1-锌合金.doc

龙腾002工作笔札锌合金锌合金是以锌为基加入其他元素组成的合金。常加的合金元素有铝、铜、镁、镉、铅、钛等低温锌合金。锌合金熔点低，流动性好，易熔焊，钎焊和塑性加工，在大气中耐腐蚀，残废料便于回收和重熔；但蠕变强度低，易发生自然时效引起尺寸变化。熔融法制备，压铸或压力加工成材。按制造工艺可分为铸造锌合金和变形锌合金。简介英文名：zinc alloy锌合金的主要添加元素有铝,铜和镁等。锌合金按加工工艺可分为形变与铸造锌合金两类。铸造锌合金流动性和耐腐蚀性较好,适用于压铸仪表,汽车零件外壳等。锌合金成分及铸件品质一、锌合金的特点1、相对比重大。2、铸造性能好，可以压铸形状复杂、薄壁的精密件，铸件表面光滑。3、可进行表面处理：电镀、喷涂、喷漆、抛光、研磨等。4、熔化与压铸时不吸铁，不腐蚀压型，不粘模。5、有很好的常温机械性能和耐磨性。6、熔点低，在385熔化，容易压铸成型。使用过程中须注意的问题：1、抗蚀性差当合金成分中杂质元素铅、镉、锡超过标准时，导致铸件老化而发生变形，表现为体积胀大，机械性能特别是塑性显著下降，时间长了甚至破裂。 铅、锡、镉在锌合金中溶解度很小，因而集中于晶粒边界而成为阴极，富铝的固溶体成为阳极，在水蒸气（电解质）存在的条件下，促成晶间电化学腐蚀。压铸件因晶间腐蚀而老化。 2、时效作用锌合金的组织主要由含Al和Cu的富锌固溶体和含Zn的富Al固溶体所组成，它们的溶解度随温度的下降而降低。但由于压铸件的凝固速度极快，因此到室温时，固溶体的溶解度是大大地饱和了。经过一定时间之后，这种过饱和现象会逐渐解除，而使铸件地形状和尺寸略起变化。3. 锌合金压铸件不宜在高温和低温（0以下）的工作环境下使用。锌合金在常温下有较好的机械性能。但在高温下抗拉强度和低温下冲击性能都显著下降。二、锌合金种类传统的压铸锌合金有2、3、4、5、7号合金，目前应用最广泛的是3号锌合金。七十年代发展了高铝锌基合金ZA-8、ZA-12、ZA-27。Zamak 3: 良好的流动性和机械性能。应用于对机械强度要求不高的铸件，如玩具、灯具、装饰品、部分电器件。Zamak 5: 良好的流动性和好的机械性能。 应用于对机械强度有一定要求的铸件，如汽车配件、机电配件、机械零件、电器元件。Zamak 2: 用于对机械性能有特殊要求、对硬度要求高、耐磨性好、尺寸精度要求一般的机械零件。 ZA-8: 良好的流动性和尺寸稳定性，但流动性较差。 应用于压铸尺寸小、精度和机械强度要求很高的工件，如电器件。 Superloy: 流动性最佳，应用于压铸薄壁、大尺寸、精度高、形状复杂的工件，如电器元件及其盒体。 不同的锌合金有不同的物理和机械特性，这样为压铸件设计提供了选择的空间。 锌合金按制造工艺又可分为铸造锌合金和变形锌合金两类。铸造合金的产量远大于变形合金。下表中列出几种重要锌合金的成分、性能和用途。铸造锌合金 依铸造方法不同又分为压力铸造锌合金（在外加压力作用下凝固）和重力铸造锌合金（仅在重力作用下凝固）。压力铸造锌合金 这种合金从1940年在汽车工业中应用以后,产量剧增，在锌的消耗总量中，约有25%用来生产这种合金。先进适用技术在不断采用，发展较快。对应相关人才也在增多，收录齐全的有钢铁英才网。最常用的合金系为Zn-Al-Cu-Mg系。 某些杂质明显影响压铸锌合金的性能。因此对铁、铅、镉、锡等杂质的含量限制极严,其上限分别为0.005%、0.004%、0.003%、0.02%，所以压铸锌合金应选用纯度大于99.99%的高纯锌作原料。 重力铸造锌合金 可在砂型、石膏模或硬模中铸造。这种锌合金不仅具有一般压铸锌合金的特性，而且强度高，铸造性能好，冷却速度对力学性能无明显影响，残、废料可循环使用，浇口简单，对过热和重熔不敏感，收缩率小，气孔少，能电镀，可用常规方法精整。 变形锌合金 工业上应用的变形锌合金除了传统品种外，出现了Zn-1Cu-0.1Ti和Zn-22Al合金。前一种合金经轧制后,由于有TiZn15金属间化合物弥散质点沿轧向排列成行，可阻碍晶界移动。三、锌合金的选择选择哪一种锌合金，主要从三个方面来考虑：1、 压铸件本身的用途，需要满足的使用性能要求。包括：（1）力学性能：抗拉强度，是材料断裂时的最大抗力；伸长率，是材料脆性和塑性的衡量指标；硬度，是材料表面对硬物压入或摩擦所引起的塑性变形的抗力。