锌合金: 特性, 申请 & 好处

1. 介绍

锌合金是一种主要由锌组成的金属材料, 增加其他元素以增强特定特性.

这些合金元素可以显着改变特征，例如强度, 硬度, 耐腐蚀性, 和铸造能力.

锌合金由于其相对较低的熔点而广泛用于各种制造工艺, 铸造过程中良好的流动性, 和成本效益.

2. 什么是锌合金?

锌是蓝白色的金属. 锌合金是金属复合材料，其中锌是主要成分, 通常与铝等元素合金 (al), 铜 (铜), 镁 (毫克), 和诸如镍之类的痕量元素 (在) 或钛 (的).

这些组合产生具有量身定制的机械强度的合金, 耐腐蚀性, 可铸性, 和表面饰面, 使它们在结构和装饰应用中必不可少.

主要合金元素及其角色

3. 常见的锌合金家庭

锌合金根据其成分进行分类, 机械行为, 和处理方法.

三个最杰出的家庭是 Zamak合金, ZA合金, 和 特种锌合金 例如 加尔文 和 指甲.

每个小组都针对特定的性能和制造要求进行设计.

Zamak合金 (锌 + 铝 + 镁 + 铜 (铜))

技术洞察力:

Zamak合金是 热室死亡铸造 材料并因其而广泛使用 出色的流动性, 低熔点 (〜385°C), 和良好的维度准确性.

负载 3 是最常用的，通常被认为是“基准”锌合金.

ZA合金 (锌铝合金)

技术洞察力:

ZA合金提供 更高的机械强度 由于铝含量增加而不是扎马克.

它们主要用于 冷室死亡铸造 和 重力铸造 过程. ZA-27, 尤其, 竞争一些抗拉力强度的铝合金 (〜400 MPA).

特种锌合金

4. 锌合金的物理特性

锌合金因其独特的低熔点平衡而受到重视, 维稳定性, 以及良好的导热和电导率.

这些特征使它们特别适合 大批量压铸 和 精度组件 跨多个行业.

关键物理属性

5. 锌合金的机械性能

锌合金以其出色的可铸性和适度的机械强度而闻名, 特别是在铸造中使用.

6. 耐腐蚀性 & 锌合金的表面行为

耐腐蚀是锌合金的重要特性, 特别是用于户外使用的组件, 海军陆战队, 或化学侵略性环境.

锌的自然钝化: 它如何工作

当暴露于空气和水分时, 锌与氧气和二氧化碳反应形成薄,

碳酸锌的稳定层 (Znco₃), 它是防止进一步腐蚀的保护屏障. 这种钝化行为是:

• 自我修复 进行较小的划痕和擦伤
• 在大气和中等酸性/基本环境中有效
• 少氯的保护性较低 (例如。, 沿海) 或酸性工业环境

是锌锈？

从技术上讲, Rust是一个通常用于描述铁和钢的腐蚀产物的术语, 这主要是氧化铁.

锌, 另一方面, 腐蚀时形成一层氧化锌和氢氧化锌. 虽然这与生锈不同, 它仍然是一种腐蚀的形式.

然而, 与生锈相比，锌的腐蚀产物通常更具粘附和保护性, 这有助于减慢金属的进一步腐蚀.

表面饰面: 电镀, 粉末涂料, 铬酸盐转换

增强锌合金的耐腐蚀性和美学吸引力, 使用了各种表面完成技术:

电镀:

用金属（例如镍）电镀, 铬合金, 或锌 - 尼克合金是一种常见的表面饰面方法.

电镀提供了防止腐蚀的额外保护层，也可以改善产品的外观.

例如, 镀镍可以使锌合金零件有光泽, 耐用的表面，可抵抗划痕和腐蚀.

粉末涂料:

粉末涂料涉及将干粉涂在锌合金部分的表面，然后在热量下固化.

这形成了一个艰难的, 具有良好耐腐蚀性和多种颜色选择的保护膜.

粉末涂层的锌合金产品经常用于户外应用, 例如家具和建筑硬件.

铬酸盐转换:

铬酸盐转换涂层涉及用铬酸盐溶液处理锌合金表面以形成薄, 保护层.

该层具有良好的耐腐蚀性，还可以改善随后涂料的粘附, 例如油漆或粉末涂料.

然而, 由于与六价铬有关的环境问题 (传统铬酸盐解决方案的组成部分), 使用三价铬或无铬替代品的趋势越来越大.

