- 5月 23, 2025
锌（符号：Zn）是制造业中的一种实用金属，因其良好的耐腐蚀性、电化学性能和生物相容性等材料特性而备受青睐。
在本文中，我们将探讨锌及其合金作为数控（CNC）加工材料的特性。文章还将介绍锌的性质、不同类型的锌合金、各种锌加工工艺，并对锌合金的可加工性进行深入分析。
锌的特性
纯锌是一种银灰色的脆性化学元素，工业应用有限。作为纯金属，锌可用于镀锌其他金属（如铁），以提高其耐腐蚀性。
然而，锌合金却极具实用性，具有多种优良特性，使其成为常见的加工材料。锌合金具有良好的抗拉强度、耐腐蚀性和高延展性。此外，锌合金可回收利用，对环境友好。而且，锌是一种价格不贵、储量丰富的金属。
锌合金的加工类型
每种锌合金都具有特定的材料性能组合。在本节中，我们将讨论一些常见的锌合金。锌的主要合金元素包括铜、锡、镁和铝。
Zamak 3
Zamak系列锌合金是最常见的锌合金牌号，其中Zamak 3是标准牌号。Zamak 3含有96%的高纯度锌和4%的铝。此外，Zamak 3的某些变体还可能含有微量的铜、镁和铁。
Zamak 3兼具延展性、强度、表面光洁度和尺寸稳定性。这些特性，加上其384°C的熔点，使其具有极高的可铸性。因此，铸造无疑是Zamak 3在工业中最常见的应用。
Zamak 5
Zamak 5是Zamak系列的另一种锌合金牌号。与所有Zamak牌号一样，其成分除含有4%的铝外，还含有约1%的铜。
铜的添加增强了锌合金的强度和硬度。然而，这些性能的提升是以延展性和尺寸精度的降低为代价的。总体而言，Zamak 5是一种具有良好可铸性和可加工性的优质锌合金
ZA 8
ZA 8是一种含铝量为8.4%的锌铝合金。其主要特性包括高强度、高硬度以及蠕变强度，这是锌合金牌号中独有的特性。此外，ZA 8支持各种表面精加工工艺，因此常被用于制作装饰性物品。
ZA 8的主要优势之一在于其与压铸方法的兼容性，包括热室压铸。其流动性使得铸造具有复杂几何形状和薄壁特征的零件成为可能。
EZAC
EZAC是一种创新的锌合金牌号，含有铝和铜。它具有显著的强度、硬度和蠕变性能，通常被认为是常见锌合金牌号中性能最佳的。
EZAC特别适用于压铸应用，这得益于其熔点和流动性。其较低的熔点使其兼容热室压铸，从而增加了其在多个行业中的潜在应用。
ZA 27
ZA 27是另一种高铝含量锌合金，含有约28%的铝和2.5%的铜。它重量轻、强度高、硬度大，且具有良好的蠕变性能。此外，ZA 27在锌合金中具有相对较高的熔点，使其适用于冷室压铸。
Tombak
Tombak主要是一种含锌量约为5%-20%的黄铜合金。它以成本低、可塑性强和光泽外观著称。根据其他合金元素（如锡、铜、铅等）的组成不同，Tombak可呈现出不同的颜色。
由于其金色的外观，Tombak常被用于制作具有装饰价值的物品，如奖牌、装饰品和纽扣。
锌合金的可加工性
锌合金通常易于加工，不会引发太多问题。然而，与任何材料一样，锌合金在加工过程中会表现出一些特定行为，需要加工人员考虑并调整加工参数以获得理想的结果。以下将讨论锌合金可加工性的一些核心方面。
粘性行为
锌在加工过程中会迅速升温，伴随温度升高而来的热软化可能导致材料出现“粘性”。这意味着锌合金倾向于粘附在刀具的切削刃上，加剧刀具磨损，并降低切削性能。
低熔点
另一个与温度相关的问题是，热软化有时可能阻碍加工人员采用激进的加工方法。例如，由于材料剪切过多，可能无法实现非常高的进给速度。
脆性
尽管锌合金本身具有延展性，但某些高铝合金牌号的脆性行为可能导致崩刃问题。
安全隐患
虽然锌加工产生的切屑较短且易于管理，但精细加工或研磨应用可能会产生粉尘，这些粉尘不应被吸入。因此，在进行此类操作时，建议确保良好的通风。
锌合金的不同加工工艺
