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一、鋅合金的特點(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(shí)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(guò)程中須注意的問(wèn)題：
1. 抗蝕性差。當(dāng)合金成分中雜質(zhì)元素鉛、鎘、錫超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，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(shí)間長(zhǎng)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(yáng)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(shí)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(shí)，固溶體的溶解度是大大地飽和了。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間之后，這種過(guò)飽和現(xiàn)象會(huì)逐漸解除，而使鑄件地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。
圖1 時(shí)效時(shí)間對(duì)鋅合金屈服強(qiáng)度和沖擊韌性的影響
圖2 溫度對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響
二、鋅合金種類(lèi)
Zamak 3: 良好的流動(dòng)性和機(jī)械性能。
應(yīng)用于對(duì)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(dòng)性和好的機(jī)械性能。
應(yīng)用于對(duì)機(jī)械強(qiáng)度有一定要求的鑄件，如汽車(chē)配件、機(jī)電配件、機(jī)械零件、電器元件。
Zamak 2: 用于對(duì)機(jī)械性能有特殊要求、對(duì)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(dòng)性和尺寸穩(wěn)定性，但流動(dòng)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(dòng)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(jì)提供了選擇的空間。
三、鋅合金的選擇
選擇哪一種鋅合金，主要從三個(gè)方面來(lái)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(shí)的最大抗力；
伸長(zhǎng)率，是材料脆性和塑性的衡量指標(biāo)；
硬度，是材料表面對(duì)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(duì)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。
四、鋅合金成分控制
1. 標(biāo)準(zhǔn)合金成分
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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 |
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| 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 |
| 鋅 |
余量 |
余量 |
余量 |
余量 |
余量 |
余量 |
2. 合金中個(gè)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(dòng)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(duì)鐵的反應(yīng)能力，減少對(duì)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(dòng)性，流動(dòng)性好是獲得一個(gè)完整、尺寸精確、表面光滑的鑄件必需的條件。
鋁對(duì)流動(dòng)性和機(jī)械性能的影響見(jiàn)圖3。流動(dòng)性在鋁含量5 %時(shí)達(dá)到最大值；在3 %時(shí)降到最小值。鋁對(duì)沖擊強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖3中虛線。沖擊強(qiáng)度在含鋁量3.5 %達(dá)到最大值；6 %時(shí)降到最小值。含鋁量超過(guò)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(duì)合金流動(dòng)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(guò)1.25%時(shí)，使壓鑄件尺寸和機(jī)械強(qiáng)度因時(shí)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(duì)合金強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖4。
圖4 銅對(duì)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(shí)，產(chǎn)生熱脆、韌性下降、流動(dòng)性下降。 ② 易在合金熔融狀態(tài)下氧化損耗。
鎂對(duì)合金流動(dòng)性的影響見(jiàn)圖5。
圖5 鎂對(duì)合金流動(dòng)性的影響
（4）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(guò)高，工件剛壓鑄成型時(shí)，表面質(zhì)量一切正常，但在室溫下存放一段時(shí)間后（八周至幾個(gè)月），表面出現(xiàn)鼓泡。
圖6 鉛、鎘含量過(guò)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(guò)飽和（當(dāng)溫度下降時(shí)），或不飽和（當(dāng)溫度上升時(shí)）。當(dāng)鐵元素過(guò)飽和時(shí)，處于過(guò)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(shí)，合金對(duì)鋅鍋和鵝頸材料的腐蝕將會(huì)增強(qiáng)，以回到飽和狀態(tài)。兩種溫度變化的一個(gè)共同結(jié)果是最終造成對(duì)鋁元素的消耗，形成更多的浮渣。
圖7 鐵在鋅合金中的溶解度隨溫度的變化
五、生產(chǎn)中注意的問(wèn)題
1. 控制合金成分從采購(gòu)合金錠開(kāi)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(gòu)回來(lái)合金錠要保證有清潔、干燥的堆放區(qū)，以避免長(zhǎng)時(shí)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(duì)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(guò)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(shí)，一定要嚴(yán)格控制重熔溫度不要超過(guò)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。
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