锌材料特征图像
锌是一种耐腐蚀金属，在自然界中以闪锌矿（ZnS）、碳酸锌（闪锌矿）和炉甘石的形式存在。事实上，锌的储量位居第24位，应用范围也位居第4位。人类对锌及其合金的使用可以追溯到2,500年前，至今它仍然是现代工业的关键金属之一。
您可以轻松注意到锌在车辆、电气系统、建筑元素、镀锌涂层等中的使用。这些物品是通过 CNC 加工、铸造或钣金制造制成的。
了解锌材料的各个方面，可以帮助您为下一个制造项目选择合适的合金。让我们来探讨一下它的特性、合金类型、可加工性等等。
锌材料是什么意思？
金属锌
“锌材料”一词不仅限于纯金属形式，还包括各种锌合金。它既指纯锌，也指成分中锌含量占多数的任何材料。
锌的元素符号为“Zn”，在元素周期表中位于“30”。锌及其合金具有良好的电气、机械和化学性能。由于其天然的耐腐蚀性，锌也用于通过镀锌工艺涂覆各种材料。此外，锌的外观呈蓝灰色，更显美观。
采用数控加工、压铸和钣金加工等制造技术将锌原料加工成最终零件或产品。
锌简史
虽然在青铜时代的古希腊就可以看到早期的使用痕迹，但在 200 BCE 罗马人发明了一种有效的方法，从氧化矿石中提取金属，并将其与铜混合形成黄铜。
公元前4至3世纪，印度也开始开采锌。之后，在历史上的一段时期，大规模的开采和生产始于15世纪的中国。此后，锌在工业应用领域逐渐普及，并且 锌涂层 用于 18 世纪后期的钢铁。
锌的物理、机械和化学性质
锌是一种浅灰色材料，熔点为419.5°C，密度为7.134 g/cm³。它具有优异的耐腐蚀性、良好的导电性， 延展性和延展性。一般来说，锌会保留在 +2 氧化态，与酸和碱有轻微相互作用。
现在，让我们看看锌的各种特性和事实。
锌的物理性质
锌具有六方晶体结构，层状结构紧密，外观呈浅灰色，类似银。其熔点和沸点较低，有利于铸造，但限制了其热应用。以下列出了锌的其他物理特性。
- 金属结构： 六方密堆积，空间群 P6₃/mmc
- 密度： 室温下为7.134克/立方厘米。
- 熔点： 419.5°C
- 沸点： 907°C
- 表面纹理： 闪亮的蓝白色
- 导热系数： 120°C 时约 25 W·m⁻¹·K⁻¹
锌的机械性能
镀锌
纯锌是一种软金属，抗拉强度和杨氏弹性模量相对较低。然而，Zamak 350（锌-铝-铜）合金的抗拉强度可提升至2兆帕。此外，它还具有良好的延展性和延展性。
下面的列表概述了锌的主要机械特性。
| 查看房源 | 室温下的典型范围。 |
| 抗拉强度 | 90 – 200 兆帕 |
| 杨氏模量 | ≈ 87 – 110 GPa（通常引用的值 ≈ 108 GPa） |
| 延展性 | ≈ 0.3% – 38%（典型的商业范围：铸件为几个百分点；某些轧制形式的报告值非常高） |
| 可延展性 | 在~100–150°C 之间具有延展性/易于加工 |
| 抗压强度 | 70 – 200 兆帕 |
| 疲劳强度 | 低于钢/铝合金< 30–50 MPa（10⁷ 次循环）（纯 Zn） |
锌的化学性质
首先，锌材料表面本身就起到了天然的防腐蚀屏障的作用。它与氧气发生反应，形成氧化层，然后进一步与二氧化碳发生反应，形成碳酸盐和氧化膜。这层保护膜可以防止生锈和表面老化。
Zn+O2+2H2O→Zn(OH)
Zn(OH)2→ZnO+H2O
ZnO+2CO2+3H2O→ZnCO3⋅4Zn(OH)2
其次，它对酸和碱的反应性较弱，与酸生成锌盐，与碱生成锌酸盐。
