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。
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。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。
选择哪一种锌合金,主要从三个方面来考虑
1. 压铸件本身的用途,需要满足的使用性能要求。包括:
(1) 力学性能,抗拉强度,是材料断裂时的大抗力;
伸长率,是材料脆性和塑性的衡量指标;
硬度,是材料表面对硬物压入或摩擦所引起的塑性变形的抗力。
(2) 工作环境状态:工作温度、湿度、工件接触的介质和气密性要求。
(3) 精度要求:能够达到的精度及尺寸稳定性。
2.工艺性能好:
(1)铸造工艺;
(2)机械加工工艺性;
(3)表面处理工艺性。
3. 经济性好:原材料的成本与对生产装备的要求(包括熔炼设备、压铸机、模具等),以及生产成本。
铁元素在锌液中的溶解度是随温度增加而增加,每一次炉内锌液温度变化都将导致铁元素过饱和(当温度下降时),或不饱和(当温度上升时)。当铁元素过饱和时,处于过饱和的铁将与合金中铝发生反应,结果是造成浮渣量增加。当铁元素不饱和时,合金对锌锅和鹅颈材料的腐蚀将会增强,以回到饱和状态。两种温度变化的一个共同结果是终造成对铝元素的消耗,形成更多的浮渣。
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。
锌合金压铸件不宜在高温和低温(0℃以下)的工作环境下使用。锌合金在常温下有较好的机械性能。但在高温下抗拉强度和低温下冲击性能都显著下降。锌铝压铸件是──种以锌为主要成分的压铸零件。这种零件表面有──层很致密的表层,里面则是疏散多孔结构,又是活泼的两性金属。所以,只有采用适当的前处理方法和电镀工艺,才能确保锌合金上的电镀层有良好的附着力,达到合格品的要求。
电镀常用的锌合金材料为,其主要成分为:铝3.5%~4.5%,铜0.75%~1.25%,镁0.03%~0.08%,余量为锌,杂质总和≤0.2%。而925牌号的锌合金含铜量高,也易于电镀。通常,锌合金的密度为6.4~6.5g/cm3,若密度<6.4g/cm3,电镀后易发生起泡和麻点。总之,选材时务必严格把关。另外,压铸时模具设计合理,避免给电镀带来难以克服的缺陷(如麻点)。
锌合金回收,电镀不良的废料处理时,要注意单处理,分开熔炼,电镀层的铜、镍、铬等金属是不溶于锌的,熔炼后锌合金锭中会有坚硬的颗粒物,压铸出来的产品会有抛光不良 和机加不良的情况产生。电镀废料重熔时,需要将镀层物质和锌合金溶液分开。重熔处理时会用到锌合金灰渣,当电镀废料受热分解时,熔点低的锌合金液体会流到 灰渣下,而熔点高的电镀层废料会借用灰渣的浮力,停留在灰渣上面,分离电镀金属和锌合金。电镀废料重熔时,一次重熔的废料不宜太多。