Materiais de liga de zinco: Composição, processos e utilizações

As ligas à base de zinco são principalmente zinco, adicionando alumínio, cobre, magnésio e outros elementos, com um baixo ponto de fusão, fácil processamento, leves, resistentes à corrosão, plaqueáveis e outras caraterísticas, amplamente utilizadas nos sectores automóvel, eletrónico, hardware industrial e aeroespacial, sistema Zamak / ZA para satisfazer as necessidades diversificadas da seleção de requisitos de desempenho, processo e resistência à corrosão devem ser tidos em conta.

Índice

Composição e classificação das ligas de zinco

Elementos essenciais e papel

Elemento	Gama de conteúdos comuns	Papel principal
Alumínio (Al)	3%-27%	Melhorar a força, a dureza e a resistência ao calor, melhorar a fluidez.
Cobre (Cu)	0.5%-3%	Aumenta a força e a resistência ao desgaste, mas o cobre elevado reduz a ductilidade.
Magnésio (Mg)	0.02%-0.06%	Reforço de traços, refinamento de grãos, melhoria do desempenho global
Níquel (Ni)	0.06%-0.10%	Maior resistência à corrosão e estabilidade a altas temperaturas (principalmente em Zamak 7)
Estanho (Sn), ferro (Fe), manganês (Mn)	Traço	Ajuste da capacidade de fundição para controlar a influência das impurezas

Comparação de séries típicas de ligas de zinco

Série	Grau de representatividade	Composição principal (%)	Caraterísticas
Zamak	Zamak 3	Zn-4Al-<0,05Mg	Melhor desempenho global, mais utilizado
	Zamak 5	Zn-4Al-1Cu-<0,05Mg	Maior resistência e dureza do que o Zamak 3
	Zamak 2	Zn-4Al-3Cu-<0,05Mg	Maior força e resistência ao desgaste, mas menor ductilidade.
	Zamak 7	Zn-4Al-0.06Ni-<0.03Mg	Maior pureza e melhor resistência à corrosão.
Série ZA	ZA-8	Zn-8Al-pequena quantidade de Cu, Mg	Fundição injectada de alta resistência, boa tenacidade
	ZA-12	Zn-12Al-pequena quantidade de Cu, Mg	Adequado para peças fundidas para trabalhos pesados, propriedades mecânicas melhoradas.
	ZA-27	Zn-27Al-pequena quantidade de Cu, Mg	Resistência extremamente elevada, mas maquinabilidade ligeiramente fraca

Sistema internacional de nomenclatura normalizada para ligas de zinco

País/Região	N.º padrão	Exemplo de nomenclatura	Nomeação Descrição
EUA	ASTM B86, B240	ZP3, ZP5	Numerados de acordo com os principais componentes e propriedades.
Europa	EN 1774, EN 12844	ZL0430	Z = zinco, L = fundição injectada, 04 = teor de alumínio de 4%, 30 = teor de cobre de 3,0%.
China	GB 8738-88	ZnAl4Cu1	Identificação por elemento e conteúdo
Japão	JIS H2201, H5301	ZDC2, ZDC3	Sistema de classificação do tipo Zamak

Propriedades físicas e químicas das ligas de zinco

Propriedades mecânicas

Resistência à tração: 200-440 MPa (superior à da maioria dos plásticos)
Dureza: 80-120 HB (pode ser melhorada por tratamento térmico)
Alongamento: 10-25% (adequado para moldagem complexa)

Propriedades térmicas

Ponto de fusão: 380-420°C (50% inferior ao alumínio)
Coeficiente de expansão térmica: 27,4 x 10-⁶/°C (autorização de projeto a considerar)
Condutividade térmica: 110 W/m-K (melhor do que o aço inoxidável)

Propriedades eléctricas e magnéticas

Condutividade eléctrica: 28% IACS (28% de cobre puro)
Condutividade magnética: não magnética (adequada para equipamento eletrónico)

Tecnologia de processamento de ligas de zinco

Tecnologia de fundição injectada

Controlo da temperatura: 410-430°C para o zinco líquido fundido
Parâmetros de pressão: 400-1000 bar (ajustado de acordo com a complexidade da peça)
Conceção do molde: inclinação do desenho ≥ 1°, espessura da parede 1,5-5 mm

Extrusão e laminagem

Ligas aplicáveis: ZA27 (elevado teor de alumínio)
Limitações do processamento: taxa de deformação ≤80% para evitar fissuras

Maquinação

Velocidade de corte: 60-150 m/min recomendada
Seleção de ferramentas: revestidas a metal duro ou diamante

Programa de tratamento de superfícies e anti-corrosão

Comparação dos processos mais utilizados

Processo	Custo	Tempo de resistência à névoa salina	Cenários aplicáveis
Cromagem	Elevado	500 horas	Ferragens de casa de banho topo de gama
Niquelagem	Médio	300 horas	Conectores electrónicos
Fosfatação	Baixa	100 horas	Peças estruturais internas

Estratégia anti-corrosão

Ambiente marinho: escolha a série ZN + tratamento de niquelagem
Meio ácido: utilizar a série ZT + revestimento epoxídico
Ambiente de alta temperatura: dar prioridade ao tratamento de anodização

Guia de conceção e seleção

Princípios de conceção estrutural

Espessura uniforme da parede: evitar o encolhimento (recomendado 2-4 mm)
Design de cantos arredondados: R≥0,5 mm para reduzir a concentração de tensões

Equilíbrio entre custo e desempenho

Peças de baixa carga: Zamak 3 (redução de custos 15%)
Elevada exigência de desgaste: escolher ZC1 (teor de cobre 1%)

Normas de teste de fiabilidade

Teste de pulverização de sal: ASTM B117 (≥96 horas)
Ensaio de impacto: ISO 148 (≥20 J à temperatura ambiente)

Aplicações típicas da liga de zinco

Indústria automóvel

Suportes do motor
Caixas de sensores

Eletricidade e eletrónica

Dissipador de calor para estações de base 5G
Alojamento da porta USB

Decoração de edifícios

Dobradiças de portas e janelas
Escultura de exterior

Produtos de consumo

Armações de óculos
Puxadores para móveis

Acessórios para armários

FAQ

P: Quais são os principais indicadores para a seleção de materiais?

A:Dar prioridade às propriedades mecânicas, tendo em conta a mobilidade e o controlo dos custos.

P: Quais são os parâmetros mecânicos?

A:Comparação entre o desempenho da liga de alta resistência da série ZA e o tipo básico Zamak 3

P:Quais são os pontos-chave para um funcionamento seguro?

R: Os produtos acabados não são tóxicos, o processamento requer proteção contra poeiras e proteção normalizada.

Conclusão

As ligas à base de zinco têm baixo ponto de fusão, fácil processamento, resistência à corrosão e boas propriedades mecânicas, adequadas para a eletrónica automóvel e outros domínios. A série Zamak/ZA abrange uma vasta gama de necessidades, devendo a seleção dos requisitos de desempenho, processo e corrosão ser integrada.