一種鋅及鋅合金線材的加工方法
2023-04-24 20:40:41
專利名稱：：一種鋅及鋅合金線材的加工方法
技術領域：
：本發明涉及一種鋅及鋅合金線材的加工方法，屬於金屬防腐噴塗和金屬化薄膜電容器端面噴金用有色金屬材料的製備
技術領域：
。背條技術與銅和鋁相比，純鋅具有相對較低的熔點，且其它物理性能也有較大的差異，錫鋅和鋅鋁等含鋅類合金不僅熔點較低，且熔程較寬，固、液相線之間的溫度有時相差上百度。因此，其加工技術與單一熔點的銅和鋁有色金屬材料相比有明顯的差別。防腐噴塗行業中常用的有色合金線材一般為鋅鋁合金，並添加其它少量的改良元素，包括銅、鎂、鈦和混合稀土中的一種或數種。電子行業中金屬化薄膜電容器端面噴金材料，常用的有色合金線材為錫鋅合金，並添加少量其它的改良元素，包括銻、銅、鉍、銀、銦、鎳、鎵、磷、鉻、鈦、鈷、鍺和混合稀土中的一種或數種。上述兩個行業也常使用純度較髙的純鋅線材作為噴塗或噴金材料，或在純鋅中添加微量的改良元素，如鎳、鋁、鐵和鎂，成為微合金化的高強度鋅絲，以滿足不同工況的需要，上述前兩類有色合金的共同特點都是以鋅為主要成分，且熔程較寬。現有的加工技術一般都採用將該兩類鋅合金或純鋅先製成粗坯杆，然後通過軋制和拉伸工藝，加工成直徑為①0.5-05mm的線材。該加工工藝設備數量多、投資大、佔地面積廣、能耗大、工序複雜，成材率也相對較低，操作人員勞動強度大，軋制後的線材表面有毛刺、起皮等缺陷，必須通過十個單道次以上的拉伸工藝，才能達到成品線材表面光滑無毛刺和起皮要求。Conform連續成型擠壓機(ContinuousExtrusionForming-Conform,簡稱Conform擠壓機)是近幾年發展起來的一種新型有色金屬加工技術，相關技術資料在2008年出版的《有色金屬擠壓與拉拔技術》和《世界有色金屬材料》雜誌2008年第2期中有詳細的介紹和報導，該技術主要靠擠壓摩擦力作用提供擠壓動力，實現連續擠壓的目的。目前僅在銅和鋁材料的加工中得到推廣應用，具有節能、工效髙、成材率髙、工藝流程短等獨特的優勢。但是由於受到坯料咬入困難、坯料組織一致性不佳、連續擠壓持續時間不穩定及小線徑出線恆張力收巻困難等各種原因的限制，人們對該技術在鋅及其合金線材加工中的應用，還沒有進行深入的研究。
發明內容本發明的目的是為鋅及鋅合金線材提供一種髙效的加工方法，該方法可用於錫鋅合金、鋅鋁合金等含鋅合金線材以及純鋅線材的製備。本發明為一種鋅及鋅合金線材的加工方法，以純鋅或鋅合金坯杆為原料，在由壓輪、擠壓輪、擠壓靴、槽封塊、擠壓模、堵頭、模穴等組成的Conform擠壓機上進行，坯杆進入擠壓輪上的環形槽後，在摩擦力的夾持作用下，隨擠壓輪的轉動而向前運轉，進入到由擠壓輪槽、槽封塊、堵頭、模穴組成的腔內，直到碰到堵頭，在堵頭前面的附近區域，坯杆達到屈服並充滿環形槽，最後將坯杆從擠壓型腔經擠壓模孔擠出成擠壓製品，收巻後經拉伸，即成為成品線材，其特徵在於所述模穴與擠壓輪外圓表面的運轉間隙為0.2mm0.75mm，所述槽封塊與擠壓輪外圓表面的運轉間隙為0.4mm0.75mm，所述堵頭和模穴的工作溫度為150400℃,所述槽封塊的工作溫度為100250℃,所述擠壓模孔的定徑長度為16mm。