Zamac

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Lingote de Zamac

ZAMAK (ou Zamac , anteriormente registrado como MAZAK [1] ) é uma família de ligas com um metal base de zinco e elementos de liga de alumínio , magnésio e cobre .

As ligas de Zamak fazem parte da família das ligas de alumínio e zinco ; eles se distinguem das outras ligas ZA por causa de sua composição constante de 4% de alumínio. [2]

O nome zamak é um acrônimo dos nomes alemães dos metais que compõem as ligas: Zink (zinco), Aluminium , Magnesium e Kupfer (cobre). [2] A New Jersey Zinc Company desenvolveu ligas de zamak em 1929.

A liga de zamak mais comum é o zamak 3. Além disso, zamak 2, zamak 5 e zamak 7 também são usados ​​comercialmente. [2] Essas ligas são mais comumente fundidas . [2] Ligas de Zamak (particularmente #3 e #5) são freqüentemente usadas na indústria de fundição por rotação .

Um grande problema com os primeiros materiais de fundição sob pressão de zinco era a praga do zinco , devido às impurezas nas ligas. [3] Zamak evitou isso pelo uso de metal de zinco 99,99% puro, produzido pelo uso de um refluxador da New Jersey Zinc como parte do processo de refino .

Zamak pode ser galvanizado, pintado a úmido e revestido por conversão de cromato . [4]

Mazak

No início da década de 1930, Morris Ashby, na Grã-Bretanha, licenciou a liga de zamak de Nova Jersey. O zinco de refluxo com 99,99% de pureza não estava disponível na Grã-Bretanha e, portanto, eles adquiriram o direito de fabricar a liga usando um zinco refinado eletroliticamente disponível localmente com 99,95% de pureza. Isso recebeu o nome de Mazak , em parte para distingui-lo do zamak e em parte das iniciais de Morris Ashby. Em 1933, a National Smelting licenciou a patente do refluxador com a intenção de usá-la para produzir 99,99% de zinco em sua fábrica em Avonmouth . [5] É coloquialmente conhecido entre os entusiastas de restauração de automóveis do Reino Unido como monkey metal .

Padrões

Os padrões de composição química da liga de zinco são definidos por país pelo padrão listado abaixo:

Padrões de liga de zinco por país [6]
País lingote de zinco Fundição de zinco
Europa EN1774 EN12844
NÓS ASTM B240 ASTM B86
Japão JIS H2201 JIS H5301
Austrália AS 1881 - SAA H63 AS 1881 - SAA H64
China GB 8738-88 -
Canadá CSA HZ3 CSA HZ11
Internacional ISO 301 -

Zamak tem muitos nomes diferentes com base no padrão e/ou país:

Vários nomes para ligas de zamak
nome tradicional Nome curto da composição Forma Comum ASTM Designação europeia abreviada JIS China Reino Unido BS 1004 [7] França NFA 55-010 [7] Alemanha DIN 1743-2 [7] UNS Outro
Zamac 2 [8] [9]
ou
Kirksite [10]
ZnAl4Cu3 [11] Lingote Liga 2 [8] [9] CA 43A [8] [9] ZL0430 [11] - ZX04 [12] - Z-A4U3 [11] Z430 [11] Z35540 [9] ZL2, ZA-2, ZN-002 [13]
Elenco ZP0430 - Z35541 [8] ZP2, ZA-2, ZN-002 [13]
Zamac 3 [8] [9] ZnAl4 [11] Lingote Liga 3 [8] [9] AG 40A [8] [9] ZL0400 [11] Lingote tipo 2 [14] ZX01 [12] Liga A [11] Z-A4 [11] Z400 [11] Z35521 [9] ZL3, ZA-3, ZN-003 [13]
Elenco ZP0400 ZDC2 [15] - Z33520 [8] ZP3, ZA-3, ZN-003 [13]
Zamac 4 [16] Lingote Usado apenas na Ásia ZA-4, ZN-004 [13]
Zamac 5 [8] [9] ZnAl4Cu1 [11] Lingote Liga 5 [8] [9] CA 41A [8] [9] ZL0410 [11] Lingote tipo 1 [14] ZX03 [12] Liga B [11] Z-A4UI [11] Z410 [11] Z35530 [9] ZL5, ZA-5, ZN-005 [13]
Elenco ZP0410 ZDC1 [15] - Z35531 [8] ZP5, ZA-5, ZN-005 [13]
Zamac 7 [8] [9] ZnAl4Ni [12] Lingote Liga 7 [8] [9] AG 40B [8] [9] - - ZX02 [12] - - - Z33522 [9] ZA-7, ZN-007 [13]
Elenco - Z33523 [8]
a cor da célula é a cor do material designada pela ASTM B908. [2]

