锌合金（英文名：zinc 合金）是以锌为基础加入其他元素的合金，加入的元素有低熔点元素Al、Mg、Pb、Bi等，高熔点元素Cu、Ti、Si、Cr、Ni等，还有稀土元素La、Ce、Pr、Gd等。锌合金具有良好的铸造工艺性和成形效果，其机械加工性能好，具有优良的表面质量、耐蚀性和导电导热性。具有一定的流动性、蠕变性能、断裂韧性和摩擦磨损特性等性能。锌合金按元素组成可分为锌基二元合金体系、锌铝基三元及多元体系，其中锌铝合金按铸造方法可分为压铸锌合金和重力铸造锌合金。锌合金可以应用于制作模具和配件，生物医学上锌合金可用于治疗骨质疏松，还适用于血管支架。锌合金还可以用作装饰品等。

锌合金的发展最早是因为19世纪末压铸机的发明。迫于当时的经济发展需求，发明出了最早的压铸锌合金锌6Sn-3铜0.5Al，用其代替部分锡产品。为了解决锌熔体容易腐蚀铁基熔铸工具的问题，在该合金中加入了铝，由此出现了一个新的合金系列——锌铝合金，1918年成分为Zn-10Al-0.5Cu的压铸合金开始使用，直到20世纪30年代初，压铸锌合金的成分基本定型。新泽西州新公司生产了第一个标准化的锌压铸合金，命名为4-3合金，1930年发明出了不含铜的Zamak-3合金，之后针对实际用途相继改进生产了Zamak-4合金、Zamak-5合金和Zamak-6合金。1932年底锌铝合金已经全部标准化，19世纪20年代是压铸锌合金发展的全盛时期。

重力铸造锌合金的使用始于第二次世界大战时，德国因缺铜使用重力锌合金来代替青铜等材料。直到20世纪50年代末时全球铜、锡资源紧张，1959年，国际铅锌研究协会在新泽西州新发起了一项锌合金研究计划，在1962年研制出了含有12%铝、0.75%铜和0.015%镁的锌合金，其被命名为ILZRO12合金。由于ILZRO12合金的冲击韧性低，经过改善研究出了铝含量降低的ZA-12合金，并在70年代末相继研制了韧性和强度更好的ZA-8和ZA-27重力铸造锌合金。

加工锌合金于19世纪60年代开始发展，到60年代中期，国际铅锌研究协会首先研制出含Cu 1.0、含Ti 0.25~0.3的锌合金，又研制出了添加Cr的锌合金。这两种合金既可以进行压铸生产，又可以作为加工材使用，之后又研制出了高强度、抗蠕变的锌铜Ti合金。

超塑锌合金的研究于20世纪40年代开始，其中Zn-22Al合金的超塑性非常优越，具有“金属饴”的美称。中国在70年代开始对超塑合金的研究，并且得到了应用。

锌基二元合金体系有Zn-Al合金体系、Zn-Cu合金体系、Zn-Mg合金体系、Zn-Fe合金体系、Zn-Pb合金体系和Zn-Ti合金体系等。其中Zn-Al合金体系中锌和铝在液态下无限互溶，而在固态下有限互溶，锌在铝中的最大溶解度为1.14wt%；锌Cu合金体系中锌和铜可以以任何比例构成合金，随锌的增加，黄铜的颜色由红到黄到金黄变化，铜能提高锌的蠕变抗力。

Zn-Mg合金体系中镁基合金可单独被使用。由于Mg-Zn二元系合金的结晶温度间隔较大，所以铸造性能很差，加入少量锆可以改善其铸造性能，降低了合金的缩松倾向使铸件中的缩松比较集中在铸件壁的中央，对机械性能影响较小，锆还能与镁液中的铁、硅等杂质形成化合物下沉起到去除杂质的作用，并能在合金表面生成致密的氧化膜提高抗蚀性。锌对镁有很好的时效强化作用。

锌Fe合金体系中铁超过0.001 wt％时，可以在下观察到FeZn。它在一定量范围内对锌合金是有益的，因为它可以抑制晶粒的长大，因而提高材料的强度。如果含量超过了0.08wt％，延性降低、脆性增大。铁对锌的耐蚀性有影响，如果超过0.0014wt％，就在锌阳极上产生一个高电阻的富铁层来保护铁水中的铁结构。如果含铁量超过0.0025wt％，会增加酸对锌的腐蚀程度。