所述擠壓輪的旋轉速度可為39r/min。所述純鋅或鋅合金坯杆在進入擠壓輪上的環行槽前還可預熱，加熱後的坯杆溫度為80350℃。所述純鋅坯杆的鋅含量可為坯杆重量百分比的99.95%以上，雜質含量不大於0.05%。所述鋅合金坯杆可包括以下三種類型第一類為錫鋅合金線材，除添加錫元素外，還添加改良元素包括銻、銅、鉍、銀、銦、鎳、鎵、磷、鉻、鈦、鈷、鍺和混合稀土中的任一種或數種；第二類為鋅鋁合金線材，除添加鋁元素外，還添加改良元素包括銅、鎂、鈦和混合稀土中的任一種或數種；第三類為微合金化鋅線材，添加微量元素包括鎳、鋁、鐵和鎂中的任一種或數種；上述三種材料的鋅含量按坯杆重量百分比均為2099.85%,雜質含量不大於0.1%。所述純鋅或鋅合金坯杆的截面可為圓形或橢圓形或U字形，其截面面積不大於360mm2。所述經擠壓模孔擠出的擠壓製品可為110根，但擠壓比大於l。所述擠壓製品收巻後的拉伸數可為110道。所述擠壓製品的線徑可為28mm。本發明所述的Conform擠壓機，其模穴與擠壓輪外圓表面運轉間隙應予控制，見附圖2所示T。運轉間隙過小，擠壓輪與模穴表面會磨損嚴重，且易造成主機運轉不正常；運轉間隙過大，則導致擠壓輪與模穴摩擦阻力過大，引起設備運行電流過大，洩漏料增加，廢料增多，影響成品率。經試驗比較，運轉間隙1控制在0.21111110.75111111為佳。試驗表明此運轉間隙不會發生硬摩擦現象，此時材料洩漏率可控制在3%以下，擠壓銅或鋁的洩漏率則為5%。本發明所述的Conform連續擠壓機，其槽封塊與擠壓輪外圓表面運轉間隙應予控制，見附圖2所示t。運轉間隙過小，擠壓輪與模穴表面會磨損嚴重，且易造成主機運轉不正常；運轉間隙過大，則導致擠壓輪與模穴摩擦阻力過大，引起設備運行電流過大，洩漏料增加，廢料增多，影響成品率。經試驗比較，運轉間隙t控制在0.4nrni0.75mm為佳，不僅不會發生硬摩擦現象，實現最低的降低洩漏率，試驗表明，還可以有效地解決因向擠壓靴兩側和上端大量洩漏而導致停機處理的難題。本發明所述的Conform擠壓機，在擠壓過程中由於摩擦作用，而產生大量的熱量，因此其擠壓靴需進行循環冷卻，以控制擠壓靴中堵頭(包括模穴)的溫度，否則會影響正常連續擠壓。如果擠壓靴上的堵頭(包括模穴)溫度接近坯杆液相線，則洩漏量會大量增加；如果溫度過低，則容易造成模腔內壓力升高，使模穴裂損。試驗表明，正常擠壓時擠壓靴中堵頭(包括模穴)的溫度控制在150400'C,實驗表明在此溫度下擠壓，擠壓膜使用壽命最長。本發明所述的Conform連續擠壓機，其擠壓靴需進行內循環冷卻，以控制擠壓靴中槽封塊的溫度。否則會影響正常連續擠壓。如果擠壓靴中的槽封塊溫度接近坯杆液相線，則洩漏量會大量增加，易造成連續擠壓停頓；如果溫度過低，則容易造成模腔內壓力升髙，使模穴裂損。試驗表明，正常擠壓時擠壓靴中槽封塊的溫度控制在100250'C時，向擠壓靴兩側和上端洩漏的材料最少，可以將停機處理洩漏料的次數減至最低。