7. 制造业 & 制造过程

铸造 (热室, 冷室)

热室死亡铸造:

在热室 铸造, 也称为鹅颈模具铸造, 熔炉是铸造机的组成部分.
熔融的锌合金被柱塞通过鹅杆状的注入系统强迫进入模腔.
此过程适用于具有相对简单几何形状的中小型零件. 它提供高生产率和良好的维度准确性.
然而, 它受到熔炉的大小和可以使用的合金类型的限制, 由于某些合金可能与熔炉的金属反应.

冷室死亡铸造:

冷室模具铸造用于更容易氧化或具有更高熔点的较大零件和合金.

在此过程中, 熔融的锌合金被划入单独的注入室, 然后柱塞迫使合金进入模腔.

冷室模具铸造可以更好地控制注射过程，并可以处理大量的熔融金属, 使其适用于复杂形状和大型组件.

投资铸造和沙子铸造

沙子铸造:

沙子铸造 是铸造锌合金的传统方法. 所需部分的图案用于在沙子混合物中产生霉菌腔.

然后，砂模填充熔融锌合金, 巩固形成零件的.

砂铸件在零件设计方面具有极大的灵活性, 因为它可以容纳复杂的形状和大尺寸.

然而, 与铸造相比，它通常具有较低的维度精度和表面表面.

砂粉锌合金零件通常用于生产大型工业组件, 定制零件, 还有一些建筑元素.

投资铸造:

投资铸造, 也称为失去蜡铸, 用于生产具有复杂几何形状的高精度锌合金零件.

在此过程中, 制作了零件的蜡模型, 然后用陶瓷外壳涂覆.

蜡被融化了, 留下倒入熔融锌合金的空腔.

投资铸造允许生产具有非常细节的零件和高质量的表面饰面, 但这是一个更昂贵且耗时的过程，与铸造和沙子铸造相比.

重力铸造

重力铸造, 或永久模具铸件, 涉及将熔融锌合金倒入重力下的霉菌腔中.

模具通常由金属制成, 例如铸铁或钢, 并且可以多次重复使用.

此过程适合生产更大的零件或更简单的几何形状.

重力粉锌合金零件通常具有更顺畅的表面表面表面，并且对于低量生产的运行可能会更具成本效益.

它用于高精度铸造不是主要要求的应用, 例如在某些装饰品和某些类型的工业组件中.

挤压, 锻造, 和冲压

挤压:

它用于产生带有锌合金固定横截面的连续轮廓.

合金的钢坯被强迫通过死亡, 这使材料所需的形状. 此过程适合创建诸如杆之类的产品, 管, 和各种结构曲线.

然而, 与其他金属相比，由于其相对较低的强度和在此过程中的表面缺陷的潜力，锌合金的挤出与其他金属相比不那么普遍.

锻造:

锻造涉及通过施加压缩力来塑造锌合金, 通常使用锤子或压机.

此过程可以通过完善晶粒结构并消除内部缺陷来改善合金的机械性能.

然而, 由于其低熔点和相对较差的热工作特性，锻造锌合金具有挑战性.

冲压:

冲压是一种通过施加压力的压力来形成各种形状的扁平锌合金片的过程.

它通常用于生产钣金组件, 例如汽车身体部位和家用硬件.

锌合金的压印需要仔细考虑合金的外观性和模具的设计，以避免破裂和其他缺陷.

8. 锌合金的施用

锌合金以出色的可铸性而闻名, 良好的强度与重量比, 耐腐蚀性, 以及能够以紧密的公差形成复杂形状的能力.

汽车行业

锌合金在结构和装饰性汽车组件中都大量使用 耐用性, 维稳定性, 和成本效益.

常见应用:

• 门把手和窗户曲柄
• 化油器外壳
• 徽标和装饰零件
• 安全带组件
• 燃油系统配件

消费电子产品 & 硬件

锌合金广泛应用于电子设备外壳和内部组件，因为它们的内部组件 EMI屏蔽 功能和 电导率.

关键应用程序:

• 智能手机外壳
• 笔记本电脑铰链和帧
• 遥控器和机顶盒
• 相机和无人机壳体
• 电缆连接器

建筑 & 构建硬件

由于它们抵抗腐蚀和吸引人的饰面, 锌合金通常用于建筑应用.

典型产品:

• 门把手和锁
• 窗口配件和铰链
• 幕墙锚
• 装饰面板
• 管道配件

工业和机械组件

锌 维稳定性, 可加工性, 和 戴阻力 使其适合各种机械组件.

用于:

• 齿轮和杠杆
• 轴承外壳
• 滑轮和支架
• 气动和液压系统

装饰性的 & 时尚配件

锌合金在时尚和奢侈品行业中很受欢迎，因为它们易于铸造，并用黄金完成, 铬合金, 或古董风格的涂料.

