鋅基合金
鋅基合金
zincalloy
【概述】
鋅基合金—新型軸承合金
高鋁鋅基合金是新型重力鑄造鋅基合金系列（za8、za12、za27）的代稱，其在1997年被列入國家推薦標準《鑄造鋅基合金》后（標準代號：gb/t1175-1997），以znal27cu2mg即za27-2為代表并衍生的高鋁鋅基合金，作為新型軸承合金已廣泛取代部分巴氏合金和青銅，用來制造各類軸瓦、軸套、滑板、滑塊、蝸輪及傳動螺母等減摩耐磨件。
以鋅為基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。鋅基合金熔點低，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。按制造工藝可分為鑄造鋅基合金和變形鋅基合金。
與巴氏合金相比
除了擁有顯著的性價比優(yōu)勢外，還具有更高的強韌性、更低的比重和更寬的應用范圍等特點。
與青銅相比
1．強度、硬度和許用壓力與鋁青銅相當，廣泛超過錫、鉛等青銅，許用速度相近。完全能夠滿足軸瓦等獨立減摩耐磨零件使用條件的需求。
2．對潤滑油的親和力較強，自潤滑性更好，加上其冶金特性（熔點低，不易與鋼軸發(fā)生冶金結(jié)合），因此使用中抗粘著性強，減摩耐磨特性更加突出。
3．摩擦系數(shù)低，磨損小，因而使用壽命更長。同等使用條件下，一般在銅瓦的1倍以上，從而降低了配件的采購成本。
4．熱導率大（zznal27cu2mg λ=125； zcual10fe3λ=59），散熱快，磨面溫升慢且低，對配對摩擦有更好的保護作用。
5．材料密度低（zznal27cu2mgρ=5g/cm3），產(chǎn)品質(zhì)量輕（同型號、同規(guī)格質(zhì)量輕1/3），安裝、維護更加容易、方便。
6．具有較高阻尼特性，減振抗噪。
一、國標規(guī)定的za27-2化學成分及物理特性：
合號 合金代號 合金元素主要雜質(zhì)含量（不大于）
zznal27cu2mgza27-2 al cu mg zn fe pb cd sn 其他
25.0-28.02.0-2.5 0.01-0.020 其余 0.075 0.006 0.006 0.003
mn0.01
cr0.01
ni0.01
合號 合金代號鑄造方法及狀態(tài) 抗拉強度
mpa 延伸率 %布氏硬度
hbs
zznal27cu2mgza27-2 sf
st3
jf400
310
4203
8
1110
90
110
注：t3工藝為320℃?3h爐冷。
二、高鋁鋅基合金制品的化學成分及物理特性：
合號 合金代號 合金元素主要雜質(zhì)含量
（不大于）
al cu mg zn fepb cd sn 其他
zznal27cu1mgza27-1b 25.0-28.0 1.0-2.0 0.01-0.02 其余 0.055 0.006 0.006 0.003mn0.01
cr0.01
ni0.01
zznal27cu2mgza27-2b1
za27-2b2
25.0-30.02.0-3.0 0.01-0.02 其余 0.075 0.006 0.006 0.003mn0.01
cr0.01
ni0.01
合號 合金代號鑄造方法及狀態(tài) 抗拉強度
mpa 延伸率 %布氏硬度
hbs
zznal27cu1mgza27-1b sf 380 10 100
jt2 350 1490
jf 400 6110
zznal27cu2mgza27-2b1 sf 400 10 100
jt1 360 1490
jf 420 6110
za27-2b2 sf 42010 105
jt1 380 1290
jf 440 6120
注：t1工藝指穩(wěn)定化熱處理工藝，t2工藝指時效熱處理工藝。
節(jié)約成本優(yōu)勢明顯
鋅基合金不僅具有優(yōu)越的機械性能，更具有極高的性價比。以鋅代銅，不僅能有效保證提高您的產(chǎn)品性能，同時可使您同種規(guī)格的產(chǎn)品節(jié)省成本40%左右：
以φ5×74m回轉(zhuǎn)窯托輪軸瓦為例，每套12件，可節(jié)約166700元.