本發明所述的Conform擠壓機，對擠壓模進行了改進設計，使擠壓模出線的擠壓製品線徑，可以根據成品線徑進行選擇，以獲得最佳的噸產品能耗化，如果成品線徑較粗，可以是一根，如果成品線徑較細，可以是多根，但擠壓比>1。本發明所述的Conform擠壓機，其擠壓製品線徑與最終成品線徑有密切關係。擠壓製品線徑過細，則影響產量，並增加擠壓力；擠壓製品線徑過粗，則出線收巻後的拉伸道次增加，影響生產效率。經試驗，擠壓製品線徑最細可達到02mm,最粗達到。8mm,可以最大限度發揮Conform連續擠壓加工本發明所述材料的優勢。本發明所述的Conform擠壓機，其擠壓輪旋轉速度對擠壓製品表面質量有密切關係。擠壓輪轉速過高，雖可提高產量，但擠壓製品表面形成結瘤和粘料，使表面質量明顯下降；擠壓輪轉速過低，雖表面質量明顯有所提高，但產量受到限制。試驗表明適合的擠壓輪旋轉速度為39r/min。本發明所述的Omform擠壓機，試驗表明其擠壓模出線孔定徑長度(見附圖2所示F)與擠壓製品表面質量和其壽命也有密切關係。定徑F長度過長，雖然可以延長擠壓模的壽命，提高擠壓製品的表面質量，但擠壓速度受到限制，模穴內模腔壓力和溫度也易升髙，致損壞模具，並使洩漏量增加。經反覆試驗，擠壓模孔定徑長度F可根據擠壓不同合金成分的坯杆和擠壓製品線徑，在l6mm範圍內選擇。本發明所述的Conform連續擠壓機，其坯杆可以視不同合金成分，選擇加熱或不加熱進行連續擠壓，加熱時坯杆溫度控制在80350'C。本發明通過深入研究、反覆試驗和優化設計，實現了Conform擠壓技術在鋅及合金線材上的加工應用，解決了相關的工藝技術難題，克服了現有技術中存在的不足，充分發揮了連續擠壓機節能、工效高、成材率高、工藝流程短等獨特的優勢，為鋅及合金線材的加工提供了一種新的途徑。並與現有技術相比，還具有以下突出優點和積極效果1、在相同的擠壓比前提下，可以擠壓多根與成品線徑相近的擠壓製品，其節能效果和工效更高。2、成材率更髙，本發明採用的連續擠壓技術洩漏率小於3%(連續擠壓銅和鋁材料的洩漏率一般為5%)，因而材料的利用率高達97.5%左右，比現有技術提髙了6%。3、組織性能一致性更佳，本發明由於擠壓過程各項參數穩定，擠壓製品組織性能和均勻性明顯優於現有技術，使成品的質量更佳。4、工藝流程短，本發明可以直接將坯杆擠壓成接近於成品線徑的擠壓製品，經一道拉伸即可達到成品的質量要求，大幅度縮短了工藝流程，配置的設備也大幅度減少，使生產線佔地面積減少一半以上。5、大大降低員工的勞動強度和改善生產環境。圖1是本發明所述Conform連續擠壓原理圖2是本發明所述模穴和槽封塊與擠壓輪外圓表面的結構示意圖。