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摘要：本文主要介紹Zamak12鋅合金鑄錠鋁偏低和偏高時的成分數(shù)據(jù)和金相圖；偏析時對壓鑄產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品性能影響，壓鑄毛坯缺陷疑難和應(yīng)對措施。

關(guān)鍵字：熔煉 鑄錠 成分 偏析 金相 壓鑄 毛坯 疑難 缺陷 模具 性能

前言：目前社會經(jīng)濟形勢嚴(yán)峻的背景下，壓鑄加工業(yè)產(chǎn)品的精密化、輕量化、節(jié)能化和綠色化的生產(chǎn)要求不斷加強科學(xué)化，這是人類對環(huán)境和能源的保護、節(jié)約意識的提高；產(chǎn)品應(yīng)用原料在不斷拓寬綠色、節(jié)能化。在這種趨勢下，五金行業(yè)產(chǎn)品，鋁基鋅合金壓鑄件有極大的優(yōu)勢，其具有高強度、抗蠕變性能、良好阻尼性能，特別是高鋁基鋅合金產(chǎn)品中，Zamak12顯出了相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢，鋅合金中趨Zamak8之上[敏感詞]能用來熱室快速壓鑄的材料。

Zamak12鋅合金原料，具有優(yōu)質(zhì)的性能，也有弱點的方面，因鋁的成分含量執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)中鋁元素有10.8～11.5％之高，因此在原料的鑄錠生產(chǎn)中鋁偏析是較為嚴(yán)重,小噸位熔煉爐和大噸熔爐的生產(chǎn)，鋁偏析的幅度大不一樣；經(jīng)過試產(chǎn)結(jié)論,大噸位爐不適合生產(chǎn)Zamak12原料,因容量大保溫和放料時間過長,鋁質(zhì)輕易上浮，爐前和爐底成分偏析大，也就是說小噸位熔煉爐因合金溶液量少，出料時間短，鋁成分爐上下偏析小，比較適合熔煉Zamak12高鋁鋅合金；以下以生產(chǎn)鑄錠中合金的元素成分和金相圖來分析原料組織結(jié)構(gòu)，偏析在壓鑄生產(chǎn)工藝中的影響。

一、Zamak3和Zamak12鋅合金的組織對比：

圖1  Zamak12 圖2  Zamak3

1）從金相圖Zamak12和Zamak3的對比觀察，材料組織的葉狀圖2比圖1稀粗很多，晶體組

織圖1 比圖2細膩得多；由此看出，鋁元素成分越高晶體組織會呈現(xiàn)得越細膩，鋁成分少

自然Al-Zn相的晶粒稀疏分佈於合金結(jié)構(gòu)中，即金相圖組織Zamak3偏粗；

圖3  Zamak12                 圖4  Zamak3

2）從斷面Zamak12和Zamak3的對比觀察，圖3比圖4晶粒細、色顯灰白，閃亮點細??；圖

4暗色泛藍，顆粒粗的外觀，這是由於鋁、銅元素成分Zamak12高於Zamak3表現(xiàn)出來的

組織結(jié)構(gòu)；

圖5 Zamak12                  圖6  Zamak3

3）從錠料外觀Zamak12和Zamak3的對比觀察，圖5比圖6表面偏白、熱收縮痕跡寬大，這

是鋁基高的因素，溶點高凝固快，收縮範(fàn)圍寬。

二、熔煉鑄錠澆注的偏析

1、鑄錠生產(chǎn)工藝中,由於鋁比重和母體鋅比重相對輕很多，在熔煉過程中鋁成分易析出浮面,因此在放料鑄錠需攪拌中進行，盡可能減少鋁成分在灌注中的偏析幅度；

2、初鑄錠時的成分和金相圖：

1)抽檢某批次產(chǎn)品，從圖7的圖案，組織結(jié)構(gòu)相對圖8葉狀粗大，這是鋁成分偏低因素；在鑄錠時合金液是從爐膛底部開始放料澆灌，因鋁成分比重小於鋅的密度，鋁元素質(zhì)輕而易析出往上浮面，因此鋁成分底部小於上部分的鋁成分；

