鋅合金壓鑄的新工藝探究

 鋅合金壓鑄為ZnA1一Cu-Mn系四元合金，由于具有熔點較低、力學性能優良且易電鍍等優點，被廣泛用作各類壓鑄零件。目前我國珠江三角洲一帶鋅合金壓鑄的用量達2O萬t／a～30萬t／a，主要用于生產各種檔次的玩具及汽車零部件等。

鋅合金壓鑄的質量標準盡管已漸趨統一， 其成分要求大致相同，但不同種類的壓鑄合金使用的效果卻存在很大差異。有的合金反映良好，有的就較差，這與生產工藝有關。本文通過對各種影響因素比較，探索出新的生產工藝，并制備出壓鑄鋅產品進行比較。

各類鋅合金壓鑄工藝比較

煤氣爐生產工藝

使用高純鋅液作為合金生產原料，用煤氣爐避免了因攪拌機熔化而出現的增鐵現象。為了控制合金錠重在±0.3Kg范圍以內，采用石墨錐控制流量技術。該工藝流程簡單，生產成本低。但煤氣氣爐的缺陷是直收率低，機械攪拌使合金液的成分均勻性差。

電爐生產工藝

用大功率工頻有芯爐將鋅熔化并除掉熔渣，然后將鋅液從爐子開孔處流出，再流人無芯爐，將合金元素物料熔化并形成合金液。利用傾翻裝置將合金液倒出，通過溜槽流入保溫爐內，再通過機械勺舀出，然后注入鋅模內。

該工藝最大的缺陷是從無芯爐到電阻爐的傾翻過程中產生的浮渣較多。且直線鑄錠機的爬行振動對合金錠表面的質量形成不利。同時能耗較大。 

鋅合金壓鑄制備新工藝

通過對以上兩種工藝的比較，發現熔煉設備的選用、熔煉工藝的控制是影響壓鑄鋅產品生產的重要因素。

熔煉設備的選用

應用較為廣泛的熔爐有燃油反射爐、燃氣反射爐、感應爐等。從確保產品質量這一觀點看，工頻無芯爐是生產鋅壓鑄合金的最佳熔煉設備，其理由是：

(1)密封性好，可以少加或者不加木炭等覆蓋劑。

(2)無芯爐是自動攪拌，既降低勞動強度又減少鐵質工具與鋅合金熔體接觸的機會。(3)爐內熔體攪拌速度快而均勻，并能充分反應作用，故造渣效果好，合金成分非常均勻。

熔煉工藝的控制

現有的熔煉工藝有兩種：一種是先熔銅再加鋁鋅鎂；另一種是預先熔制鋁銅中間合金再熔制鋅合金 。前者須在超過l000℃ 的高溫下操作，生產中很少采用；后者雖被廣泛采用，但仍有高溫操作且工序繁雜的缺點。本文采用在鋅熔鑄過程中直接制備鋅系列合金。即先將所需銅量加入鋅熔體熔化，再依次加入鋁鎂和剩余鋅量。該工藝有如下控制要點。

(1) 溫度的控制

溫度越高，金屬氧化膜溶解而失去保護作用。但高溫快速熔煉時也可減少氧化燒損。控制熔煉溫度一般高于合金液相線溫度以上100℃～200℃。

(2) 精煉劑的控制。

精煉劑用于合金液的除氣、除渣。在450℃～750℃時用鐘罩壓入氯化銨，可去除鋅合金液中近80％的氧化物和70％的金屬間化合物，從而使合金質量得以保證。但試驗亦發現，使用氯化銨精煉(量約金屬料總重的0.12％)會使合金熔損率增大，而僅用靜置澄清的辦法，也能獲得斷面組織致密、無熔渣及夾雜物的合金錠。因此，生產上可根據回爐料多少來決定是否進行造渣操作以及需要加入的氯化銨量。

(3) 鋁銅中間液的控制

 使用鋁銅中間液的目的，是為了便于加入某些熔點較高且不易熔解的合金元素，以便更準確地控制成分，如鈦、鋯等。其次使用中間液可以避免熔體過熱，縮短熔煉時間和降低燒損。中間液以熔合法制備，先熔化易熔金屬并過熱至一定溫度再將難熔金屬分批加入而制成。此法的關鍵在于創造良好的動力學條件，增大和不斷更新基體金屬與合金元素的直接接觸面。

試驗產品性能比較

利用某廠的鋅錠開發制備了3#鋅合金壓鑄產品。鋅合金壓鑄其化學成分已經標準化，而且在美、澳等發達國家趨于一致。將本試驗產品的化學成分與相應企標產品的標準成分列于表1。由表1可知，試驗產品的化學成分完全符合相應企標的質量要求。本試驗產品與相應企標產品的機械性能對照見表2所示。可見本試驗制備的3#合金，不僅化學組成而且機械性能均達到了企業標準。

結論

(1) 合金制取選擇工頻無芯爐為宜，因為該爐密封性好，造渣效果好，并能減輕勞動強度和利于操作。

(2) 新工藝利用了銅在鋅熔體內的合金熔化，能準確控制成分，故能在鋅熔鑄過程中直接制備鋅合金。

(3) 新工藝制備的3#合金的化學成份、機械性能均達到 行業企標。證明該工藝是合理的，從而為進一步進行鋅合金的擴大試驗奠定了基礎。