锌基合金常用于制造什么的轴承

1. 锌基合金的铸件品质

一、锌基合金的特点
1. 比重大。
2. 铸造性能好，可以压铸形状复杂、薄壁的精密件，铸件表面光滑。
3. 可进行表面处理：电镀、喷涂、喷漆。
4. 熔化与压铸时不吸铁，不腐蚀压型，不粘模。
5. 有很好的常温机械性能和耐磨性。
6. 熔点低，在385℃熔化，容易压铸成型。
使用过程中须注意的问题：
1. 抗蚀性差。当合金成分中杂质元素铅、镉、锡超过标准时，导致铸件老化而发生变形，表现为体积胀大，机械性能特别是塑性显著下降，时间长了甚至破裂。
铅、锡、镉在锌基合金中溶解度很小，因而集中于晶粒边界而成为阴极，富铝的固溶体成为阳极，在水蒸气（电解质）存在的条件下，促成晶间电化学腐蚀。压铸件因晶间腐蚀而老化。
2. 时效作用
锌基合金的组织主要由含Al和Cu的富锌固溶体和含Zn的富Al固溶体所组成，它们的溶解度随温度的下降而降低。但由于压铸件的凝固速度极快，因此到室温时，固溶体的溶解度是大大地饱和了。经过一定时间之后，这种过饱和现象会逐渐解除，而使铸件地形状和尺寸略起变化。
3. 锌基合金压铸件不宜在高温和低温（0℃以下）的工作环境下使用。锌基合金在常温下有较好的机械性能。但在高温下抗拉强度和低温下冲击性能都显著下降。
图1 时效时间对锌基合金屈服强度和冲击韧性的影响
图2 温度对抗拉强度的影响
二、锌基合金种类
Zamak 3: 良好的流动性和机械性能。
应用于对机械强度要求不高的铸件，如玩具、灯具、装饰品、部分电器件。
Zamak 5: 良好的流动性和好的机械性能。
应用于对机械强度有一定要求的铸件，如汽车配件、机电配件、机械零件、电器元件。
Zamak 2: 用于对机械性能有特殊要求、对硬度要求高、尺寸精度要求一般的机械零件。
ZA8: 良好的流动性和尺寸稳定性，但流动性较差。
应用于压铸尺寸小、精度和机械强度要求很高的工件，如电器件。
Superloy: 流动性最佳，应用于压铸薄壁、大尺寸、精度高、形状复杂的工件，如电器元件及其盒体。
不同的锌基合金有不同的物理和机械特性，这样为压铸件设计提供了选择的空间。
三、锌基合金的选择
选择哪一种锌基合金，主要从三个方面来考虑
1. 压铸件本身的用途，需要满足的使用性能要求。包括：
（1） 力学性能，抗拉强度，是材料断裂时的最大抗力；
伸长率，是材料脆性和塑性的衡量指标；
硬度，是材料表面对硬物压入或摩擦所引起的塑性变形的抗力。
（2）工作环境状态：工作温度、湿度、工件接触的介质和气密性要求。
（3） 精度要求：能够达到的精度及尺寸稳定性。
2. 工艺性能好：（1）铸造工艺；
（2）机械加工工艺性；
（3）表面处理工艺性。
3. 3. 经济性好：原材料的成本与对生产装备的要求（包括熔炼设备、压铸机、模具等），以及生产成本。
四、锌基合金成分控制
1. 标准合金成分
Zamak 2
Zamak 3
Zamak 5
ZA8
Superloy
AcuZinc 5
铝
3.8 ~ 4.3
3.8 ~ 4.3
3.8 ~ 4.3
8.2 ~ 8.8
6.6 ~ 7.2
2.8 ~ 3.3
铜
2.7 ~ 3.3
<0.030
0.7 ~ 1.1
0.9 ~ 1.3
3.2 ~ 3.8
5.0 ~ 6.0
镁
0.035 ~ 0.06
0.035 ~ 0.06
0.035 ~ 0.06
0.02 ~ 0.035
<0.005
0.025 ~ 0.05
铁
<0.020
<0.020
<0.020
<0.035
<0.020
<0.075
铅
<0.003
<0.003
<0.003
<0.005
<0.003
