Zamak
ZAMAK （或 Zamac ，以前的商标为 MAZAK [1] ）是一个合金家族，其基体金属为锌，合金元素为铝、镁和铜。
Zamak 合金是锌铝合金系列的一部分；它们与其他 ZA 合金的区别在于其恒定的 4% 铝成分。 [2]
Zamak 是组成合金的金属的德国名称的首字母缩写词：锌（zinc）、铝、镁和铜 （copper）。 [2]New Jersey Zinc 于 1929 年开发了 Zamak 合金。
最常见的锌合金是 Zamak 3。除此之外，Zamak 2、Zamak 5 和 Zamak 7 也在商业上使用。 [2]这些合金最常见的用途是压铸。 [2] Zamak 合金（特别是#3 和#5）经常用于旋转铸造行业。
由于合金中存在的杂质，早期锌压铸材料的一个大问题是锌害虫。 [3] Zamak 通过使用纯度为 99.99% 的金属锌避免了这种情况，这种金属由 New Jersey Zinc 在冶炼过程中使用回流器生产。
Zamak 可以很好地电镀、湿涂和铬酸盐转化涂层。 [4]
Mazak
[编辑]1930 年代初期，英国的莫里斯·阿什比 ( Morris Ashby ) 获得了新泽西公司的 zamak 合金的许可。纯度为 99.99% 的回流锌在英国无法获得，因此他们获得了使用当地可得到的纯度为 99.95% 的电解精炼锌制造合金的权利。这类合金被命名为 Mazak ，如此命名的原因一部分是为了将它与 zamak 区分开来，另一部分是为了将其与 Morris Ashby 的首字母区分开来。 1933 年， National Smelting 获得了回流器专利的许可，目的是在他们位于 Avonmouth 的工厂中使用它来生产 99.99% 的锌。 [5]
标准
[编辑]锌合金化学成分标准由下列标准按国家/地区定义：
| 国家 | 锌锭 | 锌铸件 |
|---|---|---|
| 欧洲 | EN1774 | EN12844 |
| 美国 | ASTM B240 | ASTM B86 |
| 日本 | JIS H2201 | JIS H5301 |
| 澳大利亚 | AS 1881 - SAA H63 | AS 1881 - SAA H64 |
| 中国 | GB 8738-88 | - |
| 加拿大 | CSA HZ3 | CSA HZ11 |
| 国际标准 | ISO 301 | - |
Zamak 根据标准和/或国家有许多不同的名称：
| Traditional name | Short composition name | Form | Common | ASTM† | Short European designation | JIS | China | UK BS 1004 | France NFA 55-010[7] | Germany DIN 1743-2[7] | UNS | Other |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Zamak 2[8][9] or Kirksite[10] |
ZnAl4Cu3[11] | Ingot | Alloy 2[8][9] | AC 43A[8][9] | ZL0430[11] | - | ZX04[12] | - | Z-A4U3[11] | Z430[11] | Z35540[9] | ZL2, ZA-2, ZN-002[13] |
| Cast | ZP0430 | - | Z35541[8] | ZP2, ZA-2, ZN-002[13] | ||||||||
| Zamak 3[8][9] | ZnAl4[11] | Ingot | Alloy 3[8][9] | AG 40A[8][9] | ZL0400[11] | Ingot type 2[14] | ZX01[12] | Alloy A[11] | Z-A4[11] | Z400[11] | Z35521[9] | ZL3, ZA-3, ZN-003[13] |
| Cast | ZP0400 | ZDC2[15] | - | Z33520[8] | ZP3, ZA-3, ZN-003[13] | |||||||
| Zamak 4[16] | Ingot | Used in Asia only | ZA-4, ZN-004[13] | |||||||||
| Zamak 5[8][9] | ZnAl4Cu1[11] | Ingot | Alloy 5[8][9] | AC 41A[8][9] | ZL0410[11] | Ingot type 1[14] | ZX03[12] | Alloy B[11] | Z-A4UI[11] | Z410[11] | Z35530[9] | ZL5, ZA-5, ZN-005[13] |
| Cast | ZP0410 | ZDC1[15] | - | Z35531[8] | ZP5, ZA-5, ZN-005[13] | |||||||
| Zamak 7[8][9] | ZnAl4Ni[12] | Ingot | Alloy 7[8][9] | AG 40B[8][9] | - | - | ZX02[12] | - | - | - | Z33522[9] | ZA-7, ZN-007[13] |
| Cast | - | Z33523[8] | ||||||||||
| †color of the cell is the color of the material designated by ASTM B908.[2] | ||||||||||||
短欧洲名称代码分解如下（以 ZL0430 为例）： [11]
- Z是材料（Z=锌）
- P是用途（P=压铸（铸件），L=Ingot）
- 04 是铝的百分比（04= 4% 铝）
- 3 是铜的百分比（3= 3% 铜）