圖7：鋁低偏析相圖

2）生產(chǎn)中抽檢，某批次初時放料鑄錠時，樣品成分化驗如表1所示，參照ASTM B240-10

標(biāo)準(zhǔn)鋁成分含量呈低下限數(shù)據(jù)10.93％；

表1 鋁元素低偏析成分表

樣品 名稱	元素含量
	鋁(Al)%	銅(Cu)%	鎂(Mg)%	鐵(Fe)%	鎘(Cd)%	錫(Sn)%	鉛(Pb)%	鎳(Ni)%
Zamak12	10.93	0.95	0.026	0.027	0.0004	0.0005	0.0032	0.0008

3、放料結(jié)束

3、某批次鑄錠結(jié)束時的成分和金相圖

1) 從圖8的圖案，組織結(jié)構(gòu)相對圖細小，這是鋁成分高偏析原因，鋁成分偏高，合金晶粒結(jié)構(gòu)細膩；

圖8：鋁高偏析相圖

2) 某批次抽檢放料鑄錠結(jié)束時，樣品成分化驗如表2所示，參照ASTM B240-10

標(biāo)準(zhǔn)鋁成分偏高上限11.45％.

表2 鋁元素高偏析成分表

樣品 名稱	元素含量
	鋁(Al)%	銅(Cu)%	鎂(Mg)%	鐵(Fe)%	鎘(Cd)%	錫(Sn)%	鉛(Pb)%	鎳(Ni)%
Zamak12	11.45	0.75	0.031	0.032	0.0006	0.0008	0.0029	0.007

三、Zamak12鋁偏析對壓鑄的影響

1、低鋁和高鋁對使用工作溫度的影響：

1）低鋁含量時在壓鑄生產(chǎn)中，合金水可控制於460℃～470℃之間；

2）壓鑄機械熱作件相對耐用，不易腐蝕；

3）低溫壓鑄，縮孔減少；

4）減輕模具過熱，產(chǎn)品脫模順利；

5）高鋁含量，合金液必須控於470℃～490℃，弱點和以上第2）、3）、4）點有相反缺陷。

2、成分對壓鑄件的影響

1）鋁高時，密度偏小，因縮水率偏大，有尺寸偏小的傾向；

2）鋁偏低時，產(chǎn)品偏重，強度不足，抗阻尼和抗蠕變性能降低；

3）鋁偏析大比鋁小時工作溫高10~20℃，相對影響毛坯的成形，且設(shè)備與工藝裝備易損。

3、生產(chǎn)過程毛坯的缺陷和應(yīng)對辦法

1）Zamak12鋅合金熔點大，工作溫度高，產(chǎn)品熱氣孔多，應(yīng)對辦法是科學(xué)設(shè)置運水道，使用油溫機通過運水道均衡模具型腔溫度，使充型順暢飽滿，減少粘模；

2）鋁成分大，壓鑄易熱裂，並且易壓鑄缺料，充型澆道和內(nèi)澆口必須根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形狀科學(xué)開設(shè)和調(diào)節(jié)澆口；

3）壓鑄生產(chǎn)時模具型腔易熱蝕與粘型，頂針易燒傷折斷，這是由於過熱與應(yīng)力集中引起，要減輕此現(xiàn)象，可科學(xué)選用高分子水性材料脫模劑，適當(dāng)加濃生產(chǎn)噴塗使用；

