鋅合金是以鋅為基礎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。

1. 相對比重大。

2.鑄造性能好，可以壓鑄形狀復雜、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、拋光、研磨等。

4. 熔化與壓鑄時不吸鐵，不腐蝕壓型，不粘模。

5. 有很好的常溫機械性能和耐磨性。

6. 熔點低，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: 良好的流動性和機械性能。

應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、耐磨性好、尺寸精度要求一般的機械零件。

ZA8: 具有良好的沖擊強度和尺寸穩(wěn)定性，但流動性較差。

應用于壓鑄尺寸小、精度和機械強度要求很高的工件，如電器件。

Superloy: 流動性最佳，應用于壓鑄薄壁、大尺寸、精度高、形狀復雜的工件，如電器元件及其盒體。

不同的鋅合金有不同的物理和機械特性，這樣為壓鑄件設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。先進適用技術在不斷采用，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，其上限分別為0.005%、0.004%、0.003%、0.02%，所以壓鑄鋅合金應選用純度大于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，而且強度高，鑄造性能好，冷卻速度對力學性能無明顯影響，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. 經(jīng)濟性好：原材料的成本與對生產(chǎn)裝備的要求（包括熔煉設備、壓鑄機、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，細化晶粒，引起固溶強化，提高機械性能。

② 降低鋅對鐵的反應能力，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。

（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 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。

（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，降低機械性能，并引起鑄件尺寸變化。

當鋅合金中雜質(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，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。

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，加上特高純度鋁、鎂、銅配制成的合金錠，供應廠有嚴格的成分標準。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、細屑應單獨熔爐。 [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）。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上多加了一種或幾種合金成份，熔煉技術自然就要復雜許多，一般的熔煉技術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。

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

微納米應用技術應用在了軸承合金領域，誕生了先進的“聯(lián)合熔鑄工藝"技術，因此實現(xiàn)了在多元的軸承合金基礎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)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。 [3] 

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。

4.鋅合金壓鑄件由于鎖模力不足、合模不良、模具強度不足、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)運用手工打磨,氫氧爆炸以及昭凌冷凍拋丸機去解決。 [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，使壓鑄件在進行表面處理時，孔洞可能會進入水，當噴漆和電鍍后進行烘烤時，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，先進入的金屬液接觸型壁過早凝固，后進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.當鑄件厚薄不均，凝固過程產(chǎn)生應力；

b. 過早頂出，金屬強度不夠；

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，關鍵是減少混入鑄件內(nèi)的氣體量，理想的金屬流應不斷加速地由噴嘴經(jīng)過分流錐和澆道進入型腔，形成一條順滑及方向一致的金屬流，采用錐形流道設計，即澆流應不斷加速地由噴嘴向內(nèi)澆口逐漸減少，可達到這個目的。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。可通過合理的水口設計，內(nèi)澆口厚度及位置，模具設計，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力產(chǎn)生；相關的壓鑄工藝參數(shù)作調(diào)整；降低模溫。