鋅與鋅合金及應用

第1篇 緒論及鋅的特性
第１章 緒論1
1.1 鋅、鋅合金與鋅基材料的性能特點及應用1
1.2 鋅的資源3
1.3 鋅的生產(chǎn)4
１.３.１人類使用和生產(chǎn)鋅的歷史4
１.３.２鋅生產(chǎn)方法概述7
1.4 鋅的生產(chǎn)、消費和鋅礦的開采11
1.5 鋅的消費結(jié)構(gòu)13
第２章 鋅的特性15
2.1 鋅的原子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)及其對鋅物理化學性質(zhì)的影響15
２.１.１鋅的原子結(jié)構(gòu)15
２.１.２導電性和電離能15
２.１.３蒸發(fā)潛熱和沸點16
２.１.4 熔點和熔化潛熱16
２.１.５表面張力17
２.１.６化學親和力17
２.１.７原子直徑的影響18
２.１.８晶體結(jié)構(gòu)18
2.2 鋅的物理性能20
2.3 鋅的化學性能和電化學性能22
２.３.１鋅的化學性能22
２.３.２鋅的電化學性能22
2.4 鋅的力學性能26
２.４.１鋅在常溫時的力學性能26
２.４.２純度、溫度及加工狀態(tài)對鋅力學性能的影響26
2.5 鋅及其合金的工藝性能28
2.6 雜質(zhì)對鋅性能的影響30
2.7 鋅合金的類型31
第2篇 防腐蝕鋅合金
第３章 鋅的腐蝕性能及其在防腐蝕各領域的應用32
3.1 鋅在大氣中的腐蝕情況32
３.１.１影響鋅大氣腐蝕性能的因素32
３.１.２鋅在不同大氣中的腐蝕情況34
3.2 鋅在水中的腐蝕36
３.２.１ｐＨ值的影響36
３.２.２溫度的影響37
３.２.３充氣對鋅在水中腐蝕速率的影響37
３.２.４ＣＯ２含量的影響38
３.２.５碳酸鹽類的影響38
３.２.６鋅與酸、堿、鹽的作用41
３.２.７雨水對鋅的作用41
３.２.８鋅中雜質(zhì)含量對鋅腐蝕速率的影響42
3.3 鋅在土壤中的腐蝕42
３.３.１土壤環(huán)境的基本特點42
３.３.２土壤腐蝕的影響因素43
３.３.３鋅在各種土壤中的腐蝕性44
３.３.４建筑材料對鋅的腐蝕45
3.4 雙金屬腐蝕45
3.5 鋅在防腐蝕領域中的應用46
第４章 熱鍍鋅及鋅合金48
4.1 熱浸鍍鋅層的結(jié)構(gòu)和性能48
４.１.１ＦｅＺｎ二元合金系統(tǒng)狀態(tài)圖48
４.１.２鋼鐵熱鍍鋅層的結(jié)構(gòu)、各相層的性質(zhì)及其形成過程49
４.１.３影響熱浸鍍鋅層結(jié)構(gòu)的因素51
4.2 鋼材熱鍍鋅67
４.２.１鍍鋅鋼板的腐蝕過程67
４.２.２熱浸鍍鋅層的耐蝕性和鍍鋅鋼板的使用壽命68
4.3 鋼材熱鍍鋅鋁合金70
４.３.１熱浸鍍鋁層的結(jié)構(gòu)和性能特點70
４.３.２熱鍍鋅鋁合金的研制70
４.３.３鋅鋁二元合金相圖71
４.３.４熱鍍鋅鋁合金的化學成分、組織結(jié)構(gòu)及其性能特點72
４.３.５熱鍍鋅鋁合金鋼板的性能78
4.4 高耐蝕鋅鋁鎂合金鍍層93
４.４.１Ｚｎ６％Ａｌ３％Ｍｇ合金鍍層鋼板93
４.４.２Ｚｎ１１％Ａｌ３％Ｍｇ０.２％Ｓｉ合金鍍層鋼板99
4.5 其他合金鍍層鋼板106
４.５.１Ｚｎ０.５％Ｍｇ合金鍍層鋼板106
４.５.２ＺｎＮｉ合金鍍層109
４.５.３ＺｎＢｉ合金鍍層112
４.５.４ＺｎＳｎ合金鍍層113
4.6 熱鍍鋅用的鋅鍋及熔鋅操作要點114
４.６.１鍍鋅鍋的發(fā)展過程114
４.６.２金屬鋅鍋115
４.６.３陶瓷鋅鍋117
４.６.４鋅浴中鋅渣與浮渣的形成、影響及減渣除渣措施119
第５章 電鍍、機械鍍、滲鍍、熱噴涂及富鋅漆用鋅及鋅合金125
5.1 電鍍鋅及鋅合金125
