鋅合金是以鋅為基礎(chǔ)加入其他元素組成的合金，常加的合金元素有鋁、銅、鎂、鎘、鉛、鈦等。鋅合金熔點(diǎn)低、流動性好、易熔焊、釬焊和塑性加工，在大氣中耐腐蝕，殘廢料便于回收和重熔，但蠕變強(qiáng)度低，易發(fā)生自然時效引起尺寸變化。熔融法制備，壓鑄或壓力加工成材。

1. 相對比重大。

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、拋光、研磨等。

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。

傳統(tǒng)的壓鑄鋅合金有2、3、4、5、7號合金，應(yīng)用*泛的是3號鋅合金。七十年代發(fā)展了高鋁鋅基合金ZA-8、ZA-12、ZA-27。

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、耐磨性好、尺寸精度要求一般的機(jī)械零件。

ZA8: 具有良好的沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(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。

鋅合金按制造工藝又可分為鑄造鋅合金和變形鋅合金兩類。鑄造合金的產(chǎn)量遠(yuǎn)大于變形合金。

鑄造鋅合金依鑄造方法不同又分為壓力鑄造鋅合金（在外加壓力作用下凝固）和重力鑄造鋅合金（僅在重力作用下凝固）。

壓力鑄造鋅合金：這種合金從1940年在汽車工業(yè)中應(yīng)用以后，產(chǎn)量劇增，在鋅的消耗總量中，約有25%用來生產(chǎn)這種合金。先進(jìn)適用技術(shù)在不斷采用，發(fā)展較快。的合金系為Zn-Al-Cu-Mg系。 某些雜質(zhì)明顯影響壓鑄鋅合金的性能。因此對鐵、鉛、鎘、錫等雜質(zhì)的含量限制極嚴(yán)，其上限分別為0.005%、0.004%、0.003%、0.02%，所以壓鑄鋅合金應(yīng)選用純度大于99.99%的高純鋅作原料。

重力鑄造鋅合金：可在砂型、石膏?；蛴材Ｖ需T造。這種鋅合金不僅具有一般壓鑄鋅合金的特性，而且強(qiáng)度高，鑄造性能好，冷卻速度對力學(xué)性能無明顯影響，殘、廢料可循環(huán)使用，澆口簡單，對過熱和重熔不敏感，收縮率小，氣孔少，能電鍍，可用常規(guī)方法精整。

變形鋅合金工業(yè)上應(yīng)用的變形鋅合金除了傳統(tǒng)品種外，出現(xiàn)了Zn-Cu-0.1Ti和 Zn-22Al合金。前一種合金經(jīng)軋制后，由于有TiZn15金屬間化合物彌散質(zhì)點(diǎn)沿軋向排列成行，可阻礙晶界移動。 [1] 

選擇哪一種鋅合金，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. 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。

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。

（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 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。

（3）雜質(zhì)元素：鉛、鎘、錫

使鋅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。

（4）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。

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420℃，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。 [2] 

鋅合金也稱為鋅基合金，一般分為二元合金、三元合金和多元合金。二元鋅基合金一般指鋅鋁合金；三元鋅基合金一般指鋅鋁銅合金；多元合金一般指鋅鋁銅及其他微量金屬。

鋅基合金、鋅合金、鋅鋁合金都是一個寬泛的概念，不是指該合金可以滿足某種特定功能的概念。如鋅鋁合金按照鋁的含量分為低鋁鋅基合金、中鋁鋅基合金和高鋁鋅基合金。它們雖說都是鋅鋁合金，但它們的性能卻有著很大不同。

低鋁鋅基合金一般為二元合金，主要用于防腐功能，基本上用噴鍍鋅鋁合金替代了鍍鋅工藝（新技術(shù)）。中鋁鋅基合金一般為三元合金，主要用于緊固功能，常常用于制造鉚釘?shù)染o固件，其原因是除了其具有一定的強(qiáng)度和延伸率，最主要是其具有很好的施工方便性。高鋁鋅基合金一般為三元或多元合金，該合金具有這樣的特性，即采用不同的熔煉參數(shù)和鑄造工藝，制造出的材料在性能上存在著很大的差異；有的延伸率好適合于制造緊固件，有的強(qiáng)度高適合于制造高強(qiáng)度殼體，只有一少部分減摩系數(shù)小適合于制造滑動軸承；因此高鋁鋅基合金在國外被稱作“魔術(shù)合金"。一般來說，鋅基軸承合金都是高鋁鋅基合金，但高鋁鋅基合金并不都是滑動軸承合金。

