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项目２ 典型的压铸合金材料与熔炼
一
项目导入
二
相关知识
三
项目实施
典型压铸合金材料与熔炼
【能力目标】
根据成型制品的使用环境和技术要求等因素，
在考虑性价比的前提下，合理选用压铸材料。
【知识目标】
1.对压铸合金的基本要求；
2.常用压铸合金及其使用特点；
3.常用压铸合金的熔炼；
4.产品的使用特点。
一、项目导入
汽车的发动机汽缸体选用什么
材料？
二、相关知识
（一）压铸合金
 对压铸合金的要求
密度小，导电和导热性好；
强度和硬度高，塑性好；
性能稳定，耐磨和抗腐蚀性好；
熔点低，不易吸气和氧化；
收缩率小，产生热裂、冷裂和变形的倾向小；
流动性好，结晶温度范围小，产生气孔、缩松
倾向小。
常用压铸合金及其主要特性
在压铸生产中，常用的压铸合金为铝合金、
锌合金、镁合金和铜合金，最早用于压铸的铅、
锡合金现在仅用于个别场合。近年来，黑色金属
压铸特别是不锈钢的压铸已有一定的进展，但仍
处于初始阶段，在国内用于生产者尚少。
铝合金
铝合金具有良好的压铸性能：
密度较锌合金小(2.5~2.9g/cm3)，比强度大
(σb/ρ=9~15)，高温力学性能也很好，在低温下工作时，
同样保持良好的力学性能（尤其是韧性）；
具有良好的耐蚀性，在高温工作时，仍有良好的抗蚀性
和抗氧化性能；
铝合金的导电性和导热性都很好，并具有良好切削性能；
 铝有较大的比热容和凝固潜热，大部分的铸铝合合均
有较小的结品温度间隔；
 线收缩率较小，具有良好的填充性能、较小的热裂倾
向。

铝合金的应用领域
轻、
高比强和模量、
高电和热导率、
好的腐蚀特性、
无磁性、
无毒
低熔点、
易溶化和易铸造、
机械加工性好、
成本低
饮料容器；建筑材料；航空航天工业；地面运输工业；
造船及发动机；电气和电子学材料；热交换器
汽车上的应用
摩托车上的应用
电动工具上的应用
锌合金
锌合金的特性
锌合金的压铸性能很好，具有填充成形容易．可以压铸
形状复杂、簿壁的精密件，铸件表面光滑，尺寸精度高；
结晶温度范围小、不易产生疏松；
浇注温度较低、模具的使用寿命较长；
不易粘附模具型壁，不腐蚀模具等特点。
力学性能也较高，特别是抗压和耐磨性都很好；
锌合金铸件能够很好地接受各种表面处理，如电镀、喷
涂、喷漆等；
锌合金的缺点
老化现象
它是锌合金的应用范围受到限制的主要原因。温
度低于0℃时．其冲击韧度急剧地降低；温度升
高时，力学性能下降，且易发生蠕变。
尺寸变化
锌合金在压铸成为铸件后会发生尺寸的收缩，开
始收缩速度比较快，到三五天以后，大约完成了
2/3后收缩速度减慢，尺寸逐渐趋于稳定。尺寸
变化是由于压铸后内部组织的变化、湿空气和高
温引起的腐蚀作用的结果。
锌合金的应用
结构用途：如骑车化油器，支柱，锁具，
齿轮，框架。作为结构零件，要求对机械
强度，尺寸精度，制件内部质量等要求高。
 装饰用途：如日用品，玩具，装饰品，
灯饰，手表外壳，手机外壳，金属扣，卫
浴配件等。对压铸件表面质量要求比较高，
要求表面光洁，造型美观

镁合金
镁合金的特性：
 镁合金是最轻的金属结构材料，纯镁密度为1.74g/cm3，
镁合金密度为1.75～1.90g/cm3，故它有很高的比强度，
在铸造材料中仅次于铸钛合金和高强度结构钢。
镁合金具有明显的性能优势：比强度和比刚度高；导
热导电性能好；电磁屏蔽能力强；良好的压铸成型性能、
阻尼性能、减振性能及切削加工性能；回收利用率高；
被誉为“21世纪的绿色工程材料”.