高鋁鋅基合金在回轉(zhuǎn)窯上的應用
使用條件
適用于低速≤7.1m/s、重載≤300kg/cm2、常溫≤150℃條件下，要求[pv]≤30。
生產(chǎn)能力
可為10000t/d以下回轉(zhuǎn)窯提供全系列托輪軸瓦、軸套產(chǎn)品，具有年產(chǎn)3000臺套的生產(chǎn)能力。
高鋁鋅基合金在回轉(zhuǎn)窯上的應用
軸瓦的刮研與潤滑建議
1.刮研建議：
a.應保證軸瓦與球面瓦接觸良好，軸瓦背與球面瓦在配合刮研時，接觸點為25×25mm2上不少于3點，并用涂色法進行檢查。
b.應保證軸瓦與軸頸接觸均勻、連續(xù)。刮研接觸角以30～40度為宜，接觸點為1～2點/cm2。
1
0
publicpower
08/09
c.軸瓦與軸頸的側(cè)隙應刮削平順，檢測規(guī)范可參見設計部門提供的安裝方案。實際中應根據(jù)瓦口間隙的大小和儲油槽的深淺、平順刮削至接觸帶，起始處不小于1mm，末端應在0.15～0.20之間。
d.軸瓦刮研端面為10×10mm2上不少于1點。
2.潤滑建議
a.通常情況下，夏季宜采用vg680動力粘度的潤滑油，冬季宜采用vg460動力粘度的潤滑油。同時，使用中也要考慮環(huán)境和地域的差異并高度關(guān)注潤滑油膜的厚度是否滿足潤滑要求。
b.雖然高鋁鋅基合金軸瓦與青銅軸瓦相比對潤滑油的要求更低，但是因為當今設備的發(fā)展趨勢正向著負荷大、效率高、壽命長的方向發(fā)展，因此我們一定要更新潤滑觀念，為了保證設備更加安全運行，建議采用高品質(zhì)的含有極壓及耐磨添加劑的潤滑油。
c.高度關(guān)注磨合初期的潤滑情況，加強監(jiān)控與清潔。
《中華人民共和國國家標準---鑄造鋅合金》gb/t 1-03-04發(fā)布 1997-09-01實施)
本標準首次全面修訂。目前，化組織（iso）尚未制訂鑄造鋅合金標準（僅有一個鋅合金標準iso301-1981,其中僅列出合金錠的化學成分沒有列出力學性能）。為促進國際貿(mào)易，技術(shù)和經(jīng)濟交流，同時又能滿足須要，在本版本中引進了德國標準din1743中兩個合號（適用于制造沖壓模具和美術(shù)裝飾品），美國標準astmb791中三個合號（適用于制造減磨、減震和結(jié)構(gòu)件）。上述五個合號在引用時僅采用了它們的化學成分和力學性能指標，具體見本標準附錄b。
本版本在下列章節(jié)中有所改變：
---第3章中給出鋅合金定義、新的牌號和代號；
---第4.1條中在za9-2合金中將鋁含量上限由11.0%改為10.0%,在za11-5合金中將鋁含量下限由9.0%改為10.0%,取消zznal4和zznal4-0.5兩個壓軸合號；
---第4.4條中增加試樣澆冒口系統(tǒng)
---第4.7條中新增條文；
---第5章中新增條文5.1-5.6
本標準gb16746-1997《鋅合金鑄件》配套使用。
本標準的附錄a是標準的附錄；
本標準的附錄b是提示的附錄。
本標準由中華人民共和國機械工業(yè)部提出。
本標準由全國鑄造標準化技術(shù)委員會歸口。
本標準起草單位：沈陽鑄造研究所、河南中發(fā)合金制品有限公司（現(xiàn)許昌眾力合金制品有限公司）、阿城市有色金屬鑄造廠、沈陽高壓開關(guān)廠、包頭五二研究所。
本標準主要起草人：張照文、申震濤、李東基、張斌、靳依林
【鋅基合金成分及鑄件品質(zhì)】
一、鋅基合金的特點
1.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。
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。
使用過程中須注意的問題：
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、鎘在鋅基合金中溶解度很小，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
鋅基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，而使鑄件地形狀和尺寸略起變化。
3.鋅基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。鋅基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。
圖1時效時間對鋅基合金屈服強度和沖擊韌性的影響
圖2溫度對抗拉強度的影響
二、鋅基合金種類
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、尺寸精度要求一般的機械零件。
za8:良好的流動性和尺寸穩(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，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。
不同的鋅基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。
三、鋅基合金的選擇
選擇哪一種鋅基合金，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：
?。?）力學性能，抗拉強度，是材料斷裂時的Zui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。
?。?）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。
?。?）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；
?。?）機械加工工藝性；
?。?）表面處理工藝性。
3. 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。
四、鋅基合金成分控制
1.標準合金成分
zamak2
zamak3
zamak5
za8
superloy
acuzinc5
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
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。
?。?）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。
?、诮档弯\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、表面光滑的鑄件必需的條件。
鋁對流動性和機械性能的影響見圖3。流動性在鋁含量5 %時達到Zui大值；在3%時降到Zui小值。鋁對沖擊強度的影響見圖3中虛線。沖擊強度在含鋁量3.5 %達到Zui大值；6 %時降到Zui小值。含鋁量超過4.3%，合金變脆。含鋁量低于規(guī)定范圍，導致薄壁件充型困難，有鑄后冷卻破裂的可能。鋁在鋅基合金中不利的影響是產(chǎn)生fe2al3浮渣，造成其含量下降。
圖3鋁對合金流動性和機械性能的影響
（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 增加銅含量對合金強度的影響見圖4。
圖4銅對合金強度的影響
（3）鎂
作用：①減少晶間腐蝕
?、诩毣辖鸾M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。
鎂對合金流動性的影響見圖5。
圖5鎂對合金流動性的影響
?。?）雜質(zhì)元素：鉛、鎘、錫
使鋅基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。
當鋅基合金中雜質(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。
圖6鉛、鎘含量過高造成晶間腐蝕的顯微照片
?。?）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。
?、谠趬鸿T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Zui終造成對鋁元素的消耗，形成更多的浮渣。
圖7鐵在鋅基合金中的溶解度隨溫度的變化
五、生產(chǎn)中注意的問題
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)的鋅基合金料是生產(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430℃，以避免鋁和鎂的損耗。
5.有條件的壓鑄廠采用集中熔爐熔化鋅基合金，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。
鋅基合金類的蝸輪、螺母、軸套、軸瓦、導軌板、球頭等
一般經(jīng)營項目：生產(chǎn)銷售合金制品、傳動件。***
蕪湖豪緣合金有限公司成立于2010年，是眾多合金公司的其中一家，主要經(jīng)營有蝸輪、螺母、軸瓦、軸套、導軌板、球頭、滑塊、墊圈等先進產(chǎn)品，并擁有大量現(xiàn)貨庫存。 蕪湖豪緣合金有限公司專業(yè)代理經(jīng)銷各種材質(zhì)合金和原材料，代理銷售合金原材料有：銅合金、鋁合金、鋅錠、鋁錠、銅錠、硅、鎂、等等。我們所經(jīng)營的產(chǎn)品全部由全國知名的生產(chǎn)制造廠家直接供貨，價格合...