５.１.１電鍍鋅的特點125
５.１.２電鍍鋅電解液類型、特點及鍍鋅層使用壽命125
５.１.３鍍鋅層的鉻酸鈍化處理127
５.１.４鐵系電鍍鋅合金128
５.１.５其他電鍍鋅合金131
５.１.６幾種主要電鍍鋅合金的性能比較133
５.１.７電鍍鋅合金國內(nèi)外應用情況133
5.2 機械鍍和黏附鍍134
５.２.１機械鍍134
５.２.２黏附鍍134
５.２.３機械鍍的特性與應用135
5.3 滲鍍鋅135
５.３.１滲鍍工藝過程135
５.３.２滲鍍鋅層的特性136
５.３.３滲鍍鋅的應用137
5.4 熱噴涂鋅及鋅合金137
５.４.１熱噴涂設備137
５.４.２熱噴涂工藝140
５.４.３噴涂材料140
５.４.４熱噴涂涂層特性142
５.４.５鋅噴涂的應用143
5.5 富鋅漆144
５.５.１富鋅漆的組成及其性能144
５.５.２富鋅漆和熱浸鍍鋅的比較與選用146
５.５.３鋅粉/氧化鋅體系146
第６章 犧牲陽極法陰極保護系統(tǒng)中的犧牲陽極鋅和鋅合金148
6.1 犧牲陽極法陰極保護原理與電偶序148
６.１.１犧牲陽極法陰極保護原理148
６.１.２電偶序149
6.2 犧牲陽極材料概論150
６.２.１對犧牲陽極材料的要求150
６.２.２常用犧牲陽極材料的種類及其特點151
6.3 鋅和鋅合金犧牲陽極153
６.３.１高純鋅犧牲陽極153
６.３.２ＺｎＡｌＣｄ三元合金犧牲陽極154
６.３.３ＺｎＡｌ合金犧牲陽極157
６.３.４其他鋅合金犧牲陽極160
６.３.５犧牲陽極的規(guī)格161
6.4 犧牲陽極的其他用途163
６.４.１犧牲陽極用作接地極163
６.４.２犧牲陽極用作接地電池164
６.４.３犧牲陽極用于接地排流和安全防范164
第3篇 鑄造鋅合金系列
第７章 鑄造鋅合金166
7.1 鑄造鋅合金的發(fā)展過程166
7.2 鑄造鋅合金的牌號及其性能167
７.２.１我國鑄造鋅合金牌號的表示方法和鑄造鋅合金國家標準167
７.２.２國外有關鑄造鋅合金的標準168
７.２.３國內(nèi)外鑄造鋅合金標準中部分鋅合金相應牌號合金成分含量的對比172
７.２.４鑄造鋅合金的物理性能172
７.２.５鑄造鋅合金的力學性能175
7.3 鑄造鋅合金的組織及性能176
７.３.１ＺｎＡｌ二元合金相圖176
７.３.２Ｚｎ中加Ａｌ的作用178
７.３.３ＺｎＣｕ二元相圖及Ｚｎ中加Ｃｕ的影響178
７.３.４ＺｎＡｌＣｕ三元合金及其相圖180
７.３.５ＺｎＭｇ二元合金及其相圖182
７.３.６ＺｎＡｌ合金中加Ｓｉ的作用183
７.３.７ＺｎＡｌ合金中加稀土的作用184
７.３.８Ｎｉ、Ｍｎ、Ｔｉ等少量合金元素的作用和Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｆｅ等雜質(zhì)的影響189
７.３.９鑄造鋅合金的性能老化及其防范措施190
７.３.１０鑄造鋅鋁合金的耐腐蝕性194
７.３.１１熱處理對鋅鋁合金性能的影響198
７.３.１２鑄造鋅合金的蠕變性能205
７.３.１３鑄造鋅合金的疲勞性能209
７.３.１４鑄造鋅合金的高溫及低溫性能212
７.３.１５鑄造鋅合金的組織、特點及用途217
7.4 鋅與鋅合金的熔煉特性222
７.４.１鋅和鋅合金在熔煉過程中的氧化行為222
７.４.２鋅與鋅合金熔煉時影響氧化燒損的因素及降低氧化燒損的措施227
７.４.３鋅與鋅合金的揮發(fā)性與吸氣性228
７.４.４鋅合金熔體的凈化處理229
７.４.５鋅合金熔體的變質(zhì)、細化處理233
７.４.６鑄造鋅合金熔煉工藝要點239
7.5 鋅合金的鑄造特性241
７.５.１壓鑄鋅合金的鑄造特性241
