1导言

近年来，由于国内汽车、家电、建筑、电信等行业的发展，国内热镀锌钢板、钢件需求量越来越大，热镀锌合金锭的需求量也越来越大；在带钢连续镀锌生产线上需要的主要是1t以上的大合金锭，这些合金锭一般情况下是直接加入热镀锌锅中，如果这些大合金锭质量不好，就会直接影响热镀锌钢板的质量，甚至会出现炸锅等安全事故；但是热镀锌合金广泛使用的主要局限性在于它们的高密度以及随着温度和时间的增加而丧失的机械性能。

2合金锭产生缺陷原因分析

合金锭在凝固结晶时的体积收缩是铸锭出现缩孔、内部孔洞、裂纹的内在因素，而冷凝条件则是其外在因素；假若铸锭由下向上单方向依次凝结，则铸锭内部自然不会有缩孔产生；当由下向上同时又由外向内依次冷凝时，将在铸锭上部形成开口的锥形缩孔；当上部也和四边及底部同时冷凝时，将形成封闭的缩孔；也可以出现上述两种缩孔的混合形式。一般来说，任何被固体所完全孤立分离的那部分液体，由于无从补缩，冷凝后都会留下缩孔。至于裂纹，是由于冷却的不均匀导致的收缩拉裂。对于用宽而浅的铸模生产的铸锭，由于侧壁冷却不会导致合金液上表面的快速凝固闭合，只会在模壁周围凝固一层，而上表面中间的液体不会快速凝固，从而能够充分补缩，基本能实现由下而上依次凝固而不会出现缩孔、内部孔洞等缺陷。

3热镀锌合金锭制造工艺

铸造厂使用的合金超过25种，并且与商业最相关的合金已在国际标准中指定。添加铜可以提高合金的抗拉强度、硬度和耐磨性以及蠕变性能。通常，也存在少量的镁以抑制晶间腐蚀，即使在现代实践中，由于锌的高纯度其需求非常有限。根据合金元素的数量，通常可以通过不同的工艺来制造市场上可买到的锌合金：热室压铸、冷室压铸、重力铸造和砂型铸造，以及旋转铸造和搪瓷铸造。锌合金由于熔点低通常通过热镀锌合金锭技术进行加工。当合金元素的数量增加时，由于其熔化温度和对注射系统的侵蚀，与之发生反应或溶解的态势随之增加，需要进行冷室压铸。热镀锌合金锭涉及在高压和高速下将熔融金属注入永久性模具中。这样就可以得到近净形铸造的铸件，其特征是薄截面、严格的尺寸公差、光滑的表面、高生产率等。特别是在热镀工艺中，注射系统（包括向被加热的通道供料的泵）鹅颈管浸入装有熔融合金的坩埚中。相反，在冷室压铸中，熔炉与铸造机是分开的，液态金属通过钢包被转移到注入系统（喷丸套筒）中。必须注意，由于在冷加工过程中形成裂纹的风险（低塑性）和时效硬化作用有限，上述所有锌合金通常都不会进行冷加工或热处理以改善机械性能。因此，除了某些表面处理外，它们通常以铸态使用。由此可见，零件的质量及其微结构在定义组件性能方面起着重要作用。

4热镀锌合金锭的质量控制分析

4.1拉伸性能及硬度

热镀锌合金锭的力学性能主要取决于铸造条件和合金的化学成分。关于第一点，每个铸造过程的特征都是特定的凝固/冷却速率，这些固化/冷却速率是最终零件微观结构的原因。特别是，高压铸造有望促进快速凝固和冷却，从而产生精细的组织，同时砂或重力铸件的特征在于冷却速度较慢，从而确定较粗糙的组织。结果，良好的压铸零件应显示出比重力或砂铸零件更高的机械性能。热镀锌合金元素（如铝和铜）对机械性能的影响已在文献中进行了广泛讨论。集中在退火后铝含量低（亚共晶）的二元重力锌铝铸造合金上，发现铝的含量与机械性能之间存在一定的关系。锌铝合金的硬度、伸长率和屈服应力会增加，这是由于添加合金元素引起的晶粒细化，固溶和第二相（骨架）强化机制所致。高含量的铝含量（5%～25%）对铸锌基合金的影响，硬度和强度随铝含量的增加而增加，同时冲击能量降低。这些结果归因于相对坚硬的树枝状晶体的尺寸和体积分数，这些树枝状晶体随铝的增加而增加，并且与锌在富铝相中的固溶度相结合。

