一种首饰品用环保低温锌合金的制备方法

1.本发明属于熔融锌合金技术领域，主要用于低温环保首饰品合金。


背景技术：

2.传统饰品/配饰等小工艺品大部分为含镉的锌合金和铅基合金，但含镉、铅的合金对人体有害，2015年起国家标准明文禁止该有害合金制备饰品/配饰。
3.环保锌合金主要由zn-al-cu系组成，具有耐磨性能优异，成本低、耗能低、性能优异，且由于不含铅、镉，对环境无污染等优点，在工业生产中得到快速发展与应用。但环保锌合金目前存在许多问题，例如柔韧性差，容易脆断，浇铸温度过高(摄氏450℃)等技术瓶颈。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对用于首饰品锌合金存在的问题，提供一种首饰品用环保低温锌合金的制备方法。提高低温环保锌合金塑性，解决浇铸温度过高，热腐蚀硅胶模具技术难点。
5.本发明通过以下技术方案实现：
6.本实验所用到的材料铝的含量为0.1％～3％，铜的含量为0.1％～3％，镁的含量为0.001％～1％，硼的含量为0％～0.1％，钛的含量为0.01％～2％，锰的含量为0.01％～3％，铼的含量不低于0.01％，稀土的含量不高于0.1％，锶的含量不高于2％，余量为锌。所需要的精炼剂为氯化铵，四氯化碳和四氯化钛中的一种或多种。
7.其制备应当首先制备出al-cu合金，其cu重量百分比含量为0.1％～3％。
8.al-cu合金的制备工艺为：800摄氏度下，cu块快速浸溶于al液中，防止cu块氧化，需要全部浸渍于al液中；所用cu块需预处理，其预处理工艺为：
9.cu块首先在1m的hno3下室温浸渍2h，干燥后cu块在氢气气氛下600摄氏度反应2～4小时，快速冷却，快冷速度为100～200摄氏度每分钟。
10.镁源为氮化镁，锰源为铝锰合金，与al-cu合金形成al-cu-mg-mn合金。
11.利用高压扭转，提高错位能，其工艺为：所有原料成分加入熔融液充分搅拌后，冷却至100～180摄氏度下，通过100-400mpa高压下螺旋挤出与反复弯曲扭转变形处理。
12.在合金中添加re变质剂后组织分布更细小和均匀，起到了细化晶粒的作用。
13.本发明中的锌合金通过科学的成分设计，降低了锌合金对硅胶模的侵蚀。主要考虑到所要求的强度及流动性，流动性好是获得一个完整、尺寸精确、表面光滑的铸件必需的条件。
14.具体实施例1
15.(1)取cu块在氢气气氛下600摄氏度反应2～4小时，快速冷却，快冷速度为150℃每分钟。冷却后cu块快速浸溶于800℃下的al液中制备出al-cu合金，其cu重量百分比含量为0.15％。
16.(2)加入取氮化镁，铝锰合金，与al-cu合金形成al-cu-mg-mn合金备用。
17.(3)在750℃下将0号锌完全熔融，依次加入al-cu-mg-mn合金，铼粉，稀土(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇)，铝锶合金，al5tib，调节熔液中铝的含量为2wt％，铜的含量为0.11wt％，镁的含量为0.002wt％，硼的含量为0.01wt％，钛的含量为0.02wt％，锰的含量为0.013wt％，铼的含量0.02wt％，稀土的含量0.01wt％，锶的含量0.2wt％，余量为锌。
18.(4)所有原料成分加入熔融液充分搅拌后，冷却至120℃下，通过400mpa高压下螺旋挤出与反复弯曲扭转变形处理，高压扭转，提高错位能。
19.具体实施例2
20.(1)取cu块在1m的hno3下室温浸渍2h，干燥后cu块在氢气气氛下600摄氏度反应2小时，快速冷却，快冷速度为150℃每分钟。
21.(2)加入取氮化镁，铝锰合金，与al、cu锭形成al-cu-mg-mn合金备用。
22.(3)在750℃下将0号锌完全熔融，依次加入al-cu-mg-mn合金，铼粉，稀土(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇)，铝锶合金，al5tib，调节熔液中铝的含量为0.13wt％，铜的含量为0.1wt％，镁的含量为0.001wt％，硼的含量为0.1wt％，钛的含量为0.012wt％，锰的含量为0.013wt％，铼的含量0.012wt％，稀土的含量0.01wt％，锶的含量0.2wt％，余量为锌。
23.(4)所有原料成分加入熔融液充分搅拌后，冷却至150℃下，通过400mpa高压下螺旋挤出与反复弯曲扭转变形处理，高压扭转，提高错位能。
24.具体实施例3
25.(1)取cu块在1m的hno3下室温浸渍2h，干燥后cu块在氢气气氛下600摄氏度反应2小时，快速冷却，快冷速度为120℃每分钟。冷却后cu块快速浸溶于800℃下的al液中制备出al-cu合金，其cu重量百分比含量为0.13％。
