锌是制造业中最通用的金属之一。由于其天然的防锈能力，锌经常被用作钢铁和其他金属的保护涂层。
一般情况下，锌合金采用压铸成型来制造零件。然而，机械加工对于精密零件和制造铸造无法实现的复杂几何形状仍然必不可少。
本文将向您介绍锌的特性、它在加工过程中的表现、最适合该工作的合金以及锌加工的最佳实践。
锌特性概述
锌是 过渡金属 原子序数为 30。它有一个 蓝白色 其密度适中（7.14 g/cm³），介于铝和钢等金属之间。
纯锌是 室温下易碎，但 变得有延展性 温度稍高时，约为120°C。它的熔点也较低（419.5°C），因此易于铸造。
锌之所以成为工业选择的一些特性包括：
耐腐蚀性能
锌会形成一层保护性氧化层（称为铜绿），保护下面的金属免于生锈。这也是为什么人们会用锌来镀钢等更容易腐蚀的黑色金属。
价格实惠
锌比铝、钢和铜等许多其他常见金属便宜。这种较低的成本使其成为产品应用的有吸引力的选择。
合金性能
锌自然具有优良的性能，因此它是一种常见的合金元素。例如，在铝合金中添加锌有助于提高强度和晶粒尺寸。在某些情况下，它还可以提高合金的耐热性。
锌加工：工艺流程和应用
由于锌的熔点低且流动性好，因此大部分情况下，锌都是通过压铸工艺制成零件的。然而，为了使铸造产品公差更严格、特征更精细，或者用锌锭制造出复杂的几何形状，通常需要进行机械加工。
锌铣削
铣削是一种多功能加工工艺，通过将金属块送入旋转的刀具来去除锌工件上的材料。
锌铣削用于生产需要平整表面或精确凹槽的支架、外壳和壳体。它还用于准备表面精加工或组装的零件。
锌车削
车削涉及在车床上旋转锌工件，同时切削工具去除材料以塑造零件。此方法用于制造圆柱形或锥形部件（衬套、垫片、轴）和细化直径。
最适合加工的锌合金
纯锌主要用于镀锌和需要高导电性的应用，在机械加工中较少使用。然而，锌合金在强度、耐腐蚀性和可加工性方面达到了平衡，这使得它们成为精密制造的理想选择。
一些商业上已知的锌合金有：
Zamak 系列
Zamak 系列是商业上已知的锌合金系列之一。其中，两种等级非常常见：
扎马克 3 是标准等级，含 96% 纯锌和 4% 铝，具有出色的尺寸稳定性和耐腐蚀性。考虑到熔化温度低，它的铸造性很高；因此是工业环境中的常见选择。
扎马克 5 具有相似的成分，但添加了 1% 的铜。这增加了强度和硬度，但延展性受到影响。尽管如此，它仍具有出色的可加工性和可铸造性。
托姆巴克
铜巴克是一种黄铜类合金，锌含量为 5-20%。它因其延展性、耐腐蚀性和光泽外观（颜色取决于合金元素）而受到重视。它常用于美学应用，包括奖章、纽扣和装饰品。
伊扎克
EZAC 是一种高性能锌合金，由铝和铜制成。它具有出色的强度、硬度和抗蠕变性。它最适合用于承受高应力的工业部件的压铸。
ZA27
由于铝含量较高（28%），它是最坚固的锌合金之一。由于其重量轻且蠕变性能好，它适用于汽车部件和结构件等重型应用。
锌加工面临的挑战
锌的柔软性可能意味着它易于加工。这在某种程度上是正确的，但锌加工还面临另一组独特的挑战。
软糖自然
锌的低熔点（419.5°C）是最大的加工挑战之一。在切削过程中，产生的热量会使材料软化，使其变得粘稠并粘在切削刀具上。这会导致刀具磨损、精度降低和表面光洁度问题。
脆性
纯锌易碎，但大多数锌合金都具有延展性。铝含量较高的合金会重新出现脆性，尤其是在铸造状态下，导致加工过程中出现碎裂或开裂。
安全挑战
机械加工过程中产生的锌粉易燃，吸入会导致呼吸道刺激。此外，当锌过热时，它会氧化，形成氧化锌。吸入氧化锌烟雾会导致一种称为金属烟热的疾病。
锌加工最佳实践
考虑到加工锌的特性和挑战，我们编制了一系列实践来帮助您有效地完成这一过程。
年级选择
正确选择合金是关键。专家们青睐 Zamak 3 和 Zamak 5 用于铸造和加工，因为它们易于操作且尺寸稳定性极佳。
切削刀具及参数
人们经常将锌与 6061 铝进行比较，作为加工参数的参考。对于铣削锌，使用标准 HSS 立铣刀进行周边铣削是有效的。建议的切削速度约为铝的 50%，进给率为铝典型速率的 93%。
使用高速钢立铣刀开槽时，将速度降低至铝加工速率的 68%，进给速率为铝加工典型速率的 34%。
冷却剂的选择
锌的熔点较低，因此需要有效的冷却以避免过热和变形。可溶性和水基冷却剂均可使用。水基冷却剂尤其有效，因为它们具有出色的热管理功能。
安全装备
由于存在锌粉尘和烟雾，需要适当的个人防护设备（PPE），包括手套、护目镜和呼吸面罩。车间需要有足够的通风，以防止吸入氧化锌烟雾。
锌的表面处理选择
锌可能具有耐腐蚀性，但通常需要进行额外的表面处理以改善其外观、提高耐用性或为特定应用做好准备。
喷漆
涂漆是给表面上色。它提供额外的防腐保护，并允许美学定制。该做法用于建筑元素、消费品和汽车零部件。
电镀
电镀利用电流将一层薄薄的另一种金属（如镍、铬或金）沉积到锌表面。将锌部件浸入含有金属离子的溶液中，金属离子在电镀过程中与锌结合。
电镀可确保表面硬度、耐磨性和导电性。与其他表面处理选项一样，它用于电子、汽车和工业部件的装饰表面。
铬酸盐转化膜
铬酸盐转化（阿诺丁）涂层是将锌部件浸入化学浴中，在表面形成转化层。涂层有两个用途：抑制腐蚀和作为油漆附着的底漆。
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