锌合金压铸的新工艺探究

 锌合金压铸为ZnA1一Cu-Mn系四元合金，由于具有熔点较低、力学性能优良且易电镀等优点，被广泛用作各类压铸零件。目前我国珠江三角洲一带锌合金压铸的用量达2O万t／a～30万t／a，主要用于生产各种档次的玩具及汽车零部件等。

锌合金压铸的质量标准尽管已渐趋统一， 其成分要求大致相同，但不同种类的压铸合金使用的效果却存在很大差异。有的合金反映良好，有的就较差，这与生产工艺有关。本文通过对各种影响因素比较，探索出新的生产工艺，并制备出压铸锌产品进行比较。

各类锌合金压铸工艺比较

煤气炉生产工艺

使用高纯锌液作为合金生产原料，用煤气炉避免了因搅拌机熔化而出现的增铁现象。为了控制合金锭重在±0.3Kg范围以内，采用石墨锥控制流量技术。该工艺流程简单，生产成本低。但煤气气炉的缺陷是直收率低，机械搅拌使合金液的成分均匀性差。

电炉生产工艺

用大功率工频有芯炉将锌熔化并除掉熔渣，然后将锌液从炉子开孔处流出，再流人无芯炉，将合金元素物料熔化并形成合金液。利用倾翻装置将合金液倒出，通过溜槽流入保温炉内，再通过机械勺舀出，然后注入锌模内。

该工艺最大的缺陷是从无芯炉到电阻炉的倾翻过程中产生的浮渣较多。且直线铸锭机的爬行振动对合金锭表面的质量形成不利。同时能耗较大。 

锌合金压铸制备新工艺

通过对以上两种工艺的比较，发现熔炼设备的选用、熔炼工艺的控制是影响压铸锌产品生产的重要因素。

熔炼设备的选用

应用较为广泛的熔炉有燃油反射炉、燃气反射炉、感应炉等。从确保产品质量这一观点看，工频无芯炉是生产锌压铸合金的最佳熔炼设备，其理由是：

(1)密封性好，可以少加或者不加木炭等覆盖剂。

(2)无芯炉是自动搅拌，既降低劳动强度又减少铁质工具与锌合金熔体接触的机会。(3)炉内熔体搅拌速度快而均匀，并能充分反应作用，故造渣效果好，合金成分非常均匀。

熔炼工艺的控制

现有的熔炼工艺有两种：一种是先熔铜再加铝锌镁；另一种是预先熔制铝铜中间合金再熔制锌合金 。前者须在超过l000℃ 的高温下操作，生产中很少采用；后者虽被广泛采用，但仍有高温操作且工序繁杂的缺点。本文采用在锌熔铸过程中直接制备锌系列合金。即先将所需铜量加入锌熔体熔化，再依次加入铝镁和剩余锌量。该工艺有如下控制要点。

(1) 温度的控制

温度越高，金属氧化膜溶解而失去保护作用。但高温快速熔炼时也可减少氧化烧损。控制熔炼温度一般高于合金液相线温度以上100℃～200℃。

(2) 精炼剂的控制。

精炼剂用于合金液的除气、除渣。在450℃～750℃时用钟罩压入氯化铵，可去除锌合金液中近80％的氧化物和70％的金属间化合物，从而使合金质量得以保证。但试验亦发现，使用氯化铵精炼(量约金属料总重的0.12％)会使合金熔损率增大，而仅用静置澄清的办法，也能获得断面组织致密、无熔渣及夹杂物的合金锭。因此，生产上可根据回炉料多少来决定是否进行造渣操作以及需要加入的氯化铵量。

(3) 铝铜中间液的控制

 使用铝铜中间液的目的，是为了便于加入某些熔点较高且不易熔解的合金元素，以便更准确地控制成分，如钛、锆等。其次使用中间液可以避免熔体过热，缩短熔炼时间和降低烧损。中间液以熔合法制备，先熔化易熔金属并过热至一定温度再将难熔金属分批加入而制成。此法的关键在于创造良好的动力学条件，增大和不断更新基体金属与合金元素的直接接触面。

试验产品性能比较

利用某厂的锌锭开发制备了3#锌合金压铸产品。锌合金压铸其化学成分已经标准化，而且在美、澳等发达国家趋于一致。将本试验产品的化学成分与相应企标产品的标准成分列于表1。由表1可知，试验产品的化学成分完全符合相应企标的质量要求。本试验产品与相应企标产品的机械性能对照见表2所示。可见本试验制备的3#合金，不仅化学组成而且机械性能均达到了企业标准。

结论

(1) 合金制取选择工频无芯炉为宜，因为该炉密封性好，造渣效果好，并能减轻劳动强度和利于操作。

(2) 新工艺利用了铜在锌熔体内的合金熔化，能准确控制成分，故能在锌熔铸过程中直接制备锌合金。

(3) 新工艺制备的3#合金的化学成份、机械性能均达到 行业企标。证明该工艺是合理的，从而为进一步进行锌合金的扩大试验奠定了基础。