新型滑動軸承合金的分類中的“鋅基合金"和上述寬泛概念的鋅基合金有著本質(zhì)上的差異，嚴(yán)格說就不是一類材料。

滑動軸承合金要求要有一定的強(qiáng)度、延伸率和硬度，最重要的要有非常良好的減摩性能。

良好的減摩性絕對不是把幾種有關(guān)的金屬成份混合在一起熔煉就可以自然產(chǎn)生出來的，它是需要完整的工藝來保證其性能的；比如金剛石和石墨，它們具有相同的化學(xué)成份，如果采用不同的工藝，那么就可以生產(chǎn)出金剛石或石墨；金剛石的分子結(jié)構(gòu)是三角形結(jié)構(gòu)，它的特性是堅硬無比，可以用來制作刀具；石墨的分子結(jié)構(gòu)是平行結(jié)構(gòu)，它的特性是非常柔軟，可以用來制作潤滑劑；金剛石和石墨成分相同，其性能卻是天壤之別。

多元合金的工藝比三元合金要復(fù)雜許多；三元合金是可以通過一次熔煉產(chǎn)生，也采用二次熔煉工藝。由于二次熔煉的成本比一次熔煉的高，許多企業(yè)愿意采用一次熔煉工藝生產(chǎn)三元合金。多元合金是在三元合金的基礎(chǔ)上多加了一種或幾種合金成份，熔煉技術(shù)自然就要復(fù)雜許多，一般的熔煉技術(shù)水平想隨意多加一種或幾種元素，其實都是很有難度加入進(jìn)去的。

隨著世界納米技術(shù)的誕生，從納米技術(shù)衍生出的微納米應(yīng)用技術(shù)給基礎(chǔ)材料工業(yè)帶來了全新的發(fā)展思路，*改變了人們的思維。

微納米應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用在了軸承合金領(lǐng)域，誕生了先進(jìn)的“聯(lián)合熔鑄工藝"技術(shù)，因此實現(xiàn)了在多元的軸承合金基礎(chǔ)上制造與世界同步的鋅基微晶合金。

微晶合金是一種合金晶粒細(xì)化至微米級的鋅基合金材料，具有這種超微晶粒的鋅基合金可以實現(xiàn)某一特殊方面表現(xiàn)出極其優(yōu)異的綜合機(jī)械性能、超強(qiáng)的尺寸穩(wěn)定性和耐磨性。 [3] 

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，而使鑄件的形狀和尺寸略起變化。

3. 鋅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。

4.鋅合金壓鑄件由于鎖模力不足、合模不良、模具強(qiáng)度不足、熔湯溫度太高等問題會出現(xiàn)表面有毛刺的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象叫做產(chǎn)品披鋒,往往是企業(yè)必須要面對的后處理加工工序.主要是根據(jù)產(chǎn)品性質(zhì)運(yùn)用手工打磨,氫氧爆炸以及昭凌冷凍拋丸機(jī)去解決。 [4] 

前各種裝飾方面，如家具配件、建筑裝飾、浴室配件、燈飾零件、玩具、領(lǐng)帶夾、皮帶扣、各種金屬飾扣等都廣泛用到鋅合金壓鑄件，這也就要求其鑄件表面的質(zhì)量要高，并需具有良好的表面處理性能。而鋅合金壓鑄件最常見的缺陷是表面起泡。

