【材質工藝】鋅合金的介紹

鋅合金的介紹

鋅合金是以鋅為基礎加入其他元素組成的合金。常加的合金元素有鋁、銅、鎂、鎘、鉛、鈦等低溫鋅合金。鋅合金熔點低，流動性好，易熔焊，釬焊和塑性加工，在大氣中耐腐蝕，殘廢料便于回收和重熔；但蠕變強度低，易發(fā)生自然時效引起尺寸變化。熔融法制備，壓鑄或壓力加工成材。按制造工藝可分為鑄造鋅合金和變形鋅合金。

鋅合金的主要添加元素有鋁,銅和鎂等.鋅合金按加工工藝可分為形變與鑄造鋅合金兩類.鑄造鋅合金流動性和耐腐蝕性較好,適用于壓鑄儀表,汽車零件外殼等。

鋅合金的特點

1. 相對比重大。

2.鑄造性能好，可以壓鑄形狀復雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑。

3. 可進行表面處理：電鍍、噴涂、噴漆、拋光、研磨等。

4. 熔化與壓鑄時不吸鐵，不腐蝕壓型，不粘模。

5. 有很好的常溫機械性能和耐磨性。

6.熔點低，在385℃熔化，容易壓鑄成型。

鋅合金產品生產工藝流程

鋅合金產品：鋅合金原料 — 熱室壓鑄 — 掰渣泡 — 沖水口 — 銼批鋒 — 拋光 — 攻螺牙 —｛電鍍、噴漆｝— 鐳雕 — 熱熔 — 包裝

鋅合金的種類

傳統(tǒng)的壓鑄鋅合金有2、3、4、5、7號合金，目前應用最廣泛的是3號鋅合金。七十年代發(fā)展了高鋁鋅基合金ZA-8、ZA-12、ZA-27。

Zamak 3: 良好的流動性和機械性能。

應用于對機械強度要求不高的鑄件，如玩具、燈具、裝飾品、部分電器件。

Zamak 5: 良好的流動性和好的機械性能。

應用于對機械強度有一定要求的鑄件，如汽車配件、機電配件、機械零件、電器元件。

Zamak 2: 用于對機械性能有特殊要求、對硬度要求高、耐磨性好、尺寸精度要求一般的機械零件。

ZA8: 具有良好的沖擊強度和尺寸穩(wěn)定性，但流動性較差。

應用于壓鑄尺寸小、精度和機械強度要求很高的工件，如電器件。

Superloy: 流動性最佳，應用于壓鑄薄壁、大尺寸、精度高、形狀復雜的工件，如電器元件及其盒體。

不同的鋅合金有不同的物理和機械特性，這樣為壓鑄件設計提供了選擇的空間。

鋅合金按制造工藝又可分為鑄造鋅合金和變形鋅合金兩類。鑄造合金的產量遠大于變形合金。下表中列出幾種重要鋅合金的成分、性能和用途。

鑄造鋅合金 依鑄造方法不同又分為壓力鑄造鋅合金（在外加壓力作用下凝固）和重力鑄造鋅合金（僅在重力作用下凝固）。

壓力鑄造鋅合金 這種合金從1940年在汽車工業(yè)中應用以后,產量劇增，在鋅的消耗總量中，約有25%用來生產這種合金。先進適用技術在不斷采用，發(fā)展較快。對應相關人才也在增多，收錄齊全的有鋼鐵英才網(wǎng)。最常用的合金系為Zn-Al-Cu-Mg系。 某些雜質明顯影響壓鑄鋅合金的性能。因此對鐵、鉛、鎘、錫等雜質的含量限制極嚴,其上限分別為0.005%、0.004%、0.003%、0.02%，所以壓鑄鋅合金應選用純度大于99.99%的高純鋅作原料。

重力鑄造鋅合金 可在砂型、石膏模或硬模中鑄造。這種鋅合金不僅具有一般壓鑄鋅合金的特性，而且強度高，鑄造性能好，冷卻速度對力學性能無明顯影響，殘、廢料可循環(huán)使用，澆口簡單，對過熱和重熔不敏感，收縮率小，氣孔少，能電鍍，可用常規(guī)方法精整。

變形鋅合金工業(yè)上應用的變形鋅合金除了傳統(tǒng)品種外，出現(xiàn)了Zn-1Cu-0.1Ti和 Zn-22Al合金。前一種合金經軋制后,由于有TiZn15金屬間化合物彌散質點沿軋向排列成行，可阻礙晶界移動。

鋅合金的缺陷分析

前各種裝飾方面，如家具配件、建筑裝飾、浴室配件、燈飾零件、玩具、領帶夾、皮帶扣、各種金屬飾扣等都廣泛用到鋅合金壓鑄件，這也就要求其鑄件表面的質量要高，并需具有良好的表面處理性能。而鋅合金壓鑄件最常見的缺陷是表面起泡。

