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。
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、表面光滑的铸件必需的条件。铝对流动性和机械性能的影响见图3。流动性在铝含量5 %时达到大值;在3 %时降到小值。冲击强度在含铝量3.5 %达到大值;6 %时降到小值。含铝量超过4.3 %,合金变脆。含铝量低于规定范围,导致薄壁件充型困难,有铸后冷却破裂的可能。铝在锌合金中不利的影响是产生Fe2Al3浮渣,造成其含量下降。
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,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。
滑动轴承合金要求要有一定的强度、延伸率和硬度,重要的要有非常良好的减摩性能。良好的减摩性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。
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。
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。