鋅基合金常用於製造什麼的軸承

1. 鋅基合金的鑄件品質

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、噴塗、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。當合金成分中雜質元素鉛、鎘、錫超過標准時，導致鑄件老化而發生變形，表現為體積脹大，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，因而集中於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）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。但由於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。經過一定時間之後，這種過飽和現象會逐漸解除，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。
應用於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。
應用於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: 用於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定性，但流動性較差。
應用於壓鑄尺寸小、精度和機械強度要求很高的工件，如電器件。
Superloy: 流動性最佳，應用於壓鑄薄壁、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：
（1） 力學性能，抗拉強度，是材料斷裂時的最大抗力；
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。
（2）工作環境狀態：工作溫度、濕度、工件接觸的介質和氣密性要求。
（3） 精度要求：能夠達到的精度及尺寸穩定性。
2. 工藝性能好：（1）鑄造工藝；
（2）機械加工工藝性；
（3）表面處理工藝性。
3. 3. 經濟性好：原材料的成本與對生產裝備的要求（包括熔煉設備、壓鑄機、模具等），以及生產成本。
四、鋅基合金成分控制
1. 標准合金成分
Zamak 2
Zamak 3
Zamak 5
ZA8
Superloy
AcuZinc 5
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
餘量
餘量
餘量
餘量
餘量
餘量
2. 合金中個元素的作用
合金成分中，有效合金元素：鋁、銅、鎂；有害雜質元素：鉛、鎘、錫、鐵。
（1）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。
② 降低鋅對鐵的反應能力，減少對鐵質材料，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、尺寸精確、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 %時達到最大值；在3 %時降到最小值。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 %達到最大值；6 %時降到最小值。含鋁量超過4.3 %，合金變脆。含鋁量低於規定范圍，導致薄壁件充型困難，有鑄後冷卻破裂的可能。鋁在鋅基合金中不利的影響是產生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
② 細化合金組織，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，產生熱脆、韌性下降、流動性下降。
② 易在合金熔融狀態下氧化損耗。
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
（4）雜質元素：鉛、鎘、錫
使鋅基合金的晶間腐蝕變成十分敏感，在溫、濕環境中加速了本身的晶間腐蝕，降低機械性能，並引起鑄件尺寸變化。
當鋅基合金中雜質元素鉛、鎘含量過高，工件剛壓鑄成型時，表面質量一切正常，但在室溫下存放一段時間後（八周至幾個月），表面出現鼓泡。
圖6 鉛、鎘含量過高造成晶間腐蝕的顯微照片
（5）雜質元素：鐵
① 鐵與鋁發生反應形成Al5Fe2金屬間化合物，造成鋁元素的損耗並形成浮渣。
② 在壓鑄件中形成硬質點，影響後加工和拋光。
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，處於過飽和的鐵將與合金中鋁發生反應，結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。兩種溫度變化的一個共同結果是最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、銅配製成的合金錠，供應廠有嚴格的成分標准。優質的鋅基合金料是生產優質鑄件的保證。
2. 采購回來合金錠要保證有清潔、乾燥的堆放區，以避免長時間暴露在潮濕中而出現白銹，或被工廠臟物污染而增加渣的產生，也增加金屬損耗。清潔的工廠環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. 有條件的壓鑄廠最好採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定。電鍍廢品、細屑應單獨熔爐。