O código Short European Designation divide-se da seguinte forma (usando ZL0430 como exemplo): [11]

  • Z é o material (Z=Zinco)
  • P é o uso (P=Fundição sob pressão (fundição), L=Lingote)
  • 04 é a porcentagem de alumínio (04= 4% de alumínio)
  • 3 é a porcentagem de cobre (3 = 3% de cobre)

Zamac 2

O Zamak 2 tem a mesma composição do Zamak 3 com a adição de 3% de cobre para aumentar a resistência em 20%, o que também aumenta o preço. Zamak 2 tem a maior resistência de todas as ligas de zamak. Com o tempo, mantém sua resistência e dureza melhor do que as outras ligas; no entanto, torna-se mais quebradiço, encolhe e é menos elástico. [17]

Zamak 2 também é conhecido como Kirksite quando lançado por gravidade para uso como um dado . [2] [18] Ele foi originalmente projetado para matrizes de chapas metálicas de baixo volume. [19] [20] Mais tarde, ganhou popularidade por fazer matrizes de moldagem por injeção de curta duração . [19] Também é menos comumente usado para ferramentas anti-faíscas e mandris para fiação de metal.

Composição de Zamak 2 por padrão
elementos de liga impurezas
Padrão Limite al Cu mg Pb Cd Sn Ni Si Em Tl
ASTM B240 [21] (Lingote) min 3.9 2.6 0,025 - - - - - - - -
máximo 4.3 2.9 0,05 0,004 0,003 0,002 0,075 - - - -
ASTM B86 [22] (Elenco) min 3.5 2.6 0,025 - - - - - - - -
máximo 4.3 2.9 0,05 0,005 0,004 0,003 0,1 - - - -
EN1774 [23] (Lingote) min 3.8 2.7 0,035 - - - - - - - -
máximo 4.2 3.3 0,06 0,003 0,003 0,001 0,02 0,001 0,02 - -
EN12844 [24] (Elenco) min 3.7 2.7 0,025 - - - - - - - -
máximo 4.3 3.3 0,06 0,005 0,005 0,002 0,05 0,02 0,03 - -
GB8738-88 [12] min 3.9 2.6 0,03 - - - - - - - -
máximo 4.3 3.1 0,06 0,004 0,003 0,0015 0,035 - - - -
Propriedades do Zamac 2 [17]
Propriedade Valor métrico valor imperial
Propriedades mecânicas
Resistência à tração 397 MPa (331 MPa envelhecido) 58.000 psi
Força de rendimento (deslocamento de 0,2%) 361 MPa 52.000 psi
Força de impacto 38 J (7 J envelhecido) 28 ft-lbf (5 ft-lbf envelhecido)
Alongamento em F max 3% (2% envelhecido)
Alongamento na fratura 6%
Força de cisalhamento 317 MPa 46.000 psi
Força de rendimento compressiva 641 MPa 93.000 psi
Resistência à fadiga (flexão reversa 5x10 8 ciclos) 59 MPa 8.600 psi
Dureza 130 Brinell (98 Brinell envelhecido)
Módulos de elasticidade 96 GPa 14.000.000 psi
Propriedades físicas
Faixa de solidificação (faixa de fusão) 379—390 °C 714—734 °F
Densidade 6,8 kg/dm 3 0,25 lb/pol 3
Coeficiente de expansão térmica 27,8 μm/m-°C 15,4 μin/pol-°F
Condutividade térmica 105 W/mK 729 BTU-in/hr-ft 2 -°F
Resistividade elétrica 6,85 μΩ-cm a 20 °C 2,70 μΩ-in a 68 °F
Calor latente (calor de fusão) 110 J/g 4,7 x 10 −5 BTU/lb
Capacidade de calor específico 419 J/kg-°C 0,100 BTU/lb-°F
Coeficiente de fricção 0,08

KS

A liga KS foi desenvolvida para peças decorativas de fundição rotativa. Tem a mesma composição do zamak 2, só que com mais magnésio para produzir grãos mais finos e reduzir o efeito casca de laranja . [25]