锌合金是机械加工车间中的常见材料。它们适用于多种加工操作，以下将简要介绍其中一些。
铣削
铣削是锌加工中最广为人知的加工工艺。借助先进的多轴CNC加工能力，铣削是制造不规则棱柱形零件的首选工艺。
车削
车削有助于在车床上加工圆柱形物体。现代车床具有多轴加工能力和高精度，包括车铣复合加工。与铣削一样，车削锌合金相对容易，但可能会遇到材料软粘性的问题。
钻孔
钻孔是标准的制孔加工工艺，使用各种长径比和螺旋槽的钻头。为最小化切削区的热量积聚，钻孔锌合金时最好采用洪水式冷却和锋利的钻头。否则，锌合金可采用较大的切削参数进行加工，从而实现较高的材料去除率。
压铸
压铸是一种高效且受欢迎的制造工艺，用于生产具有复杂形状和严格公差的锌制件。与传统加工工艺不同，压铸需要使用模具或压铸模来制造所需零件。
电火花加工（EDM）
电火花加工并非传统的加工工艺，但仍是机械加工车间中用于生产棱柱形零件的一种非常有用且常见的方法。锌的良好导电性使其成为一种兼容EDM的材料。
锌制件的表面精加工选项
锌合金兼容多种表面精加工方法，包括：
- 电镀：锌合金可通过电镀镍和钴等材料来实现特定的表面精加工、性能以及增强的耐腐蚀性。
- 铬酸盐转化涂层：铬酸盐转化涂层可改善锌合金的外观和耐腐蚀性。此外，该涂层还提供多种颜色选择。
- 粉末喷涂：粉末涂装使表面呈现粗糙外观，并使其具有抗刮擦和抗磨损等机械作用的能力。
- 阳极氧化：阳极氧化在锌合金表面形成一层薄薄的氧化物保护膜，从而提高其耐腐蚀性。
- 喷漆：锌合金兼容各种油漆，使用户能够获得所需的任何颜色。
锌合金加工的技巧
我们已经确定锌合金的可加工性较高。与钛等其他材料相比，锌合金并不那么难以处理。然而，为了优化锌合金的加工过程，这里还有一些专家建议。
选择易加工的锌合金型号
这一点不言而喻，但也容易被忽视。当有多种锌合金可供选择时，应选择加工人员更易于管理的合金，如Zamak 3或Zamak 5，这将在尺寸精度和节省时间方面带来回报。
使用锋利的切削刀具
为应对锌合金的粘性并最小化刀具磨损，建议使用更锋利的切削刀具。锋利的刀具可施加集中的切削力，并最小化犁耕效应。从而，产生短切屑，这些切屑会飞离而非粘附在刀具上。
充分使用冷却液
热软化是锌加工中的一个主要问题。因此，充足的冷却液供应有助于最小化摩擦并控制温度，进而改善表面精加工和切屑产生。此外，应优先选择水基冷却液。
采用中等至高的切削速度
如果锌合金迅速升温，可稍微提高切削速度以降低切削温度。这将减少刀具与材料的接触时间，并通过切屑实现更高的热量散发。
使用碳化物/高速钢刀具
锌合金可能导致过度的刀具磨损或热变形。因此，碳化物是良好的选择，因其具有良好的耐磨性和热稳定性。对于较轻的加工任务，高速钢（HSS）也能很好地适用于各种锌合金牌号。
锌制件的应用
既然我们已经了解了锌合金的可加工性方面，现在就来讨论一些锌制零件的应用。以下是锌合金零件的一些简短列表。
- 汽车零部件：汽车公司使用锌合金制造发动机缸体组件、支架、装饰件等。
- 电子外壳：锌合金良好的导电性和导热性使其成为制造电子设备外壳和散热器的理想材料。
- 医疗器械：锌合金的生物相容性使其成为某些医疗器械的优选材料。
- 五金件：锌合金是紧固件（如螺丝、螺母和螺栓）的流行选择，适用于低冲击应用，如家用电器和配件。它们为这些应用提供了足够的强度、耐腐蚀性和美观的表面精加工选项。
- 消费品：锌合金也因其低成本和装饰性外观而成为消费品（如拉链、铰链和珠宝）的流行选择。
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结论
锌合金无疑是加工行业中最重要的材料组别之一，具有多种牌号、加工工艺和应用。其有益特性以及高可加工性使其成为机械加工车间的理想选择。
