Материалы из цинковых сплавов: Полное описание состава, процессов и применения

Сплавы на основе цинка в основном цинка, добавляя алюминия, меди, магния и других элементов, с низкой температурой плавления, легкой обработки, легкий, коррозионностойкий, платируемый и другие характеристики, широко используется в автомобильной, электронной, промышленной аппаратуры и аэрокосмической областях, Zamak / ZA системы для удовлетворения разнообразных потребностей выбора производительности, процесса и коррозионной стойкости требования должны быть приняты во внимание.

Состав и классификация цинковых сплавов

Основные элементы и роль

Элемент	Общий диапазон содержания	Главная роль
Алюминий (Al)	3%-27%	Повышение прочности, твердости и термостойкости, улучшение текучести.
Медь (Cu)	0.5%-3%	Повышает прочность и износостойкость, но высокое содержание меди снижает пластичность.
Магний (Mg)	0.02%-0.06%	Усиление следов, очистка зерна, повышение общей производительности
Никель (Ni)	0.06%-0.10%	Повышенная коррозионная стойкость и устойчивость к высоким температурам (в основном в Zamak 7)
Олово (Sn), железо (Fe), марганец (Mn)	След	Регулировка литейной прочности для контроля влияния примесей

Сравнение типичных серий цинковых сплавов

Серия	Представительский класс	Основной состав (%)	Характеристики
Zamak	Замак 3	Zn-4Al-<0,05Mg	Лучшая общая производительность, наиболее часто используемая
	Замак 5	Zn-4Al-1Cu-<0,05Mg	Более высокая прочность и твердость по сравнению с Zamak 3
	Замак 2	Zn-4Al-3Cu-<0,05Mg	Более высокая прочность и износостойкость, но меньшая пластичность.
	Замак 7	Zn-4Al-0.06Ni-<0.03Mg	Высокая чистота и лучшая коррозионная стойкость.
Серия ZA	ZA-8	Zn-8Al - небольшое количество Cu, Mg	Высокопрочное литье под давлением, хорошая прочность
	ZA-12	Zn-12Al - небольшое количество Cu, Mg	Подходит для литья в тяжелых условиях, улучшает механические свойства.
	ZA-27	Zn-27Al - небольшое количество Cu, Mg	Чрезвычайно высокая прочность, но несколько плохая обрабатываемость

Международная стандартная система наименований цинковых сплавов

Страна/регион	Стандартный номер.	Пример именования	Описание именования
США.	ASTM B86, B240	ZP3, ZP5	Пронумерованы в соответствии с основными компонентами и свойствами.
Европа	EN 1774, EN 12844	ZL0430	Z = цинк, L = литье под давлением, 04 = содержание алюминия 4%, 30 = содержание меди 3,0%.
Китай	GB 8738-88	ZnAl4Cu1	Идентификация по элементам и содержанию
Япония	JIS H2201, H5301	ZDC2, ZDC3	Система классификации по типу замака

Физические и химические свойства цинковых сплавов

Механические свойства

• Прочность на разрыв: 200-440 МПа (выше, чем у большинства пластмасс)
• Твердость: 80-120 HB (может быть увеличена путем термообработки)
• Удлинение: 10-25% (подходит для сложного формования)

Тепловые свойства

• Температура плавления: 380-420°C (на 50% ниже, чем у алюминия)
• Коэффициент теплового расширения: 27,4 x 10-⁶/°C (необходимо учесть проектный допуск)
• Теплопроводность: 110 Вт/м-К (лучше, чем у нержавеющей стали)

Электрические и магнитные свойства

• Электропроводность: 28% IACS (28% чистой меди)
• Магнитная проводимость: немагнитная (подходит для электронного оборудования)

Технология обработки цинковых сплавов

Технология литья под давлением

• Контроль температуры: 410-430°C для расплавленного жидкого цинка
• Параметры давления: 400-1000 бар (регулируется в зависимости от сложности детали)
• Конструкция пресс-формы: наклон ленты ≥ 1°, толщина стенок 1,5-5 мм

Экструзия и прокатка

• Применяемые сплавы: ZA27 (высокое содержание алюминия)
• Ограничения по обработке: скорость деформации ≤80%, чтобы избежать растрескивания

Обработка

• Скорость резки: рекомендуется 60-150 м/мин
• Выбор инструмента: твердосплавный или с алмазным покрытием

Программа обработки поверхности и антикоррозийной обработки

Сравнение часто используемых процессов

Процесс	Стоимость	Время стойкости к воздействию соляного тумана	Применимые сценарии
Хромирование	Высокий	500 часов	Высококачественная фурнитура для ванной комнаты
Никелирование	Средний	300 часов	Электронные разъемы
Фосфатирование	Низкий	100 часов	Внутренние структурные части

Антикоррозийная стратегия

• Морская среда: выбирайте серию ZN + никелирование
• Кислотная среда: используйте серию ZT + эпоксидное покрытие
• Высокотемпературная среда: уделяйте первостепенное внимание обработке анодированием

Руководство по проектированию и выбору

Принципы структурного проектирования

• Равномерная толщина стенок: во избежание усадки (рекомендуется 2-4 мм)
• Скругленные углы: R≥0,5 мм для снижения концентрации напряжения

Баланс между стоимостью и производительностью

• Детали с низкой нагрузкой: Zamak 3 (снижение стоимости 15%)
• Высокая износостойкость: выбирайте ZC1 (содержание меди 1%)

Стандарты испытаний на надежность

• Испытание соляным туманом: ASTM B117 (≥96 часов)
• Испытание на удар: ISO 148 (≥20 Дж при комнатной температуре)

Типичные области применения цинкового сплава

Автомобильная промышленность

• Опоры двигателя
• Корпуса датчиков

Электротехника и электроника

• Теплоотвод для базовой станции 5G
• Корпус порта USB

Отделка зданий

• Дверные и оконные петли
• Скульптура на открытом воздухе

Потребительские товары

• Оправы для очков
• Мебельные ручки

Арматура для шкафов

• Ручки
• Петли
• Защелки

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

В:Каковы ключевые показатели для выбора материала?

A:Приоритет механических свойств с учетом мобильности и контроля стоимости.

Q:Каковы механические параметры?

A:Сравнение характеристик высокопрочного сплава Zamak 3 базового типа и серии ZA

Q:Каковы ключевые моменты для безопасной работы?

A:Готовая продукция нетоксична, обработка требует защиты от пыли и стандартизированной защиты.

Заключение

Сплавы на основе цинка имеют низкую температуру плавления, легкую обработку, коррозионную стойкость и хорошие механические свойства, подходят для автомобильной электроники и других областей, серия Zamak/ZA охватывает широкий спектр потребностей, выбор производительности, технологических и коррозионных требований должен быть интегрирован.