Composição KS [25]
elementos de liga impurezas
Padrão Limite al Cu mg Pb Cd Sn Ni Si Em Tl
Nyrstar min 3.8 2.5 0,4 - - - - - - - -
máximo 4.2 3.5 0,6 0,003 0,003 0,001 0,020 - - - -
Propriedades KS [25]
Propriedade Valor métrico valor imperial
Propriedades mecânicas
Resistência à tração < 200 MPa < 29.000 psi
Força de rendimento (deslocamento de 0,2%) < 200 MPa < 29.000 psi
Alongamento < 2%
Dureza 150 Brinell máx.
Propriedades físicas
Faixa de solidificação (faixa de fusão) 380—390 °C 716—734 °F
Densidade 6,6 g/cm 3 0,25 lb/pol 3
Coeficiente de expansão térmica 28,0 μm/m-°C 15,4 μin/pol-°F
Condutividade térmica 105 W/mK 729 BTU-in/hr-ft 2 -°F
Condutividade elétrica 25% SIGC
Capacidade de calor específico 419 J/kg-°C 0,100 BTU/lb-°F
Coeficiente de fricção 0,08

Zamac 3

Zamak 3 é o padrão de fato para a série zamak de ligas de zinco; todas as outras ligas de zinco são comparadas a esta. Zamak 3 tem a composição base para as ligas de zamak (96% zinco, 4% alumínio). Possui excelente fundibilidade e estabilidade dimensional a longo prazo. Mais de 70% de todas as fundições de zinco na América do Norte são feitas de zamak 3. [2]

Composição de Zamak 3 por padrão
elementos de liga impurezas
Padrão Limite al Cu mg Pb Cd Sn Ni Si Em Tl
ASTM B240 [21] (Lingote) min 3.9 - 0,025 - - - - - - - -
máximo 4.3 0,1 0,05 0,004 0,003 0,002 0,035 - - - -
ASTM B86 [22] (Elenco) min 3.5 - 0,025 - - - - - - - -
máximo 4.3 0,25 0,05 0,005 0,004 0,003 0,1 - - - -
EN1774 [23] (Lingote) min 3.8 - 0,035 - - - - - - - -
máximo 4.2 0,03 0,06 0,003 0,003 0,001 0,02 0,001 0,02 - -
EN12844 [24] (Elenco) min 3.7 - 0,025 - - - - - - - -
máximo 4.3 0,1 0,06 0,005 0,005 0,002 0,05 0,02 0,03 - -
JIS H2201 [14] (Lingote) min 3.9 - 0,03 - - - - - - - -
máximo 4.3 0,03 0,06 0,003 0,002 0,001 0,075 - - - -
JIS H5301 [15] (Elenco) min 3.5 - 0,02 - - - - - - - -
máximo 4.3 0,25 0,06 0,005 0,004 0,003 0,01 - - - -
AS1881 [26] min 3.9 - 0,04 - - - - - - - -
máximo 4.3 0,03 0,06 0,003 0,003 0,001 0,05 - 0,001 0,0005 0,001
GB8738-88 [12] min 3.9 - 0,03 - - - - - - - -
máximo 4.3 0,1 0,06 0,004 0,003 0,0015 0,035 - - - -
Impureza
Zamac 3 propriedades [4]
Propriedade Valor métrico valor imperial
Propriedades mecânicas
Resistência à tração 268 MPa 38.900 psi
Força de rendimento (deslocamento de 0,2%) 208 MPa 30.200 psi
Força de impacto 46 J (56 J envelhecido) 34 ft-lbf (41 ft-lbf envelhecido)
Alongamento em F max 3%
Alongamento na fratura 6,3% (16% envelhecido)
Força de cisalhamento 214 MPa 31.000 psi
Força de rendimento compressiva 414 MPa 60.000psi
Resistência à fadiga (flexão reversa 5x10 8 ciclos) 48 MPa 7.000 psi
Dureza 97 Brinell
Módulos de elasticidade 96 GPa 14.000.000 psi
Propriedades físicas
Faixa de solidificação (faixa de fusão) 381—387 °C 718-729 °F
Densidade 6,7 g/cm 3 0,24 lb/pol 3
Coeficiente de expansão térmica 27,4 μm/m-°C 15,2 μin/pol-°F
Condutividade térmica 113 W/mK 784 BTU-in/hr-ft 2 -°F
Resistividade elétrica 6,37 μΩ-cm a 20 °C 2,51 μΩ-in a 68 °F
Calor latente (calor de fusão) 110 J/g 4,7 x 10 −5 BTU/lb
Capacidade de calor específico 419 J/kg-°C 0,100 BTU/lb-°F
Coeficiente de fricção 0,07

