本發(fā)明涉及一種易切削鋅合金，屬于金屬材料制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)是一個(gè)貧銅富鋅的國(guó)家，近年來，隨著我國(guó)銅加工的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)的銅資源已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，大部分銅礦都需依賴進(jìn)口，嚴(yán)重影響到我國(guó)有色金屬工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展。鋅合金是以鋅為基體加入其它元素的合金材料，由于其物理性能和力學(xué)性能等與黃銅接近，并且具有原材料價(jià)格低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省能源，綠色環(huán)保等特點(diǎn)，在較低的工作溫度下，是銅合金的理想替代品。
變形鋅合金材料已普遍在電子通訊、家電、建筑、文具、水暖、汽車等領(lǐng)域應(yīng)用。目前，應(yīng)用最為廣泛的變形鋅合金，是德國(guó)研制出的兩種合金GiescheZl3(Zn-4Al-0.5Cu-0.03Mg)和Gieshzl10(Zn-10Al-2Cu-0.03Mg)，作為切削加工黃銅的代用品，后一種合金容易擠壓成型，具有良好的熱加工性能及適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，在國(guó)外被廣泛采用，國(guó)內(nèi)也有企業(yè)在生產(chǎn)該合金，產(chǎn)銷量不斷上升。由鋅鋁相圖可以看出，后一種合金屬于過共晶型合金，鋁含量靠近共晶點(diǎn)，因此切削性能較差，這就限制了鋅鋁系列合金在高速切削加工領(lǐng)域的應(yīng)用。
變形鋅合金的典型代表為Zn-Al和Zn-Cu-Ti合金。Zn-Cu-Ti合金是目前使用較多的變形鋅合金，可用來制作拉鏈、千層鎖、日用五金等，但由于其綜合性能較低，應(yīng)用范圍有很大局限；而Zn-Al合金具有許多優(yōu)異的性能，如熔點(diǎn)低、熔煉耗能少，生產(chǎn) 效率高，力學(xué)性能良好等，目前已相繼發(fā)展了幾個(gè)成分的Zn-Al合金(ZnAl15、ZnAl10-1、ZnAl10-5、ZnAl0.2-4、ZnAl14-1)作為黃銅的代用品。
但變形Zn-Al合金，由于導(dǎo)熱性能較差，易粘結(jié)刀具，在切削加工時(shí)通常會(huì)遇到較大困難，這成為限制變形Zn-Al合金應(yīng)用的重要原因之一。因此，研究開發(fā)出一種既具有優(yōu)良切削性能，又具有良好力學(xué)性能的變形鋅合金，實(shí)現(xiàn)對(duì)已有易切削鉛黃銅的替換具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷提供一種具有良好的力學(xué)性能，易實(shí)現(xiàn)擠壓成形，綠色環(huán)保的可替代鉛黃銅的易切削鋅合金。
本發(fā)明的上述目的可通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種易切削鋅合金，其主要成分包含有(按重量百分比)：
鋁(Al)：6.50～12.50％；
銅(Cu)：0.30～1.50％；
鎂(Mg)：0.05～0.50％；
鉍(Bi)：0.20～0.50％；
硼(B)：0.25～0.50％；
錫(Sn)：0.12～0.40％；
鍶(Sr)：0.15～0.30％；
其余為鋅(Zn)和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)總含量不超過0.05％。
本發(fā)明一種易切削鋅合金是通過在Zn-Al合金中添加Bi、Mg、B，形成彌散分布的低熔點(diǎn)Bi相起到切削斷屑作用，從而提高合金的切削性能。且鉍與鎂化合形成中間化合物相Mg3Bi2，化合物相粒子在基體的晶界中彌散分布，經(jīng)過后續(xù)的擠壓和拉拔等加工變形，化合物粒子進(jìn)一步破碎成細(xì)小顆粒，在切削加工時(shí)，細(xì)小顆粒 既在刀具和材料間起到潤(rùn)滑作用，又能作為應(yīng)力集中源形成“空隙效應(yīng)”，使切屑易碎，從而提高切削性；由于鉍在鋅合金基體中，全部以化合物的形式出現(xiàn)，幾乎不影響合金的耐腐蝕性能；生成的中間化合物相Mg3Bi2對(duì)合金的強(qiáng)度影響小，合金容易實(shí)現(xiàn)擠壓成型。但過量的Bi對(duì)合金的加工成形性能有不利影響，因此本發(fā)明合金中Bi的加入量以0.2～0.5％為宜。Al能較大程度地提高鋅液的流動(dòng)性，從而改善合金的鑄造性能。適量的Al還能顯著提高Zn的強(qiáng)度以及塑性，對(duì)于加鋁鋅合金的切削性能，當(dāng)鋁含量提高時(shí)，切削形貌可獲得改善，粘著物也減少。Cu對(duì)Zn合金不但具有強(qiáng)化作用，而且還能大大提高合金的抗晶間腐蝕能力，改善Zn合金的耐蝕性，效果顯著。但是Cu對(duì)Zn合金的作用具有兩面性，Cu的加入增加了合金的尺寸不穩(wěn)定性，因此Cu的加入必須適量，本發(fā)明合金中Cu的加入量以0.5～2.0％為宜。
