za27-2化学成分

za27-2化学成分：

AL:25-28,

CU:2.0-2.5

MG:0.01-0.02

ZN:余量

锌合金是以锌为基础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。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。

锌合金按制造工艺可分为铸造锌合金和变形锌合金。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。

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。

种类

传统的压铸锌合金有2、3、4、5、7号合金，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。

低温锌合金

ZA8: 具有良好的冲击强度和尺寸稳定性，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。

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。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-Cu-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。 [1]

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. 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。

成分

标准合金成分

Zamak 2

3.8 ~ 4.3

2.7 ~ 3.3

0.035 ~ 0.06

<0.020

<0.003

<0.003

<0.001

余量

Zamak 3

3.8 ~ 4.3

<0.030

0.035 ~ 0.06

<0.020

<0.003

<0.003

<0.001

余量

Zamak 5

3.8 ~ 4.3

0.7 ~ 1.1

0.035 ~ 0.06

<0.020

<0.003

<0.003

<0.001

余量

ZA8

8.2 ~ 8.8

0.9 ~ 1.3

0.02 ~ 0.035

<0.035

<0.005

<0.005

<0.001

余量

Superloy

6.6 ~ 7.2

3.2 ~ 3.8

<0.005

<0.020

<0.003

<0.003

<0.001

余量

AcuZinc 5

2.8 ~ 3.3

5.0 ~ 6.0

0.025 ~ 0.05

<0.075

<0.00

<0.004

<0.003

余量

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：

铝棒

① 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。

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。

（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 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。

（3）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。

（4）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。

生产注意

锌合金轴承

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：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。 [2]

分类

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锌合金也称为锌基合金，一般分为二元合金、三元合金和多元合金。二元锌基合金一般指锌铝合金；三元锌基合金一般指锌铝铜合金；多元合金一般指锌铝铜及其他微量金属。

锌基合金、锌合金、锌铝合金都是一个宽泛的概念，不是指该合金可以满足某种特定功能的概念。如锌铝合金按照铝的含量分为低铝锌基合金、中铝锌基合金和高铝锌基合金。它们虽说都是锌铝合金，但它们的性能却有着很大不同。

低铝锌基合金一般为二元合金，主要用于防腐功能，基本上用喷镀锌铝合金替代了镀锌工艺（新技术）。中铝锌基合金一般为三元合金，主要用于紧固功能，常常用于制造铆钉等紧固件，其原因是除了其具有一定的强度和延伸率，最主要是其具有很好的施工方便性。高铝锌基合金一般为三元或多元合金，该合金具有这样的特性，即采用不同的熔炼参数和铸造工艺，制造出的材料在性能上存在着很大的差异；有的延伸率好适合于制造紧固件，有的强度高适合于制造高强度壳体，只有一少部分减摩系数小适合于制造滑动轴承；因此高铝锌基合金在国外被称作“魔术合金”。一般来说，锌基轴承合金都是高铝锌基合金，但高铝锌基合金并不都是滑动轴承合金。

新型滑动轴承合金的分类中的“锌基合金”和上述宽泛概念的锌基合金有着本质上的差异，严格说就不是一类材料。

滑动轴承合金要求要有一定的强度、延伸率和硬度，最重要的要有非常良好的减摩性能。

良好的减摩性绝对不是把几种有关的金属成份混合在一起熔炼就可以自然产生出来的，它是需要完整的工艺来保证其性能的；比如金刚石和石墨，它们具有相同的化学成份，如果采用不同的工艺，那么就可以生产出金刚石或石墨；金刚石的分子结构是三角形结构，它的特性是坚硬无比，可以用来制作刀具；石墨的分子结构是平行结构，它的特性是非常柔软，可以用来制作润滑剂；金刚石和石墨成分相同，其性能却是天壤之别。

多元合金的工艺比三元合金要复杂许多；三元合金是可以通过一次熔炼产生，也采用二次熔炼工艺。由于二次熔炼的成本比一次熔炼的高，许多企业愿意采用一次熔炼工艺生产三元合金。多元合金是在三元合金的基础上多加了一种或几种合金成份，熔炼技术自然就要复杂许多，一般的熔炼技术水平想随意多加一种或几种元素，其实都是很有难度加入进去的。

随着世界纳米技术的诞生，从纳米技术衍生出的微纳米应用技术给基础材料工业带来了全新的发展思路，彻底改变了人们的思维。

微纳米应用技术应用在了轴承合金领域，诞生了先进的“联合熔铸工艺”技术，因此实现了在多元的轴承合金基础上制造与世界同步的锌基微晶合金。

微晶合金是一种合金晶粒细化至微米级的锌基合金材料，具有这种超微晶粒的锌基合金可以实现某一特殊方面表现出极其优异的综合机械性能、超强的尺寸稳定性和耐磨性。 [3]

使用注意

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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.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。 [4]

缺陷分析

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前各种装饰方面，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。主要表现为：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。