Zamac 4

O Zamak 4 foi desenvolvido para os mercados asiáticos para reduzir os efeitos da solda da matriz , mantendo a ductilidade do zamak 3. Isso foi obtido usando metade da quantidade de cobre da composição do zamak 5. [27]

Zamak 4 composição por padrão
elementos de liga impurezas
Padrão Limite al Cu mg Pb Cd Sn Ni Si Em Tl
Ningbo Jinyi Alloy Material Co. [13] min 3.9 0,3 0,03 - - - - - - - -
máximo 4.3 0,5 0,06 0,003 0,002 0,002 0,075 - - - -
Zamac 4 propriedades
Propriedade Valor métrico valor imperial
Propriedades mecânicas [28]
Resistência à tração 317 MPa 46.000 psi
Força de rendimento (deslocamento de 0,2%) 221—269 MPa 32.000—39.000 psi
Força de impacto 61 J (7 J envelhecido) 45 ft-lbf (5 ft-lbf envelhecido)
Alongamento 7%
Força de cisalhamento 214—262 MPa 31.000—38.000 psi
Força de rendimento compressiva 414—600 MPa 60.000—87.000 psi
Resistência à fadiga (dobra rotativa 5x10 8 ciclos) 48—57 MPa 7.000—8.300 psi
Dureza 91 Brinell
Propriedades físicas [29]
Faixa de solidificação (faixa de fusão) 380—386 °C 716—727 °F
Densidade 6,6 g/cm 3 0,24 lb/pol 3
Coeficiente de expansão térmica 27,4 μm/m-°C 15,2 μin/pol-°F
Condutividade térmica 108,9—113,0 W/mK a 100 °C 755,6—784,0 BTU-pol/hr-ft 2 -°F @ 212 °F
Condutividade elétrica 26-27% SIGC
Capacidade de calor específico 418,7 J/kg-°C 0,100 BTU/lb-°F

Zamac 5

O Zamak 5 tem a mesma composição do Zamak 3 com a adição de 1% de cobre para aumentar a resistência (em aproximadamente 10% [17] ), dureza e resistência à corrosão, mas reduz a ductilidade. [30] Ele também tem menos precisão dimensional. [30] Zamak 5 é mais comumente usado na Europa. [2]

Composição de Zamak 5 por padrão
elementos de liga impurezas
Padrão Limite al Cu mg Pb Cd Sn Ni Si Em Tl Zn
ASTM B240 [21] (Lingote) min 3.9 0,75 0,03 - - - - - - - -
máximo 4.3 1.25 0,06 0,004 0,003 0,002 0,075 - - - -
ASTM B86 [22] (Elenco) min 3.5 0,75 0,03 - - - - - - - -
máximo 4.3 1.25 0,06 0,005 0,004 0,003 0,1 - - - -
EN1774 [23] (Lingote) min 3.8 0,7 0,035 - - - - - - - -
máximo 4.2 1.1 0,06 0,003 0,003 0,001 0,02 0,001 0,02 - -
EN12844 [24] (Elenco) min 3.7 0,7 0,025 - - - - - - - -
máximo 4.3 1.2 0,06 0,005 0,005 0,002 0,05 0,02 0,03 - -
JIS H2201 [14] (Lingote) min 3.9 0,75 0,03 - - - - - - - -
máximo 4.3 1.25 0,06 0,003 0,002 0,001 0,075 - - - -
JIS H5301 [15] (Elenco) min 3.5 0,75 0,02 - - - - - - - -
máximo 4.3 1.25 0,06 0,005 0,004 0,003 0,01 - - - -
AS1881 [26] min 3.9 0,75 0,04 - - - - - - - -
máximo 4.3 1.25 0,06 0,003 0,003 0,001 0,05 - 0,001 0,0005 0,001
GB8738-88 [12] min 3.9 0,7 0,03 - - - - - - - -
máximo 4.3 1.1 0,06 0,004 0,003 0,0015 0,035 - - - -
Propriedades do Zamac 5 [30]
Propriedade Valor métrico valor imperial
Propriedades mecânicas
Resistência à tração 331 MPa (270 MPa envelhecido) 48.000 psi (39.000 psi envelhecido)
Força de rendimento (deslocamento de 0,2%) 295 MPa 43.000 psi
Força de impacto 52 J (56 J envelhecido) 38 ft-lbf (41 ft-lbf envelhecido)
Alongamento em F max 2%
Alongamento na fratura 3,6% (13% envelhecido)
Força de cisalhamento 262 MPa 38.000 psi
Força de rendimento compressiva 600 MPa 87.000 psi
Resistência à fadiga (flexão reversa 5x10 8 ciclos) 57 MPa 8.300 psi
Dureza 91 Brinell
Módulos de elasticidade 96 GPa 14.000.000 psi
Propriedades físicas
Faixa de solidificação (faixa de fusão) 380—386 °C 716—727 °F
Densidade 6,7 kg/dm 3 0,24 lb/pol 3
Coeficiente de expansão térmica 27,4 μm/m-°C 15,2 μin/pol-°F
Condutividade térmica 109 W/mK 756 BTU-in/hr-ft 2 -°F
Resistividade elétrica 6,54 μΩ-cm a 20 °C 2,57 μΩ-in a 68 °F
Calor latente (calor de fusão) 110 J/g 4,7 x 10 −5 BTU/lb
Capacidade de calor específico 419 J/kg-°C 0,100 BTU/lb-°F
Coeficiente de fricção 0,08

