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第1篇 绪论及锌的特性 1

第1章 绪论 1

1.1 锌、锌合金与锌基材料的性能特点及应用 1

1.2 锌的资源 3

1.3 锌的生产 4

1.3.1 人类使用和生产锌的历史 4

1.3.2 锌生产方法概述 7

1.4 锌的生产、消费和锌矿的开采 11

1.5 锌的消费结构 13

第2章 锌的特性 15

2.1 锌的原子结构、晶体结构及其对锌物理化学性质的影响 15

2.1.1 锌的原子结构 15

2.1.2 导电性和电离能 15

2.1.3 蒸发潜热和沸点 16

2.1.4 熔点和熔化潜热 16

2.1.5 表面张力 17

2.1.6 化学亲和力 17

2.1.7 原子直径的影响 18

2.1.8 晶体结构 18

2.2 锌的物理性能 20

2.3 锌的化学性能和电化学性能 22

2.3.1 锌的化学性能 22

2.3.2 锌的电化学性能 22

2.4 锌的力学性能 26

2.4.1 锌在常温时的力学性能 26

2.4.2 纯度、温度及加工状态对锌力学性能的影响 26

2.5 锌及其合金的工艺性能 28

2.6 杂质对锌性能的影响 30

2.7 锌合金的类型 31

第2篇 防腐蚀锌合金 32

第3章 锌的腐蚀性能及其在防腐蚀各领域的应用 32

3.1 锌在大气中的腐蚀情况 32

3.1.1 影响锌大气腐蚀性能的因素 32

3.1.2 锌在不同大气中的腐蚀情况 34

3.2 锌在水中的腐蚀 36

3.2.1 pH值的影响 36

3.2.2 温度的影响 37

3.2.3 充气对锌在水中腐蚀速率的影响 37

3.2.4 CO2含量的影响 38

3.2.5 碳酸盐类的影响 38

3.2.6 锌与酸、碱、盐的作用 41

3.2.7 雨水对锌的作用 41

3.2.8 锌中杂质含量对锌腐蚀速率的影响 42

3.3 锌在土壤中的腐蚀 42

3.3.1 土壤环境的基本特点 42

3.3.2 土壤腐蚀的影响因素 43

3.3.3 锌在各种土壤中的腐蚀性 44

3.3.4 建筑材料对锌的腐蚀 45

3.4 双金属腐蚀 45

3.5 锌在防腐蚀领域中的应用 46

第4章 热镀锌及锌合金 48

4.1 热浸镀锌层的结构和性能 48

4.1.1 Fe-Zn二元合金系统状态图 48

4.1.2 钢铁热镀锌层的结构、各相层的性质及其形成过程 49

4.1.3 影响热浸镀锌层结构的因素 51

4.2 钢材热镀锌 67

4.2.1 镀锌钢板的腐蚀过程 67

4.2.2 热浸镀锌层的耐蚀性和镀锌钢板的使用寿命 68

4.3 钢材热镀锌铝合金 70

4.3.1 热浸镀铝层的结构和性能特点 70

4.3.2 热镀锌铝合金的研制 70

4.3.3 锌-铝二元合金相图 71

4.3.4 热镀锌铝合金的化学成分、组织结构及其性能特点 72

4.3.5 热镀锌铝合金钢板的性能 78

4.4 高耐蚀锌-铝-镁合金镀层 93

4.4.1 Zn-6％Al-3％Mg合金镀层钢板 93

4.4.2 Zn-11％Al-3％Mg-0.2％Si合金镀层钢板 99

4.5 其他合金镀层钢板 106

4.5.1 Zn-0.5％Mg合金镀层钢板 106

4.5.2 Zn-Ni合金镀层 109

4.5.3 Zn-Bi合金镀层 112

4.5.4 Zn-Sn合金镀层 113

4.6 热镀锌用的锌锅及熔锌操作要点 114

4.6.1 镀锌锅的发展过程 114

4.6.2 金属锌锅 115

4.6.3 陶瓷锌锅 117

4.6.4 锌浴中锌渣与浮渣的形成、影响及减渣除渣措施 119

第5章 电镀、机械镀、渗镀、热喷涂及富锌漆用锌及锌合金 125

5.1 电镀锌及锌合金 125

5.1.1 电镀锌的特点 125

5.1.2 电镀锌电解液类型、特点及镀锌层使用寿命 125