4）抽孔鑲針易斷，是原料工作溫度高造成，凡深孔可改用鑽孔為宜。

四、Zamak12鋅合金原料的適用範(fàn)圍和性能優(yōu)勢

1、優(yōu)點：

1）在同等的重量下，Zamak12鋅合金壓鑄件可比Zamak3增加2％以上的數(shù)量，這是輕量化、綠色生產(chǎn)的優(yōu)勢；

2）生產(chǎn)成本比鋁合金與鎂合金壓鑄件小，成形工藝相對簡單，生產(chǎn)效率高；

3）表面處理工藝成熟成本低，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)棱角線比鋁合金清晰；

4）鑄件具有很好的強度；

5）比鋁、鎂合金壓鑄件模具有更長的使用壽命。

2、適用範(fàn)圍：汽車部件，手機外殼，離心機產(chǎn)品，空心工藝品，玩具，模型等；

3、Zamak12鋅合金的趨勢：

1）在使用鎂合金成本過重和鋁合金有成形局限性，Zamak12鋅合金壓鑄件的工藝，顯然非常具有優(yōu)勢；

2）隨著科技的發(fā)展，3C產(chǎn)品的配件阻尼性能、防震性能有很高的要求，Zamak12鋅合金被逐步用來熱室壓鑄生產(chǎn)；

3）被形狀複雜件、薄壁件、表面光滑和尺寸精密的壓鑄件使用。

五、實例：

1、手機殼外觀件和內(nèi)置件

1）結(jié)構(gòu)特點：如圖9所示

a. 壁厚0.2~0.35㎜；

b. 結(jié)構(gòu)複雜；

c. 細小骨位眾多；

d. 碰穿孔洞複雜繁多；

e. 內(nèi)澆口開設(shè)周邊直邊壁??；

2）強度要求高，不能變形；

3）與成品裝配，需保持良好的蠕變性能；

圖9

2、壓鑄難點：

1）難充型飽滿；

2）細小骨位易粘模；

3）頂出易裂，易變形；

4）產(chǎn)品與內(nèi)澆口處易有熱孔。

3、生產(chǎn)與原料選擇

1）初期生產(chǎn)時，選用了Zamak3鋅合金原料生產(chǎn)，產(chǎn)品易變形和碰傷，且質(zhì)量過重，不符合客戶要求；

2）第二次生產(chǎn)選用Zamak12鋅合金原料，經(jīng)過多次的工藝改善，產(chǎn)品符合要求，特別是在成品的使用中，提高了阻尼和抗蠕變性能。

4、壓鑄疑難的解決辦法：

1）生產(chǎn)過程中，壓鑄難點可參照第三條第三點解決辦法；

2）了解客戶產(chǎn)品功能、性能要求，正確選擇生產(chǎn)原料，克服生產(chǎn)難點；

3）科學(xué)處理模具型腔熱處理工藝，合理開設(shè)產(chǎn)品澆道。

六、結(jié)束語：

從以上的材料組織和案例分析可知，Zamak12鋅合金鑄錠的偏析，成分高低偏析對材料

組織的不同影響；鑄錠偏析在壓鑄生產(chǎn)使用中有很大影響；文中介紹了毛坯缺陷的應(yīng)對辦法，

也分析Zamak12鋅合金的性能優(yōu)點?？偟膩碇v，Zamak12高鋁基鋅合金在壓鑄使用技術(shù)歷

史性新的突破，壓鑄件進一步提高耐磨、耐熱、抗蠕變性能，其次在提高了阻尼性能、且在

高頻率場合下使用的產(chǎn)品減振效果好。比鎂合金產(chǎn)品加工成本低強度、硬度、伸長率和沖擊

韌度高，但也有設(shè)備熱作件與模具易熱蝕等弱點；就行業(yè)現(xiàn)狀，在如此嚴(yán)峻的經(jīng)濟大環(huán)境下

節(jié)能減排，科技創(chuàng)新，綠色生產(chǎn)的產(chǎn)品，才具有競爭的能力；隨著高鋁鋅合金的廣泛應(yīng)用，

壓鑄領(lǐng)域技術(shù)攻克還需要不斷的深入嘗試、研究、學(xué)習(xí)和科學(xué)撐控。