Zamak 2
[编辑]Zamak 2 的成分与 Zamak 3 相同，但添加了 3% 的铜以增加 20% 的强度，这也提高了价格。 Zamak 2 在所有的 Zamak 合金系列中具有最大的强度。随着时间的推移，它比其他合金更能保持其强度和硬度；然而，它变得更脆、弹性更小。 [17]
当重力铸造用作模具时，Zamak 2 也称为Kirksite 。 [2] [18]它最初是为小批量钣金模具设计的。 [19] [20]后来它因制造短期注塑模具而受到欢迎。 [19]它也不太常用于金属旋压的无火花工具和心轴。
| 合金元素 | 杂质 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 标准 | 限制 | 铝 | 铜 | 镁 | 铅 | 鎘 | 锡 | 铁 | 鎳 | 硅 | 銦 | 铊 |
| ASTM B240 [21] （锭） | 最小值 | 3.9 | 2.6 | 0.025 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 2.9 | 0.05 | 0.004 | 0.003 | 0.002 | 0.075 | - | - | - | - | |
| ASTM B86 [22] （铸造） | 最小值 | 3.5 | 2.6 | 0.025 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 2.9 | 0.05 | 0.005 | 0.004 | 0.003 | 0.1 | - | - | - | - | |
| EN1774 [23] （锭） | 最小值 | 3.8 | 2.7 | 0.035 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.2 | 3.3 | 0.06 | 0.003 | 0.003 | 0.001 | 0.02 | 0.001 | 0.02 | - | - | |
| EN12844 [24] （铸件） | 最小值 | 3.7 | 2.7 | 0.025 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 3.3 | 0.06 | 0.005 | 0.005 | 0.002 | 0.05 | 0.02 | 0.03 | - | - | |
| GB8738-88 [12] | 最小值 | 3.9 | 2.6 | 0.03 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 3.1 | 0.06 | 0.004 | 0.003 | 0.0015 | 0.035 | - | - | - | - | |
| 指标名称 | 公制值 | 英制值 |
|---|---|---|
| 机械性能 | ||
| 极限抗拉强度 | 397 MPa (331 MPa aged) | 58,000 psi |
| 屈服强度（0.2% 偏移） | 361 MPa | 52,000 psi |
| 冲击强度 | 38 J (7 J aged) | 28 ft-lbf (5 ft-lbf aged) |
| F最大延伸率 | 3% (2% aged) | |
| 断裂延伸率 | 6% | |
| 剪切强度 | 317 MPa | 46,000 psi |
| 抗压屈服强度 | 641 MPa | 93,000 psi |
| 疲劳强度（反向弯曲 5x10 8个循环） | 59 MPa | 8,600 psi |
| 硬度 | 130 Brinell (98 Brinell aged) | |
| 弹性模量 | 96 GPa | 14,000,000 psi |
| 物理性质 | ||
| 凝固范围（熔化范围） | 379—390 °C | 714—734 °F |
| 密度 | 6.8 kg/dm3 | 0.25 lb/in3 |
| 热膨胀系数 | 27.8 μm/m-°C | 15.4 μin/in-°F |
| 导热系数 | 105 W/m-K | 729 BTU-in/hr-ft2-°F |
| 电阻率 | 6.85 μΩ-cm at 20 °C | 2.70 μΩ-in at 68 °F |
| 潜热（熔化热） | 110 J/g | 4.7x10−5 BTU/lb |
| 比热容 | 419 J/kg-°C | 0.100 BTU/lb-°F |
| 摩擦系数 | 0.08 | |
KS
[编辑]KS 合金是为旋转铸造装饰件而开发的。它具有与 zamak 2 相同的成分，只是含有更多的镁，以产生更细的颗粒并减少橘皮效应。 [25]
| 合金元素 | 杂质 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 标准 | 限制 | 铝 | 铜 | 镁 | 铅 | 鎘 | 锡 | 铁 | 镍 | 硅 | 铟 | 铊 |
| Nyrstar | 最小值 | 3.8 | 2.5 | 0.4 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.2 | 3.5 | 0.6 | 0.003 | 0.003 | 0.001 | 0.020 | - | - | - | - | |
| 指标名称 | 公制值 | 英制值 |
|---|---|---|
| 机械性能 | ||
| 极限抗拉强度 | < 200 MPa | < 29,000 psi |
| 屈服强度（0.2% 偏移） | < 200 MPa | < 29,000 psi |
| 延伸 | < 2% | |
| 硬度 | 150 Brinell max | |
| 物理性质 | ||
