋯與0.6%的鉍，并緩慢攪 拌。接著用石墨鐘罩壓入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 2%的鎂、0. 的氧化鋁粉及鍶鹽變質(zhì)劑，待完全熔 化后在720V的溫度下保持10分鐘，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)財(cái)嚢?；再壓入除氣劑，靜置，扒渣澆鑄。然 后將獲得的合金溶液注入連續(xù)鑄造機(jī)型口，經(jīng)冷凝器冷卻，通過(guò)模具拉鑄形成直徑為90mm、 IOOmm或IlOmm等的棒材；再將棒材進(jìn)行均勻化熱處理，其工藝為棒材加熱至350°C，保溫 2. 5小時(shí)，出爐空冷。接著將出爐冷卻后的棒材進(jìn)行擠壓工藝形成氣門(mén)嘴專用型材，其工藝 條件為棒材擠壓溫度350°C，壓力機(jī)擠壓力為600噸。再將上述獲得型材進(jìn)行回火熱處理， 其工藝為在120°C的溫度下保溫2小時(shí)，出爐空冷得到成品專用型材，即試樣2。實(shí)施例2一種新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材的制備方法，將熔煉爐加熱到680°C，向熔煉爐中加入鋁塊，融化后在鋁液表面撒上覆蓋劑保護(hù)，然后再加入鋅制成鋅鋁熔融液，上述鋁與 鋅的用量配比以100重量份計(jì)，其中鋁為42重量份，鋅為58重量份；在上述鋅鋁熔融液中 分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 的銅、0. 12%的稀土合金、0. 12%的鋯與1. 3%的鉍，并緩慢攪 拌。接著用石墨鐘罩壓入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 2%的鎂、0. 的氧化鋁粉及鍶鹽變質(zhì)劑，待完全熔 化后在720V的溫度下保持10分鐘，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)財(cái)嚢?；再壓入除氣劑，靜置，扒渣澆鑄。然 后將獲得的合金溶液注入連續(xù)鑄造機(jī)型口，經(jīng)冷凝器冷卻，通過(guò)模具拉鑄形成直徑為90mm、IOOmm或IlOmm等的棒材；再將棒材進(jìn)行均勻化熱處理，其工藝為棒材加熱至350°C，保溫 2. 5小時(shí)，出爐空冷。接著將出爐冷卻后的棒材進(jìn)行擠壓工藝形成氣門(mén)嘴專用型材，其工藝 條件為棒材擠壓溫度350°C，壓力機(jī)擠壓力為400噸。再將上述獲得型材進(jìn)行回火熱處理， 其工藝為在120°C的溫度下保溫2小時(shí)，出爐空冷得到成品專用型材，即試樣3。實(shí)施例3一種新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材的制備方法，將熔煉爐加熱到680°C，向熔煉爐 中加入鋁塊，融化后在鋁液表面撒上覆蓋劑保護(hù)，然后再加入鋅制成鋅鋁熔融液，上述鋁與 鋅的用量配比以100重量份計(jì)，其中鋁為42重量份，鋅為58重量份；在上述鋅鋁熔融液中 分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 的銅、0. 15%的稀土合金、0. 15%的鋯與1. 5%的鉍，并緩慢攪 拌。接著用石墨鐘罩壓入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 2%的鎂、0. 的氧化鋁粉及鍶鹽變質(zhì)劑，待完全熔 化后在720V的溫度下保持10分鐘，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)財(cái)嚢?；再壓入除氣劑，靜置，扒渣澆鑄。然 后將獲得的合金溶液注入連續(xù)鑄造機(jī)型口，經(jīng)冷凝器冷卻，通過(guò)模具拉鑄形成直徑為90mm、 IOOmm或IlOmm等的棒材；再將棒材進(jìn)行均勻化熱處理，其工藝為棒材加熱至350°C，保溫 2. 5小時(shí)，出爐空冷。接著將出爐冷卻后的棒材進(jìn)行擠壓工藝形成氣門(mén)嘴專用型材，其工藝 條件為棒材擠壓溫度350°C，壓力機(jī)擠壓力為600噸。再將上述獲得型材進(jìn)行回火熱處理， 其工藝為在120°C的溫度下保溫2小時(shí)，出爐空冷得到成品專用型材，即試樣4。實(shí)施例4一種新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材的制備方法，將熔煉爐加熱到680°C，向熔煉爐 中加入鋁塊，融化后在鋁液表面撒上覆蓋劑保護(hù)，然后再加入鋅制成鋅鋁熔融液，上述鋁與 鋅的用量配比以100重量份計(jì)，其中鋁為42重量份，鋅為58重量份；在上述鋅鋁熔融液中 分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 的銅、0. 12%的稀土合金、0. 12%的鋯與1. 5%的鉍，并緩慢攪 拌。