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1、锌合金熔炼一、熔炼过程的物理、化学现象 合金熔炼是压铸过程的一个重要环节，熔炼过程不仅是为了获得熔融的金属液， 更重要的是得到化学成分符合规定，能使压铸件得到良好的结晶组织以及气体、 夹杂物都很小的金属液。在熔炼过程中，金属与气体的相互作用和金属液与坩埚的相互作用使组分发生 变化，产生夹杂物和吸气。所以制订正确的熔化工艺规程，并严格执行，是获 得高质量铸件的重要保证。1. 金属与气体的相互作用在熔炼过程中，遇到的气体有氢（H2） 、氧（O2） 、水汽（H2O） 、氮（N2） 、 CO2、CO 等，这些气体或是溶于金属液中，或是与其发生化学作用。2. 气体的来源气体可以从炉气、炉衬、原材料、熔剂
2、、工具等途径进入合金液中。3. 金属与坩埚的相互作用当熔炼温度过高时，铁质坩埚与锌液反应加快，坩埚表面发生铁的氧化反应生 成 Fe2O3 等氧化物；此外铁元素还会与锌液反应生成 FeZn13 化合物（锌渣） ， 溶解在锌液中。铁坩埚壁厚不断减薄直到报废。 二、熔炼温度控制 1. 压铸温度压铸用的锌合金熔点为 382 386，合适的温度控制是锌合金成分控制的一个 重要因素。为保证合金液良好的流动性充填型腔，压铸机锌锅内金属液温度为415 430，薄壁件、复杂件压铸温度可取上限；厚壁件、简单件可取下限。中央熔炼炉内金属液温度为 430 450。进入鹅颈管的金属液温度与锌锅内的 温度基本一样。通过控
3、制锌锅金属液温度就能对浇注温度进行准确的控制。并 做到： 金属液为不含氧化物的干净液体； 浇注温度不波动。温度过高的害处： 铝、镁元素烧损。 金属氧化速度加快，烧损量增加，锌渣增加。 热膨胀作用会发生卡死锤头现象。 铸铁坩埚中铁元素熔入合金更多，高温下锌与铁反应加快。会形成铁- 铝金属间化合物的硬颗粒，使锤头、鹅颈过度磨损。 燃料消耗相应增加。 温度过低：合金流动性差，不利于成形，影响压铸件表面质量。 图 4-1 示意温度对流动性的影响。 图 4-2 示意温度对力学性能的影响，温度越高，铸件结晶粗大而使力学性能 降低。图 4-1 温度对流动性的影响图 4-2 3# 锌合金浇注温度对力学性能的影
4、响现在的压铸机熔锅或熔炉都配备温度测控系统，日常工作中主要是定时检查以 保证测温仪器的准确性，定期用便携式测温器（温度表）实测熔炉实际温度， 予以校正。 有经验的压铸工会用肉眼观察熔液，若刮渣后觉得熔液不太粘稠，也较清亮， 起渣不是很快，说明温度合适；熔液过于粘稠，则说明温度偏低；刮渣后液面 很快泛出一层白霜，起渣过快，说明温度偏高，应及时调整。2. 如何保持温度的稳定 最佳方法之一：采用中央熔炼炉（图 4-3） ，压铸机熔炉作保温炉，从而 避免在锌锅中直接加锌锭熔化时造成大幅度温度变化。集中熔炼能保证合金成 分稳定。 最佳方法之二：采用先进的金属液自动送料系统（图 4-4） ，能够保持稳 定
5、的供料速度、合金液的温度及锌锅液面高度。图 4-3 运豪机铸有限公司中央熔炼炉图 4-4 成达玩具厂自动加料机 如果目前生产条件是在锌锅中直接加料，建议将一次加入整条合金锭改 为多次加入小块合金锭，可减少因加料引起的温度变化幅度。三、锌渣的产生及控制通过熔炼合金从固态变为液态，这是一个复杂的物理、化学过程。气体与熔融 金属发生化学反应，其中氧的反应最为强烈，合金表面被氧化而产生一定量的 浮渣。浮渣中含有氧化物和铁、锌、铝金属间化合物，从熔体表面刮下的浮渣 中通常含有 90%左右的锌合金。锌渣形成的反应速度随熔炼温度上升成指数增 加。正常情况下， ，原始锌合金锭的产渣量低于 1%，在 0.3 0