缺陷表征：壓鑄件表面有突起小泡。主要表現(xiàn)在：壓鑄出來就發(fā)現(xiàn)，拋光或加工后顯露出來，還有噴油或電鍍后會出現(xiàn)。

產生原因：

1．孔洞引起：主要是氣孔和收縮機制，氣孔往往是圓形，而收縮多數(shù)是不規(guī)則形。

（1）氣孔產生原因：

a 金屬液在充型、凝固過程中，由于氣體侵入，導致鑄件表面或內部產生孔洞。

b 涂料揮發(fā)出來的氣體侵入。

c 合金液含氣量過高，凝固時析出。當型腔中的氣體、涂料揮發(fā)出的氣體、合金凝固析出的氣體，在模具排氣不良時，最終留在鑄件中形成的氣孔。

（2）縮孔產生原因：

a 金屬液凝固過程中，由于體積縮小或最后凝固部位得不到金屬液補縮，而產生縮孔。

b 厚薄不均的鑄件或鑄件局部過熱，造成某一部位凝固慢，體積收縮時表面形成凹位。由于氣孔和縮孔的存在，使壓鑄件在進行表面處理時，孔洞可能會進入水，當噴漆和電鍍后進行烘烤時，孔洞內氣體受熱膨脹；或孔洞內水會變蒸氣，體積膨脹，因而導致鑄件表面起泡。

2．晶間腐蝕引起：鋅合金成分中有害雜質：鉛、鎘、錫會聚集在晶粒交界處導致晶間腐蝕，金屬基體因晶間腐蝕而破碎，而電鍍加速了這一禍害，受晶間腐蝕的部位會膨脹而將鍍層頂起，造成鑄件表面起泡。特別是在潮濕環(huán)境下晶間腐蝕會使鑄件變形、開裂、甚至破碎。

3．裂紋引起：水紋、冷隔紋、熱裂紋。

水紋、冷隔紋：金屬液在充型過程中，先進入的金屬液接觸型壁過早凝固，后進入金屬液不能和已凝固金屬層熔合為一體，在鑄件表面對接處形成疊紋，出現(xiàn)條狀缺陷。水紋一般是在鑄件表面淺層；而冷隔紋有可能滲入到鑄件內部。

熱裂紋：

a 當鑄件厚薄不均，凝固過程產生應力；

b 過早頂出，金屬強度不夠；

c 頂出時受力不均

d 過高的模溫使晶粒粗大；

e 有害雜質存在。以上因素都有可能產生裂紋。當壓鑄件存在水紋、冷隔紋、熱裂紋，電鍍時溶液會滲入到裂紋中，在烘烤時轉化為蒸氣，氣壓頂起電鍍層形成起泡。

解決缺陷方案：控制氣孔產生，關鍵是減少混入鑄件內的氣體量，理想的金屬流應不斷加速地由噴嘴經過分流錐和澆道進入型腔，形成一條順滑及方向一致的金屬流，采用錐形流道設計，即澆流應不斷加速地由噴嘴向內澆口逐漸減少，可達到這個目的。在充填系統(tǒng)中，混入的氣體是由于湍流與金屬液相混合而形成氣孔，從金屬液由澆鑄系統(tǒng)進入型腔的模擬壓鑄過程的研究中，明顯看出澆道中尖銳的轉變位和遞增的澆道截面積，都會使金屬液流出現(xiàn)湍流而卷氣，平穩(wěn)的金屬液才有利于氣體從澆道和型腔進入溢流槽和排氣槽，排出模外。

對于縮孔：要使壓鑄凝固過程中各個部位盡量同時均勻散熱，同時凝固。可通過合理的水口設計，內澆口厚度及位置，模具設計，模溫控制及冷卻，來避免縮孔產生。

對于晶間腐蝕現(xiàn)象：主要是控制合金原料中有害雜質含量，特別是鉛

對于水紋、冷隔紋，可提高模具溫度，加大內澆口速度，或在冷隔區(qū)加大溢流槽，來減少冷隔紋的出現(xiàn)。

對于熱裂紋：壓鑄件厚薄不要急劇變化以減少應力產生；相關的壓鑄工藝參數(shù)作調整；降低模溫

鋅合金燈具的特點

最早鋅合金因其密度小，有一定的耐磨性、耐蝕性，成為航天配件的重要配件材料。并得到了燈具廠家非一般的興趣，深入研究探索，使鑄造鋅鋁合金不斷發(fā)展，以其優(yōu)異的綜合力學性能、耐磨損性能、機械加工性能、低能耗、無污染，進入了水晶燈設計者的視線。

鋅合金燈具有優(yōu)良的鑄造性能，能夠壓鑄成各種新穎造型滿足設計師的構想，除此以外，鋅合金還具有優(yōu)秀的涂覆性和可鍍性，通過納米電鍍技術，進行高成本雙層鍍色更顯奢華。鋅合金還在尺寸精度控制、形狀完整性和可裝配性等方面也具有很多優(yōu)點，特別適合高檔水晶燈的制造。