| 凝固范围（熔化范围） | 380—390 °C | 716—734 °F |
| 密度 | 6.6 g/cm3 | 0.25 lb/in3 |
| 热膨胀系数 | 28.0 μm/m-°C | 15.4 μin/in-°F |
| 导热系数 | 105 W/m-K | 729 BTU-in/hr-ft2-°F |
| 电导率 | 25% IACS | |
| 比热容 | 419 J/kg-°C | 0.100 BTU/lb-°F |
| 摩擦系数 | 0.08 | |
Zamak 3
[编辑]Zamak 3 是 zamak 系列锌合金的业界标准；所有其他锌合金都与此进行比较。 Zamak 3 具有 Zamak 合金的基础成分（96% 锌，4% 铝）。它具有优良的可铸性和长期的尺寸稳定性。超过 70% 的北美锌压铸件由 Zamak 3 制成。 [2]
| 合金元素 | 杂质 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 标准 | 限制 | Al | Cu† | Mg | Pb | Cd | Sn | Fe | Ni | Si | In | Tl |
| ASTM B240[21] (Ingot) | 最小值 | 3.9 | - | 0.025 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 0.1 | 0.05 | 0.004 | 0.003 | 0.002 | 0.035 | - | - | - | - | |
| ASTM B86[22] (Cast) | 最小值 | 3.5 | - | 0.025 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 0.25 | 0.05 | 0.005 | 0.004 | 0.003 | 0.1 | - | - | - | - | |
| EN1774[23] (Ingot) | 最小值 | 3.8 | - | 0.035 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.2 | 0.03 | 0.06 | 0.003 | 0.003 | 0.001 | 0.02 | 0.001 | 0.02 | - | - | |
| EN12844[24] (Cast) | 最小值 | 3.7 | - | 0.025 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 0.1 | 0.06 | 0.005 | 0.005 | 0.002 | 0.05 | 0.02 | 0.03 | - | - | |
| JIS H2201[14] (Ingot) | 最小值 | 3.9 | - | 0.03 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 0.03 | 0.06 | 0.003 | 0.002 | 0.001 | 0.075 | - | - | - | - | |
| JIS H5301[15] (Cast) | 最小值 | 3.5 | - | 0.02 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 0.25 | 0.06 | 0.005 | 0.004 | 0.003 | 0.01 | - | - | - | - | |
| AS1881[26] | 最小值 | 3.9 | - | 0.04 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 0.03 | 0.06 | 0.003 | 0.003 | 0.001 | 0.05 | - | 0.001 | 0.0005 | 0.001 | |
| GB8738-88[12] | 最小值 | 3.9 | - | 0.03 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 0.1 | 0.06 | 0.004 | 0.003 | 0.0015 | 0.035 | - | - | - | - | |
| †杂质 | ||||||||||||
| 指标名称 | 公制值 | 英制值 |
|---|---|---|
| 机械性能 | ||
| 极限抗拉强度 | 268 MPa | 38,900 psi |
| 屈服强度（0.2% 偏移） | 208 MPa | 30,200 psi |
| 冲击强度 | 46 J (56 J aged) | 34 ft-lbf (41 ft-lbf aged) |
| F最大延伸率 | 3% | |
| 断裂延伸率 | 6.3% (16% aged) | |
| 剪切强度 | 214 MPa | 31,000 psi |
| 抗压屈服强度 | 414 MPa | 60,000 psi |
| 疲劳强度（反向弯曲 5x10 8个循环） | 48 MPa | 7,000 psi |
| 硬度 | 97 Brinell | |
| 弹性模量 | 96 GPa | 14,000,000 psi |
| 物理性质 | ||
| 凝固范围（熔化范围） | 381—387 °C | 718—729 °F |
| 密度 | 6.7 g/cm3 | 0.24 lb/in3 |
| 热膨胀系数 | 27.4 μm/m-°C | 15.2 μin/in-°F |
| 导热系数 | 113 W/mK | 784 BTU-in/hr-ft2-°F |
| 电阻率 | 6.37 μΩ-cm at 20 °C | 2.51 μΩ-in at 68 °F |
| 潜热（熔化热） | 110 J/g | 4.7x10−5 BTU/lb |