26.(2)在750℃下将0号锌完全熔融，依次加入氮化镁，铝锰合金，铼粉，稀土(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇)，铝锶合金，al5tib，调节熔液中铝的含量为0.13wt％，铜的含量为0.13wt％，镁的含量为0.0011wt％，硼的含量为0.1wt％，钛的含量为0.012wt％，锰的含
27.量为0.013wt％，铼的含量0.03wt％，稀土的含量0.01wt％，锶的含量0.1wt％，余量为锌。
28.(3)所有原料成分加入熔融液充分搅拌后，冷却至150℃下，通过400mpa高压下螺旋挤出与反复弯曲扭转变形处理，高压扭转，提高错位能。
29.具体实施例4
30.(1)取cu块在1m的hno3下室温浸渍2h，干燥后cu块在氢气气氛下600摄氏度反应4小时，快速冷却，快冷速度为200℃每分钟。冷却后cu块快速浸溶于800℃下的al液中制备出al-cu合金，其cu重量百分比含量为0.13％。
31.(2)加入取氮化镁，铝锰合金，与al-cu合金形成al-cu-mg-mn合金备用。
32.(3)在750℃下将0号锌完全熔融，依次加入al-cu-mg-mn合金，铼粉，稀土(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇)，铝锶合金，al5tib，调节熔液中铝的含量为0.13wt％，铜的含量为0.13wt％，镁的含量为0.0011wt％，硼的含量为0.1wt％，钛的含量为0.012wt％，锰的含量为0.013wt％，铼的含量0.5wt％，稀土的含量0.01wt％，锶的含
量0.2wt％，余量为锌。
33.(4)所有原料成分加入熔融液充分搅拌后，冷却至180℃下，通过400mpa高压下螺旋挤出与反复弯曲扭转变形处理，高压扭转，提高错位能。
34.具体实施例5
35.(1)取cu块在1m的hno3下室温浸渍2h，干燥后cu块在氢气气氛下600摄氏度反应2小时，快速冷却，快冷速度为200℃每分钟。冷却后cu块快速浸溶于800℃下的al液中制备出al-cu合金，其cu重量百分比含量为0.13％。
36.(2)加入取氮化镁，铝锰合金，与al-cu合金形成al-cu-mg-mn合金备用。
37.(3)在750℃下将0号锌完全熔融，依次加入al-cu-mg-mn合金，铼粉，稀土(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇)，铝锶合金，al5tib，调节熔液中铝的含量为0.13wt％，铜的含量为0.13wt％，镁的含量为0.0011wt％，硼的含量为0.1wt％，钛的含量为2wt％，锰的含量为0.013wt％，铼的含量0.01wt％，稀土的含量0.01wt％，锶的含量4wt％，余量为锌。
38.(4)所有原料成分加入熔融液充分搅拌后，冷却至110℃下，通过400mpa高压下螺旋挤出与反复弯曲扭转变形处理，高压扭转，提高错位能。
39.具体实施例6
40.(1)取cu块在1m的hno3下室温浸渍2h，干燥后cu块在氢气气氛下600摄氏度反应2小时，快速冷却，快冷速度为200℃每分钟。冷却后cu块快速浸溶于800℃下的al液中制备出al-cu合金，其cu重量百分比含量为0.13％。
41.(2)加入取氮化镁，铝锰合金，与al-cu合金形成al-cu-mg-mn合金备用。
42.(3)在750℃下将0号锌完全熔融，依次加入al-cu-mg-mn合金，铼粉，稀土(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇)，铝锶合金，al5tib，调节熔液中铝的含量为0.13wt％，铜的含量为0.13wt％，镁的含量为0.001wt％，硼的含量为0.1wt％，钛的含量为0.012wt％，锰的含量为0.013wt％，铼的含量0.03wt％，稀土的含量0.01wt％，锶的含量0.3wt％，余量为锌。
43.(4)所有原料成分加入熔融液充分搅拌后，冷却至室温，通过400mpa高压下螺旋挤出与反复弯曲扭转变形处理，高压扭转，提高错位能。
44.具体实施例7
45.(1)取cu块在1m的hno3下室温浸渍2h，干燥后cu块在氢气气氛下600摄氏度反应4小时，快速冷却，快冷速度为100℃每分钟。冷却后cu块快速浸溶于800℃下的al液中制备出al-cu合金，其cu重量百分比含量为0.13％。
46.(2)加入取氮化镁，铝锰合金，与al-cu合金形成al-cu-mg-mn合金备用。
47.(3)在750℃下将0号锌完全熔融，依次加入al-cu-mg-mn合金，铼粉，稀土(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇)，铝锶合金，al5tib，调节熔液中铝的含量为0.1wt％，铜的含量为0.13wt％，镁的含量为0.001wt％，硼的含量为0.1wt％，钛的含量为0.012wt％，锰的含量为0.013wt％，铼的含量0.02wt％，稀土的含量0.01wt％，锶的含量0.5wt％，余量为锌。