Zamac 7

O Zamak 7 tem menos magnésio do que o Zamak 3 para aumentar a fluidez e a ductilidade, o que é especialmente útil ao fundir componentes de paredes finas. Para reduzir a corrosão intergranular, uma pequena quantidade de níquel é adicionada e as impurezas são controladas com mais rigor. [2]

Composição de Zamak 7 por padrão
elementos de liga impurezas
Padrão Limite al Cu mg Pb Cd Sn Ni Si Em Tl
ASTM B240 [21] (Lingote) min 3.9 - 0,01 - - - - - - - -
máximo 4.3 0,1 0,02 0,002 0,002 0,001 0,075 - - - -
ASTM B86 [22] (Elenco) min 3.5 - 0,005 - - - - 0,005 - - -
máximo 4.3 0,25 0,02 0,003 0,002 0,001 0,075 0,02 - - -
GB8738-88 [12] min 3.9 - 0,01 - - - - 0,005 - - -
máximo 4.3 0,1 0,02 0,002 0,002 0,001 0,075 0,02 - - -
Impureza Elemento de liga
Propriedades do Zamac 7 [31]
Propriedade Valor métrico valor imperial
Propriedades mecânicas
Resistência à tração 285 MPa 41.300 psi
Força de rendimento (deslocamento de 0,2%) 285 MPa 41.300 psi
Força de impacto 58,0 J 42,8 pés-lbf
Alongamento na fratura 14%
Força de cisalhamento 214 MPa 31.000 psi
Força de rendimento compressiva 414 MPa 60.000psi
Resistência à fadiga (flexão reversa 5x10 8 ciclos) 47,0 MPa 6.820 psi
Dureza 80 Brinell
Propriedades físicas
Faixa de solidificação (faixa de fusão) 381—387 °C 718-729 °F
Coeficiente de expansão térmica 27,4 μm/m-°C 15,2 μin/pol-°F
Condutividade térmica 113 W/mK 784 BTU-in/hr-ft 2 -°F
Resistividade elétrica 6,4 μΩ-cm 2,5 μΩ pol.
Capacidade de calor específico 419 J/kg-°C 0,100 BTU/lb-°F
Temperatura de fundição 395—425 °C 743—797 °F

Usa

Usos comuns para ligas de zamak incluem eletrodomésticos, acessórios de banheiro, brinquedos fundidos e indústria automotiva. [32] [33] [34] Ligas de Zamak também são usadas na fabricação de algumas armas de fogo, como Glock , revólveres Hi-Point Firearms e carabinas. [35] [36]

Veja também

Referências

  1. ^ Informações de status mais recentes do Zamak , recuperadas em 2008-03-02
  2. ^ a b c d e f g h i Ligas de fundição sob pressão , recuperado 2008-03-02
  3. ^ Wanhill, RJH; Hattenberg, T. (maio de 2005), Rachadura induzida por corrosão de peças fundidas sob pressão de zinco-alumínio de trem modelo (PDF) , National Aerospace Laboratory NLR, NLR-TP-2005-205, arquivado do original (PDF) em 2011-07- 16.
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