Materiali in lega di zinco: Composizione, processi e impieghi completi

Le leghe a base di zinco sono principalmente zinco, con l'aggiunta di alluminio, rame, magnesio e altri elementi, con un basso punto di fusione, facilità di lavorazione, leggerezza, resistenza alla corrosione, placcabilità e altre caratteristiche, ampiamente utilizzate nei settori automobilistico, elettronico, hardware industriale e aerospaziale, Zamak / ZA sistema per soddisfare le esigenze diversificate della selezione delle prestazioni, i requisiti di processo e di resistenza alla corrosione devono essere presi in considerazione.

Composizione e classificazione delle leghe di zinco

Elementi fondamentali e ruolo

Elemento	Gamma di contenuti comuni	Ruolo principale
Alluminio (Al)	3%-27%	Migliorare la forza, la durezza e la resistenza al calore, migliorare la fluidità.
Rame (Cu)	0.5%-3%	Aumenta la forza e la resistenza all'usura, ma il rame elevato riduce la duttilità.
Magnesio (Mg)	0.02%-0.06%	Rafforzamento delle tracce, affinamento della grana, miglioramento delle prestazioni complessive
Nichel (Ni)	0.06%-0.10%	Maggiore resistenza alla corrosione e stabilità alle alte temperature (principalmente in Zamak 7)
Stagno (Sn), ferro (Fe), manganese (Mn)	Traccia	Regolazione della colabilità per controllare l'influenza delle impurità

Confronto tra le serie di leghe di zinco tipiche

Serie	Grado rappresentativo	Composizione principale (%)	Caratteristiche
Zamak	Zamak 3	Zn-4Al-<0,05Mg	Le migliori prestazioni complessive, le più utilizzate
	Zamak 5	Zn-4Al-1Cu-<0,05Mg	Resistenza e durezza superiori a quelle dello Zamak 3
	Zamak 2	Zn-4Al-3Cu-<0,05Mg	Maggiore forza e resistenza all'usura, ma minore duttilità.
	Zamak 7	Zn-4Al-0.06Ni-<0.03Mg	Maggiore purezza e migliore resistenza alla corrosione.
Serie ZA	ZA-8	Zn-8Al-piccola quantità di Cu, Mg	Pressofusione ad alta resistenza, buona tenacità
	ZA-12	Zn-12Al-piccola quantità di Cu, Mg	Adatto a fusioni per impieghi gravosi, con proprietà meccaniche migliorate.
	ZA-27	Zn-27Al-piccola quantità di Cu, Mg	Resistenza estremamente elevata, ma lavorabilità leggermente insufficiente

Sistema di denominazione standard internazionale per le leghe di zinco

Paese/Regione	Standard No.	Esempio di denominazione	Descrizione del nome
U.S.A.	ASTM B86, B240	ZP3, ZP5	Numerati in base ai componenti e alle proprietà principali.
Europa	EN 1774, EN 12844	ZL0430	Z = zinco, L = pressofusione, 04 = contenuto di alluminio di 4%, 30 = contenuto di rame di 3,0%.
Cina	GB 8738-88	ZnAl4Cu1	Identificazione per elemento e contenuto
Giappone	JIS H2201, H5301	ZDC2, ZDC3	Sistema di classificazione simile a quello di Zamak

Proprietà fisiche e chimiche delle leghe di zinco

Proprietà meccaniche

• Resistenza alla trazione: 200-440 MPa (superiore alla maggior parte delle materie plastiche)
• Durezza: 80-120 HB (migliorabile con trattamento termico)
• Allungamento: 10-25% (adatto per stampaggio complesso)

Proprietà termiche

• Punto di fusione: 380-420°C (50% inferiore all'alluminio)
• Coefficiente di espansione termica: 27,4 x 10-⁶/°C (da considerare l'autorizzazione alla progettazione)
• Conduttività termica: 110 W/m-K (migliore dell'acciaio inox)

Proprietà elettriche e magnetiche

• Conducibilità elettrica: 28% IACS (28% di rame puro)
• Conducibilità magnetica: non magnetico (adatto per apparecchiature elettroniche)

Tecnologia di lavorazione delle leghe di zinco

Tecnologia di pressofusione

• Controllo della temperatura: 410-430°C per lo zinco liquido fuso
• Parametri di pressione: 400-1000 bar (regolati in base alla complessità del pezzo)
• Design dello stampo: pendenza di trafilatura ≥ 1°, spessore della parete 1,5-5 mm

Estrusione e laminazione

• Leghe applicabili: ZA27 (alto contenuto di alluminio)
• Limiti di lavorazione: tasso di deformazione ≤80% per evitare la formazione di cricche.

Lavorazione meccanica

• Velocità di taglio: consigliata 60-150 m/min
• Scelta dell'utensile: carburo o diamantato

Programma di trattamento delle superfici e anticorrosione

Confronto tra i processi comunemente utilizzati

Processo	Costo	Tempo di resistenza alla nebbia salina	Scenari applicabili
Cromatura	Alto	500 ore	Ferramenta per bagno di alta gamma
Nichelatura	Medio	300 ore	Connettori elettronici
Fosfatazione	Basso	100 ore	Parti strutturali interne

Strategia anticorrosione

• Ambiente marino: scegliere la serie ZN + trattamento di nichelatura
• Mezzo acido: utilizzare la serie ZT + rivestimento epossidico
• Ambiente ad alta temperatura: privilegiare il trattamento di anodizzazione

Guida alla progettazione e alla selezione

Principi di progettazione strutturale

• Spessore uniforme della parete: evitare il ritiro (consigliato 2-4 mm)
• Design ad angoli arrotondati: R≥0,5 mm per ridurre la concentrazione delle sollecitazioni

Equilibrio tra costi e prestazioni

• Parti a basso carico: Zama 3 (riduzione dei costi 15%)
• Elevata richiesta di usura: scegliere ZC1 (contenuto di rame 1%)

Standard per i test di affidabilità

• Test in nebbia salina: ASTM B117 (≥96 ore)
• Test d'impatto: ISO 148 (≥20 J a temperatura ambiente)

Applicazioni tipiche della lega di zinco

Industria automobilistica

• Supporti motore
• Alloggiamenti dei sensori

Elettrica ed elettronica

• Dissipatore per stazione base 5G
• Alloggiamento della porta USB

Decorazione di edifici

• Cerniere per porte e finestre
• Scultura all'aperto

Prodotti di consumo

• Montature per occhiali
• Maniglie per mobili

Raccordi per armadietti

• Maniglie
• Cerniere
• Chiusure

FAQ

D: Quali sono gli indicatori chiave per la selezione dei materiali?

A: Privilegiare le proprietà meccaniche, tenendo conto della mobilità e del controllo dei costi.

D: Quali sono i parametri meccanici?

A: Confronto tra le prestazioni della lega ad alta resistenza Zamak 3 tipo base e serie ZA

D: Quali sono i punti chiave per un funzionamento sicuro?

R: I prodotti finiti sono atossici, la lavorazione richiede una protezione dalla polvere e una protezione standardizzata.

Conclusione

Le leghe a base di zinco hanno un basso punto di fusione, una facile lavorazione, resistenza alla corrosione e buone proprietà meccaniche, adatte all'elettronica automobilistica e ad altri settori, la serie Zamak/ZA copre un'ampia gamma di esigenze, la selezione delle prestazioni, i requisiti di processo e di corrosione devono essere integrati.