具體實施例方式本發明在由壓輪l、擠壓輪3、擠壓靴4、槽封塊5、擠壓模6、堵頭8、模穴7等組成的Conform擠壓機上進行，槽封塊5、擠壓模6、堵頭8和模穴7均安裝在擠壓靴4內，擠壓時擠壓靴4固定不動，而擠壓輪3順時鐘旋轉，擠壓輪3外圓表面與槽封塊5、堵頭8和模穴7存在有一定運轉間隙，以免硬摩擦，擠壓工作原理如下所述擠壓輪3上加工有一條環形槽，也稱為輪槽，輪槽內表面加工成一定的粗糙度以實現一定的摩擦力，坯杆2進入該槽後，被壓輪l緊壓在輪槽內而咬入，坯杆2在摩擦力的夾持作用下，隨擠壓輪3的轉動而向前運轉，進入到由輪槽、槽封塊5、堵頭8、模穴7組成的近似於四周密封的腔內，直到碰到堵頭8，在堵頭前面的附近區域，坯杆2達到屈服並充滿輪槽，使得槽壁和坯杆間的摩擦力增大，變形區的壓力和溫度進一步升高，最後達到將坯杆從擠壓模模孔擠出所需的壓力和溫度，將物料從擠壓型腔經擠壓模孔擠出，隨著坯杆不斷餵入，使擠壓過程連續進行下去，從擠壓模擠出的物料即為擠壓製品9,擠壓模出線可以是一根，也可以是多根，但坯杆截面面積與多根擠壓製品截面面積之和的比值大於1(既擠壓比〉1),其擠壓製品線徑範圍為φ2minφ8mm。收巻後經110道次的精拉伸，即成為成品線材。以下結合實施例對本發明作進一步描述，但本發明不限於下述實施例，在實際加工時，可根據不同的實際情況，選擇下述實施例中的技術參數和坯杆成分，或除下述實施例以外的技術參數和坯杆成分，但均不以任何形式限制本發明的範圍實施例l:採用鋅鋁合金為坯杆，其成分為鋁15%、混合稀土(RE)0.05%，鋅餘量，雜質含量不大於0.1%,坯杆直徑為φ13±0.4mm，擠壓輪與模穴運轉間隙T為0.35士0.15mm,擠壓輪與槽封塊運轉間隙t為0.55±0.15imn，擠壓模出3根線，擠壓模定徑長度F為3.5mm,擠壓製品線徑為13mm士.4，坯杆經加熱到200'C後進行擠壓，擠壓輪與模穴間隙調1為0.6±0,151111，擠壓輪與槽封塊運轉間隙t為0.6士0.15mm,擠壓模出1根線，擠壓模定徑長度F為4mm，擠壓製品線徑為08.0mm,擠壓轉速為4r/min，正常擠壓過程中，堵頭(包括模穴)溫度控制在250350X:，槽封塊溫度控制在200250〔，擠壓靴循環冷卻水壓力為O.lMPa,擠壓製品收巻後，經五道次精拉伸後，即為成品，洩漏率為2，5%，本實施例材料用於金屬防腐處理。實施例4:採用純鋅為坯杆，雜質含量不大於0.05%,坯杆直徑為12.8mm±0.4,坯杆經加熱到200C後進行擠壓，擠壓輪與模穴運轉間隙T為0.35土0.15mm，擠壓輪與槽封塊運轉間隙t為0.6士0.15mm,擠壓模出5根線，擠壓模定徑長度F為2mm,擠壓製品線徑為必3mm,擠壓轉速為8r/min，正常擠壓過程中，堵頭(包括模穴)溫度控制在250330'C,槽封塊溫度控制在200250'C，擠壓靴循環冷卻水壓力為O.lMPa,擠壓製品收巻後，經三道次精拉伸後，即為成品，洩漏率為2.55%，可用於金屬化薄膜電容器端面噴金。對比例上述實施例l、2、3、4對應的坯杆通過現有技術的軋制和拉伸工藝，加工成直徑為00.5-①5mm的線材。上述實施例與對比例的物理性能參數見下表，從下表的對比參數可見,採用本發明製備的產品力學性能和電阻率均優於對比例。