| 比热容 | 419 J/kg-°C | 0.100 BTU/lb-°F |
| 摩擦系数 | 0.07 | |
Zamak 4
[编辑]Zamak 4 是为亚洲市场开发的，旨在减少芯片焊接的影响，同时保持 Zamak 3 的延展性。这一特性是通过含有来自 zamak 5 成分的一半量的铜来实现的。 [27]
| 合金元素 | 杂质 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 标准 | 限制 | 铝 | 铜 | 镁 | 铅 | 鎘 | 锡 | 铁 | 鎳 | 硅 | 銦 | 铊 |
| Ningbo Jinyi Alloy Material Co.[28] | 最小值 | 3.9 | 0.3 | 0.03 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 0.5 | 0.06 | 0.003 | 0.002 | 0.002 | 0.075 | - | - | - | - | |
| 指标名称 | 公制值 | 英制值 |
|---|---|---|
| 机械性能[29] | ||
| 极限抗拉强度 | 317 MPa | 46,000 psi |
| 屈服强度（0.2% 偏移） | 221—269 MPa | 32,000—39,000 psi |
| 冲击强度 | 61 J (7 J aged) | 45 ft-lbf (5 ft-lbf aged) |
| 延伸 | 7% | |
| 剪切强度 | 214—262 MPa | 31,000—38,000 psi |
| 抗压屈服强度 | 414—600 MPa | 60,000—87,000 psi |
| 疲劳强度（旋转弯曲 5x10 8个循环） | 48—57 MPa | 7,000—8,300 psi |
| 硬度 | 91 Brinell | |
| 物理性质[30] | ||
| 凝固范围（熔化范围） | 380—386 °C | 716—727 °F |
| 密度 | 6.6 g/cm3 | 0.24 lb/in3 |
| 热膨胀系数 | 27.4 μm/m-°C | 15.2 μin/in-°F |
| 导热系数 | 108.9—113.0 W/m-K @ 100 °C | 755.6—784.0 BTU-in/hr-ft2-°F @ 212 °F |
| 电导率 | 26-27% IACS | |
| 比热容 | 418.7 J/kg-°C | 0.100 BTU/lb-°F |
Zamak 5
[编辑]Zamak 5 的成分与 Zamak 3 相同，但添加了 1% 的铜以增加强度（大约 10% [17] ）、硬度和耐腐蚀性，但会降低延展性。 [31]它的尺寸精度也较低。 [31] Zamak 5 在欧洲更为常用。 [2]
| 合金元素 | 杂质 | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 标准 | 限制值 | Al | Cu | Mg | Pb | Cd | Sn | Fe | Ni | Si | In | Tl | Zn |
| ASTM B240[21] (Ingot) | 最小值 | 3.9 | 0.75 | 0.03 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 最大值 | 4.3 | 1.25 | 0.06 | 0.004 | 0.003 | 0.002 | 0.075 | - | - | - | - | ||
| ASTM B86[22] (Cast) | 最小值 | 3.5 | 0.75 | 0.03 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 最大值 | 4.3 | 1.25 | 0.06 | 0.005 | 0.004 | 0.003 | 0.1 | - | - | - | - | ||
| EN1774[23] (Ingot) | 最小值 | 3.8 | 0.7 | 0.035 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 最大值 | 4.2 | 1.1 | 0.06 | 0.003 | 0.003 | 0.001 | 0.02 | 0.001 | 0.02 | - | - | ||
| EN12844[24] (Cast) | 最小值 | 3.7 | 0.7 | 0.025 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 最大值 | 4.3 | 1.2 | 0.06 | 0.005 | 0.005 | 0.002 | 0.05 | 0.02 | 0.03 | - | - | ||
| JIS H2201[14] (Ingot) | 最小值 | 3.9 | 0.75 | 0.03 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 最大值 | 4.3 | 1.25 | 0.06 | 0.003 | 0.002 | 0.001 | 0.075 | - | - | - | - | ||
| JIS H5301[15] (Cast) | 最小值 | 3.5 | 0.75 | 0.02 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 最大值 | 4.3 | 1.25 | 0.06 | 0.005 | 0.004 | 0.003 | 0.01 | - | - | - | - | ||
