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优质的选择——锌合金

发布时间:2019-06-11 10:49:12

锌 合 金

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。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。
 

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。

缺点:

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。

(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,明显看出浇道中尖锐的转变位和递增的浇道截面积,都会使金属液流出现湍流而卷气,平稳的金属液才有利于气体从浇道和型腔进入溢流槽和排气槽,排出模外。

对于缩孔:要使压铸凝固过程中各个部位尽量同时均匀散热,同时凝固。可通过合理的水口设计,内浇口厚度及位置,模具设计,模温控制及冷却,来避免缩孔产生。

对于晶间腐蚀现象:主要是控制合金原料中有害杂质含量,特别是铅<0.003%。注意废料带来的杂质元素。

对于水纹、冷隔纹,可提高模具温度,加大内浇口速度,或在冷隔区加大溢流槽,来减少冷隔纹的出现。

对于热裂纹:压铸件厚薄不要急剧变化以减少应力产生;相关的压铸工艺参数作调整;降低模温。

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。

ZA8: 具有良好的冲击强度和尺寸稳定性,但流动性较差。低温锌合金低温锌合金

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-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。


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