4.2耐磨性和抗汽蚀性

由于热镀锌合金材料的特定应用领域，从时尚和装饰（带扣、链条和皮带、拉链等）到汽车行业（小型齿轮、齿轮齿条、滑轮、齿轮箱等），耐磨性对于锌基合金尤其重要。另外，锌合金通常用于轴承生产中以代替铜基合金。因此，热镀锌合金的滑动磨损行为已通过科学的试验方法广泛地研究了科学文献，主要是通过销钉在磁盘上或磁盘上的块（环）配置进行的测试。锌合金在室温下会随时间显着降低机械性能。这种现象的易感性是由铸造产品典型的非平衡凝固和冷却条件引起的，该条件会导致随后的固态转变为更稳定的构型。这些反应在室温下非常缓慢地发生，并且随着温度的升高以更高的速率发生。实际上，由于锌的低熔点，锌合金在低温下已经老化，因为在室温下扩散很高。为了稳定锌合金的性能，经常提出在65℃～105℃下进行人工时效处理。在85℃的温度下进行24h的人工时效处理只会导致性能的部分下降。实际上，就机械性能而言，结果与自然老化一年后的结果不具有可比性。另外，由于在较厚样品中的扩散距离较长，因此在此温度下进行人工时效与稀薄样品中的自然老化程度不符。

4.3蠕变机理

多年来，锌合金锭的蠕变机理（与时间和温度有关的变形，在恒定施加负载下的塑性流动）一直受到广泛争议。实际上，由于它们的熔点低，这种现象与该族合金特别相关，这是其结构部件应用受限的原因之一，尤其是暴露于100℃以上时。通常，可以为热镀锌合金锭的蠕变行为定义三个阶段。初始蠕变主要受应变硬化现象的影响，其特征是随时间变化的速率。在二次过程中，应变硬化效应被恢复现象所补偿。导致失效，由于基体的整体软化和承载截面的减小，导致应变率急剧增加。设计人员的重要参数是设定应变的时间（例如，应变为1%的时间）和在设定时间内产生设定应变的应力（例如，在100，000h内产生0.2%应变所需的应力）。锌合金蠕变行为的早期研究可以通过经验方程确定蠕变伸长时间，应力和温度之间的关系，可以适合各种锌合金的行为。

5结论

在本文中，提供了锌合金性能的概述，特别注意了热镀锌合金锭的生产工艺和质量控制分析。在对商品合金及其相关制造工艺进行了初步总结之后，描述了微观结构特性。在这方面，讨论集中在使用最广泛的热镀锌合金锭。随后，描述了各个方面，例如拉伸性能、耐磨性、蠕变行为和耐腐蚀性。由于锌合金对这种现象特别敏感，因此有一段专门讨论了自然时效对材料性能的影响。当前讨论热镀锌合金锭性能的总体目的是使读者能够更好地理解适用于该族合金的特定应用。

参考文献：

[1]和少龙,尚朝表,马强,字茂云,陈凯.复杂金泥造渣熔炼试验研究与生产实践[J].云南冶金,2021,50(02):51-54.

[2]何梅琼.Al-Li合金锭在熔炼时的熔体保护及加Li方法[J].铝加工,2019(04):23-26.

[3]耿铁强,朱正旺,李文,张海峰.ZrCu基非晶合金的制备及其力学性能[J].金属热处理,2018,43(08):13-17.

[4]刘明东.高硅合金浇注工艺改进技术[J].甘肃冶金,2018,40(04):20-21+24.

[5]何建明,周明丽.356 A.2合金锭生产工艺控制研究[J].山西冶金,2018,41(02):33-35.

[6]朱红梅,潘美君,王德龙.PLC在13kg合金锭码垛机系统中的应用[J].自动化应用,2015(08):62-63.