鋅合金襯瓦

軸瓦的刮研與潤滑建議

1.刮研建議:

a.應(yīng)保證軸瓦與球面瓦接觸良好，軸瓦背與球面瓦在配合刮研時，接觸點為25×25mm2上不少于3點，并用涂色法進行檢查。

b.應(yīng)保證軸瓦與軸頸接觸均勻、連續(xù)。刮研接觸角以30~40度為宜，接觸點為1~2點/cm2。

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PUBLIC POWER

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c.軸瓦與軸頸的側(cè)隙應(yīng)刮削平順，檢測規(guī)范可參見設(shè)計部門提供的安裝方案。實際中應(yīng)根據(jù)瓦口間隙的大小和儲油槽的深淺、平順刮削至接觸帶，起始處不小于1mm，末端應(yīng)在0.15~0.20之間。

d.軸瓦刮研端面為10×10mm2上不少于1點。

2.潤滑建議

a.通常情況下，夏季宜采用VG680動力粘度的潤滑油，冬季宜采用VG460動力粘度的潤滑油。同時，使用中也要考慮環(huán)境和地域的差異并高度關(guān)注潤滑油膜的厚度是否滿足潤滑要求。

b.雖然高鋁鋅基合金軸瓦與青銅軸瓦相比對潤滑油的要求更低，但是因為當今設(shè)備的發(fā)展趨勢正向著負荷大、效率高、壽命長的方向發(fā)展，因此我們一定要更新潤滑觀念，為了保證設(shè)備更加安全運行，建議采用高品質(zhì)的含有極壓及耐磨添加劑的潤滑油。

c.高度關(guān)注磨合初期的潤滑情況，加強監(jiān)控與清潔。

《中華人民共和國國家標準---鑄造鋅合金》 GB/T 1175-1997 (1997-03-04發(fā)布 1997-09-01實施)

本標準首次全面修訂。目前，國際標準化組織(ISO)尚未制訂鑄造鋅合金標準(僅有一個鋅合金標準ISO301-1981,其中僅列出合金錠的化學(xué)成分沒有列出力學(xué)性能)。為促進國際貿(mào)易，技術(shù)和經(jīng)濟交流，同時又能滿足國內(nèi)市場須要，在本版本中引進了德國標準DIN1743中兩個合金牌號(適用于制造沖壓模具和美術(shù)裝飾品)，美國標準ASTM B791中三個合金牌號(適用于制造減磨、減震和結(jié)構(gòu)件)。上述五個合金牌號在引用時僅采用了它們的化學(xué)成分和力學(xué)性能指標，具體見本標準附錄B。

本版本在下列章節(jié)中有所改變:

---第3章中給出鋅合金定義、新的牌號和代號;

---第4.1條中在ZA9-2合金中將鋁含量上限由11.0%改為10.0%,在ZA 11-5合金中將鋁含量下限由9.0%改為10.0%,取消ZZnAl4和ZZnAl4-0.5兩個壓軸合金牌號;

---第4.4條中增加試樣澆冒口系統(tǒng)

---第4.7條中新增條文;

---第5章中新增條文5.1-5.6

本標準GB 16746-1997《鋅合金鑄件》配套使用。

本標準的附錄A是標準的附錄;

本標準的附錄B是提示的附錄。

本標準由中華人民共和國機械工業(yè)部提出。

本標準由全國鑄造標準化技術(shù)委員會歸口。

本標準起草單位:沈陽鑄造研究所、河南中發(fā)合金制品有限公司(現(xiàn)許昌眾力合金制品有限公司)、阿城市有色金屬鑄造廠、沈陽高壓開關(guān)廠、包頭五二研究所。

本標準主要起草人:張照文、申震濤、李東基、張斌、靳依林

合金牌號 合金代號 合金元素 主要雜質(zhì)含量

(不大于)

Al Cu Mg Zn Fe Pb Cd Sn 其他

ZZnAl27Cu2Mg ZA27-2 25.0-28.0 2.0-2.5 0.01-0.020 其余 0.075 0.006 0.006 0.003 Mn0.01