７.５.２重力鑄造鋅合金的鑄造特性243
7.6 鑄造鋅合金的綜合評價250
７.６.１各個鋅鋁合金的性能評價250
７.６.２鑄造鋅合金的共同特性251
第８章 鑄造鋅合金的摩擦磨損特性和阻尼性能253
8.1 鋅鋁合金作為耐磨材料的發(fā)展過程253
8.2 ЦАМ系列鋅鋁耐磨合金的性能253
8.3 鑄造鋅鋁合金ZA12與ZA27的摩擦磨損性能254
８.３.１鑄造鋅鋁合金ZA12、ZA27在潤滑油中的滑動摩擦性能254
８.３.２ZA12、ZA27在干摩擦及邊界潤滑條件下的摩擦磨損性能256
８.３.３鋅合金的摩擦磨損特性與合金的組織及加硅、加稀土的影響259
８.３.４ZA12、ZA27合金用作軸承時的pv值曲線和使用溫度等因素的影響260
8.4 鑄造高鋁鋅合金（含Al30%～45%）的摩擦磨損性能264
８.４.１ZAC303、ZAC403和ZAC45C三種高鋁鋅合金的耐磨性能264
８.４.２高鋁鋅基合金ZA43的摩擦磨損性能266
8.5 鑄造鋅鋁合金的阻尼性能270
８.５.１減振材料的提出270
８.５.２減振合金阻尼性能的表征與量度271
８.５.３減振合金的種類及鋅鋁減振合金的減振機制273
８.５.４鋅鋁減振合金的成分及性能274
第９章 鋅合金在模具中的應用279
9.1 國內(nèi)外應用鋅合金模具的發(fā)展過程279
9.2 模具用鋅合金的成分和性能279
9.3 鋅合金作為模具材料的性能特點280
9.4 鋅合金拉延成形模280
９.４.１鋅合金拉延成形模的設計要點281
９.４.２鋅合金拉延成形模的制造工藝282
9.5 鋅合金沖裁模285
９.５.１鋅合金模具沖裁過程的特點285
９.５.２鋅合金沖裁模的設計要點286
９.５.３鋅合金沖裁模制模工藝288
９.５.４鋅合金沖裁模具的安裝調(diào)試及使用290
9.6 鋅合金鋼皮導板沖裁模和鋼帶沖裁模291
９.６.１鋅合金鋼皮導板沖裁模291
９.６.２鋅合金鋼帶沖裁模293
9.7 鋅合金塑料模294
９.７.１熱塑性塑料成形工藝條件295
９.７.２塑料模結(jié)構(gòu)295
９.７.３制模工藝296
第4篇 變形鋅合金系列
第１０章 鋅與鋅合金的塑性變形行為300
10.1 鋅晶體的塑性變形行為與變形機制300
１０.１.１鋅晶體的滑移面及滑移方向300
１０.１.２滑移時晶面的轉(zhuǎn)動301
１０.１.３鋅晶體滑移時的臨界分切應力303
１０.１.４鋅單晶體的應力應變曲線及切變強化304
１０.１.５鋅晶體的孿生變形306
１０.１.６鋅單晶的彎曲和扭折308
１０.１.７斷裂和解理310
１０.１.８鋅多晶體的塑性變形311
10.2 鋅的軋制變形行為312
１０.２.１鋅鑄錠312
１０.２.２鋅的熱軋313
１０.２.３鋅的冷軋315
１０.２.４退火與再結(jié)晶319
10.3 鋅加工材力學性能的各向異性323
１０.３.１鋅加工材力學各向異性的生成及其對沖壓生產(chǎn)的影響323
１０.３.２軋制工藝對鋅材力學各向異性的影響325
１０.３.３退火對鋅加工材力學各向異性的影響328
１０.３.４加入物對鋅加工材力學各向異性的影響330
第１１章 各類變形鋅合金的成分、性能及應用331
11.1 各合金元素對變形鋅合金力學性能的影響331
11.2 鋅鉛鎘系合金333
１１.２.１電池用鋅合金333
１１.２.２印刷用鋅合金346
１１.２.３小五金用鋅合金347
１１.２.４鋅鉛鎘系合金成分、性能、用途綜述347
11.3 鋅鋁、鋅鋁銅及鋅鋁鎂合金349
１１.３.１鋅鋁及鋅鋁銅加工合金349
１１.３.２鋅鋁銅耐磨合金352
１１.３.３鋅鋁鎂合金354
