ZQSn5-5-5 是中国旧的国家标准(GB/T 1176-1974)中的牌号。
在现行标准(GB/T 1176-2013) 中,其对应牌号为 ZCuSn5Zn5Pb5。
国际上相近的牌号有美国的 C83600(俗称“85-5-5-5”青铜)等。
这是一个应用非常广泛的铸造锡青铜。其名称直接反映了主要成分:Sn(锡)约5%, Zn(锌)约5%, Pb(铅)约5%,其余为铜(Cu)和少量杂质。
优异的耐磨性和减摩性:
铅(Pb) 以软质颗粒形式均匀分布在合金基体中,在摩擦过程中能形成润滑膜,显著降低摩擦系数,提高耐磨性。
非常适合制造在低速、重载或润滑条件不良下工作的耐磨零件。
良好的铸造工艺性:
流动性好:合金熔点相对较低,液态流动性佳,能够填充复杂、薄壁的铸型,获得轮廓清晰的铸件。
缩松倾向小:凝固收缩率较小,产生集中缩孔而非分散缩松的倾向大,有利于通过设置冒口来获得致密铸件。
气密性较好:铸件组织较为致密,适合制造要求一定密封性的零件,如阀门、泵体。
出色的切削加工性能:
铅的加入使切屑容易断裂,刀具磨损小,加工表面光洁度高。其切削加工性能在铜合金中属于优良等级。
良好的耐腐蚀性:
在大气、淡水、海水以及多种非氧化性酸、碱、盐溶液中具有比钢和许多铝合金更好的耐腐蚀性。适用于海洋环境和一般工业环境。
适中的力学性能与工艺性能:
强度和硬度属于中等水平(低于高锡青铜和铝青铜),但足以满足许多结构件的要求。
塑性尚可,可以进行一定的冷、热加工。
力学强度相对较低:
其抗拉强度、屈服强度和硬度不如高锡青铜(如ZCuSn10P1) 或铝青铜(如ZCuAl10Fe3)。不适用于承受高负载、高应力的关键结构件。
耐热性较差:
长期工作温度一般建议不超过 250°C。高温下强度会显著下降,且铅可能产生偏析。
对杂质敏感,易产生“锡汗”:
如果铸造工艺控制不当(如熔炼温度过高、冷却速度过慢),合金中的锡可能会偏析到铸件表面,形成灰白色斑点,称为“锡汗”,影响表面质量和性能。
含铅的环保与健康问题:
铅是有毒金属。在生产、加工、回收过程中需注意劳动保护和环境污染。在许多涉及食品、饮用水(如阀门、管件)的领域,其使用受到严格限制,正逐步被无铅铜合金(如铋青铜、硅青铜等)替代。
基于其耐磨、易铸、耐蚀、易加工的综合特点,ZQSn5-5-5广泛应用于制造:
耐磨零件:轴套、轴承、衬套、蜗轮、齿轮等。
通用阀件:低压阀门、水龙头、管件配件。
泵体壳体:离心泵、齿轮泵的泵壳、叶轮。
日常用品与装饰件:建筑五金、锁具、装饰铸件、雕塑。
** historical application**: 在过去,也常用于制造蒸汽机和内燃机的零部件。
vs. ZQSn6-6-3 (ZCuSn6Zn6Pb3):
ZQSn6-6-3含锡、锌略高,含铅更低。其强度和硬度稍高,耐磨性也更好一些,但铸造流动性和切削性略逊于ZQSn5-5-5。两者是竞争关系,应用领域高度重叠。
vs. ZQSn10-1 (ZCuSn10P1,磷青铜):
ZQSn10-1是高锡磷青铜,具有高得多的强度、硬度和弹性,耐磨性极佳,被称为“弹性青铜”。但铸造性能较差(流动性差、易产生缩松),成本也更高。用于重要轴承、齿轮、弹性元件等。
vs. 铝青铜(如ZCuAl10Fe3):
铝青铜具有接近钢的强度,极高的耐磨、耐蚀和耐热性。但铸造性能(特别是收缩率)和切削性能较差。用于重载、高速、高温的苛刻工况。
ZQSn5-5-5(ZCuSn5Zn5Pb5)是一种经典的、多用途的铸造锡青铜。它的最大优势在于在耐磨性、铸造性能、切削加工性和耐腐蚀性之间取得了极佳的平衡,且成本相对可控。 它是制造中等负荷、低速运动的耐磨件以及对气密性有要求的通用铸件的理想材料。但在选择时,需特别注意其强度上限、耐温限制以及含铅带来的环保合规性问题。对于现代无铅化要求,需要寻找其替代材料。