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不同类型的锌合金
锌合金的种类
除了纯锌之外，Zamak 2、Zamak 3、Zamak 5 和 Zamak 7 也是常见的锌合金类型。这些都属于 Zamak 系列，含有不同比例的铝、镁和铜。因此，锌铝合金在机械加工车间也很受欢迎。
1. Zamak合金
Zamak合金的典型成分为94-96%的锌、3.5-4.3%的铝、0.03-1.25%的铜和0.02-0.05%的铝。Zamak合金中的铝可提高强度、硬度和强度重量比。铜进一步增强了耐磨性和耐腐蚀性，而镁则有助于提高铸造或成型时的流动性。
Zamak 2 比其他等级的合金具有更高的硬度和强度。Zamak 3 为铸造提供了最高的流动性，而 Zamak 5 则含有额外的铜，从而提高了硬度和耐磨性。
2. 锌铝合金
这些合金的抗拉强度和硬度甚至比Zamak合金更高。高比例的铝增强了纯锌金属的物理和机械性能。常见的锌铝合金类型有ZA-8、ZA-12和ZA-27，每种合金的名称都表示铝的含量。
ZA合金的一个主要缺点是添加铝会降低流动性，这在压铸工艺中是一个很大的问题。除此之外，它不会对数控加工工艺产生任何影响。如需比较，您可以进一步阅读 “锌合金与铝合金”.
3. 其他锌合金
锌合金产品
除了锌合金（ZA）和锌基压铸锌（Zamak）之外，其他合金也用于制造，例如锌镍合金、锌锡合金、锌铅合金和高强度锌合金。铅基合金可增强机械加工性，锌镍合金可改善机械性能，高强度合金则可为结构件和汽车部件提供所需的强度和坚固性。
锌零件和产品的制造工艺
生产锌零件和产品采用各种制造工艺，包括 锌加工、压铸、钣金加工和3D打印。然而，数控加工和铸造是两种主要方法。
让我们更详细地讨论这些。
锌压铸件
锌压铸模具
压铸工艺包括将熔融的锌注入一个预先制作好的模具（称为“压模”）。然后，锌在模腔内流动，并在凝固时形成外部轮廓。铸造过程在1000至2000 psi的高压下进行。同时，模具采用工具钢或铸铁经过精密加工制成。
该方法适用于大批量生产锌制品，且重复性极佳。模具可重复使用也使该工艺更具成本效益。锌压铸在各个领域都有广泛的应用。
一些值得关注的应用包括门把手、汽车内饰件、引擎盖下部件、电子外壳和装饰五金件。它与铝压铸相比如何？您可以阅读 锌压铸与铝压铸 点击此处。
锌数控加工 
锌数控加工
机械加工更适合复杂且精密的锌部件，也更适合原型制作，且成本更低。该工艺通过去除材料，将锌块、锌条、锌棒或其他工件加工成所需形状。根据工件的几何形状和复杂程度，可以采用铣削、车削、钻孔、攻丝、磨削等工艺。
对于 数控加工首先，您需要使用 SolidWorks 和 AutoCAD 等设计软件创建 CAD 模型，然后进行相应的 CNC 编程（G&M 代码）。然后，CNC 机床运行代码并控制刀具/工件沿固定路径移动以去除材料。由于这种自动化，它能够制造精确的 定制零件 公差低至±0.01毫米。
Zamak 和 ZA 合金具有良好的可加工性，是锌加工项目的理想选择。数控加工锌零件的一些应用示例包括机械套管、电连接器、传感器外壳和装饰条。
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锌材料的应用
锌的应用
目前，全球近一半的锌消耗量用于镀锌，即在铁、钢和其他金属上形成一层保护性锌层的工艺。此外，不同的锌合金可以通过各种制造方法加工成所需的零件。