Cr0.01

Ni0.01

以鋅為基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。鋅基合金熔點低，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。按制造工藝可分為鑄造鋅基合金和變形鋅基合金。

與巴氏合金相比

除了擁有顯著的性價比優(yōu)勢外，還具有更高的強韌性、更低的比重和更寬的應(yīng)用范圍等特點。

與青銅相比

1.強度、硬度和許用壓力與鋁青銅相當，廣泛超過錫、鉛等青銅，許用速度相近。完全能夠滿足軸瓦等獨立減摩耐磨零件使用條件的需求。

2.對潤滑油的親和力較強，自潤滑性更好，加上其冶金特性(熔點低，不易與鋼軸發(fā)生冶金結(jié)合)，因此使用中抗粘著性強，減摩耐磨特性更加突出。

3.摩擦系數(shù)低，磨損小，因而使用壽命更長。同等使用條件下，一般在銅瓦的1倍以上，從而降低了配件的采購成本。

4.熱導(dǎo)率大(ZZnAl27Cu2Mg λ=125; ZCuAl10Fe3 λ=59)，散熱快，磨面溫升慢且低，對配對摩擦有更好的保護作用。

5.材料密度低(ZZnAl27Cu2Mg ρ=5g/cm3)，產(chǎn)品質(zhì)量輕(同型號、同規(guī)格質(zhì)量輕1/3)，安裝、維護更加容易、方便。

6.具有較高阻尼特性，減振抗噪。

合金牌號 合金代號 合金元素 主要雜質(zhì)含量

(不大于)

Al Cu Mg Zn Fe Pb Cd Sn 其他

ZZnAl27Cu1Mg ZA27-1B 25.0-28.0 1.0-2.0 0.01-0.02 其余 0.055 0.006 0.006 0.003 Mn0.01

Cr0.01

Ni0.01

ZZnAl27Cu2Mg ZA27-2B1

ZA27-2B2

25.0-30.0 2.0-3.0 0.01-0.02 其余 0.075 0.006 0.006 0.003 Mn0.01

Cr0.01

Ni0.01

合金牌號 合金代號 鑄造方法及狀態(tài) 抗拉強度

MPa 延伸率 % 布氏硬度

HBS

ZZnAl27Cu1Mg ZA27-1B SF 380 10 100

JT2 350 14 90

JF 400 6 110

ZZnAl27Cu2Mg ZA27-2B1 SF 400 10 100

JT1 360 14 90

JF 420 6 110

ZA27-2B2 SF 420 10 105

JT1 380 12 90

JF 440 6 120

注: T1工藝指穩(wěn)定化熱處理工藝，T2工藝指時效熱處理工藝。

節(jié)約成本 優(yōu)勢明顯

鋅基合金不僅具有優(yōu)越的機械性能，更具有極高的性價比。以鋅代銅，不僅能有效保證提高您的產(chǎn)品性能，同時可使您同種規(guī)格的產(chǎn)品節(jié)省成本40%左右:

以Φ5×74m回轉(zhuǎn)窯托輪軸瓦為例，每套12件，可節(jié)約166700元.

高鋁鋅基合金在回轉(zhuǎn)窯上的應(yīng)用

使用條件

適用于低速≤7.1m/s、重載≤300Kg/cm2、常溫≤150℃條件下，要求[pv] ≤30。

生產(chǎn)能力

可為10000t/d以下回轉(zhuǎn)窯提供全系列托輪軸瓦、軸套產(chǎn)品，具有年產(chǎn)3000臺套的生產(chǎn)能力。

一、鋅基合金的發(fā)展1930年"二戰(zhàn)"前夕，德國為了解決銅資源緊缺和高成本的問題，開始尋找錫青銅、鉛黃銅及巴氏合金的替代品，啟動了新一代滑動軸承合金的研究。