Zn-Pb合金体系中，铅几乎不能固溶于锌中，所以铅对锌的机械性能影响不大，但是它能降低锌的工作温度，在某些情况下，如在干电池中，铅可以减少锌的腐蚀来延长寿命。

锌铝基三元及多元合金体系中最常见的是锌Al-Mg合金体系，该体系中有6个二元反应及7个三元反应，固态的铝能与Mg5Al8、Mg3Zn3Al2、MgZn2、Mg2Zn11、ZnAl及Zn处于平衡状态。Zn-Al-Mg合金与其他元素构成多种锌铝基多元合金体系，这些锌铝基多元合金体系有各自的特点。Zn-Al-Mg-Ag合金中的银能形成细小弥散中间相以增加合金的拉伸强度及疲劳强度，还具有减少晶界周围无沉淀区及缺陷的作用，镁和锌能降低银在铝中的固溶度；锌Al-Mg-Cr合金中的铬会形成Cr2Mg3Al18化合物，可以提高Zn-Al-Mg合金的时效硬化能力；Zn-Al-Mg-Fe合金中的铁能使合金强化。Zn-Al-Mg-Li合金中的锂可以提高合金的人工时效效果；Zn-Al-Mg-Mn合金中的锰能提高合金的电阻率，也能使再结晶温度增高。

锌铝基三元合金体系除了Zn-Al-Mg合金体系外，还有Zn-Al-Cr合金体系、Zn-Al-Ni合金体系、Zn-Al-Si合金体系和Zn-Al-Sn合金体系等，Zn-Al-Cr合金体系中铬在铝中的溶解度随锌含量的增加而降低；锌Al-Si合金体系中锌使硅在铝中的固溶度稍微减小，少量锌对初生硅的尺寸及分布无影响，该系合金中Mn3SiAl15化合物能溶于锌；Zn-Al-Sn合金体系有中锌在铝中的固溶度不受锡的影响，但是锡能降低ZnAI化合物的稳定性。

锌铝合金若按铸造方法分，可分为压铸合金和重力铸造合金两大类；若按用途来分，分为仪表用合金、阻尼合金、模具耐磨合金及零件耐磨合金等。国际上用作铸件的标准系列主要有两大类，一类是ZAMAK合金，一类是ZA系列合金。ZAMAK合金有ZAMAK2、ZAMAK3、ZAMAK5及ZAMAK7，主要用于压力铸造。ZA系列有ZA-8、ZA-12、ZA-27及ZA-35，ZA-8主要用于热室压铸，ZA-12及ZA-27因有特殊熔化要求，只能用于冷室压铸，ZA-35一般用于重力铸件。

锌合金模具是指以锌为基体，添加铝、铜及镁等元素组成的合金作为制模材料，采用熔化浇注的方法制作的冲压模具。锌合金模具制模简单、制造周期短、能节约模具钢材，降低成本，还可以反复使用，适合于多品种少批量生产和新产品试制造，同时，锌合金拉深成形过程中，材料本身有自润性能和耐烧结性能，拉延件表面不易产生划痕、划伤、烧结等缺陷。锌合金在浇注模具技术上比较成熟和完善，主要有铸塑模、吹塑模、压型模、冲裁模等，在80年代开始应用于制造冷冲压模。

锌合金可以用以作夹具的夹紧块，带型面的定位块。对复杂形面的加工件用实物作模型浇注夹具体，经简单加工就可以使用，用后可以将其熔化再用、在制作切削刀具时，可用锌合金浇注固定刀体进行加工，用于端面铣刀、拉刀等。

锌铝合金用于造纸机械、纺织机械、制砖机械、筑路机械、冶金机械、起重机械、印刷机械、塑料机械及矿山机械等的配件，以及汽车、拖拉机配件。

由于锌合金的超塑性，其具有较低的强度及较高的延性，可以通过锻压、真空变形或吹压变形制成形状复杂的各种零件，例如ZA-27合金和ZA-35合金，以及ZA-40合金和ZA-43合金等高铝锌基合金可以用做轴瓦等滑动摩擦零件。锌合金还常用于仪表，例如ZK4-1合金等可以用作汽车、电力部门的仪表壳。

