鋅基合金的特點(diǎn)
1. 比重大。
2. 鑄造性能好，可以壓鑄形狀復(fù)雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑。
3. 可進(jìn)行表面處理:電鍍、噴涂、噴漆。
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(jī)械性能和耐磨性。
6. 熔點(diǎn)低，在385℃熔化，容易壓鑄成型。
使用過程中須注意的問題:
1. 抗蝕性差。當(dāng)合金成分中雜質(zhì)元素鉛、鎘、錫超過標(biāo)準(zhǔn)時，導(dǎo)致鑄件老化而發(fā)生變形，表現(xiàn)為體積脹大，機(jī)械性能特別是塑性顯著下降，時間長了甚至破裂。
鉛、錫、鎘在鋅基合金中溶解度很小，因而集中于晶粒邊界而成為陰極，富鋁的固溶體成為陽極，在水蒸氣(電解質(zhì))存在的條件下，促成晶間電化學(xué)腐蝕。壓鑄件因晶間腐蝕而老化。
2. 時效作用
鋅基合金的組織主要由含Al和Cu的富鋅固溶體和含Zn的富Al固溶體所組成，它們的溶解度隨溫度的下降而降低。但由于壓鑄件的凝固速度極快，因此到室溫時，固溶體的溶解度是大大地飽和了。經(jīng)過一定時間之后，這種過飽和現(xiàn)象會逐漸解除，而使鑄件地形狀和尺寸略起變化。
3. 鋅基合金壓鑄件不宜在高溫和低溫(0℃以下)的工作環(huán)境下使用。鋅基合金在常溫下有較好的機(jī)械性能。但在高溫下抗拉強(qiáng)度和低溫下沖擊性能都顯著下降。
圖1 時效時間對鋅基合金屈服強(qiáng)度和沖擊韌性的影響
圖2 溫度對抗拉強(qiáng)度的影響
鋅基合金種類
Zamak 3: 良好的流動性和機(jī)械性能。
應(yīng)用于對機(jī)械強(qiáng)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(jī)械性能。
應(yīng)用于對機(jī)械強(qiáng)度有一定要求的鑄件，如汽車配件、機(jī)電配件、機(jī)械零件、電器元件。
Zamak 2: 用于對機(jī)械性能有特殊要求、對硬度要求高、尺寸精度要求一般的機(jī)械零件。
ZA8: 良好的流動性和尺寸穩(wěn)定性，但流動性較差。
應(yīng)用于壓鑄尺寸小、精度和機(jī)械強(qiáng)度要求很高的工件，如電器件。
Superloy: 流動性最佳，應(yīng)用于壓鑄薄壁、大尺寸、精度高、形狀復(fù)雜的工件，如電器元件及其盒體。
不同的鋅基合金有不同的物理和機(jī)械特性，這樣為壓鑄件設(shè)計提供了選擇的空間。
鋅基合金的選擇
選擇哪一種鋅基合金，主要從三個方面來考慮
1. 壓鑄件本身的用途，需要滿足的使用性能要求。包括:
(1) 力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度，是材料斷裂時的最大抗力;
伸長率，是材料脆性和塑性的衡量指標(biāo);
硬度，是材料表面對硬物壓入或摩擦所引起的塑性變形的抗力。
(2) 工作環(huán)境狀態(tài):工作溫度、濕度、工件接觸的介質(zhì)和氣密性要求。
(3) 精度要求:能夠達(dá)到的精度及尺寸穩(wěn)定性。
2. 工藝性能好:(1)鑄造工藝;
(2)機(jī)械加工工藝性;
(3)表面處理工藝性。
3. 3. 經(jīng)濟(jì)性好:原材料的成本與對生產(chǎn)裝備的要求(包括熔煉設(shè)備、壓鑄機(jī)、模具等)，以及生產(chǎn)成本。
鋅基合金成分控制
1. 標(biāo)準(zhǔn)合金成分
Zamak 2
Zamak 3
Zamak 5
ZA8
Superloy
AcuZinc 5
鋁
3.8 ~ 4.3
3.8 ~ 4.3
3.8 ~ 4.3
8.2 ~ 8.8
6.6 ~ 7.2
2.8 ~ 3.3
銅
2.7 ~ 3.3
<0.030
0.7 ~ 1.1
0.9 ~ 1.3
3.2 ~ 3.8
5.0 ~ 6.0
鎂
0.035 ~ 0.06
0.035 ~ 0.06
0.035 ~ 0.06
0.02 ~ 0.035
<0.005
0.025 ~ 0.05
鐵
<0.020
<0.020
<0.020
<0.035
<0.020
<0.075
鉛
<0.003
<0.003
<0.003
<0.005
<0.003
<0.005
鎘
<0.003
<0.003
<0.003
<0.005
<0.003
<0.004
錫