1935年，德國經(jīng)過近五年的研究，發(fā)現(xiàn)鑄造鋅基合金和鑄造鋁基合金的力學(xué)性能和減摩性能均可以超過銅基合金和巴氏合金。

1938年德國成功地使用鑄造鋅基合金替代錫青銅、鋁青銅和使用鑄造鋁基合金替代了巴氏合金等用來制造軸瓦(套)產(chǎn)品，而且裝備到軍事坦克和汽車中并取得良好的效果。

1939-1943年"二戰(zhàn)"期間，德國鑄造鋅基合金和鑄造鋁基合金的年使用總量由7800噸猛增到49000噸，這一變化引起了國際鉛鋅組織的高度關(guān)注和重視。

1959年，國際鉛鋅組織成員單位聯(lián)合啟動了一項科研計劃，命名為"LONG-S PLAN"，其宗旨是研發(fā)一種比銅基合金和巴氏合金的性能更高、使用壽命更長的新一代減摩合金，在該計劃中將此研發(fā)中的減摩合金稱之為long-s metal。

1961-1963年間，國際鉛鋅組織成員單位率先研制出鋁基long-s metal減摩合金，牌號分別為AS7、AS12、AS20等。鋁基合金AS7、AS12首先被應(yīng)用在汽車上替代了傳統(tǒng)的銅基合金軸瓦，使汽車的高速性能得到了很大提高，促進了汽車工業(yè)快速發(fā)展;在此之后鋁基合金AS20又在大、中型電動機、汽輪機、水輪機、工業(yè)泵、鼓風(fēng)機、壓縮機等高速、中低載荷的工況下得到了應(yīng)用，替代了傳統(tǒng)的巴氏合金，促進了裝備制造業(yè)的快速發(fā)展。

上世紀70年代初期，加拿大Norand Mines Limied研究中心與美國Zastern公司合作，研制出鋅基long-s metal減摩合金ZA8、ZA12、ZA27等，并將ZA27減摩合金應(yīng)用在軋鋼機、壓力機、齒輪箱、磨煤機、空調(diào)、精密機床等低速、重載的工作場合，全面替代了傳統(tǒng)的銅基合金減摩材料。

新一代long-s metal減摩合金的問世受到國際上廣大用戶的極大關(guān)注，許多工業(yè)發(fā)達國家都在long-s metal研發(fā)上投入更多的人力、物力，僅美國就有數(shù)十家公司開發(fā)long-s metal鋁基、鋅基等系列減摩合金。

由于long-s metal具有優(yōu)良的減摩性、較好的經(jīng)濟性，在制造業(yè)領(lǐng)域迅速得到推廣并全面替代銅基合金、巴氏合金等傳統(tǒng)減摩合金，具有很強的市場競爭力。

后來人們稱long-s metal軸承合金為新型減摩合金。

美國Zastern公司技術(shù)顧問Mr.Bess在其介紹"LONG-S PLAN"文章中指出:研制經(jīng)濟型long-s metal鋅基合金的目的，不僅僅是要在傳統(tǒng)軸承合金能夠勝任的場合替代它們，更重要的是通過long-s技術(shù)，使long-s metal應(yīng)用于銅基合金和巴氏合金在強度、耐磨性不能滿足要求的場合。

據(jù)Mr.Bess當時的預(yù)測:"long-s metal鋅基合金在近期會有一個很大的發(fā)展，其生產(chǎn)規(guī)模和銷售市場將迅速擴大，二十一世紀將是long-s metal 鋅基合金的全盛時期。"

二、國內(nèi)鋅基合金的發(fā)展

緣于新型long-s metal鋅基合金與傳統(tǒng)的巴氏合金皆可用于制造滑動軸承，而且制造成本遠遠低于巴氏合金，故long-s metal被國內(nèi)音譯為"龍氏合金"，業(yè)內(nèi)稱long-s metal為新型減摩合金，更多人習(xí)慣稱之為新型軸承合金。