锌是骨形成和矿化必需的元素，能刺激成骨细胞，同时通过抑制破骨细胞抑制骨吸收，锌合金可用于治疗骨质疏松症，还适用于骨科内植物，并且对可降解锌合金的进一步优化则可赋予其抗感染和抗骨溶解的特性，从而达到多重的治疗效果。可降解锌合金也非常适用于血管支架。锌离子可通过抗氧化以及稳定血管内皮细胞膜保护血管内皮细胞，进而发挥抗动脉粥样硬化作用。

锌合金可以用作装饰工艺品。铜锌合金是很好的装饰材料，它的颜色为黄或金黄色，耐腐蚀好，机械加工性能好，既是很好的块体材料又是一种表面装饰材料。铜锌合金表面经自然氧化或在某些条件下预氧化后，表面的氧化物膜反射可见光的波长范围与金相似，表面呈现金黄色泽，这被称为仿金原理。

锌合金和电镀锌是钢铁的主要防护性镀层目前应用比较多的是锌与铁族金属元素组成的二元锌合金，即锌-、锌-钴和锌-铁合金，由于铁族原子结构和性质很相似，它们与锌形成合金的共沉积特性也很相似，其具有良好的防护性及性价比、耐蚀性和低氢脆等，锌合金镀层与锌镀层相比具有更高的耐蚀性，因此锌合金可以作为代镉镀层（特别是锌镍合金）。

由锌合金材料制作的传感器可探测的声压低且传感器灵敏度较高，这种传感器对外界声波振动信号具有良好的线性响应遥。此外，其结构简单，成本低廉，适合应用于声波振动领域。

锌合金可以用作通讯设备，油田企业技术部门在油田电网传统传输线路中采用纤芯损耗率较低的镍锌合金导线，改善了线路传输利用率低、出现故障时难以操作和维护的问题。

压力铸造锌合金物理性能：

重力铸造锌合金物理性能：

锌合金具有良好的机械加工性能，既可进行粗车、精车，也可进行研磨加工，其具有优良的表面质量、良好的耐蚀性、良好的导电导热性。锌合金中的铝能较大程度地提高锌液的流动性，从而能改善其铸造性能。高铝合金的强度高而密度小，表现出高比强的特点，含铝高于5％的锌合金，其拉伸强度变化的总趋势是随着铝含量的提高而增大，其它一些元素对锌合金力学性能也有不同程度的影响。

锌铝合金中枝晶和共晶基体的断裂性能都是各向异性的。当施加的应力垂直于基面时，枝晶容易劈裂，而处于有利取向时，它们又会表现出韧性的特征，锌铝合金中的两种组织组成物都可能致韧或致脆。

锌铜合金比锌铝合金有更好的抗蠕变性能，锌铝合金中也加入Cu，Mg等元素在不显著损害超塑性能的情况下来改善它们的抗蠕变性能。合金的抗蠕变性能随铝含量的增大而提高，而随铝含量的增加，蠕变速率减小，断裂延伸率也不随铝含量变化。

一般说来，锌合金中的铝含量提高，其耐磨性也提高。就锌铝二元合金来说，在其表面通过铝及锌的氧化物的形成而使其具有好的耐磨性。铝的氧化物硬、而锌的氧化物软，这样锌的氧化物就起到润滑的作用，他们二者的组合，便使锌合金具有了一定的耐磨特性。

普通压铸锌合金中铜的添加量仅在1％左右，其原因在于铜使合金性能不稳定，且降低冲击强度。而高铝的锌合金中为了获得实用的好的耐磨性能，多加入较高量的钢。热处理也可改善合金的耐磨性。

锌铝二元合金在切削时有一定的困难，尤其是共析成分附近处于超塑状态时就好象纯铁一样，既柔软又具有粘性。若不使用切削和磨削液，则会在刀刃上产生粘着物。此外，磨削中由于粘着物堵塞砂轮孔，使加工变得很困难。

切削力随着温度变换，从室温到低温而增大，60℃以上时随温度的升高也有增大的倾向。低温时，切削力增大是由于低温硬化所引起被切削材料最大剪切应力增高所致，高温的切削力增大则是由于被切削村料软化、粘性增加，剪切变形区域宽度增大以及剪切角减小引起的。为使切削时在切削刀具前端产生的裂纹扩展，迅速完成剪切，要求一定程度的脆性。因此添加铜、镁不仅强化锌铝合金而且也减小粘性，从而改善了可切削性。