| AS1881[26] | 最小值 | 3.9 | 0.75 | 0.04 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 最大值 | 4.3 | 1.25 | 0.06 | 0.003 | 0.003 | 0.001 | 0.05 | - | 0.001 | 0.0005 | 0.001 | ||
| GB8738-88[12] | 最小值 | 3.9 | 0.7 | 0.03 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| 最大值 | 4.3 | 1.1 | 0.06 | 0.004 | 0.003 | 0.0015 | 0.035 | - | - | - | - | ||
| 指标名称 | 公制值 | 英制值 |
|---|---|---|
| 机械性能 | ||
| 极限抗拉强度 | 331 MPa (270 MPa aged) | 48,000 psi (39,000 psi aged) |
| 屈服强度（0.2% 偏移） | 295 MPa | 43,000 psi |
| 冲击强度 | 52 J (56 J aged) | 38 ft-lbf (41 ft-lbf aged) |
| F最大延伸率 | 2% | |
| 断裂延伸率 | 3.6% (13% aged) | |
| 剪切强度 | 262 MPa | 38,000 psi |
| 抗压屈服强度 | 600 MPa | 87,000 psi |
| 疲劳强度（反向弯曲 5x10 8个循环） | 57 MPa | 8,300 psi |
| 硬度 | 91 Brinell | |
| 弹性模量 | 96 GPa | 14,000,000 psi |
| 物理性质 | ||
| 凝固范围（熔化范围） | 380—386 °C | 716—727 °F |
| 密度 | 6.7 kg/dm3 | 0.24 lb/in3 |
| 热膨胀系数 | 27.4 μm/m-°C | 15.2 μin/in-°F |
| 导热系数 | 109 W/mK | 756 BTU-in/hr-ft2-°F |
| 电阻率 | 6.54 μΩ-cm at 20 °C | 2.57 μΩ-in at 68 °F |
| 潜热（熔化热） | 110 J/g | 4.7x10−5 BTU/lb |
| 比热容 | 419 J/kg-°C | 0.100 BTU/lb-°F |
| 摩擦系数 | 0.08 | |
Zamak 7
[编辑]Zamak 7 的镁含量低于 Zamak 3，以增加流动性和延展性，这在铸造薄壁部件时特别有用。为了减少晶间腐蚀，添加了少量的镍，并且对杂质进行了更严格的控制。 [2]
| 合金元素 | 杂质 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 标准 | 限制 | 铝 | 铜† | 镁 | 铅 | 鎘 | 锡 | 铁 | 鎳‡ | 硅 | 銦 | 铊 |
| ASTM B240 [21] （锭） | 最小值 | 3.9 | - | 0.01 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 0.1 | 0.02 | 0.002 | 0.002 | 0.001 | 0.075 | - | - | - | - | |
| ASTM B86 [22] （铸造） | 最小值 | 3.5 | - | 0.005 | - | - | - | - | 0.005 | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 0.25 | 0.02 | 0.003 | 0.002 | 0.001 | 0.075 | 0.02 | - | - | - | |
| GB8738-88 [12] | 最小值 | 3.9 | - | 0.01 | - | - | - | - | 0.005 | - | - | - |
| 最大值 | 4.3 | 0.1 | 0.02 | 0.002 | 0.002 | 0.001 | 0.075 | 0.02 | - | - | - | |
| †杂质‡合金元素 | ||||||||||||
| 指标名称 | 公制值 | 英制值 |
|---|---|---|
| 机械性能 | ||
| 极限抗拉强度 | 285 MPa | 41,300 psi |
| 屈服强度（0.2% 偏移） | 285 MPa | 41,300 psi |
| 冲击强度 | 58.0 J | 42.8 ft-lbf |
| 断裂延伸率 | 14% | |
| 剪切强度 | 214 MPa | 31,000 psi |
| 抗压屈服强度 | 414 MPa | 60,000 psi |
| 疲劳强度（反向弯曲 5x10 8个循环） | 47.0 MPa | 6,820 psi |
| 硬度 | 80 Brinell | |
| 物理性质 | ||
| 凝固范围（熔化范围） | 381—387 °C | 718—729 °F |
| 热膨胀系数 | 27.4 μm/m-°C | 15.2 μin/in-°F |
| 导热系数 | 113 W/m-K | 784 BTU-in/hr-ft2-°F |
| 电阻率 | 6.4 μΩ-cm | 2.5 μΩ-in |
| 比热容 | 419 J/kg-°C | 0.100 BTU/lb-°F |
| 铸造温度 | 395—425 °C | 743—797 °F |
用途
[编辑]Zamak 合金的常见用途包括电器、浴室装置和压铸玩具。 [33] Zamak 合金也用于制造一些枪支。
相关条目
[编辑]- 坩锅金属
- 巴氏合金（合金）
- 锌铝合金
- 锌害虫
参考
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