Цинк ЦП2

Марка: ЦП2	Класс: Цинковый литейный сплав
Использование в промышленности: для литья протекторов

Химический состав в % сплава ЦП1
Fe
Si
Al
Cu
Pb
Mg
Zn
Sn
Cd

Свойства и характеристики ЦП2:

Плотность ЦП1, г/см3: 7,1 Потенциал отрицательный, мВ: стационарный = 820; рабочий = 750 Токоотдача, А*ч/кг: теоритическая = 820; фактическая 740 Удельный расход, кг/(А*год): 11,8

Механические свойства сплава ЦП2 при Т=20oС
Прокат	Размер	Напр.	σв(МПа)	sT (МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)

Физические свойства сплава ЦП2
T (Град)	E 10- 5 (МПа)	a 10 6 (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20				7,1

Особенности получения цинка ЦП2: марка относится к сплавам системы Zn-Al-Mg-Mn. К промышленным сплавам этой системы относится сплав ЦП2, нашедший широкое применение для приготовления литых протекторов. Приготовление сплава можно осуществлять в тигельных печах с газовым и электрическим обогревом, а также в индукционных печах.

Приготовление сплава ЦП2 значительно усложнено вследствие значительного различия в плотностях, температурах плавления цинка и легирующих компонентов. В процессе приготовления сплава наблюдаются существенные потери легирующих элементов и ухудшается качество цинковых сплавов.

Последовательность и условия введения легирующих элементов при приготовлении сплава ЦП2 имеют важное значение, так как влияют на их потери и качество сплава. Для определения потерь легирующих компонентов и их уменьшения при получении сплава, ЦП2, а также снижения брака литых протекторов по химическому составу были проведены эксперименты по различным технологическим вариантам, отражающим условия введения элементов и особенности технологии приготовления цинковых сплавов. Приготовление сплавов проводили в тигельной электрической печи сопротивления. Расчетное количество вводимых в цинковый расплав алюминия, марганца и магния отвечало ОСТ 5.3072-75 на сплав ЦП2 и составляло, %: А1 0,53-0,6; Мn 0,1-0,31; Mg 0,11-0,31. Легирующие компоненты вводили в цинковый расплав при 460-480 °С из чистых металлов, двойных и более сложных по составу лигатур. Пробы отбирали после введения всех компонентов и отстаивания расплава в течение 15-20 мин.

Данные табл. 42 о содержании легирующих компонентов при приготовлении сплава на основе цинка по различным вариантам свидетельствуют о больших различиях в расчетном (Р) и фактическом (Ф) содержании элементов в сплаве ЦП 2 в зависимости от условий их введения.

Таблица 42. Содержание легирующих компонентов при приготовлении сплавов на основе цинка по различным вариантам

Номер варианта	Последовательность введения легирующих элементов	Al, %		Mn, %		Mg, %
		Р	Ф	Р	Ф	Р	Ф
I	Zn, Al	0,55	0,59	‒	‒	‒	‒
II	Zn, Mn	‒	‒	0,20	0,10	‒	‒
III	Zn, Mg	‒	‒	‒	‒	0,30	0,28
IV	Zn, Mn, Al, Mg	0,60	0,80	0,26	0,20	0,31	0,32
V	Zn, Al, (Mn + Mg)	0,60	0,74	0,31	0,22	0,31	0,33
VI	Zn, (Mn + Mg), Al	0,60	0,70	0,25	0,14	0,32	0,24
VII	Zn, (Al + 22% Mn), Mg	0,57	0,60	0,16	0,14	0,26	0,31
VIII	Zn, (Zn + 0,71% Mn), (Zn + 0,9% Al), (Zn + 5,1% Mg),	0,54	0,59	0,23	0,20	0,34	0,30
IX	Zn, (Zn + 5,4% Al + 0,8%Mg + 1,2%Mn)	0,53	0,57	0,10	0,088	0,11	0,15

Примечание. В скобках указаны элементы, вводимые одновременно.

Усвоение легирующих компонентов при их введении по вариантам I-IX также различно и составляет, %: А1 105,2-137,0; Мn 42,5-88,3; Mg 75,0-136,0.

Указанные выше варианты можно разделить на три группы: 1) легирующие компоненты вводятся в расплав в чистом виде по отдельности при получении двойных сплавов на основе цинка (/, II, III); 2) легирующие компоненты вводятся в расплав в чистом виде в различной последовательности при получении сплава ЦП2 (IV, V, VI); 3) легирующие компоненты вводятся в расплав в чистом виде (магний) и из лигатур (алюминий, марганец, магний) при получении сплава ЦП2 (варианты VII, VIII, IX).

Следовательно, введение легирующих компонентов в чистом виде (варианты первой группы) обеспечивает наибольшую степень усвоения алюминия (108,1 %); степень усвоения магния составляет 93,3 %, а марганца 60%. Изменение последовательности введения легирующих компонентов (варианты второй группы) приводит к различной степени усвоения алюминия, магния и марганца, уменьшающейся, как и в вариантах первой группы, от алюминия к марганцу. Превышение фактического содержания элементов в сплавах против расчетных значений (усвоение элементов выше 100%) в ряде вариантов объясняется повышенным угаром цинка. Степень усвоения марганца, несмотря на потери цинка, низка (42,5-77,0%), особенно при его введении вместе с магнием ( VI). Результаты, полученные при сравнении вариантов IV, V и VI (третья группа), показывают, что на потери магния большое влияние оказывает алюминий, вводимый в расплав после магния. Наименьшие потери магния наблюдаются при его введении в конце плавки (IV, V).

Наименьшие потери легирующих компонентов при их введении из чистых металлов будут наблюдаться при следующей очередности загрузки элементов: Al, Mn, Mg. С применением для введения марганца двойных (VII, VIII) и более сложных по составу лигатур (IX) несколько сокращаются потери марганца и повышается степень его усвоения с 42,5 до 88,3 % (IX). Для снижения потерь марганца целесообразно его вводить в цинковый расплав в виде лигатуры А1-Мп (10-20%).

На основании полученных результатов плавку цинкового сплава ЦП2 в тигельных электропечах следует проводить в следующей последовательности: в разогретый до 400-500 °С тигель или плавильную печь загружают 2/3 цинка марки ЦВ1 или ЦВ с содержанием железа 0,001 % и лигатуру А1-Мп, приготовленную на алюминии марки А95 и марганце марки МРО. После расплавления и перегрева расплава до 480-490 °С осуществляют тщательное перемешивание сплава, вводя оставшуюся часть цинка. После этого под уровень расплава вводят с помощью дырчатого колокольчика навеску предварительно нагретого до 120-150 °С магния. Далее при 470-480 °С рафинируют расплав путем введения в него ZnCl₂ (NH₄C1) в количестве 0,1-0,2% от массы сплава.

В случае производства цинковых сплавов в больших количествах широкое применение находят канальные индукционные печи типа ИЦ20.