缺陷表征：壓鑄件表面有突起小泡。主要表現(xiàn)為：壓鑄出來就發(fā)現(xiàn)，拋光或加工后顯露出來，還有噴油或電鍍后會出現(xiàn)。

產(chǎn)生原因：

1．孔洞引起：主要是氣孔和收縮機(jī)制，氣孔往往是圓形，而收縮多數(shù)是不規(guī)則形。

（1）氣孔產(chǎn)生原因：

a. 金屬液在充型、凝固過程中，由于氣體侵入，導(dǎo)致鑄件表面或內(nèi)部產(chǎn)生孔洞。

b. 涂料揮發(fā)出來的氣體侵入。

c. 合金液含氣量過高，凝固時析出。當(dāng)型腔中的氣體、涂料揮發(fā)出的氣體、合金凝固析出的氣體，

在模具排氣不良時，最終留在鑄件中形成的氣孔。

（2）縮孔產(chǎn)生原因：

a. 金屬液凝固過程中，由于體積縮小或最后凝固部位得不到金屬液補(bǔ)縮，而產(chǎn)生縮孔。

b. 厚薄不均的鑄件或鑄件局部過熱，造成某一部位凝固慢，體積收縮時表面形成凹位。由于氣孔和縮孔的存在，使壓鑄件在進(jìn)行表面處理時，孔洞可能會進(jìn)入水，當(dāng)噴漆和電鍍后進(jìn)行烘烤時，孔洞內(nèi)氣體受熱膨脹；或孔洞內(nèi)水會變蒸氣，體積膨脹，因而導(dǎo)致鑄件表面起泡。

2．晶間腐蝕引起：鋅合金成分中有害雜質(zhì)：鉛、鎘、錫會聚集在晶粒交界處導(dǎo)致晶間腐蝕，金屬基體因晶間腐蝕而破碎，而電鍍加速了這一禍害，受晶間腐蝕的部位會膨脹而將鍍層頂起，造成鑄件表面起泡。特別是在潮濕環(huán)境下晶間腐蝕會使鑄件變形、開裂、甚至破碎。

3．裂紋引起：水紋、冷隔紋、熱裂紋。

水紋、冷隔紋：金屬液在充型過程中，先進(jìn)入的金屬液接觸型壁過早凝固，后進(jìn)入金屬液不能和已凝固金屬層熔合為一體，在鑄件表面對接處形成疊紋，出現(xiàn)條狀缺陷。水紋一般是在鑄件表面淺層；而冷隔紋有可能滲入到鑄件內(nèi)部。

熱裂紋：

a.當(dāng)鑄件厚薄不均，凝固過程產(chǎn)生應(yīng)力；

b. 過早頂出，金屬強(qiáng)度不夠；

c. 頂出時受力不均

d. 過高的模溫使晶粒粗大；

e. 有害雜質(zhì)存在。以上因素都有可能產(chǎn)生裂紋。當(dāng)壓鑄件存在水紋、冷隔紋、熱裂紋，電鍍時溶

液會滲入到裂紋中，在烘烤時轉(zhuǎn)化為蒸氣，氣壓頂起電鍍層形成起泡。

解決缺陷方案：控制氣孔產(chǎn)生，關(guān)鍵是減少混入鑄件內(nèi)的氣體量，理想的金屬流應(yīng)不斷加速地由噴嘴經(jīng)過分流錐和澆道進(jìn)入型腔，形成一條順滑及方向一致的金屬流，采用錐形流道設(shè)計，即澆流應(yīng)不斷加速地由噴嘴向內(nèi)澆口逐漸減少，可達(dá)到這個目的。在充填系統(tǒng)中，混入的氣體是由于湍流與金屬液相混合而形成氣孔，從金屬液由澆鑄系統(tǒng)進(jìn)入型腔的模擬壓鑄過程的研究中，明顯看出澆道中尖銳的轉(zhuǎn)變位和遞增的澆道截面積，都會使金屬液流出現(xiàn)湍流而卷氣，平穩(wěn)的金屬液才有利于氣體從澆道和型腔進(jìn)入溢流槽和排氣槽，排出模外。

對于縮孔：要使壓鑄凝固過程中各個部位盡量同時均勻散熱，同時凝固?？赏ㄟ^合理的水口設(shè)計，內(nèi)澆口厚度及位置，模具設(shè)計，模溫控制及冷卻，來避免縮孔產(chǎn)生。

對于晶間腐蝕現(xiàn)象：主要是控制合金原料中有害雜質(zhì)含量，特別是鉛<0.003%。注意廢料帶來的雜質(zhì)元素。

對于水紋、冷隔紋，可提高模具溫度，加大內(nèi)澆口速度，或在冷隔區(qū)加大溢流槽，來減少冷隔紋的出現(xiàn)。

對于熱裂紋：壓鑄件厚薄不要急劇變化以減少應(yīng)力產(chǎn)生；相關(guān)的壓鑄工藝參數(shù)作調(diào)整；降低模溫。