镁合金的优点
质轻，其密度是铝的2/3、钢的1/4，比强度和比刚度高;
具有优良的阻尼减振性能，疲劳强度比铝合金高;
受冲击载荷时，所吸收的能量比铝合金大一半以上;
具有熔点低、凝固快、凝固收缩小、不腐蚀钢质模具等
特点；
易于回收和切削加工;
具有良好的电磁屏蔽性能、导热导电性能;
镁含金具有优良的服模性能，在压铸时，与铁的亲和力
小，即使采用较小的出模斜度也不会出现粘模现象。
镁合金的缺点
镁与氧的化学亲和力很大，且表面生成的氧化镁膜是不
致密的，故氧化剧烈很易燃烧。因此镁的熔炼和铸造均
需采用专门的防护措施。
铸镁合金的结晶温度间隔一般都比较大，组织中的共晶
体量也较少，体收缩和线收缩均较大，镁合金压铸时，
易产生缩松和热裂。
镁的标准电极电位较低，其表面形成的氧化膜是不致密
的，因而抗蚀性较低，故镁铸件常需进行表面氧化处理
和涂漆保护。
应用范围
镁作为一种迅速崛起的工程金属材料，
每年以15％的速率保持快速增长。以镁合
金压铸件为例，根据国际镁协会的估计，
1991年，在全球镁合金压铸件中，镁的应
用已达到2.4万吨。此后每年以15％—20％
的速率稳步增长，及至1997年，已达6.4万
吨。2000年突破10万吨大关。到2008年，
可能增加到24万吨规模，其中80％是汽车
工业的应用。
镁合金在道路交通工具上的应用
镁合金进气歧管
奔驰镁合金坐椅
框架
镁合金轮毂
摩托车零部件
镁合金在3C产品和手动工具上的应用
手锯壳体
移动电话壳体
摄象机壳体
镁合金笔记本外壳
镁合金手机外壳
镁合金照相机外壳
铜合金
铜合金的性能：
铜合金的力学性能高，其绝对值超过锌、铝和
镁等合金；
铜合金在大气中及海水中都有良好的抗蚀性能；
具有小的摩擦因数，耐磨性也很好；
疲劳极限和导热性都很高；
线膨胀系数较小；
铜合金的导电性能好，并且具有抗磁性能
铜合金的应用范围
应用广泛，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。
铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费
量一半以上。用于各种电缆和导线，电机和变压器的绕
阻，开关以及印刷线路板等。
在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、
仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。
在化学工业中，应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。
在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等，每生
产100万发子弹，需用铜13--14吨。
在建筑工业中，用做各种管道、管道配件、装饰器件等。
铜合金的应用结构
应用实例
铜合金管件
水龙头
内燃机轴瓦
铜合金产品
（二）压铸合金的熔炼
压铸合金的熔炼是压铸过程的重要环
节。金属从固态变为熔融状态，是一个复
杂的物理、化学反应以及热交换过程。随
着熔炼过程中合金产生金属和非金属的夹
杂物、吸收气体以及合金中的组分与杂质
含量有所变化，因而在不同程度上影响到
合金的物理、化学、工艺和力学性能。
压铸合金熔炼的一般过程
熔炼可在电阻炉、感应炉、油炉、燃气炉中
进行。
而含镁易氧化的合金在电阻炉中熔炼为宜。
电阻炉
感应炉
油炉
集中熔化
分炉保温
熔炼一般采用铸铁坩埚、石墨坩埚，也可采用
铸钢(或钢板焊接)坩埚。
铸铁坩埚
石墨坩埚
钢板焊接坩埚
1、铝合金的熔炼
装料：装料顺序因炉料不同而变化，若使用中间
合金熔炼时，首先装入金属锭，然后装入中间合
金；若用预制合金锭与回炉料时，则首先装入此
类炉料，然后再加入为调整化学成分所需加入的
金属锭或中间合金。对于一些易于损耗、熔点低
的炉料（如Mg、Zn、Sn），应该在熔化末期，
当在其他炉料熔化完后，于温度为690～700℃时
加入。在炉容量足够的情况下，可同时加入回炉
料、合金锭及中间合金，待其全部熔化后，在温
度为690～700℃时，加入Mg和Zn等
熔化： 熔融的合金在熔炉中停留时间应尽量缩短。
特别是从合金精炼后至浇铸完毕的时间不宜超过4h。
熔化过程中的最高温度一般不宜超过760℃，
坩埚底剩余50-100mm的合金液不应浇注铸件。
精炼：目的是除去合金液中的气体和氧化夹杂物，
目前广泛使用的各种无公害的精炼剂有氯盐、氟
化物、六氯化烷等。为检查合金液除气精炼的程
度，在浇注前要进行含气量检验。将精炼后的合
金液用小勺浇注在试样模中，随即用预热的薄铁
片刮熔液表面，观察其表面是否有气泡冒出。如
符合技术标准，则可正常使用。当表面冒泡严重
时，应重新精炼。压铸铝合金要在熔剂保护下进
行熔炼和保温，以防合金液吸气和产生氧化夹杂
物
2.