5.1.3 镀锌层的铬酸钝化处理 127

5.1.4 铁系电镀锌合金 128

5.1.5 其他电镀锌合金 131

5.1.6 几种主要电镀锌合金的性能比较 133

5.1.7 电镀锌合金国内外应用情况 133

5.2 机械镀和黏附镀 134

5.2.1 机械镀 134

5.2.2 黏附镀 134

5.2.3 机械镀的特性与应用 135

5.3 渗镀锌 135

5.3.1 渗镀工艺过程 135

5.3.2 渗镀锌层的特性 136

5.3.3 渗镀锌的应用 137

5.4 热喷涂锌及锌合金 137

5.4.1 热喷涂设备 137

5.4.2 热喷涂工艺 140

5.4.3 喷涂材料 140

5.4.4 热喷涂涂层特性 142

5.4.5 锌喷涂的应用 143

5.5 富锌漆 144

5.5.1 富锌漆的组成及其性能 144

5.5.2 富锌漆和热浸镀锌的比较与选用 146

5.5.3 锌粉／氧化锌体系 146

第6章 牺牲阳极法阴极保护系统中的牺牲阳极锌和锌合金 148

6.1 牺牲阳极法阴极保护原理与电偶序 148

6.1.1 牺牲阳极法阴极保护原理 148

6.1.2 电偶序 149

6.2 牺牲阳极材料概论 150

6.2.1 对牺牲阳极材料的要求 150

6.2.2 常用牺牲阳极材料的种类及其特点 151

6.3 锌和锌合金牺牲阳极 153

6.3.1 高纯锌牺牲阳极 153

6.3.2 Zn-Al-Cd三元合金牺牲阳极 154

6.3.3 Zn-Al合金牺牲阳极 157

6.3.4 其他锌合金牺牲阳极 160

6.3.5 牺牲阳极的规格 161

6.4 牺牲阳极的其他用途 163

6.4.1 牺牲阳极用作接地极 163

6.4.2 牺牲阳极用作接地电池 164

6.4.3 牺牲阳极用于接地排流和安全防范 164

第3篇 铸造锌合金系列 166

第7章 铸造锌合金 166

7.1 铸造锌合金的发展过程 166

7.2 铸造锌合金的牌号及其性能 167

7.2.1 我国铸造锌合金牌号的表示方法和铸造锌合金国家标准 167

7.2.2 国外有关铸造锌合金的标准 168

7.2.3 国内外铸造锌合金标准中部分锌合金相应牌号合金成分含量的对比 172

7.2.4 铸造锌合金的物理性能 172

7.2.5 铸造锌合金的力学性能 175

7.3 铸造锌合金的组织及性能 176

7.3.1 Zn-Al二元合金相图 176

7.3.2 Zn中加Al的作用 178

7.3.3 Zn-Cu二元相图及Zn中加Cu的影响 178

7.3.4 Zn-Al-Cu三元合金及其相图 180

7.3.5 Zn-Mg二元合金及其相图 182

7.3.6 Zn-Al合金中加Si的作用 183

7.3.7 Zn-Al合金中加稀土的作用 184

7.3.8 Ni、Mn、Ti等少量合金元素的作用和Sn、Pb、Cd、Fe等杂质的影响 189

7.3.9 铸造锌合金的性能老化及其防范措施 190

7.3.10 铸造锌铝合金的耐腐蚀性 194

7.3.11 热处理对锌铝合金性能的影响 198

7.3.12 铸造锌合金的蠕变性能 205

7.3.13 铸造锌合金的疲劳性能 209

7.3.14 铸造锌合金的高温及低温性能 212

7.3.15 铸造锌合金的组织、特点及用途 217

7.4 锌与锌合金的熔炼特性 222

7.4.1 锌和锌合金在熔炼过程中的氧化行为 222

7.4.2 锌与锌合金熔炼时影响氧化烧损的因素及降低氧化烧损的措施 227

7.4.3 锌与锌合金的挥发性与吸气性 228

7.4.4 锌合金熔体的净化处理 229

7.4.5 锌合金熔体的变质、细化处理 233

7.4.6 铸造锌合金熔炼工艺要点 239

7.5 锌合金的铸造特性 241

7.5.1 压铸锌合金的铸造特性 241

7.5.2 重力铸造锌合金的铸造特性 243

7.6 铸造锌合金的综合评价 250

