低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的覆盖合金
阅读：455发布：2023-03-04
专利汇可以提供低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的覆盖合金专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的 覆盖 合金 及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Ba:1.5-2.0wt.%,Ge:0.5-0.8wt.%,Mo:1.0-1.5wt.%,Ni：0.4-0.8wt.%，Ce:0.2-0.4wt.%,Zn:40.0-45.0wt.%,余量为 铝 。该覆盖合金的研制将解决铅浴 热处理 工艺应用中的难题，为铅浴热处理的推广起到至关重要的作用，对工业生产也将具有重大的经济意义。，下面是低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的覆盖合金专利的具体信息内容。
1.一种低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的覆盖合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Ba: 1.5-2.0wt.%,Ge:0.5-0.8wt.% ,Mo:1.0-1.5wt.%,Ni：0.4-0.8wt.%，Ce:0.2-
0.4wt.%, Zn:40.0-45.0wt.%,余量为铝。
2.根据权利要求1所述低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的覆盖合金，其特征在于包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到700-800度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在
700-800度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为5-10m/min。
3.根据权利要求1所述低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的覆盖合金，其特征在于包含如下加工步骤：该材料在铅浴时覆盖在铅浴合金表面；其中，铅浴合金的使用温度为480-
550度。
低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的覆盖合金
技术领域
背景技术
[0002] 我国钢帘线的产量和结构品种逐年增加，钢帘线生产企业也一直致力于生产工艺的优化，通过设备改善和工艺调整，不断降低生产各工序的断丝率，提高生产效率和综合成材率。在生产实践中淬火方式的改变，给钢帘线生产的稳定和效率带来了较大的提升。在钢丝生产中，最常用的热处理工艺就是采用熔融铅液作为淬火介质，即铅浴处理或铅淬火。用熔融铅作为等温介质，具有冷却能力强，与钢丝不发生物理、化学作用等优点，且工艺易于控制，性能高且稳定，故铅浴等温处理是当今使用最为广泛的等温淬火方法。
[0003] 铅的熔点是327C，在400-500℃时向空气中散发大量铅蒸气，并且随温度的升高铅蒸气迅速地增长，当达到奥氏体化温度时，将有大量的铅蒸汽逸出。所以,铅浴的缺点也是很明显的。（1）铅浴淬火虽已在许多企业得到广泛应用，但存在着许多缺陷，主要表现为铅污染环境，危害人体健康；穿线很不方便，劳动强度大；铅液易结渣，维护复杂，稍有不慎会因挂铅而影响后续加工。（2）铅浴淬火剂是早期采用的金属淬火介质。浴温越低，冷速越大。由于铅浴会挥发出有毒气体，对人体毒性较大，故正逐渐被碱浴或硝盐所代替。这类金属浴淬火剂还有锡铅合金浴等，主要适用于形状复杂工件的微变形淬火冷却。
[0004] 铅浴淬火是将钢件奥氏体化后，进入熔铅中进行淬火冷却完成组织转变的过程，最终组织为细珠光体。这是在制造中碳钢及高碳钢的钢丝工艺中，为了获得适当组织以便容易拉拔及获得高质量的一种常用工艺。国内外仍有很多企业在沿用这种传统的热处理工艺，尤其在钢丝生产中，经过铅浴处理的钢丝，具有良好的索氏体组织，保证了钢丝良好的拉拔性能，及拉拔后可获得高强度、高韧性的综合力学性能。故铅浴炉还不能被其它热处理方式完全取代，其将在较长时期内存在。
[0005] 目前针对铅淬火进行铅污染防治的措施，主要以铅锅覆盖剂法为主。也就是选用某种能够对铅锅起到一定封闭作用的材料，覆盖于铅液之上，以防止和控制铅蒸气超量逸出，从而达到铅污染超标治理的方法。使用铅锅覆盖剂法进行铅污染防治的效果如何，关键取决于覆盖剂的性能与特点。不同的铅锅覆盖剂其效果也不尽相同。好的铅锅覆盖剂不仅具有较好的铅污染防治功能，而且能够达到节能降耗，保证产品质量的效果。因覆盖剂密封效果不理想，使得铅浴热处理的应用和推广受到了很大的限制。
[0006] 铅浴淬火在还不能被其他方式完全取代之前，以它自身的优越性，仍将在较长时问内存在。对于铅浴淬火造成的铅污染的防治依然是我们研究探索的一个重要课题。降低铅浴过程中铅的挥发，以及对人和环境的危害，从材料学的角度讲无非就是降低铅的挥发速度或者铅的饱和蒸气压。选用液体合金作为铅浴覆盖剂，是铅浴合金领域的一大创新。该方法一方面可以解决各种固态颗粒覆盖剂在密封性能上难以解决的问题。液体合金良好的流动性能，保证了在钢丝进、出铅浴池时，其合金液能够以最快的速度自动弥合孔洞，阻止铅蒸汽的溢出，同时氧化铅的减少，避免了钢丝挂铅现象的出现。另一方面，液体合金覆盖在铅浴表面，将改变铅浴表面的压力平衡，进而影响液面的饱和蒸气压，进一步保证合金覆盖剂的密封性，使铅浴淬火能够继续得到推广。
[0007] 开发铅浴覆盖剂用液体合金，可以通过考虑铅浴合金与覆盖合金的化学相容性进行。包含Al,Zn和Ba的铝铜合金作为液体合金覆盖剂用于铅浴时，可以大大降低铅浴炉表面的铅蒸气压。含Ba铝铜合金最大的特点是在冶炼和使用过程中因为合金熔体容易氧化燃烧，生成致密的氧化膜和氮化膜。这种致密的熔体表面化合物膜能有效阻止铅蒸汽向大气中的挥发。也就是说，通过合金化的方法达到防止在热处理过程中铅的挥发和氧化问题，是解决铅浴热处理问题的发展方向之一。与铅锅覆盖剂相比，合金化防止铅在熔炼过程中挥发可以消除熔剂夹杂，降低对大气的污染。