接著用石墨鐘罩壓入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 2%的鎂、0. 的氧化鋁粉及鍶鹽變質(zhì)劑，待完全熔 化后在720V的溫度下保持10分鐘，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)財(cái)嚢?；再壓入除氣劑，靜置，扒渣澆鑄。然 后將獲得的合金溶液注入連續(xù)鑄造機(jī)型口，經(jīng)冷凝器冷卻，通過(guò)模具拉鑄形成直徑為90mm、 IOOmm或IlOmm等的棒材；再將棒材進(jìn)行均勻化熱處理，其工藝為棒材加熱至350°C，保溫 2. 5小時(shí)，出爐空冷。接著將出爐冷卻后的棒材進(jìn)行擠壓工藝形成氣門(mén)嘴專用型材，其工藝 條件為棒材擠壓溫度350°C，壓力機(jī)擠壓力為600噸。再將上述獲得型材進(jìn)行回火熱處理， 其工藝為在120°C的溫度下保溫2小時(shí)，出爐空冷得到成品專用型材，即試樣5。實(shí)施例5一種新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材的制備方法，將熔煉爐加熱到720°C，向熔煉爐中加入鋁塊，融化后在鋁液表面撒上覆蓋劑保護(hù)，然后再加入鋅制成鋅鋁熔融液，上述鋁與 鋅的用量配比以100重量份計(jì)，其中鋁為38重量份，鋅為62重量份；在上述鋅鋁熔融液中 分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.8%的銅、0. 15%的稀土合金、0. 的鋯與的鉍，并緩慢攪拌。 接著用石墨鐘罩壓入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 的鎂、0. 05%的氧化鋁粉及鍶鹽變質(zhì)劑，待完全熔化 后在720°C的溫度下保持20分鐘，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)財(cái)嚢?；再壓入除氣劑，靜置，扒渣澆鑄。然 后將獲得的合金溶液注入連續(xù)鑄造機(jī)型口，經(jīng)冷凝器冷卻，通過(guò)模具拉鑄形成直徑為90mm、 IOOmm或IlOmm等的棒材；再將棒材進(jìn)行均勻化熱處理，其工藝為棒材加熱至380°C，保溫 2. 2小時(shí)，出爐空冷。接著將出爐冷卻后的棒材進(jìn)行擠壓工藝形成氣門(mén)嘴專用型材，其工藝 條件為棒材擠壓溫度380°C，壓力機(jī)擠壓力為600噸。再將上述獲得型材進(jìn)行回火熱處理，其工藝為在150°C的溫度下保溫3小時(shí)，出爐空冷得到成品專用型材。實(shí)施例6一種新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材的制備方法，將熔煉爐加熱到700°C，向熔煉 爐中加入鋁塊，融化后在鋁液表面撒上覆蓋劑保護(hù)，然后再加入鋅制成鋅鋁熔融液，上述鋁 與鋅的用量配比以100重量份計(jì)，其中鋁為45重量份，鋅為55重量份；在上述鋅鋁熔融液 中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 5%的銅、0. 15%的稀土合金、0. 的鋯與1.2%的鉍，并緩慢攪 拌。接著用石墨鐘罩壓入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5 %的鎂、0. 15 %的氧化鋁粉及鍶鹽變質(zhì)劑，待完 全熔化后在720°C的溫度下保持15分鐘，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)財(cái)嚢瑁辉賶喝氤龤鈩?，靜置，扒渣澆 鑄。然后將獲得的合金溶液注入連續(xù)鑄造機(jī)型口，經(jīng)冷凝器冷卻，通過(guò)模具拉鑄形成直徑為 90mm、IOOmm或IlOmm等的棒材；再將棒材進(jìn)行均勻化熱處理，其工藝為棒材加熱至400°C， 保溫2. 5小時(shí)，出爐空冷。接著將出爐冷卻后的棒材進(jìn)行擠壓工藝形成氣門(mén)嘴專用型材，其 工藝條件為棒材擠壓溫度40(TC，壓力機(jī)擠壓力為600噸。再將上述獲得型材進(jìn)行回火熱 處理，其工藝為在180°C的溫度下保溫2. 5小時(shí)，出爐空冷得到成品專用型材。上述各實(shí)施例獲取的鋅鋁合金型材可采用下述設(shè)備進(jìn)行有關(guān)力學(xué)性能測(cè)試，并能 據(jù)此得出相應(yīng)結(jié)論。WE-300型材料試驗(yàn)機(jī)，HB-3000型硬度計(jì)，HVS-1000型硬度計(jì)。
下述表1為申請(qǐng)人對(duì)上述有關(guān)示例進(jìn)行測(cè)試所獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)。表 1鋅鋁合金力學(xué)性能對(duì)比
室溫性能高溫性能
試樣名稱硬度I抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度M P a