7.6.1 各个锌铝合金的性能评价 250

7.6.2 铸造锌合金的共同特性 251

第8章 铸造锌合金的摩擦磨损特性和阻尼性能 253

8.1 锌铝合金作为耐磨材料的发展过程 253

8.2 ЦAM系列锌铝耐磨合金的性能 253

8.3 铸造锌铝合金ZA-12与ZA-27的摩擦磨损性能 254

8.3.1 铸造锌铝合金ZA-12、ZA-27在润滑油中的滑动摩擦性能 254

8.3.2 ZA-12、ZA-27在干摩擦及边界润滑条件下的摩擦磨损性能 256

8.3.3 锌合金的摩擦磨损特性与合金的组织及加硅、加稀土的影响 259

8.3.4 ZA-12、ZA-27合金用作轴承时的p-v值曲线和使用温度等因素的影响 260

8.4 铸造高铝锌合金（含Al 30％～45％）的摩擦磨损性能 264

8.4.1 ZAC 30-3、ZAC40-3和ZAC45-C三种高铝锌合金的耐磨性能 264

8.4.2 高铝锌基合金ZA-43的摩擦磨损性能 266

8.5 铸造锌铝合金的阻尼性能 270

8.5.1 减振材料的提出 270

8.5.2 减振合金阻尼性能的表征与量度 271

8.5.3 减振合金的种类及锌-铝减振合金的减振机制 273

8.5.4 锌-铝减振合金的成分及性能 274

第9章 锌合金在模具中的应用 279

9.1 国内外应用锌合金模具的发展过程 279

9.2 模具用锌合金的成分和性能 279

9.3 锌合金作为模具材料的性能特点 280

9.4 锌合金拉延成形模 280

9.4.1 锌合金拉延成形模的设计要点 281

9.4.2 锌合金拉延成形模的制造工艺 282

9.5 锌合金冲裁模 285

9.5.1 锌合金模具冲裁过程的特点 285

9.5.2 锌合金冲裁模的设计要点 286

9.5.3 锌合金冲裁模制模工艺 288

9.5.4 锌合金冲裁模具的安装调试及使用 290

9.6 锌合金钢皮导板冲裁模和钢带冲裁模 291

9.6.1 锌合金钢皮导板冲裁模 291

9.6.2 锌合金钢带冲裁模 293

9.7 锌合金塑料模 294

9.7.1 热塑性塑料成形工艺条件 295

9.7.2 塑料模结构 295

9.7.3 制模工艺 296

第4篇 变形锌合金系列 300

第10章 锌与锌合金的塑性变形行为 300

10.1 锌晶体的塑性变形行为与变形机制 300

10.1.1 锌晶体的滑移面及滑移方向 300

10.1.2 滑移时晶面的转动 301

10.1.3 锌晶体滑移时的临界分切应力 303

10.1.4 锌单晶体的应力应变曲线及切变强化 304

10.1.5 锌晶体的孪生变形 306

10.1.6 锌单晶的弯曲和扭折 308

10.1.7 断裂和解理 310

10.1.8 锌多晶体的塑性变形 311

10.2 锌的轧制变形行为 312

10.2.1 锌铸锭 312

10.2.2 锌的热轧 313

10.2.3 锌的冷轧 315

10.2.4 退火与再结晶 319

10.3 锌加工材力学性能的各向异性 323

10.3.1 锌加工材力学各向异性的生成及其对冲压生产的影响 323

10.3.2 轧制工艺对锌材力学各向异性的影响 325

10.3.3 退火对锌加工材力学各向异性的影响 328

10.3.4 加入物对锌加工材力学各向异性的影响 330

第11章 各类变形锌合金的成分、性能及应用 331

11.1 各合金元素对变形锌合金力学性能的影响 331

11.2 锌-铅-镉系合金 333

11.2.1 电池用锌合金 333

11.2.2 印刷用锌合金 346

11.2.3 小五金用锌合金 347

11.2.4 锌-铅-镉系合金成分、性能、用途综述 347

11.3 锌-铝、锌-铝-铜及锌-铝-镁合金 349

11.3.1 锌-铝及锌-铝铜加工合金 349

11.3.2 锌-铝-铜耐磨合金 352

11.3.3 锌-铝-镁合金 354