作為優(yōu)選，上述的易切削鋅合金的主要成分包含有(按重量百分比)：
鋁(Al)：8.50～10.50％；
銅(Cu)：0.50～1.20％；
鎂(Mg)：0.15～0.40％；
鉍(Bi)：0.30～0.40％；
硼(B)：0.30～0.40％；
錫(Sn)：0.15～0.35％；
鍶(Sr)：0.20～0.25％；
其余為鋅(Zn)和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)總含量不超過0.05％。
作為優(yōu)選，上述的易切削鋅合金中，所述雜質(zhì)包含鉛(Pb)≤0.01％，鎘(Cd)≤0.002％，鐵(Fe)≤0.02％，錳(Mn)≤0.02％，硅(Si)≤0.02％，雜質(zhì)總含量不超過0.05％。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)力學(xué)性能、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、加工成型性能良好；
(2)原料價(jià)廉易得，且不含鉛，綠色環(huán)保；
(3)切屑短小，切削性能良好；
(4)耐腐蝕性能良好，晶間腐蝕傾向?。?/p>
(5)冷熱加工性能好，可實(shí)現(xiàn)工藝化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1
所述的易切削鋅合金的主要成分包含有(按重量百分比)：鋁(Al)：9.50％；銅(Cu)：0.80％；鎂(Mg)：0.25％；鉍(Bi)：0.35％；硼(B)：0.35％；錫(Sn)：0.25％；鍶(Sr)：0.22％；其余為鋅(Zn)和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)總含量不超過0.05％。其中，所述雜質(zhì)包含鉛(Pb)≤0.01％，鎘(Cd)≤0.002％，鐵(Fe)≤0.02％，錳(Mn)≤0.02％，硅(Si)≤0.02％，雜質(zhì)總含量不超過0.05％。
將該實(shí)施例中所述的易切削鋅合金通過現(xiàn)有技術(shù)中的方法制成φ12mm的棒材，并進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果得該鋅合金切削性能良好，抗拉強(qiáng)度為365MPa，伸長(zhǎng)率為11％。
實(shí)施例2
所述的易切削鋅合金的主要成分包含有(按重量百分比)：鋁(Al)：8.50％；銅(Cu)：1.20％；鎂(Mg)：0.15％；鉍(Bi)：0.40％；硼(B)：0.30％；錫(Sn)：0.35％；鍶(Sr)：0.20％；其余為鋅(Zn)和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)總含量不超過0.05％。其中，所述雜質(zhì)包含鉛(Pb)≤0.01％，鎘(Cd)≤0.002％，鐵(Fe)≤0.02％，錳(Mn)≤0.02％，硅(Si)≤0.02％，雜質(zhì)總含量不超過0.05％。
將該實(shí)施例中所述的易切削鋅合金通過現(xiàn)有技術(shù)中的方法制 成φ12mm的棒材，并進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果得該鋅合金切削性能良好，抗拉強(qiáng)度為358MPa，伸長(zhǎng)率為11％。
實(shí)施例3
所述的易切削鋅合金的主要成分包含有(按重量百分比)：鋁(Al)：10.50％；銅(Cu)：0.50％；鎂(Mg)：0.40％；鉍(Bi)：0.30％；硼(B)：0.40％；錫(Sn)：0.15％；鍶(Sr)：0.25％；其余為鋅(Zn)和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)總含量不超過0.05％。其中，所述雜質(zhì)包含鉛(Pb)≤0.01％，鎘(Cd)≤0.002％，鐵(Fe)≤0.02％，錳(Mn)≤0.02％，硅(Si)≤0.02％，雜質(zhì)總含量不超過0.05％。
將該實(shí)施例中所述的易切削鋅合金通過現(xiàn)有技術(shù)中的方法制成φ12mm的棒材，并進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果得該鋅合金切削性能良好，抗拉強(qiáng)度為357MPa，伸長(zhǎng)率為11％。
本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。