鋅是製造業中用途最廣泛的金屬之一。由於其天然的防銹能力，您經常會發現它可作為鋼和其他金屬的保護塗層。
通常，鋅合金採用壓鑄成型來製造零件。然而，機械加工對於精密零件以及製造鑄造無法提供的複雜幾何形狀仍然至關重要。
本文將向您介紹鋅的特性、它在加工過程中的表現、最適合該工作的合金以及鋅加工的最佳實踐。
鋅特性概述
鋅是一種過渡金屬，原子序數為 30。它呈藍白色，密度適中（7.14 克/立方公分），介於鋁和鋼等金屬之間。
純鋅在室溫下很脆，但在稍高的溫度下（約 120°C）會變得有延展性。它的熔點也很低（419.5°C），這使得它易於鑄造。
鋅之所以成為工業選擇的一些特性包括：
耐腐蝕性能
鋅會形成一層保護性氧化層（稱為銅綠），防止底下的金屬生鏽。這也是為什麼它被用於鍍鋅鋼等更容易腐蝕的黑色金屬的原因。
承受能力
鋅比許多其他常見金屬（如鋁、鋼和銅）便宜。較低的成本使其成為產品應用的一個有吸引力的選擇。
合金性能
鋅天然具有優良的性能，這就是它成為常見合金元素的原因。例如，在鋁合金中添加鋅有助於提高強度和晶粒尺寸。在某些情況下，它還能提高合金的耐熱性。
鋅加工：製程與應用
鋅由於熔點低、流動性好，大多採用壓鑄製程來製造零件。然而，通常需要進行機械加工以實現鑄造產品更嚴格的公差、細化特性或用鋅錠創建複雜的幾何形狀。
鋅銑削
銑削是一種多功能加工工藝，透過將金屬塊送入旋轉的刀具來去除鋅工件上的材料。
鋅銑削用於生產需要平整表面或精確凹槽的支架、外殼和殼體。它也用於準備零件的表面處理或組裝。
鋅車削
車削包括在車床上旋轉鋅工件，同時切削工具去除材料以塑造零件。此方法用於創建圓柱形或圓錐形零件（襯套、墊片、軸）並細化直徑。
最適合加工的鋅合金
純鋅主要用於鍍鋅和需要高導電性的應用，在機械加工中較少使用。然而，鋅合金在強度、耐腐蝕性和可加工性之間取得了平衡，這使其成為精密製造的理想選擇。
一些商業上已知的鋅合金有：
Zamak 系列
Zamak 家族是商業上知名的鋅合金家族之一。其中，兩個等級非常常見：
- 鋅合金3 為標準等級，含96％純鋅和4％鋁，具有優異的尺寸穩定性和耐腐蝕性。由於熔化溫度低，因此可鑄造性高；因此這是工業環境中的常見選擇。
- 鋅合金5 具有相似的成分，但添加了 1% 的銅。這會增加強度和硬度，但延展性會受到影響。儘管如此，它仍具有優良的可加工性和可鑄造性。
冬巴克
Tombak 是一種類似黃銅的合金，含鋅量為 5–20%。它因其延展性、耐腐蝕性和光澤的外觀（顏色取決於合金元素）而受到重視。它常用於美學應用，包括獎章、紐帶和裝飾品。
埃扎克
EZAC 是一種含有鋁和銅的高性能鋅合金。它具有出色的強度、硬度和抗蠕變性。它最適合用於承受高應力的工業部件的壓鑄。
ZA27
由於鋁含量較高（28%），它是最堅固的鋅合金之一。由於其重量輕且蠕變性能良好，它適用於汽車零件和結構件等重型應用。
鋅加工面臨的挑戰
鋅的柔軟性可能表明它易於加工。從某種程度上來說這是正確的，但鋅加工也帶來了另一組獨特的挑戰。
軟糖自然
鋅的低熔點（419.5°C）是最大的加工挑戰之一。在切割過程中，產生的熱量會軟化材料，使其變得粘稠並粘在切割工具上。這會導致工具磨損、精度降低和表面光潔度問題。
脆性
純鋅易碎，但大多數鋅合金都具有延展性。在鋁含量較高的合金中，脆性可能會重新出現，尤其是在鑄造形式中，導致加工過程中出現碎裂或開裂。
安全挑戰
機械加工過程中產生的鋅粉易燃，吸入會導致呼吸道刺激。此外，當鋅過熱時，它會氧化，形成氧化鋅。吸入氧化鋅煙霧會引起一種稱為金屬煙熱的疾病。
鋅加工最佳實踐
考慮到加工鋅的特性和挑戰，我們編制了一系列實踐來幫助您有效地完成此過程。
年級選擇
正確選擇合金是關鍵。專家們青睞 Zamak 3 和 Zamak 5 用於鑄造和加工，因為它們易於操作且尺寸穩定性極佳。
切削刀具及切削參數
鋅通常與鋁 6061 進行比較，作為加工參數的參考。對於銑削鋅，使用標準 HSS 立銑刀進行週邊銑削是有效的。建議切割速度約為鋁切割速度的 50%，進給率為鋁典型進給率的 93%。
使用高速鋼立銑刀開槽時，將速度降低至鋁加工速率的 68%，進給速率為鋁加工典型速率的 34%。
冷卻液的選擇
鋅的熔點低，需要有效的冷卻以避免過熱和變形。可溶性和水性冷卻劑均可使用。水性冷卻劑特別有效，因為它們具有出色的熱管理功能。
安全裝備
由於存在鋅塵和煙霧，因此需要配備適當的個人防護設備（PPE），包括手套、護目鏡和呼吸面罩。車間需要有足夠的通風，以防止吸入氧化鋅煙霧。
鋅的表面處理選擇
鋅可能具有耐腐蝕性，但通常需要進行額外的表面處理以改善其外觀、提高耐用性或為特定應用做好準備。
油漆
繪畫就是給表面著色。它提供額外的防腐保護並允許美學定制。此實踐用於建築元素、消費品和汽車零件。
電鍍
電鍍利用電流在鋅表面沉積一層薄薄的另一種金屬（如鎳、鉻或金）。將鋅零件浸入含有金屬離子的溶液中，金屬離子在加工過程中與鋅結合。
電鍍可確保表面硬度、耐磨性和導電性。與其他精加工選項一樣，它用於電子、汽車和工業部件的裝飾飾面。
鉻酸鹽轉化膜
鉻酸鹽轉化（阿諾德）塗層是透過將鋅零件浸入化學浴中來完成的，該化學浴會在表面形成轉化層。塗層有兩個用途：抑制腐蝕並作為油漆粘附的底漆。
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