（2）工作环境状态：工作温度、湿度、工件接触的介质和气密性要求。（3）精度要求：能够达到的精度及尺寸稳定性。2、 工艺性能：（1）铸造工艺； （2）机械加工工艺； （3）表面处理工艺。 3、 经济性：原材料的成本与对生产装备的要求（包括熔炼设备、压铸机、模具等），以及生产成本。 四、锌合金成分控制标准合金成分铝铜镁铁铅镉锡锌Zamak 23.8 4.32.7 3.30.035 0.060.0200.0030.0030.001余量Zamak 33.8 4.30.0300.035 0.060.0200.0030.0030.001余量Zamak 53.8 4.30.7 1.10.035 0.060.0200.0030.0030.001余量ZA88.2 8.80.9 1.30.02 0.0350.0350.0050.0050.001余量Superloy6.6 7.23.2 3.80.0050.0200.0030.0030.001余量AcuZinc 52.8 3.35.0 6.00.025 0.050.0750.000.0040.003余量合金中各个元素的作用合金成分中，有效合金元素：铝、铜、镁；有害杂质元素：铅、镉、锡、铁。（1）铝作用：改善合金的铸造性能，增加合金的流动性，细化晶粒，引起固溶强化，提高机械性能。降低锌对铁的反应能力，减少对铁质材料，如鹅颈、模具、坩埚的侵蚀。铝含量控制在3.8 4.3%。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、表面光滑的铸件所必需的条件。流动性在铝含量为5 %时达到最大值；在3 %时降到最小值。冲击强度在含铝量为3.5 %达到最大值；在6 %时降到最小值。含铝量超过4.3 %时，合金变脆。含铝量低于规定范围，导致薄壁件充型困难，有铸后冷却破裂的可能。铝在锌合金中不利的影响是产生Fe2Al3浮渣，造成其含量下降。（2）铜作用：增加合金的硬度和强度；改善合金的抗磨损性能；减少晶间腐蚀。不利：含铜量超过1.25%时，使压铸件尺寸和机械强度因时效而发生变化；降低合金的可延伸性。（3）镁作用： 减少晶间腐蚀 细化合金组织，从而增加合金的强度 改善合金的抗磨损性能不利： 含镁量大于0.08%时，产生热脆、韧性下降、流动性下降。 易在合金熔融状态下氧化损耗。（4）杂质元素：铅、镉、锡使锌合金的晶间腐蚀变成十分敏感，在温、湿环境中加速了本身的晶间腐蚀，降低机械性能，并引起铸件尺寸变化。当锌合金中杂质元素铅、镉含量过高，工件刚压铸成型时，表面质量一切正常，但在室温下存放一段时间后（八周至几个月），表面出现鼓泡。（5）杂质元素：铁 铁与铝发生反应形成Al5Fe2金属间化合物，造成铝元素的损耗并形成浮渣。 在压铸件中形成硬质点，影响后加工和抛光。 增加合金的脆性。铁元素在锌液中的溶解度是随温度增加而增加，每一次炉内锌液温度变化都将导致铁元素过饱和（当温度下降时），或不饱和（当温度上升时）。当铁元素过饱和时，处于过饱和的铁将与合金中铝发生反应，结果是造成浮渣量增加。当铁元素不饱和时，合金对锌锅和鹅颈材料的腐蚀将会增强，以回到饱和状态。两种温度变化的一个共同结果是最终造成对铝元素的消耗，形成更多的浮渣。五、生产中注意的问题1、控制合金成分从采购合金锭开始，合金锭必须是以特高纯度锌为基础，加上特高纯度铝、镁、铜配制成的合金锭，供应厂有严格的成分标准。优质的锌合金料是生产优质铸件的保证。2、采购回来合金锭要保证有清洁、干燥的堆放区，以避免长时间暴露在潮湿中而出现白锈，或被工厂脏物污染而增加渣的产生，也增加金属损耗。清洁的工厂环境对合金成分的有效控制是很有作用的。3、新料与水口等回炉料配比，回炉料不要超过50%，一般新料与旧料之比为7：3。连续的重熔合金中铝和镁逐渐减少。4、水口料重熔时，一定要严格控制重熔温度不要超过420，以避免铝和镁的损耗。5、有条件的压铸厂最好采用集中熔炉熔化锌合金，使合金锭与回炉料均匀配比，熔剂可更有效使用，使合金成分及温度保持均匀稳定。电镀废品、细屑应单独熔炉。六、锌合金-物质应用豪华型锌合金汽车立标1、此款立标采用锌合金镀铬材质，不会生锈。2、橄榄型的底座，厚重而稳固。做工精细，质量一流。3、底部使用3M胶。使用方法1、彻底清洁需要粘贴车标的位置，并使此位置干燥。 