锌合金

以锌为基础加入其他元素的合金
锌合金(英文名:zinc alloy)是以锌为基础加入其他元素的合金,加入的元素有低熔点元素Al、Mg、Pb、Bi等,高熔点元素Cu、Ti、Si、Cr、Ni等,还有稀土元素La、Ce、Pr、Gd等。[2]锌合金具有良好的铸造工艺性和成形效果,其机械加工性能好,具有优良的表面质量、耐蚀性和导电导热性。[3]具有一定的流动性、蠕变性能、断裂韧性和摩擦磨损特性等性能。[4]锌合金按元素组成可分为锌基二元合金体系、锌铝基三元及多元体系,其中锌铝合金按铸造方法可分为压铸锌合金和重力铸造锌合金。[5][6]锌合金可以应用于制作模具和配件,生物医学上锌合金可用于治疗骨质疏松,还适用于血管支架。锌合金还可以用作装饰品等。[7][8]

发展历史

锌合金的发展最早是因为19世纪末压铸机的发明。迫于当时的经济发展需求,发明出了最早的压铸锌合金Zn-6Sn-3Cu-0.5Al,用其代替部分锡产品。为了解决锌熔体容易腐蚀铁基熔铸工具的问题,在该合金中加入了铝,由此出现了一个新的合金系列——锌铝合金,1918年成分为Zn-10Al-0.5Cu的压铸合金开始使用,直到20世纪30年代初,压铸锌合金的成分基本定型。新泽西新公司生产了第一个标准化的锌压铸合金,命名为4-3合金,1930年发明出了不含铜的Zamak-3合金,之后针对实际用途相继改进生产了Zamak-4合金、Zamak-5合金和Zamak-6合金。1932年底锌铝合金已经全部标准化,19世纪20年代是压铸锌合金发展的全盛时期。[9][10]
重力铸造锌合金的使用始于第二次世界大战时,德国因缺铜使用重力锌合金来代替青铜等材料。直到20世纪50年代末时全球铜、锡资源紧张,1959年,国际铅锌研究协会在新泽西新发起了一项锌合金研究计划,在1962年研制出了含有12%铝、0.75%铜和0.015%镁的锌合金,其被命名为ILZRO12合金。由于ILZRO12合金的冲击韧性低,经过改善研究出了铝含量降低的ZA-12合金,并在70年代末相继研制了韧性和强度更好的ZA-8和ZA-27重力铸造锌合金。[9]
加工锌合金于19世纪60年代开始发展,到60年代中期,国际铅锌研究协会首先研制出含Cu 1.0、含Ti 0.25~0.3的锌合金,又研制出了添加Cr的锌合金。这两种合金既可以进行压铸生产,又可以作为加工材使用,之后又研制出了高强度、抗蠕变Zn-Cu-Ti合金。[9]