11.4 锌-铜系锌-铜合金及锌-铜-钛合金 355

11.4.1 锌-铜合金 355

11.4.2 锌-铜-钛合金 356

11.5 超塑锌合金 364

11.5.1 发展过程 364

11.5.2 金属超塑性变形的特性 365

11.5.3 按照实现超塑性的条件对超塑性分类 366

11.5.4 超塑性材料变形时的组织结构变化 367

11.5.5 锌基超塑合金的成分、组织及超塑性能 369

11.5.6 几种常用锌铝超塑合金的室温力学性能 374

11.5.7 已知的锌基超塑合金的牌号及其超塑性 374

11.5.8 超塑锌铝合金的生产工艺要点 375

11.5.9 锌-铝合金的超塑成形方法 376

11.5.10 超塑锌合金的应用范围 380

第12章 变形锌合金的生产工艺及设备 382

12.1 变形锌合金的熔炼 382

12.1.1 熔炼工艺要点 382

12.1.2 变形锌合金熔炼设备 384

12.2 锌锭的铸造 384

12.2.1 锭模铸造 384

12.2.2 连续铸造技术 386

12.3 锌合金的轧制 391

12.3.1 变形锌合金轧制时的力学条件 391

12.3.2 轧制传动负荷与单位能耗曲线 409

12.3.3 锌合金的轧制工艺及设备 416

12.4 国内外几个有代表性的锌材加工厂主要工艺技术装备概况 427

第13章 锌及锌合金的焊接和锌基合金钎料 429

13.1 锌及其合金的焊接特点 429

13.2 电阻焊 429

13.3 气焊 431

13.4 电弧焊 432

13.4.1 钨极氩弧焊 432

13.4.2 熔化极氩弧焊 433

13.4.3 电弧焊接的蠕变性能和冲击韧性 434

13.5 锌合金的钎焊 434

13.5.1 钎焊的基本情况 434

13.5.2 焊前处理 435

13.5.3 锌合金钎焊用钎料 435

13.5.4 锌合金钎焊用钎剂 438

13.6 锌合金焊接件的腐蚀性能 438

13.7 锌基合金钎料及含锌合金钎料 440

13.7.1 锌基合金钎料及含锌合金钎料的应用领域 440

13.7.2 锌基合金钎料及含锌合金钎料的成分及特性 440

第5篇 锌基材料及其新技术 442

第14章 锌基复合材料 442

14.1 金属基复合材料的发展过程 442

14.2 金属基复合材料的分类 443

14.2.1 按增强材料形态分类 443

14.2.2 按金属基体分类 444

14.3 金属基复合材料的特点 444

14.4 金属基复合材料对复合原料的要求及复合原则 445

14.4.1 纤维复合材料 445

14.4.2 颗粒增强复合材料 446

14.5 复合材料的界面及相容性 446

14.5.1 界面的相容性 446

14.5.2 界面类型及晶面结合 447

14.6 增强相的类型及其基本性质 447

14.6.1 纤维增强体的性质 447

14.6.2 晶须增强体的性能 449

14.6.3 颗粒增强体的性能 449

14.7 锌基复合材料 450

14.7.1 纤维增强体锌基复合材料 450

14.7.2 颗粒增强体复合材料 453

14.7.3 增强体对复合材料摩擦性能的影响 457

14.8 锌基复合材料的制备工艺 458

14.8.1 金属基复合材料制备工艺概述 458

14.8.2 固态法 458

14.8.3 液态及半固态铸造法 459

14.8.4 喷涂、喷射与电沉积制备复合材料 463

14.8.5 原位复合成形制备复合材料 464

14.9 锌-铝-硅合金及球硅增强锌基复合材料 466

14.9.1 锌-铝-硅合金中的硅相 467

14.9.2 锌-铝-硅合金的性能 467

14.9.3 球硅增强锌基复合材料 469

第15章 新技术助推氧化锌开展新的应用领域 474

15.1 氧化锌的应用与研究发展过程 474