锌的常见应用包括医疗、电子、汽车、建筑、施工和海洋工业。
1、镀锌
锌与基材紧密结合，形成一层薄薄的耐腐蚀层，使产品寿命延长高达 50%。热浸镀锌、电镀锌和热喷涂等方法都可用于此类应用。例如，热浸镀锌可用于涂覆结构梁、护栏、机械紧固件和传送带。
2.汽车工业
锌合金汽车零部件通常采用铸造和数控加工工艺制造。锌合金主要用于装饰件或中低负荷条件下的结构件。
Zamak 3、5 和 7 等合金经过铸造或加工，可制成车辆门锁外壳、转向部件、装饰件、紧固件等。
3、医疗行业
锌在医疗领域应用广泛，从除颤器到听诊器，不一而足。另一个有趣的事实是，锌元素在我们的免疫系统中也至关重要。此外，锌还具有良好的机械性能，适用于一些内固定和支架应用。
4、电子行业
锌用于储能电池、传感器和光电子器件。此外，连接器、外壳、商用电极以及许多其他产品都由锌材料制成。
5. 建筑与施工
锌用于镀锌结构梁、屋顶和建筑板材。此外，装饰条、外墙、浴室五金件和覆层系统等产品也用锌生产。
6。 海洋产业
另一个受益于锌高耐腐蚀性的行业是海洋工业。不同的船用五金件都镀有锌，以抵御恶劣的环境。
锌的优点和缺点
Zin 的利与弊
锌是一种用途广泛的金属，具有多种优点，包括防腐、合金成分多样、抗菌性能和导电性。但与此同时，它也存在一些局限性。它的硬度、抗蠕变性和熔点较低，纯锌易碎。
锌金属有哪些优点？
-
- 防腐： 锌通过在表面形成碳酸盐和氧化物薄膜来防止材料腐蚀。
- 合金选项： 锌可与铜、铝、镁等金属混合，改善性能，合金成分具有灵活性。
- 出色的整理效果： 由于加工后的锌部件本身具有光滑且美观的特点。在涂层方面，您可以获得一系列 镀锌颜色 根据需要进行选择。
- 抗菌： 锌具有抗菌作用，有助于保持卫生。这尤其有利于食品加工和医疗应用，确保清洁和安全。
- 电导率： 锌是一种良好的电导体，这使得它可用于连接器和其他类似物品的电连接。
- 可回收性： 锌可以通过熔化回收，回收率高，是一种环保的选择。
锌金属有哪些缺点？
- 低熔点： 锌的熔点低，不能用于热敏感应用。
- 脆性： 纯锌性质脆，抗拉强度低。
- 化学反应性： Zic与酸、碱发生反应，导致材料降解，因此不适用于酸性和碱性环境。
了解更多： 镀铬、镀锌、镀镍的区别
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结语
本文探讨了锌的诸多方面，从其合金到其应用和制造方法。了解锌的特性和合金类型可以帮助您更好地选择材料和制造方法。最终，零件或产品的最终效果取决于您对合金、加工方法和制造商的选择是否准确。
如果您对如何使您的锌部件更高效、更具成本效益还有任何疑问，请联系 ProleanTech 的专家，无论您身在世界何处。
常见问题
什么是锌？
锌是一种脆性耐腐蚀金属，用“Zn”表示，位于元素周期表的第30位。
锌金属的用途是什么？
锌主要用于镀锌钢和铁以防止腐蚀，不同的锌合金被加工或铸造成工业零件。
锌是由什么制成的？
由锌制成或含有锌的产品包括镀锌管、排水沟、屋顶、黄铜配件、压铸外壳、电池外壳、牺牲阳极和装饰五金件。
什么金属最容易熔化？
在固态金属中（汞除外），铯是最容易熔化的金属，熔点约为28.5°C。如果我们看看我们日常使用的金属，那就是锌。
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