<0.005
镉
<0.003
<0.003
<0.003
<0.005
<0.003
<0.004
锡
<0.001
<0.001
<0.001
<0.001
<0.001
<0.003
锌
余量
余量
余量
余量
余量
余量
2. 合金中个元素的作用
合金成分中，有效合金元素：铝、铜、镁；有害杂质元素：铅、镉、锡、铁。
（1）铝
作用：① 改善合金的铸造性能，增加合金的流动性，细化晶粒，引起固溶强化，提高机械性能。
② 降低锌对铁的反应能力，减少对铁质材料，如鹅颈、模具、坩埚的侵蚀。
铝含量控制在3.8 ~ 4.3%。主要考虑到所要求的强度及流动性，流动性好是获得一个完整、尺寸精确、表面光滑的铸件必需的条件。
铝对流动性和机械性能的影响见图3。流动性在铝含量5 %时达到最大值；在3 %时降到最小值。铝对冲击强度的影响见图3中虚线。冲击强度在含铝量3.5 %达到最大值；6 %时降到最小值。含铝量超过4.3 %，合金变脆。含铝量低于规定范围，导致薄壁件充型困难，有铸后冷却破裂的可能。铝在锌基合金中不利的影响是产生Fe2Al3浮渣，造成其含量下降。
图3 铝对合金流动性和机械性能的影响
（2） 铜
作用：1. 增加合金的硬度和强度；
2. 改善合金的抗磨损性能；
3. 减少晶间腐蚀。
不利：1. 含铜量超过1.25%时，使压铸件尺寸和机械强度因时效而发生变化；
2. 降低合金的可延伸性。
作用：① 增加 铜含量对合金强度的影响见图4。
图4 铜对合金强度的影响
（3）镁
作用：① 减少晶间腐蚀
② 细化合金组织，从而增加合金的强度
③ 改善合金的抗磨损性能
不利：① 含镁量 > 0.08%时，产生热脆、韧性下降、流动性下降。
② 易在合金熔融状态下氧化损耗。
镁对合金流动性的影响见图5。
图5 镁对合金流动性的影响
（4）杂质元素：铅、镉、锡
使锌基合金的晶间腐蚀变成十分敏感，在温、湿环境中加速了本身的晶间腐蚀，降低机械性能，并引起铸件尺寸变化。
当锌基合金中杂质元素铅、镉含量过高，工件刚压铸成型时，表面质量一切正常，但在室温下存放一段时间后（八周至几个月），表面出现鼓泡。
图6 铅、镉含量过高造成晶间腐蚀的显微照片
（5）杂质元素：铁
① 铁与铝发生反应形成Al5Fe2金属间化合物，造成铝元素的损耗并形成浮渣。
② 在压铸件中形成硬质点，影响后加工和抛光。
③ 增加合金的脆性。
铁元素在锌液中的溶解度是随温度增加而增加，每一次炉内锌液温度变化都将导致铁元素过饱和（当温度下降时），或不饱和（当温度上升时）。当铁元素过饱和时，处于过饱和的铁将与合金中铝发生反应，结果是造成浮渣量增加。当铁元素不饱和时，合金对锌锅和鹅颈材料的腐蚀将会增强，以回到饱和状态。两种温度变化的一个共同结果是最终造成对铝元素的消耗，形成更多的浮渣。
图7 铁在锌基合金中的溶解度随温度的变化
五、生产中注意的问题
1. 控制合金成分从采购合金锭开始，合金锭必须是以特高纯度锌为基础，加上特高纯度铝、镁、铜配制成的合金锭，供应厂有严格的成分标准。优质的锌基合金料是生产优质铸件的保证。
2. 采购回来合金锭要保证有清洁、干燥的堆放区，以避免长时间暴露在潮湿中而出现白锈，或被工厂脏物污染而增加渣的产生，也增加金属损耗。清洁的工厂环境对合金成分的有效控制是很有作用的。
3. 新料与水口等回炉料配比，回炉料不要超过50%，一般新料：旧料 = 70：30。连续的重熔合金中铝和镁逐渐减少。
4. 水口料重熔时，一定要严格控制重熔温度不要超过430℃，以避免铝和镁的损耗。
5. 有条件的压铸厂最好采用集中熔炉熔化锌基合金，使合金锭与回炉料均匀配比，熔剂可更有效使用，使合金成分及温度保持均匀稳定。电镀废品、细屑应单独熔炉。