15.2 ZnO的结构与性能 475

15.3 ZnO纳米线的场发射特性及其应用 476

15.3.1 场发射原理及ZnO纳米线的发射性能 476

15.3.2 影响ZnO低维材料场发射性能的因素 477

15.4 ZnO半导体薄膜及掺铝氧化锌透明导电薄膜的特性与应用 478

15.4.1 ZnO及ZAO半导体薄膜的光学电学性能 478

15.4.2 ZAO薄膜的湿敏特性 479

15.4.3 ZAO薄膜的气敏特性 479

15.4.4 ZAO薄膜的制备方法 479

15.4.5 ZnO及ZAO半导体薄膜的应用 480

15.5 氧化锌的能带工程——氧化锌在发光领域的应用 480

15.5.1 氧化锌在发光领域的应用 480

15.5.2 通过合金化来改变ZnO的禁带宽度 481

15.6 纳米氧化锌在紫外屏蔽剂中的应用 482

15.6.1 太阳紫外线辐射及其生物效应 482

15.6.2 纳米氧化物的紫外屏蔽特性 482

15.6.3 纳米氧化锌在紫外屏蔽剂中的应用 483

15.7 ZnO紫外光电探测器 484

15.7.1 ZnO紫外光探测器的特点 484

15.7.2 ZnO紫外光探测器的结构 485

15.8 氧化锌在气敏传感器中的应用 485

15.8.1 气体检测的需求 485

15.8.2 气体传感器的工作原理 486

15.8.3 氧化锌半导体气敏传感器的应用 486

15.8.4 纳米氧化锌气体传感器的应用 487

15.9 氧化锌压敏电阻片的特性与应用——在避雷器上的应用 489

15.9.1 ZnO避雷器的特性及其在电子系统中的应用 489

15.9.2 ZnO压敏电阻片的材料组成 490

15.9.3 ZnO压敏电阻片的发展趋势 491

15.10 纳米氧化锌在光催化剂中的应用——污染治理 492

15.10.1 纳米氧化锌的光催化机理及其在污染治理领域的应用 492

15.10.2 纳米氧化锌单一光催化剂的应用 492

15.10.3 纳米氧化锌复合光催化剂的应用 493

15.11 ZAO纳米粉体在红外隐身中的应用 494

第16章 锌粉和鳞片状超细锌粉 496

16.1 锌粉生产的发展过程 496

16.2 锌粉的标准 496

16.3 锌粉的特性 498

16.3.1 锌粉的物理特性 498

16.3.2 锌粉的化学与电化学行为 500

16.4 锌粉的生产方式 503

16.4.1 蒸馏法 504

16.4.2 雾化法 504

16.4.3 电沉积法 509

16.5 锌粉的应用领域 510

16.5.1 在轻工业领域的应用 510

16.5.2 在冶金工业领域的应用 510

16.5.3 在碱性锌锰电池中用作负极 511

16.5.4 用于防护涂料 511

16.5.5 其他方面的应用 512

16.6 鳞片状锌粉 512

16.6.1 鳞片状锌粉的性能特点 512

16.6.2 鳞片状锌粉的生产 513

16.6.3 鳞片状锌粉的应用 514

第6篇 锌与生物及锌的回收再生和利用 515

第17章 锌与生物 515

17.1 锌与人体健康 515

17.1.1 人体中锌的存在与代谢 515

17.1.2 锌的生理功能 516

17.1.3 锌与人体疾病 517

17.1.4 人体中锌的补充与来源 517

17.2 锌与动物 518

17.3 锌与植物 518

17.3.1 锌对植物正常生长的重要性 518

17.3.2 植物缺锌病的症状 519

17.3.3 土壤与植物补锌 520

第18章 锌的回收再生与利用 522

18.1 国内外再生锌生产概况 522

18.2 再生锌的原料来源 523

18.3 从锌废料中回收锌的方法 524

18.3.1 从含锌废渣灰中回收锌 524

18.3.2 钢铁厂含锌烟尘的处理 526

18.3.3 废干电池的管理与回收利用 533

参考文献 543