11.4 鋅銅系鋅銅合金及鋅銅鈦合金355
１１.４.１鋅銅合金355
１１.４.２鋅銅鈦合金356
11.5 超塑鋅合金364
１１.５.１發(fā)展過程364
１１.５.２金屬超塑性變形的特性365
１１.５.３按照實現(xiàn)超塑性的條件對超塑性分類366
１１.５.４超塑性材料變形時的組織結(jié)構(gòu)變化367
１１.５.５鋅基超塑合金的成分、組織及超塑性能369
１１.５.６幾種常用鋅鋁超塑合金的室溫力學性能374
１１.５.７已知的鋅基超塑合金的牌號及其超塑性374
１１.５.８超塑鋅鋁合金的生產(chǎn)工藝要點375
１１.５.９鋅鋁合金的超塑成形方法376
１１.５.１０超塑鋅合金的應用范圍380
第１２章 變形鋅合金的生產(chǎn)工藝及設備382
12.1 變形鋅合金的熔煉382
１２.１.１熔煉工藝要點382
１２.１.２變形鋅合金熔煉設備384
12.2 鋅錠的鑄造384
１２.２.１錠模鑄造384
１２.２.２連續(xù)鑄造技術386
12.3 鋅合金的軋制391
１２.３.１變形鋅合金軋制時的力學條件391
１２.３.２軋制傳動負荷與單位能耗曲線409
１２.３.３鋅合金的軋制工藝及設備416
12.4 國內(nèi)外幾個有代表性的鋅材加工廠主要工藝技術裝備概況427
第１３章 鋅及鋅合金的焊接和鋅基合金釬料429
13.1 鋅及其合金的焊接特點429
13.2 電阻焊429
13.3 氣焊431
13.4 電弧焊432
１３.４.１鎢極氬弧焊432
１３.４.２熔化極氬弧焊433
１３.４.３電弧焊接的蠕變性能和沖擊韌性434
13.5 鋅合金的釬焊434
１３.５.１釬焊的基本情況434
１３.５.２焊前處理435
１３.５.３鋅合金釬焊用釬料435
１３.５.４鋅合金釬焊用釬劑438
13.6 鋅合金焊接件的腐蝕性能438
13.7 鋅基合金釬料及含鋅合金釬料440
１３.７.１鋅基合金釬料及含鋅合金釬料的應用領域440
１３.７.２鋅基合金釬料及含鋅合金釬料的成分及特性440
第5篇鋅基材料及其新技術
第１４章 鋅基復合材料442
14.1 金屬基復合材料的發(fā)展過程442
14.2 金屬基復合材料的分類443
１４.２.１按增強材料形態(tài)分類443
１４.２.２按金屬基體分類444
14.3 金屬基復合材料的特點444
14.4 金屬基復合材料對復合原料的要求及復合原則445
１４.４.１纖維復合材料445
１４.４.２顆粒增強復合材料446
14.5 復合材料的界面及相容性446
１４.５.１界面的相容性446
１４.５.２界面類型及晶面結(jié)合447
14.6 增強相的類型及其基本性質(zhì)447
１４.６.１纖維增強體的性質(zhì)447
１４.６.２晶須增強體的性能449
１４.６.３顆粒增強體的性能449
14.7 鋅基復合材料450
１４.７.１纖維增強體鋅基復合材料450
１４.７.２顆粒增強體復合材料453
１４.７.３增強體對復合材料摩擦性能的影響457
14.8 鋅基復合材料的制備工藝458
１４.８.１金屬基復合材料制備工藝概述458
１４.８.２固態(tài)法458
１４.８.３液態(tài)及半固態(tài)鑄造法459
１４.８.４噴涂、噴射與電沉積制備復合材料463
１４.８.５原位復合成形制備復合材料464
14.9 鋅鋁硅合金及球硅增強鋅基復合材料466
１４.９.１鋅鋁硅合金中的硅相467
１４.９.２鋅鋁硅合金的性能467
１４.９.３球硅增強鋅基復合材料469
第１５章 新技術助推氧化鋅開展新的應用領域474
15.1 氧化鋅的應用與研究發(fā)展過程474
15.2 ZnO的結(jié)構(gòu)與性能475