2. 滑动轴承的制造材料

1） 金属材料，如轴承合金、青铜、铝基合金、锌基合金等
轴承合金：轴承合金又称白合金，主要是锡、铅、锑或其它金属的合金，由于其耐磨型好、塑性高、跑合性能好、导热性好和抗胶和性好及与油的吸附性好，故适用于重载、高速情况下，轴承合金的强度较小，价格较贵，使用时必须浇铸在青铜、钢带或铸铁的轴瓦上，形成较薄的涂层。
2） 多孔质金属材料（粉末冶金材料）
多孔质金属材料：多孔质金属是一种粉末材料，它具有多孔组织，若将其浸在润滑油中，使微孔中充满润滑油，变成了含油轴承，具有自润滑性能。多孔质金属材料的韧性小，只适应于平稳的无冲击载荷及中、小速度情况下。
3） 非金属材料
轴承塑料：常用的轴承塑料有酚醛塑料、尼龙、聚四氟乙烯等，塑料轴承有较大的抗压强度和耐磨性，可用油和水润滑，也有自润滑性能，但导热性差。
滑动轴承在工作时由于轴颈与轴瓦的接触会产生摩擦，导致表面发热、磨损甚而“咬死”，所以在设计轴承时，应选用减摩性好的滑动轴承材料制造轴瓦，合适的润滑剂并采用合适的供应方法，改善轴承的结构以获得厚膜润滑等。
1、瓦面腐蚀：光谱分析发现有色金属元素浓度异常；谱中出现了许多有色金属成分的亚微米级磨损颗粒；润滑油水分超标、酸值超标。
2、轴颈表面腐蚀：光谱分析发现铁元素浓度异常，铁谱中有许多铁成分的亚微米颗粒，润滑油水分超标或酸值超标。
3、轴颈表面拉伤：铁谱中有铁系切削磨粒或黑色氧化物颗粒，金属表面存在回火色。
4、 瓦背微动磨损：光谱分析发现铁浓度异常，铁谱中有许多铁成分亚微米磨损颗粒， 润滑油水分及酸值异常。
5、轴承表面拉伤：铁谱中发现有切削磨粒，磨粒成分为有色金属。
6、瓦面剥落：铁谱中发现有许多大尺寸的疲劳剥落合金磨损颗粒、层状磨粒。
7、轴承烧瓦：铁谱中有较多大尺寸的合金磨粒及黑色金属氧化物。
8、轴承磨损：由于轴的金属特性（硬度高，退让性差）等原因，易造成粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、微动磨损等状况。
漆锈的预防：漆锈的特点是在一个密封式电机，一开始电机听起来不错，但在一段时间的仓库，电动机变得非常不正常的声音，除去轴承严重生锈。许多制造商将被视为前轴承的问题，主要的问题是，出的绝缘漆挥发酸在一定的温度，湿度金属的腐蚀与防护，腐蚀性物质的形成，渠道滑动轴承造成腐蚀损坏。滑动轴承寿命是制造，组装，使用密切相关，必须使每一个环节，才能使国家运作的最好的轴承，从而延长轴承的使用寿命。1、部分企业在生产涂装机轴承的过程中没有严格按清洗防锈规程和油封防锈包装的要求对加工过程中的涂装机轴承零件和装配后的涂装机轴承成品进行防锈处理。如套圈在周转过程中周转时间太长，外圈外圆接触有腐蚀性的液体或气体等。2、部分企业在生产中使用的防锈润滑油、清洗煤油等产品的质量达不到工艺技术规定的要求。3、由于涂装机轴承钢价格一降再降，从而造成涂装机轴承钢材质逐渐下滑。如钢材中非金属杂质含量偏高（钢材中硫含量的升高使材料自身抗锈蚀性能下降），金相组织偏差等。现生产企业所用的涂装机轴承钢来源较杂，钢材质量更是鱼龙混珠。4、部分企业的环境条件较差，空气中有害物含量高，周转场地太小，难以进行有效的防锈处理。再加上天气炎热，生产工人违反防锈规程等现象也不乏存在。5、一些企业的防锈纸、尼龙纸（袋）和塑料筒等涂装机滑动轴承包装材料不符合滚动涂装机轴承油封防锈包装的要求也是造成锈蚀的因素之一。6、部分企业涂装机滑动轴承套圈的车削余量和磨削余量偏小，外圆上的氧化皮、脱碳层未能完全去除也是原因之一。