发明内容
[0008] 本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以在480-550度大气条件下低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的覆盖合金。该覆盖合金用于铅浴合金在此温度区间对钢帘线进行屈氏体化热处理时，其耐挥发性能和高传热性能也远远高于现有的铅合金。该方法还具有生产成本低，便于大规模生产的特点。
[0009] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的覆盖合金。按重量百分比计，合金的组成为：
Ba: 1.5-2.0wt.%,Ge:0.5-0.8wt.% ,Mo:1.0-1.5wt.%,Ni：0.4-0.8wt.%，Ce:0.2-0.4wt.%, Zn:40.0-45.0wt.%,余量为铝。
Ba: 1.5-2.0wt.%,Ge:0.5-0.8wt.% ,Mo:1.0-1.5wt.%,Ni：0.4-0.8wt.%，Ce:0.2-0.4wt.%, Zn:40.0-45.0wt.%,余量为铝。
[0010] 上述低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的覆盖合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到700-800度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在700-800度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为
5-10m/min。该材料在铅浴时覆盖在铅浴合金表面；其中，铅浴合金的使用温度为480-550度。
5-10m/min。该材料在铅浴时覆盖在铅浴合金表面；其中，铅浴合金的使用温度为480-550度。
[0011] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：（1）本发明专利针对目前钢帘线铅浴用铅的耐挥发和耐氧化性能不好的状态提供了一种新颖的材料学解决方案。因而,本专利实质上提供了一种铅浴合金覆盖用铝锌覆盖合金。
该合金具有极其优异的耐挥发和耐氧化，可以达到在480-550度温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的氧化。在对该液态铅合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的氧化和挥发。
该合金具有极其优异的耐挥发和耐氧化，可以达到在480-550度温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的氧化。在对该液态铅合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的氧化和挥发。
[0012] （2）该覆盖剂和铅浴合金同时使用,具有热容量大、导热率高、投资小、成本低、工艺易于控制，等温转变程度高、处理后钢丝性能好、质量稳定等优点。钢丝通过这样的优化结合淬火得到索氏体组织，具有较高的拉伸极限，钢丝拉拔后可获得良好的综合性能，给成品钢帘线提供了所需的力学指标，同时减少了钢帘线在生产过程中断丝现象。
[0013] （3）对于传统铅浴热处理，在铅浴池上方检测铅蒸汽浓度为280-320mg/m3。相比而3
言，采用本专利设计的新型铅浴用覆盖合金后，铅蒸汽浓度为25-30mg/m。覆盖效果极其明显,可以有效地降低铅浴过程中铅的挥发，降低人和环境的危害。降铅效果最好，使用期长，且不影响钢丝铅淬火的质量，便于工人操作，年耗费资金也较少，为钢丝铅浴炉淬火生产中的首选降铅方法。
言，采用本专利设计的新型铅浴用覆盖合金后，铅蒸汽浓度为25-30mg/m。覆盖效果极其明显,可以有效地降低铅浴过程中铅的挥发，降低人和环境的危害。降铅效果最好，使用期长，且不影响钢丝铅淬火的质量，便于工人操作，年耗费资金也较少，为钢丝铅浴炉淬火生产中的首选降铅方法。
具体实施方式
[0014] 实施例1一种在490度使用低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的覆盖合金。按重量百分比计，合金的化学成分为：Ba: 1.8wt.%,Ge:0.6wt.% ,Mo:1.2wt.%,Ni：0.5wt.%，Ce:0.3wt.%, Zn:
42.0wt.%,余量为铝。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到700-800度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在700-800度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为6m/min。该材料在铅浴时覆盖在铅浴合金表面；其中，铅浴合金的使用温度为480-550度。
42.0wt.%,余量为铝。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到700-800度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在700-800度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为6m/min。该材料在铅浴时覆盖在铅浴合金表面；其中，铅浴合金的使用温度为480-550度。