_ HB \HV(MPa)—ι 8 O1 4 O °C 1 1 O O °C
試樣 1 118 ~126267_ 98115126
-試樣 2 ~121 129366.8124 一 137189.3
試樣 3 145 " 57 "^03169182221
-試樣 4 142 156470154171 — 204
試樣 5 147 16151317119222權(quán)利要求
一種新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材的制備方法，特征在于其包括以下步驟(1)將熔煉爐加熱到680～720℃，向熔煉爐中加入鋁塊，融化后在鋁液表面撒上覆蓋劑保護(hù)，然后再加入鋅制成鋅鋁混合熔融液，上述鋁與鋅的用量配比以100重量份計(jì)，其中鋁為38～45重量份，鋅為55～62重量份；在上述鋅鋁混合熔融液中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.8～2.5％的銅、0.1～0.15％的稀土合金、0.1～0.15％的鋯和1～1.5％的鉍，并緩慢攪拌；(2)用石墨鐘罩壓入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1～0.5％的鎂和0.05～0.15％的氧化鋁粉與鍶鹽變質(zhì)劑，完全熔化后在720℃的溫度下保持10～20分鐘，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)財(cái)嚢?；再壓入除氣劑，靜置，扒渣澆鑄；(3)將步驟(2)獲得的合金溶液注入連續(xù)鑄造機(jī)型口，經(jīng)冷凝器冷卻，通過(guò)模具拉鑄形成棒材；再將棒材進(jìn)行均勻化熱處理，其工藝為棒材加熱至350～400℃，保溫2～2.5小時(shí)，出爐空冷；(4)將步驟(3)獲得的棒材進(jìn)行擠壓工藝形成氣門(mén)嘴專用型材，其工藝條件為棒材擠壓溫度350～400℃，壓力機(jī)擠壓力為600噸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材的制備方法，其特征在于所 述步驟還包括如下步驟(5)將步驟(4)獲得的型材進(jìn)行回火熱處理，其工藝為在120 180度溫度下保溫2 3小時(shí)，出爐空冷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材的制備方法，其特征在于在 步驟(1)中，所述鋁與鋅的用量配比中鋁42為重量份，鋅58重量份；加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 1 % 的銅，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 12%的稀土合金，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 12%的鋯，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1. 5%的鉍；上述步驟(2)中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 2%的鎂，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 的氧化鋁粉； 上述步驟(3)中，通過(guò)模具拉鑄形成直徑為90 IlOmm的棒材。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種新型高強(qiáng)氣門(mén)嘴專用代銅型材的制備方法，步驟為用熔煉爐加熱到680～720℃制取鋅鋁混合熔融液，鋁與鋅的用量配比38～45∶55～62重量份，在混合熔融液中分別加入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)銅、稀土合金、鋯和鉍，并緩慢攪拌；用石墨鐘罩壓入鎂和氧化鋁粉與鍶鹽變質(zhì)劑，熔化后再壓入除氣劑，靜置，扒渣澆鑄；上述合金溶液注入鑄造機(jī)型口，拉鑄形成棒材，進(jìn)行熱處理后，再進(jìn)行擠壓形成氣門(mén)嘴專用型材。本發(fā)明制取的鋅鋁合金型材，經(jīng)常溫力學(xué)性能測(cè)試，抗拉強(qiáng)度為360～553MPa，延伸率為4.8～5.6％，布氏硬度為121～150HB，維氏硬度為129～183HV。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)可完全代替銅質(zhì)型材，用于制備高強(qiáng)度的氣門(mén)嘴。
文檔編號(hào)B22D11/04GK101818269SQ20101014529
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者孫愛(ài)芹, 孫靜, 毛長(zhǎng)軍, 王吉岱, 紀(jì)剛, 許建明 申請(qǐng)人:許建明