15.3 ZnO納米線的場發(fā)射特性及其應用476
１５.３.１場發(fā)射原理及ZnO納米線的發(fā)射性能476
１５.３.２影響ＺｎＯ低維材料場發(fā)射性能的因素477
15.4 ZnO半導體薄膜及摻鋁氧化鋅透明導電薄膜的特性與應用478
１５.４.１ＺｎＯ及ＺＡＯ半導體薄膜的光學電學性能478
１５.４.２ＺＡＯ薄膜的濕敏特性479
１５.４.３ＺＡＯ薄膜的氣敏特性479
１５.４.４ＺＡＯ薄膜的制備方法479
１５.４.５ＺｎＯ及ＺＡＯ半導體薄膜的應用480
15.5 氧化鋅的能帶工程——氧化鋅在發(fā)光領域的應用480
１５.５.１氧化鋅在發(fā)光領域的應用480
１５.５.２通過合金化來改變ＺｎＯ的禁帶寬度481
15.6 納米氧化鋅在紫外屏蔽劑中的應用482
１５.６.１太陽紫外線輻射及其生物效應482
１５.６.２納米氧化物的紫外屏蔽特性482
１５.６.３納米氧化鋅在紫外屏蔽劑中的應用483
15.7 ZnO紫外光電探測器484
１５.７.１ＺｎＯ紫外光探測器的特點484
１５.７.２ＺｎＯ紫外光探測器的結(jié)構(gòu)485
15.8 氧化鋅在氣敏傳感器中的應用485
１５.８.１氣體檢測的需求485
１５.８.２氣體傳感器的工作原理486
１５.８.３氧化鋅半導體氣敏傳感器的應用486
１５.８.４納米氧化鋅氣體傳感器的應用487
15.9 氧化鋅壓敏電阻片的特性與應用——在避雷器上的應用489
１５.９.１ＺｎＯ避雷器的特性及其在電子系統(tǒng)中的應用489
１５.９.２ＺｎＯ壓敏電阻片的材料組成490
１５.９.３ＺｎＯ壓敏電阻片的發(fā)展趨勢491
15.1 0納米氧化鋅在光催化劑中的應用——污染治理492
１５.１０.１納米氧化鋅的光催化機理及其在污染治理領域的應用492
１５.１０.２納米氧化鋅單一光催化劑的應用492
１５.１０.３納米氧化鋅復合光催化劑的應用493
15.1 1ZAO納米粉體在紅外隱身中的應用494
第１６章 鋅粉和鱗片狀超細鋅粉496
16.1 鋅粉生產(chǎn)的發(fā)展過程496
16.2 鋅粉的標準496
16.3 鋅粉的特性498
１６.３.１鋅粉的物理特性498
１６.３.２鋅粉的化學與電化學行為500
16.4 鋅粉的生產(chǎn)方式503
１６.４.１蒸餾法504
１６.４.２霧化法504
１６.４.３電沉積法509
16.5 鋅粉的應用領域510
１６.５.１在輕工業(yè)領域的應用510
１６.５.２在冶金工業(yè)領域的應用510
１６.５.３在堿性鋅錳電池中用作負極511
１６.５.４用于防護涂料511
１６.５.５其他方面的應用512
16.6 鱗片狀鋅粉512
１６.６.１鱗片狀鋅粉的性能特點512
１６.６.２鱗片狀鋅粉的生產(chǎn)513
１６.６.３鱗片狀鋅粉的應用514
第6篇 鋅與生物及鋅的回收再生和利用
第１７章 鋅與生物515
17.1 鋅與人體健康515
１７.１.１人體中鋅的存在與代謝515
１７.１.２鋅的生理功能516
１７.１.３鋅與人體疾病517
１７.１.４人體中鋅的補充與來源517
17.2 鋅與動物518
17.3 鋅與植物518
１７.３.１鋅對植物正常生長的重要性518
１７.３.２植物缺鋅病的癥狀519
１７.３.３土壤與植物補鋅520
第１８章 鋅的回收再生與利用522
1８.１國內(nèi)外再生鋅生產(chǎn)概況522
1８.２再生鋅的原料來源523
1８.３從鋅廢料中回收鋅的方法524
１８.３.１從含鋅廢渣灰中回收鋅524
１８.３.２鋼鐵廠含鋅煙塵的處理526
１８.３.３廢干電池的管理與回收利用533
參考文獻543