6、.5%范围内；而重熔 水口、废工件等产渣量通常在 2 5%之间。1. 锌渣量的控制 严格控制熔炼温度，温度越高，锌渣越多。 尽可能避免锌锅中合金液的搅动，任何方式的搅动都会导致更多的合金 液与空气中氧原子的接触，从而形成更多的浮渣。 不要过于频繁的扒渣。当熔融的合金暴露于空气中都会发生氧化，形成 浮渣，保留炉面一层薄的浮渣有利于锅中液体不进一步氧化。 扒渣时，使用一个多孔（6 mm）盘形扒渣耙，轻轻从浮渣下面刮过， 尽可能避免合金液搅动，将刮出的渣盛起，扒渣耙在锌锅边轻轻磕打，使金属 液流回锌锅中。2. 锌渣的处理 卖回原料供应商或专门处理厂，因为自行处理可能成本更高。 压铸厂自行处理。需要有
7、单独的熔炉，锌渣重熔温度在 420 440范 围内。同时加入助熔剂。熔炼 100 公斤渣，需加入 0.5 1.5 公斤助熔剂，先均 匀散发在金属液面，随后用搅拌器将其均匀混入熔融金属中（约需 2 4 分钟） ， 保温 5 分钟后，表面产生一层更似泥土类的东西，将其刮掉。四、水口料、废件重熔水口料、废料、垃圾位、报废工件等，不宜直接放入压铸机锌锅内重熔。原因 是这些水口料表面在压铸成形过程中发生氧化，其氧化锌的含量远远超过原始 合金锭，当这些水口料在锌锅中重熔时，由于氧化锌在高温条件下呈粘稠状态， 将其从锌锅取出时，会带走大量的合金成分。把水口料等另外重熔，是为了将氧化锌和液体合金中有效的分离开
8、，熔炼中须 加入一些溶剂，铸成锭后使用。五、电镀废料重熔电镀废料应同无电镀废料分开熔炼，因为电镀废料中含铜、镍、铬等金属是不 溶于锌的，留在锌合金中会以坚硬的颗粒物存在，带来抛光和机加工的困难。电镀废料重熔中注意将镀层物质与锌合金分开，先将电镀废料放入到装有锌 合金熔体的坩埚中，这时不要搅动熔体，也不要加入熔剂，利用镀层物质熔点 高，镀层不会熔入合金中，而会在最初一段时间内浮在熔液表面，当全部熔化 后，让坩埚静置 15 20 分钟，看表面是否还会有浮渣出现，把浮渣刮干净。经 过这一道工序后，再看是否有必要加精炼剂。 六、熔炼操作中注意事项1. 坩埚：使用前必须进行清理，去除表面的油污、铁锈、熔
9、渣和氧化物等。为 防止铸铁坩埚中铁元素溶解于合金中，坩埚应预热到 150 200，在工作表面 上喷一层涂料，再加热到 200 300，彻底去除涂料中水份。2. 工具：熔炼工具在使用前应清除表面脏物，与金属接触的部份，必须预热并 刷上涂料。工具不能沾有水分，否则引起熔液飞溅及爆炸。3. 合金料：熔炼前要清理干净并预热，去除表面吸附的水分。为了控制合金成 分，建议采用 2/3 的新料与 1/3 的回炉料搭配使用。4. 熔炼温度绝对不能超过 450。5. 及时清理锌锅中液面上的浮渣，及时补充锌料，保持熔液面正常的高度（不 低于坩埚面 30 mm） ，因为过多的浮渣和过低的液面都容易造成料渣进入鹅颈司 筒，拉伤钢呤、锤头和司筒本身，导致卡死锤头、鹅颈和锤头报废。6. 熔液上面的浮渣用扒渣耙平静地搅动，使之集聚以便取出。