2、将车标底座的3M胶揭下来，粘在适当的位置，稍用力长按压一分钟左右即可。 新型锌合金防盗窗 传统不锈钢的产品特性已开始暴露了其中的弊端，其质量承诺开始产生质疑，其渠道价格体系已处于相对透明状态，金升锌合金彩钢防护窗，吸取了现行门窗的优点，成为独具功能和自身特色的新型产品，是防护窗第三代换代产品，它集安全性和美观性于一体，采用独特的免焊接流水线作业，组合式穿梭结构，已经接受了市场的洗礼，顺应了市场和消费者的需求，它的诞生将是防护窗历史上一次划时代性的革命。锌合金彩钢防盗窗，所用材质和高速公路护栏、高压电塔等野外设施相同。高强度、外观精美、色泽鲜艳、质优价廉，是不锈钢防护网的最佳替代品使用过程中须注意的问题1、抗蚀性差当合金成分中杂质元素铅、镉、锡超过标准时，导致铸件老化而发生变形，表现为体积胀大，机械性能特别是塑性显著下降，时间长了甚至破裂。铅、锡、镉在锌合金中溶解度很小，因而集中于晶粒边界而成为阴极，富铝的固溶体成为阳极，在水蒸气（电解质）存在的条件下，促成晶间电化学腐蚀。压铸件因晶间腐蚀而老化。2、时效作用锌合金的组织主要由含Al和Cu的富锌固溶体和含Zn的富Al固溶体所组成，它们的溶解度随温度的下降而降低。但由于压铸件的凝固速度极快，因此到室温时，固溶体的溶解度是大大地饱和了。经过一定时间之后，这种过饱和现象会逐渐解除，而使铸件的形状和尺寸略起变化。3、锌合金压铸件不宜在高温和低温（0以下）的工作环境下使用。锌合金在常温下有较好的机械性能。但在高温下抗拉强度和低温下冲击性能都显著下降。4、锌合金压铸件由于锁模力不足、合模不良、模具强度不足、熔汤温度太高等问题会出现表面有毛刺的现象,这种现象叫做产品披锋,往往是企业必须要面对的后处理加工工序。目前主要是根据产品性质运用手工打磨,氢氧爆炸以及昭凌冷冻抛丸机去解决。锌合金的缺陷分析在各种装饰方面，如家具配件、建筑装饰、浴室配件、灯饰零件、玩具、领带夹、皮带扣、各种金属饰扣等都广泛用到锌合金压铸件，这也就要求其铸件表面的质量要高，并需具有良好的表面处理性能。而锌合金压铸件最常见的缺陷是表面起泡。缺陷表征：压铸件表面有突起小泡。主要表现：压铸出来就发现，抛光或加工后显露出来，还有喷油或电镀后会出现。产生原因：1、孔洞引起：主要是气孔和收缩机制，气孔往往是圆形，而收缩多数是不规则形。（1）气孔产生原因：a 金属液在充型、凝固过程中，由于气体侵入，导致铸件表面或内部产生孔洞。 b 涂料挥发出来的气体侵入。 c 合金液含气量过高，凝固时析出。当型腔中的气体、涂料挥发出的气体、合金凝固析出的气体，在模具排气不良时，最终留在铸件中形成的气孔。 （2）缩孔产生原因： a 金属液凝固过程中，由于体积缩小或最后凝固部位得不到金属液补缩，而产生缩孔。b 厚薄不均的铸件或铸件局部过热，造成某一部位凝固慢，体积收缩时表面形成凹位。由于气孔和缩孔的存在，使压铸件在进行表面处理时，孔洞可能会进入水，当喷漆和电镀后进行烘烤时，孔 洞内气体受热膨胀；或孔洞内水会变蒸气，体积膨胀，因而导致铸件表面起泡。2、晶间腐蚀引起：锌合金成分中有害杂质：铅、镉、锡会聚集在晶粒交界处导致晶间腐蚀，金属基体因晶间腐蚀而破碎，而电镀加速了这一祸害，受晶间腐蚀的部位会膨胀而将镀层顶起，造成铸件表面起泡。特别是在潮湿环境下晶间腐蚀会使铸件变形、开裂、甚至破碎。3、裂纹引起：水纹、冷隔纹、热裂纹。水纹、冷隔纹：金属液在充型过程中，先进入的金属液接触型壁过早凝固，后进入金属液不能和已凝固金属层熔合为一体，在铸件表面对接处形成叠纹，出现条状缺陷。水纹一般是在铸件表面浅层；而冷隔纹有可能渗入到铸件内部。热裂纹：a 当铸件厚薄不均，凝固过程产生应力；b 过早顶出，金属强度不够；c 顶出时受力不均；d 过高的模温使晶粒粗大；e 有害杂质存在。以上因素都有可能产生裂纹。当压铸件存在水纹、冷隔纹、热裂纹，电镀时溶液会渗入到裂纹中，在烘烤时转化为蒸气，气压顶起电镀层形成起泡。解决缺陷方案：控制气孔产生，关键是减少混入铸件内的气体量，理想的金属流应不断加速地由喷嘴经过分流锥和浇道进入型腔，形成一条顺滑及方向一致的金属流，采用锥形流道设计，即浇流应不断加速地由喷嘴向内浇口逐渐减少，可达到这个目的。在充填系统中，混入的气体是由于湍流与金属液相混合而形成气孔，从金属液由浇铸系统进入型腔的模拟压铸过程的研究中