<0.001
<0.001
<0.001
<0.001
<0.001
<0.003
2. 合金中個元素的作用
合金成分中，有效合金元素:鋁、銅、鎂;有害雜質(zhì)元素:鉛、鎘、錫、鐵。
(1)鋁
作用:① 改善合金的鑄造性能，增加合金的流動性，細(xì)化晶粒，引起固溶強(qiáng)化，提高機(jī)械性能。
② 降低鋅對鐵的反應(yīng)能力，減少對鐵質(zhì)材料，如鵝頸、模具、坩堝的侵蝕。
鋁含量控制在3.8 ~ 4.3%。主要考慮到所要求的強(qiáng)度及流動性，流動性好是獲得一個完整、尺寸精確、表面光滑的鑄件必需的條件。
鋁對流動性和機(jī)械性能的影響見圖3。流動性在鋁含量5 %時達(dá)到最大值;在3 %時降到最小值。鋁對沖擊強(qiáng)度的影響見圖3中虛線。沖擊強(qiáng)度在含鋁量3.5 %達(dá)到最大值;6 %時降到最小值。含鋁量超過4.3 %，合金變脆。含鋁量低于規(guī)定范圍，導(dǎo)致薄壁件充型困難，有鑄后冷卻破裂的可能。鋁在鋅基合金中不利的影響是產(chǎn)生Fe2Al3浮渣，造成其含量下降。
圖3 鋁對合金流動性和機(jī)械性能的影響
(2) 銅
作用:1. 增加合金的硬度和強(qiáng)度;
2. 改善合金的抗磨損性能;
3. 減少晶間腐蝕。
不利:1. 含銅量超過1.25%時，使壓鑄件尺寸和機(jī)械強(qiáng)度因時效而發(fā)生變化;
2. 降低合金的可延伸性。
作用:① 增加 銅含量對合金強(qiáng)度的影響見圖4。
圖4 銅對合金強(qiáng)度的影響
(3)鎂
作用:① 減少晶間腐蝕
② 細(xì)化合金組織，從而增加合金的強(qiáng)度
③ 改善合金的抗磨損性能
不利:① 含鎂量 > 0.08%時，產(chǎn)生熱脆、韌性下降、流動性下降。
② 易在合金熔融狀態(tài)下氧化損耗。
鎂對合金流動性的影響見圖5。
圖5 鎂對合金流動性的影響
(4)雜質(zhì)元素:鉛、鎘、錫
使鋅基合金的晶間腐蝕變成十分敏感，在溫、濕環(huán)境中加速了本身的晶間腐蝕，降低機(jī)械性能，并引起鑄件尺寸變化。
當(dāng)鋅基合金中雜質(zhì)元素鉛、鎘含量過高，工件剛壓鑄成型時，表面質(zhì)量一切正常，但在室溫下存放一段時間后(八周至幾個月)，表面出現(xiàn)鼓泡。
圖6 鉛、鎘含量過高造成晶間腐蝕的顯微照片
(5)雜質(zhì)元素:鐵
① 鐵與鋁發(fā)生反應(yīng)形成Al5Fe2金屬間化合物，造成鋁元素的損耗并形成浮渣。
② 在壓鑄件中形成硬質(zhì)點(diǎn)，影響后加工和拋光。
③ 增加合金的脆性。
鐵元素在鋅液中的溶解度是隨溫度增加而增加，每一次爐內(nèi)鋅液溫度變化都將導(dǎo)致鐵元素過飽和(當(dāng)溫度下降時)，或不飽和(當(dāng)溫度上升時)。當(dāng)鐵元素過飽和時，處于過飽和的鐵將與合金中鋁發(fā)生反應(yīng)，結(jié)果是造成浮渣量增加。當(dāng)鐵元素不飽和時，合金對鋅鍋和鵝頸材料的腐蝕將會增強(qiáng)，以回到飽和狀態(tài)。兩種溫度變化的一個共同結(jié)果是最終造成對鋁元素的消耗，形成更多的浮渣。
圖7 鐵在鋅基合金中的溶解度隨溫度的變化
五、生產(chǎn)中注意的問題
1. 控制合金成分從采購合金錠開始，合金錠必須是以特高純度鋅為基礎(chǔ)，加上特高純度鋁、鎂、銅配制成的合金錠，供應(yīng)廠有嚴(yán)格的成分標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)質(zhì)的鋅基合金料是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的保證。
2. 采購回來合金錠要保證有清潔、干燥的堆放區(qū)，以避免長時間暴露在潮濕中而出現(xiàn)白銹，或被工廠臟物污染而增加渣的產(chǎn)生，也增加金屬損耗。清潔的工廠環(huán)境對合金成分的有效控制是很有作用的。
3. 新料與水口等回爐料配比，回爐料不要超過50%，一般新料:舊料 = 70:30。連續(xù)的重熔合金中鋁和鎂逐漸減少。
4. 水口料重熔時，一定要嚴(yán)格控制重熔溫度不要超過430℃，以避免鋁和鎂的損耗。
5. 有條件的壓鑄廠最好采用集中熔爐熔化鋅基合金，使合金錠與回爐料均勻配比，熔劑可更有效使用，使合金成分及溫度保持均勻穩(wěn)定。電鍍廢品、細(xì)屑應(yīng)單獨(dú)熔爐。
鋅合金
鋅合金的選擇哪一種牌號鋅合金