1982年，國家鑄造技術(shù)的歸口單位沈陽鑄造研究所，引進了美國ASTM B791-1979標準中l(wèi)ong-s metal ZA27鋅基合金，經(jīng)過近二年的消化吸收，開發(fā)出了國產(chǎn)鋅基ZA27新型軸承合金，國家標準代號為ZA27-2，標志了我國新型減摩合金的發(fā)展拉開了序幕。

1985年，由時任遼寧省副省長陳淑芝女士的倡導(dǎo)和沈陽鑄造研究所有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，成立了由沈陽鑄造研究所的技術(shù)精英組成的沈陽軸瓦材料研究所，專門從事引進國外先進的long-s metal技術(shù)，以推動國內(nèi)"龍氏合金"技術(shù)的發(fā)展及推廣。

1991年，沈陽軸瓦材料研究所首先在鋅基ZA27-2合金的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)了高鋁鋅基ZA303合金材料，解決了ZA27-2低溫脆性等缺點，并與當年通過了沈陽市科學(xué)技術(shù)委員會科學(xué)技術(shù)成果鑒定，自此"龍氏合金"技術(shù)在國內(nèi)各大高等院校和科研單位進行大范圍的擴散和技術(shù)交流，推動了我國"龍氏合金"的快速發(fā)展。

三、鋅基合金進入了"微晶合金"時代

1990年7月，第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議在美國巴爾的摩舉辦，標志著納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生，該會議正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)的一個新分支。

1999年，納米技術(shù)走向市場，基于納米技術(shù)的產(chǎn)品全球年總營業(yè)額高達到500億美元;一些國家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者計劃，投入巨資搶占納米技術(shù)戰(zhàn)略高地。日本設(shè)立納米材料研究中心，把納米技術(shù)列入新5年科技基本計劃的研發(fā)重點;德國專門建立納米技術(shù)研究網(wǎng);美國將納米計劃視為下一次工業(yè)革命的核心;中國也將納米科技列為中國的"973計劃"。

2001年，源自納米技術(shù)所衍生出來的一個技術(shù)分支---微納米應(yīng)用技術(shù)。發(fā)達國家的微納米應(yīng)用技術(shù)在基礎(chǔ)材料領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用并取得了驚人的成果，尤其是應(yīng)用微納米技術(shù)制造出的許多微晶合金材料，正在對人類產(chǎn)生深遠影響，已徹底改變了人們的思維方式。

2005年，中國微米納米技術(shù)學(xué)會正式成立，標志著我國的微納米應(yīng)用技術(shù)起步，在滿足功能材料個性需要方面與發(fā)達國家站到了同一起跑線上。

中國微米納米技術(shù)學(xué)會會員單位的科研人員將微納米技術(shù)應(yīng)用在特種減摩合金材料領(lǐng)域，先后開發(fā)出了為滿足某些單項性能有特殊需求的微晶合金材料，如航空發(fā)動機用輕體鎂基微晶合金、耐高溫的鎳基微晶合金、要求高度可靠性的銀基微晶合金等。特種微晶軸承材料不僅填補了減摩材料國內(nèi)的空白，而且從材料的單項性能方面保持了與世界微晶合金技術(shù)的同步發(fā)展。

2009年，中科院沈陽金屬研究所、沈陽鑄造研究所、沈陽理工大學(xué)等微納米技術(shù)應(yīng)用研究領(lǐng)域的專家們，開展產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān);研發(fā)出一整套微合金化處理及低溫急冷等聯(lián)合熔鑄工藝技術(shù)(俗稱三次熔煉工藝法)，實現(xiàn)了鋅基微晶合金的制備;目前已有四種鋅基微晶合金材料在國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，其中包括具有超低減摩系數(shù)的微晶鋅基合金LZA3805，具有較大PV值特性的微晶鋅基合金LZA4008，具有超耐磨特性的微晶鋅基合金LZA4205，具有良好抗沖擊特性的微晶鋅基合金LZA4510等。

