成品块状锌合金

成品块状锌合金

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。

英文名：zinc alloy

低温锌合金

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。

一、锌合金的特点

1. 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。

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。

锌合金拉手

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。 图1 时效时间对锌合金屈服强度和冲击韧性的影响 图2 温度对抗拉强度的影响

二、锌合金种类

传统的压铸锌合金有2、3、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。

ZA8: 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. 工艺性能好：（1）铸造工艺； （2）机械加工工艺性； （3）表面处理工艺性。 3. 3. 经济性好：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

1. 标准合金成分 Zamak 2 Zamak 3 Zamak 5 ZA8

Superloy AcuZinc 5

铝

3.8 ~ 4.3 3.8 ~ 4.3 3.8 ~ 4.3 8.2 ~ 8.8 6.6 ~ 7.2 2.8 ~ 3.3 铜

2.7 ~ 3.3

0.035 ~ 0.06 0.035 ~ 0.06 0.035 ~ 0.06 0.02 ~ 0.035

0.025 ~ 0.05 铁

2. 合金中个元素的作用

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：① 改善合金的铸造性能，增加合金的流动性，细化晶粒，引起

铝棒

固溶强化，提高机械性能。

② 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、表面光滑的铸件必需的条件。

铝对流动性和机械性能的影响见图3。流动性在铝含量5 %时达到最大值；在3 %时降到最小值。铝对冲击强度的影响见图3中虚线。冲击强度在含铝量3.5 %达到最大值；6 %时降到最小值。含铝量超过4.3 %，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。

图3 铝对合金流动性和机械性能的影响 （2） 铜

作用：1. 增加合金的硬度和强度； 2. 改善合金的抗磨损性能； 3. 减少晶间腐蚀。

五金铜套

不利：1. 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； 2. 降低合金的可延伸性。

作用：① 增加 铜含量对合金强度的影响见图4。 图4 铜对合金强度的影响 （3）镁

作用：① 减少晶间腐蚀

② 细化合金组织，从而增加合金的强度 ③ 改善合金的抗磨损性能

不利：① 含镁量 > 0.08%时，产生热脆、韧性下降、流动性下降。 ② 易在合金熔融状态下氧化损耗。 镁对合金流动性的影响见图5。 图5 镁对合金流动性的影响

（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。 图6 铅、镉含量过高造成晶间腐蚀的显微照片 （5）杂质元素：铁

① 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。 ② 在压铸件中形成硬质点，影响后加工和抛光。 ③ 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。 图7 铁在锌合金中的溶解度随温度的变化

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

锌合金轴承

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：旧料 = 70：30。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

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编辑本段

锌合金自润滑轴承及其生产工艺

申请专利号 专利申请日 名称

公开（公告）号 公开（公告）日 类别 颁证日 优先权

申请（专利权） 地址

发明（设计）人 国际申请 国际公布

进入国家日期 专利代理机构 代理人

CN03152794.9 2003.08.19

锌合金自润滑轴承及其生产工艺 CN1485551 2004.03.31

机械工程；照明；加热；武器；爆破

赵长江

116100辽宁省大连市金州区友谊街道兴民村396号 赵长江;于文华

大连东方专利代理有限责任公司 李洪福

摘要

本发明所述的锌合金自润滑轴承属于在自润滑轴承领域中，一种由新的摩擦材料制成的轴承。是制成的新型的自润滑轴承；其锌合金基体材料组分由铜、铝、锌、镁、铁、硅、铅、镉、锡所组造价低，生产工艺简单，由于锌合金的铸造性能良好，便于加工成不同结构形状的轴承零件，广主权项

1、一种锌合金自润滑轴承，其特征在于由锌合金基体和固体润滑材料所构成；锌合金基体由下列铁Fe 0.1-0.3；硅Si 0.04-0.06；铅Pb 0.2-0.4；镉Cd 0.01-0.03；锡Sn 0.01-0.03。

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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.