complextableseeoriginaldocumentpage10權利要求1、一種鋅及鋅合金線材的加工方法，以純鋅或鋅合金坯杆為原料，在由壓輪、擠壓輪、擠壓靴、槽封塊、擠壓模、堵頭、模穴等組成的Conform擠壓機上進行，坯杆進入擠壓輪上的環形槽後，在摩擦力的夾持作用下，隨擠壓輪的轉動而向前運轉，進入到由擠壓輪槽、槽封塊、堵頭、模穴組成的腔內，直到碰到堵頭，在堵頭前面的附近區域，坯杆達到屈服並充滿環形槽，最後將坯杆從擠壓型腔經擠壓模孔擠出成擠壓製品，收卷後經拉伸，即成為成品線材，其特徵在於所述模穴與擠壓輪外圓表面的運轉間隙為0.2mm～0.75mm，所述槽封塊與擠壓輪外圓表面的運轉間隙為0.4mm～0.75mm，所述堵頭和模穴的工作溫度為150～400℃，所述槽封塊的工作溫度為100～250℃，所述擠壓模孔的定徑長度為1～6mm。2、按權利要求1所述一種鋅及鋅合金線材的加工方法，其特徵在於所述擠壓輪的旋轉速度為39r/min。3、按權利要求1所述一種鋅及鋅合金線材的加工方法，其特徵在於所述純鋅或鋅合金坯杆在進入擠壓輪上的環形槽前還預加熱，加熱後的坯杆溫度為80350'C。4、按權利要求1所述一種鋅及鋅合金線材的加工方法，其特徵在於所述純鋅坯杆的鋅含量為坯杆重量百分比的99.95%以上，雜質含量不大於0.05%。5、按權利要求1所述一種鋅及鋅合金線材的加工方法，其特徵在於所述鋅合金坯杆可包括以下三種類型第一類為錫鋅合金線材，除添加錫元素外，還添加改良元素包括銻、銅、鉍、銀、銦、鎳、鎵、磷、鉻、鈦、鈷、鍺和混合稀土中的任一種或數種；第二類為鋅鋁合金線材，除添加鋁元素外，還添加改良元素包括銅、鎂、鈦和混合稀土中的任一種或數種；第三類為微合金化鋅線材，添加微量元素包括鎳、鋁、鐵和鎂中的任一種或數種；上述三種材料的鋅含量按坯杆重量百分比均為2099.85%,雜質含量不大於0.1%。6、按權利要求1或2或3所述一種鋅及鋅合金線材的加工方法，其特徵在於所述純鋅或鋅合金坯杆的截面為圓形或橢圓形或U字形，其截面面積不大於360mm2。7、按權利要求1所述一種鋅及鋅合金線材的加工方法，其特徵在於所述經擠壓模孔擠出的擠壓製品為110根，但擠壓比大於1。8、按權利要求1所述一種鋅及鋅合金線材的加工方法，其特徵在於所述擠壓製品收巻後的拉伸數為110道。9、按權利要求1所述一種鋅及鋅合金線材的加工方法，其特徵在於所述擠壓製品的線徑為28mm。全文摘要一種鋅及鋅合金線材的加工方法，屬於金屬防腐噴塗和金屬化薄膜電容器端面噴金用有色金屬材料的製備
技術領域：
，以純鋅或鋅合金坯杆為原料，在Conform擠壓機上進行，其特徵在於所述模穴與擠壓輪外圓表面的運轉間隙為0.2mm～0.75mm，所述槽封塊與擠壓輪外圓表面的運轉間隙為0.4mm～0.75mm，所述堵頭和模穴的工作溫度為150～400℃，所述槽封塊的工作溫度為100～250℃，所述擠壓模孔的定徑長度為1～6mm；所述擠壓輪的旋轉速度可為3～9r/min。本發明通過深入研究、反覆試驗和優化設計，實現了Conform擠壓技術在鋅及合金線材上的加工應用，為鋅及合金線材的加工提供了一種新的途徑。文檔編號B21C23/02GK101342548SQ20081006318公開日2009年1月14日申請日期2008年7月16日優先權日2008年7月16日發明者戴國水,錢國統申請人:戴國水