锌合金的熔炼
对炉料的控制
由于锌合金对Fe、Sn、Pd和Cd等有害杂质的作用极为敏
感，所以对这些杂质应严格控制，防止混入。对回炉料的
成分及有害杂质应经过化学分析，确定其含量后才能投入
使用，混杂在回炉料中的铁及其他杂质要除掉。因此，锌
合金的熔炼要单独进行，且选用高纯度的新材料，严格控
制熔炼过程，以防止锌合金的“老化”
熔剂一般有氯化铵，氯化锌等，
加入量为熔液的0.1％。
温度控制
熔炼温度控制在440-480℃，不可超过480 ℃ 。
熔炼过程：熔炼时，先加入熔点较高的铝
锭和铝铜中间合金，再加入回炉料和锌，
并撒上一层20mm厚覆盖剂，当炉料熔化
后，用钟罩压入镁锭，去除覆盖层，用占
料重0.25%～0.3%的精炼剂脱水氯化锌精
炼，除渣后运保温炉中待用
3. 镁合金的熔炼
洗涤剂准备
在熔炉旁边另设一坩埚炉，将熔剂熔化并加热至760～
800℃，以便熔炼工具在使用之前，在其中洗涤干净，
经过洗涤的工具在加热到暗红色后才能使用。坩埚内的
熔剂，在每一工作班中应清理1～2次，以除去其中的
脏物，并根据坩埚的消耗量和洗涤能力的强弱，往洗涤
坩埚中适当添加新的熔剂。洗涤熔剂还应定期更换
加料和熔化
将坩埚加热至400～450℃，
撒上占炉料重0.1%～5%的熔剂，
加入预热的镁锭、中间合金和回炉料，
待全部炉料熔化后，在温度为690～720℃时，
加入锌锭。每次加料后应在金属液面暴露部分
处添加新的熔剂
精炼
将金属升温到700～730℃，用搅拌勺激烈地由上而下搅拌
合金液5～8min，直到金属液面呈现镜面光泽为止。在搅拌
过程中，应向金属液面均匀不断地撒上熔剂，其消耗量为
炉料质量的0.8％～1％。除去金属液表面的熔渣或熔剂，并
撒上一层新熔剂，然后升温至780℃，在此温度下使金属液
静置不少于15min，然后转至保温炉待用。镁合金在整个熔
炼和保温过程中，如发现金属液面上有燃烧现象时，应立即
撒上新熔剂，并停留2～3min后进行压铸，以免将熔剂夹杂
带入铸件中，影响铸件质量
镁合金熔炼可在保护性气体或熔剂保护下进行。
镁合金熔炼的保护气体主要是SF6。
4 、铜合金的熔炼
熔化和脱氧
压铸铜合金主要是黄铜，熔炼温度一般为1100～
1150℃。黄铜含有较多的锌，在熔炼温度下，锌
对铜液有脱氧作用，故铅黄铜一般不需加入脱氧
剂进行脱氧；但硅黄铜仍需加入脱氧剂进行脱氧
硅黄铜熔炼的加料顺序是先加入铜硅中间合金，
然后才加入铜和锌。熔炼过程中硅黄铜表面上有
一层致密的氧化膜，可显著减少锌的蒸发。因此
不一定要采用覆盖剂，而熔炼铅黄铜仍需要加入
覆盖剂。
含气量检验
熔炼后将金属液浇入样模内，待冷却后，观察其
表面情况，若试样中间凹下去，表示合金液含气
量小；若中间凸起或者不收缩，则表示合金液气
体含量较多。此时可加入除气剂除气。黄铜也可
加热除气，加热至锌的沸点。锌蒸发沸腾时带出
气体。在铜合金中只允许除气2～3次，如还有气
体存在，则该炉合金不能用于压铸
三、项目实施
汽缸体为汽车的主要零部件，
要求具有一定的强度和耐磨
性能，耐高温，耐腐蚀，质
轻，精度中等。采用ADC12
材料，零件的使用性能满足
实际要求，但在压铸时，要
采用冷室压铸机压铸 ，合理
控制压铸压力。
思考题：
要生产优质的压铸件，对压铸合金有哪些
要求。常用的压铸合金有哪些？为什么铁
合金很少用于压铸生产？