许多金属或非金属元素能和锌形成化合物或固溶体，这些元素有低熔点元素Al、Mg、Pb、Bi、Cd、Sn、Sb等，高熔点元素Cu、Ti、Si、Mn、Be、Mo、Cr、Ni等，以及稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd等。

铝是锌合金中的主要合金元素，主要特性有：比重轻，有良好的导电性和导热性，有耐蚀性，有良好的塑性，其能较大程度地提高锌液的流动性，从而能改善其铸造性能。铝还可以净化合金熔体中的有害元素，抑制FeZn7等脆性相形成，提高韧性，使锌与铁的反应能力减弱，有效控制锌对铁材料的腐蚀。

镁能改善压铸锌合金耐蚀性能，稳定合金组织，增强铸件尺寸的稳定性。但镁含量过多会产生热脆性，使合金热裂敏感性升高，其含量以0.05％左右时最佳。镁含量控制在0.01%~0.02%范围内时，合金硬度低而不易发脆，压铸过程合金液充型能力良好。

锌合金中也经常使用铜。铜具有良好的导电性和导热性，具有很好的耐蚀性。增加铜含量可以提高合金的强度，改善耐磨损性能，但是铜含量过多会影响铸件尺寸稳定性，还会造成铸件发脆的问题，因此铜含量一般控制在0.1~1.0%之间。

压铸锌合金生产过程低能耗、无污染、原材料丰富且合金流动性良好，压铸成形后可根据需要进行电镀、喷涂、喷漆，或阳极钝化处理，处理后的合金表面具有优良的耐腐蚀性。除压铸成形方法外，锌合金还可以采用金属型铸造、砂型铸造、熔模铸造、连续铸造等多方式。

熔铸锌合金常用的设备有燃油反射炉、燃气反射炉、感应炉等。从确保产品质量的角度，工频无芯感应炉是最佳熔炼设备，由于电磁力的搅拌作用，合金液中的各金属元素可以得到充分接触混合，可以有效降低熔炼温度，缩短熔炼时间，降低生产成本，金属损失少，对促进成分均匀及合金化更有利，可获得高质量锌合金。

锌合金熔炼工艺主要有两类：一类是先熔Cu再加Al、Zn、Mg；另一类是预先熔制Al-Cu合金再熔制锌合金。前者须在超过1000℃的高温下操作，生产中很少采用；后者虽被广泛采用，但仍有高温操作且工序繁杂的缺点。利用工频无芯感应炉熔炼锌合金，可直接将全部Al锭、电解Cu以及部分Zn锭进行装料，待炉料熔化后再依次加入剩余Zn及Mg和稀土变质量。

锌冶炼厂生产锌合金，只需增设一台中频无芯感应炉制备中间合金，将原来用于熔化锌片的大功率感应电炉进行改造，在炉顶中央开设一个孔，增加一套搅拌装置，经过计量配入中间合金，搅拌混合后进行浇铸。这种生产模式的特点是工艺简单，利用现有铸锭熔化炉进行改造容易。该工艺有几个方面的不足：生产效率不高，合金成分不均匀，更换合金品种麻烦，炉温波动大 。

锌合金压铸企业必须制订安全技术措施计划，新建、扩建、改建项目要严格落实环保、安全规定，职业安全卫生设施必须符合国家标准，并且要与主体工程同时进行、同时施工、同时投入生产。企业应认真做好安全生产教育，应对职工进行岗位安全培训，并经考核合格后方能上岗。

管理者必须清楚生产现场的爆炸、火灾等危险场所，并采用可以有效控制的安全措施。生产现场应有良好的通风换气设备，应配备应急响应器材和设施，并禁止吸烟。熔化炉和保温炉上方、周边1.5米范围内禁止设置液体管道或易燃物。

锌合金企业人员要严格遵守企业规章制度，严格按照标准要求进行操作。生产人员必须按照GB/T11651的相关规定使用保护用品，非自动熔炉加料人员须戴防护面罩，进入生产现场的非操作人员必须佩戴防护眼镜和安全帽。生产现场应配备必要的急救用品。