鋅基微晶合金可以滿足單項性能特殊要求的特性，是區(qū)別于傳統(tǒng)普通減摩合金的重要標志，為裝備制造業(yè)實現(xiàn)減摩材料的定制化生產(chǎn)，滿足了設(shè)備制造的個性化需求，為實現(xiàn)裝備制造的高效率、高精度、高可靠性、低成本等方面提供了有力的保障。

2010年，采用鋅基微晶合金制造的軸瓦、軸套、蝸輪、滑板、絲母等系列減摩產(chǎn)品，已經(jīng)成功地在鍛壓設(shè)備制造行業(yè)、數(shù)控機床制造行業(yè)、減變速機制造行業(yè)、重型礦山設(shè)備制造行業(yè)、工程機械制造行業(yè)中得到了應(yīng)用。

鋅基微晶合金產(chǎn)品以其高可靠性及穩(wěn)定性成功替代傳統(tǒng)減摩合金和新型減摩合金產(chǎn)品，取得了良好的社會效益和巨大的經(jīng)濟效益，標志我國鋅基合金的發(fā)展進入了"微晶合金"時代!

鋅基合金也稱為鋅合金，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，現(xiàn)在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，有的強度高適合于制造高強度殼體，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，嚴格說就不是一類材料。

滑動軸承合金要求要有一定的強度、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，徹底改變了人們的思維。

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)在某一特殊方面表現(xiàn)出極其優(yōu)異的綜合機械性能、超強的尺寸穩(wěn)定性和耐磨性。

合金牌號 合金代號 鑄造方法及狀態(tài) 抗拉強度

MPa 延伸率 % 布氏硬度

HBS

ZZnAl27Cu2Mg ZA27-2 SF

ST3

JF 400

310

420 3

8

1 110

90

110

注:T3工藝為320℃·3h爐冷。

鋅基合金的特點

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. 有很好的常溫機械性能和耐磨性。

6. 熔點低，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。當合金成分中雜質(zhì)元素鉛、鎘、錫超過標準時，導(dǎo)致鑄件老化而發(fā)生變形，表現(xiàn)為體積脹大，機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械性能。但在高溫下抗拉強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度和沖擊韌性的影響

圖2 溫度對抗拉強度的影響

鋅基合金種類

Zamak 3: 良好的流動性和機械性能。

應(yīng)用于對機械強度要求不高的鑄件，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械性能。

應(yīng)用于對機械強度有一定要求的鑄件，如汽車配件、機電配件、機械零件、電器元件。

Zamak 2: 用于對機械性能有特殊要求、對硬度要求高、尺寸精度要求一般的機械零件。

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、精度和機械強度要求很高的工件，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;

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:能夠達到的精度及尺寸穩(wěn)定性。

2. 工藝性能好:(1)鑄造工藝;

(2)機械加工工藝性;

(3)表面處理工藝性。

3. 3. 經(jīng)濟性好: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、模具等)，以及生產(chǎn)成本。

鋅基合金成分控制

1. 標準合金成分

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，細化晶粒，引起固溶強化，提高機械性能。

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。

鋁對流動性和機械性能的影響見圖3。流動性在鋁含量5 %時達到最大值;在3 %時降到最小值。鋁對沖擊強度的影響見圖3中虛線。沖擊強度在含鋁量3.5 %達到最大值;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械性能的影響

(2) 銅

作用:1. 增加合金的硬度和強度;

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，使壓鑄件尺寸和機械強度因時效而發(fā)生變化;

2. 降低合金的可延伸性。

作用:① 增加 銅含量對合金強度的影響見圖4。

圖4 銅對合金強度的影響

(3)鎂

作用:① 減少晶間腐蝕

② 細化合金組織，從而增加合金的強度

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，降低機械性能，并引起鑄件尺寸變化。

當鋅基合金中雜質(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，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(當溫度下降時)，或不飽和(當溫度上升時)。當鐵元素過飽和時，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。當鐵元素不飽和時，合金對鋅鍋和鵝頸材料的腐蝕將會增強，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)廠有嚴格的成分標準。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、細屑應(yīng)單獨熔爐。