48.(4)所有原料成分加入熔融液充分搅拌后，冷却至100℃下，反复弯曲扭转变形处理，提高错位能。
49.具体实施例8
50.(1)取cu块在1m的hno3下室温浸渍2h，干燥后cu块在氢气气氛下600摄氏度反应2小时，快速冷却，快冷速度为200℃每分钟。冷却后cu块快速浸溶于800℃下的al液中制备出al-cu合金，其cu重量百分比含量为0.13％。
51.(2)加入取氮化镁，铝锰合金，与al-cu合金形成al-cu-mg-mn合金备用。
52.(3)在750℃下将0号锌完全熔融，依次加入al-cu-mg-mn合金，铼粉，稀土(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇)，铝锶合金，al5tib，调节熔液中铝的含量为0.13wt％，铜的含量为0.13wt％，镁的含量为0.0011wt％，硼的含量为0.1wt％，钛的含量为0.012wt％，锰的含量为0.013wt％，铼的含量0.02wt％，稀土的含量0.01wt％，锶的含量0.2wt％，余量为锌。
53.(4)所有原料成分加入熔融液充分搅拌后，冷却至100℃下，通过400mpa高压下螺旋挤出，提高错位能。
54.对实施例1～9和对比例1制备的，结果见表1。
[0055][0056]
通过对上述检测结果分析可知，实施例1～9，在hno3下室温浸渍工艺、al-cu合金首先制备、al-cu-mg-mn合金制备、铼与锶含量控制、冷却至100～180℃下高压下螺旋挤出与反复弯曲扭转变形处理后低温环保锌合金具有优异的韧性和抛光性能，且浇铸温度低于435℃，能有效保护模具提高寿命。
[0057]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种首饰品用环保低温锌合金的制备方法，由锌、铝、镁、铜、钛、锰、铼、硼组成，其余为锌，通过高压扭转制备而成。2.根据权力要求书1所述的一种首饰品用环保低温锌合金的制备方法，其特征在于铝的含量为0.1％～3％，铜的含量为0.1％～3％，镁的含量为0.001％～1％，硼的含量为0％～0.1％，钛的含量为0.01％～2％，锰的含量为0.01％～3％，铼的含量不低于0.01％，稀土的含量不高于0.1％，锶的含量不高于2％，余量为锌。3.根据权力要求书1所述的一种首饰品用环保低温锌合金的制备方法，其制备应当首先制备出al-cu合金，其cu重量百分比含量为0.1％～3％。4.根据权力要求书1所述的一种首饰品用环保低温锌合金的制备方法，其特征在于al-cu合金的制备工艺为：800摄氏度下，cu块快速浸溶于al液中，防止cu块氧化，需要全部浸渍于al液中；所用cu块需预处理，其预处理工艺为：cu块首先在1m的hno3下室温浸渍2h，干燥后cu块在氢气气氛下600摄氏度反应2～4小时，快速冷却，快冷速度为100～200摄氏度每分钟。5.根据权力要求书1所述的一种首饰品用环保低温锌合金的制备方法，其特征在于：镁源为氮化镁，锰源为铝锰合金，与al-cu合金形成al-cu-mg-mn合金；铼源为铼粉，锶源为铝锶合金，锌源为0号锌锭。6.根据权力要求书1所述的一种首饰品用环保低温锌合金的制备方法，其特征在于：制备中加入了al5tib细化剂，降低合金的脆性，用于合金液的除气、除渣；稀土为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的一种或多种。7.据权力要求书1所述的一种首饰品用环保低温锌合金的制备方法，其特征在于不含有镉和铅等有害元素。8.据权力要求书1所述的一种首饰品用环保低温锌合金的制备方法，其特征在于利用高压扭转，提高错位能，其工艺为：所有原料成分加入熔融液充分搅拌后，冷却至100～180摄氏度下，通过100-400mpa高压下螺旋挤出与反复弯曲扭转变形处理。9.据权力要求书1所述的一种首饰品用环保低温锌合金的制备方法，其特征在于：首饰品的环保低温锌合金在熔融成首饰品时其熔融温度小于430℃，多次反复熔融温度不超过435℃。10.据权力要求书1所述的一种首饰品用环保低温锌合金的制备方法，其特征在于：首饰品用环保低温锌合金添加稀土并高压螺旋挤出与反复弯曲扭转变形处理后具备有超塑性能，其伸长率≥20％。

技术总结
本发明公开一种首饰品用环保低温锌合金的制备方法，涉及熔融锌合金技术领域。按照重量百分比计，由以下成分组成：0.1％～3％的铝，0％～3％的铜，0.001％～1％的镁，0％～0.1％的硼，0.1％～2％的铝钛硼，0.01％～3％的锰，铼的含量不低于0.01％，稀土的含量不高于0.1％，锶的含量不高于2％，余量为锌，该合金不含镉和铅，属于环保合金制品，具有优异的韧性和抛光性能，且浇铸温度低于435℃，能有效保护模具。模具。


技术研发人员：伍小波 刘紫鹏 姚洁丽 廖常平
受保护的技术使用者：湖南工业大学
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/16