2. 滑動軸承的製造材料

1） 金屬材料，如軸承合金、青銅、鋁基合金、鋅基合金等
軸承合金：軸承合金又稱白合金，主要是錫、鉛、銻或其它金屬的合金，由於其耐磨型好、塑性高、跑合性能好、導熱性好和抗膠和性好及與油的吸附性好，故適用於重載、高速情況下，軸承合金的強度較小，價格較貴，使用時必須澆鑄在青銅、鋼帶或鑄鐵的軸瓦上，形成較薄的塗層。
2） 多孔質金屬材料（粉末冶金材料）
多孔質金屬材料：多孔質金屬是一種粉末材料，它具有多孔組織，若將其浸在潤滑油中，使微孔中充滿潤滑油，變成了含油軸承，具有自潤滑性能。多孔質金屬材料的韌性小，只適應於平穩的無沖擊載荷及中、小速度情況下。
3） 非金屬材料
軸承塑料：常用的軸承塑料有酚醛塑料、尼龍、聚四氟乙烯等，塑料軸承有較大的抗壓強度和耐磨性，可用油和水潤滑，也有自潤滑性能，但導熱性差。
滑動軸承在工作時由於軸頸與軸瓦的接觸會產生摩擦，導致表面發熱、磨損甚而「咬死」，所以在設計軸承時，應選用減摩性好的滑動軸承材料製造軸瓦，合適的潤滑劑並採用合適的供應方法，改善軸承的結構以獲得厚膜潤滑等。
1、瓦面腐蝕：光譜分析發現有色金屬元素濃度異常；譜中出現了許多有色金屬成分的亞微米級磨損顆粒；潤滑油水分超標、酸值超標。
2、軸頸表面腐蝕：光譜分析發現鐵元素濃度異常，鐵譜中有許多鐵成分的亞微米顆粒，潤滑油水分超標或酸值超標。
3、軸頸表面拉傷：鐵譜中有鐵系切削磨粒或黑色氧化物顆粒，金屬表面存在回火色。
4、 瓦背微動磨損：光譜分析發現鐵濃度異常，鐵譜中有許多鐵成分亞微米磨損顆粒， 潤滑油水分及酸值異常。
5、軸承表面拉傷：鐵譜中發現有切削磨粒，磨粒成分為有色金屬。
6、瓦面剝落：鐵譜中發現有許多大尺寸的疲勞剝落合金磨損顆粒、層狀磨粒。
7、軸承燒瓦：鐵譜中有較多大尺寸的合金磨粒及黑色金屬氧化物。
8、軸承磨損：由於軸的金屬特性（硬度高，退讓性差）等原因，易造成粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、微動磨損等狀況。
漆銹的預防：漆銹的特點是在一個密封式電機，一開始電機聽起來不錯，但在一段時間的倉庫，電動機變得非常不正常的聲音，除去軸承嚴重生銹。許多製造商將被視為前軸承的問題，主要的問題是，出的絕緣漆揮發酸在一定的溫度，濕度金屬的腐蝕與防護，腐蝕性物質的形成，渠道滑動軸承造成腐蝕損壞。滑動軸承壽命是製造，組裝，使用密切相關，必須使每一個環節，才能使國家運作的最好的軸承，從而延長軸承的使用壽命。1、部分企業在生產塗裝機軸承的過程中沒有嚴格按清洗防銹規程和油封防銹包裝的要求對加工過程中的塗裝機軸承零件和裝配後的塗裝機軸承成品進行防銹處理。如套圈在周轉過程中周轉時間太長，外圈外圓接觸有腐蝕性的液體或氣體等。2、部分企業在生產中使用的防銹潤滑油、清洗煤油等產品的質量達不到工藝技術規定的要求。3、由於塗裝機軸承鋼價格一降再降，從而造成塗裝機軸承鋼材質逐漸下滑。如鋼材中非金屬雜質含量偏高（鋼材中硫含量的升高使材料自身抗銹蝕性能下降），金相組織偏差等。現生產企業所用的塗裝機軸承鋼來源較雜，鋼材質量更是魚龍混珠。4、部分企業的環境條件較差，空氣中有害物含量高，周轉場地太小，難以進行有效的防銹處理。再加上天氣炎熱，生產工人違反防銹規程等現象也不乏存在。5、一些企業的防銹紙、尼龍紙（袋）和塑料筒等塗裝機滑動軸承包裝材料不符合滾動塗裝機軸承油封防銹包裝的要求也是造成銹蝕的因素之一。6、部分企業塗裝機滑動軸承套圈的車削餘量和磨削餘量偏小，外圓上的氧化皮、脫碳層未能完全去除也是原因之一。