常见项目:

• 皮带扣
• 服装珠宝
• 按钮, 拉链, 和快照
• 钥匙扣和标志

玩具, 礼物 & 新颖的项目

锌铸造 使大量生产小, 详细的组件, 使其成为玩具和收藏品的绝佳选择.

例子:

• 型号汽车和飞机
• 棋盘游戏作品
• 奖杯和奖牌
• 微型小雕像

海军陆战队 & 容易发生的环境

锌对腐蚀的自然抵抗, 特别是在温和盐水环境中, 使其对 海军陆战队 申请.

申请:

• 船只硬件和防滑钉
• 电力保护的阳极
• 盐水配件和住房

9. 锌合金的主要好处

出色的铸造性

• 复杂形状的理想, 细节, 和薄壁零件
• 低熔点 (〜385–425°C) 允许节能铸造和延长霉菌寿命

高维精度

• 最小的收缩可提供紧张的公差 (±0.05毫米或更高)
• 适用于精确组件而无需大量后处理

强大的机械性能

• 拉伸力量 280 MPA (例如。, 负载 3)
• 良好的硬度和僵化, 通常在小型铸件中优于铝合金

耐腐蚀性

• 自然形成保护性氧化物层
• 与其他涂料（如镀铬镀层）兼容, 粉末涂料, 或钝化以增强耐用性

审美的 & 完成灵活性

• 光滑的表面饰面适用于高端装饰零件
• 支持抛光, 刷牙, 绘画, 电镀 (例如。, 镍, 铬合金, 金子)

具有成本效益的生产

• 低能耗比铝或镁
• 长霉菌降低工具成本
• 高可回收性有助于降低生命周期成本

快速生产周期

• 特别是在热室模具铸造中, 周期可能短达3-5秒
• 启用大量, 自动制造，减少人工

出色的可加入性

• 支持机械固化, 焊接, 和粘合键合
• 与功能组件的插入物和螺纹组件兼容

优越的耐磨性

• 在锁等高摩擦应用中耐用, 齿轮, 和移动组件
• 循环加载条件下的良好疲劳性能

低工具磨损

• 在铸造过程中，锌合金比铝不那么磨蚀
• 更换之前的霉菌通常可以超过500,000–1,000,000张

10. 锌合金与竞争材料的比较

关键比较外卖

• 锌vs 铝
  锌提供更好的维度精度, 表面效果更细, 和较短的铸造周期时间.
  铝, 虽然更轻, 需要更多的能量来处理，并且经常需要填充后 (例如。, 阳极氧化) 用于耐腐蚀性.
• 镁与锌
  镁是最轻的金属，但耐腐蚀性较差, 表面质量较低, 和更高的处理成本.
  锌更稳定, 更容易机加工, 更适合小精密零件.
• 锌与工程塑料
  塑料轻巧且无腐蚀，但缺乏机械强度和耐磨性.
  锌合金在强度方面弥合金属和塑料之间的差距, 外貌, 和成本, 特别是在压铸组件中.

11. 结论

从他们谦虚的开始到当前的最新应用, 锌合金不断发展以满足各种行业不断变化的需求.

它们独特的属性组合, 成本效益, 多功能性使它们成为无数产品的首选材料.

纳米结构等领域正在进行的研发工作, 绿色制造, 功能集成, 计算设计为下一代锌合金铺平了道路.

这些进步不仅将解决锌合金的现有局限.

 

常见问题解答

锌合金坚固耐用?

是的. 锌合金, 特别是Zamak系列合金, 提供良好的拉伸力量 (到 300 MPA) 并戴阻力.

虽然不如钢, 它们足够耐用，用于许多结构和机械应用.

锌合金生锈还是腐蚀?

锌合金不像铁生锈, 但是它们可以在某些环境条件下腐蚀.

然而, 它们自然形成保护性氧化物层，可以通过镀层或粉末涂料等涂层进一步保护.

锌合金珠宝安全吗?

是的, 珠宝中使用的大多数锌合金是安全的, 特别是当无镍且正确涂层时.

然而, 具有金属敏感性的个体应确认合金组成和表面饰面.

可以回收锌合金吗?

绝对地. 锌合金可回收可回收，可以重新融化而不会显着降解质量.

这使他们成为大规模生产的环境负责任的选择.

是锌合金磁?

不. 锌及其合金是非磁性的, 使它们适合在敏感的电子设备附近使用.

锌合金的缺点是什么?

主要缺点包括相对较高的密度 (比铝或镁重), 较低的熔点 (这限制了高温应用), 以及在某些条件下的潜在脆弱性.