[0015] 该合金具有极其优异的耐挥发和耐氧化，可以达到在480-550度温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的氧化。在对该液态铅合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的氧化和挥发。该覆盖剂和铅浴合金同时使用,具有热容量大、导热率高、投资小、成本低、工艺易于控制，等温转变程度高、处理后钢丝性能好、质量稳定等优点。钢丝通过这样的优化结合淬火得到索氏体组织，具有较高的拉伸极限，钢丝拉拔后可获得良好的综合性能，给成品钢帘线提供了所需的力学指标，同时减少了钢帘线在生产过程中断丝现象。对于传统铅浴热处理，在铅浴池上方检测铅蒸汽浓度为280-320mg/m3。相比而言，采用本专利设计的新型铅浴用覆盖合金后，铅蒸汽浓度为28mg/m3。覆盖效果极其明显,可以有效地降低铅浴过程中铅的挥发，降低人和环境的危害。降铅效果最好，使用期长，且不影响钢丝铅淬火的质量，便于工人操作，年耗费资金也较少，为钢丝铅浴炉淬火生产中的首选降铅方法。
[0016] 实施例2一种在520度使用低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的覆盖合金。按重量百分比。按重量百分比计，合金的化学成分为：Ba: 1.8wt.%,Ge:0.6wt.% ,Mo:1.2wt.%,Ni：0.5wt.%，Ce:
0.3wt.%, Zn:42.6wt.%,余量为铝。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到700-800度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在700-800度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为8m/min。该材料在铅浴时覆盖在铅浴合金表面；其中，铅浴合金的使用温度为480-550度。
0.3wt.%, Zn:42.6wt.%,余量为铝。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到700-800度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在700-800度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为8m/min。该材料在铅浴时覆盖在铅浴合金表面；其中，铅浴合金的使用温度为480-550度。
[0017] 该合金具有极其优异的耐挥发和耐氧化，可以达到在480-550度温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的氧化。在对该液态铅合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的氧化和挥发。该覆盖剂和铅浴合金同时使用,具有热容量大、导热率高、投资小、成本低、工艺易于控制，等温转变程度高、处理后钢丝性能好、质量稳定等优点。钢丝通过这样的优化结合淬火得到索氏体组织，具有较高的拉伸极限，钢丝拉拔后可获得良好的综合性能，给成品钢帘线提供了所需的力学指标，同时减少了钢帘线在生产过程中断丝现象。对于传统铅浴热处理，在铅浴池上方检测铅蒸汽浓度为280-320mg/m3。相比而言，采用本专利设计的新型铅浴用覆盖合金后，铅蒸汽浓度为28mg/m3。覆盖效果极其明显,可以有效地降低铅浴过程中铅的挥发，降低人和环境的危害。降铅效果最好，使用期长，且不影响钢丝铅淬火的质量，便于工人操作，年耗费资金也较少，为钢丝铅浴炉淬火生产中的首选降铅方法。
[0018] 实施例3一种在540度使用低熔点高导热铅浴用新型含Al和Zn的覆盖合金。按重量百分比。按重量百分比计，合金的化学成分为：Ba: 1.9wt.%,Ge:0.6wt.% ,Mo:1.2wt.%,Ni：0.5wt.%，Ce:
0.3wt.%, Zn:42.5wt.%,余量为铝。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到700-800度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在700-800度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为8m/min。该材料在铅浴时覆盖在铅浴合金表面；其中，铅浴合金的使用温度为480-550度。
0.3wt.%, Zn:42.5wt.%,余量为铝。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到700-800度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在700-800度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为8m/min。该材料在铅浴时覆盖在铅浴合金表面；其中，铅浴合金的使用温度为480-550度。
[0019] 该合金具有极其优异的耐挥发和耐氧化，可以达到在480-550度温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的氧化。在对该液态铅合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的氧化和挥发。该覆盖剂和铅浴合金同时使用,具有热容量大、导热率高、投资小、成本低、工艺易于控制，等温转变程度高、处理后钢丝性能好、质量稳定等优点。钢丝通过这样的优化结合淬火得到索氏体组织，具有较高的拉伸极限，钢丝拉拔后可获得良好的综合性能，给成品钢帘线提供了所需的力学指标，同时减少了钢帘线在生产过程中断丝现象。对于传统铅浴热处理，在铅浴池上方检测铅蒸汽浓度为280-320mg/m3。相比而言，采用本专利设计的新型铅浴用覆盖合金后，铅蒸汽浓度为26mg/m3。覆盖效果极其明显,可以有效地降低铅浴过程中铅的挥发，降低人和环境的危害。降铅效果最好，使用期长，且不影响钢丝铅淬火的质量，便于工人操作，年耗费资金也较少，为钢丝铅浴炉淬火生产中的首选降铅方法。
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