1. Introducción
La aleación de zinc es un material metálico compuesto principalmente de zinc, con la adición de otros elementos para mejorar las propiedades específicas.
Estos elementos de aleación pueden modificar significativamente las características como la fuerza, dureza, resistencia a la corrosión, y capacidad de lanzamiento.
Las aleaciones de zinc se utilizan ampliamente en varios procesos de fabricación debido a su punto de fusión relativamente bajo, buena fluidez durante el lanzamiento, y rentabilidad.
2. ¿Qué es la aleación de zinc??
El zinc es un metal blanco azulado. Las aleaciones de zinc son compuestos metálicos donde el zinc es el constituyente principal, típicamente aleado con elementos como aluminio (Alabama), cobre (Cu), magnesio (magnesio), y elementos traza como el níquel (En) o titanio (De).
Estas combinaciones crean aleaciones con resistencia mecánica a medida, resistencia a la corrosión, castigabilidad, y acabado superficial, haciéndolos esenciales en aplicaciones estructurales y decorativas.
Elementos de aleación primarios y sus roles
| Elemento | Típico % en aleación | Objetivo |
| Aluminio (Alabama) | 3–27% | Aumenta la fuerza, Mejora la fluidez, Mejora la resistencia a la corrosión |
| Cobre (Cu) | 0.5–3% | Mejora la dureza, resistencia al desgaste, y resistencia a la tracción |
| Magnesio (magnesio) | <0.06% | Refinamiento de grano, Mejora la resistencia a la corrosión |
| Níquel (En) | Rastro | Mejora la fuerza a temperaturas elevadas, reduce la porosidad |
| Titanio (De) | Rastro | Mejora la resistencia a la fluencia, utilizado en aleaciones de alto rendimiento |
3. Familias comunes de aleación de zinc
La aleación de zinc se clasifica en función de su composición, comportamiento mecánico, y método de procesamiento.
Las tres familias más prominentes son Aleaciones de zamak, Aleaciones de za, y aleaciones especializadas de zinc como Galván y Clavo.
Cada grupo está diseñado para requisitos específicos de rendimiento y fabricación.
Aleaciones de zamak (Zinc + Aluminio + Magnesio + cobre (Cobre))
| Aleación | Composición (Aprox.) | Propiedades clave | Aplicaciones comunes |
| Cargas 3 | Zn-4%AL-0.03%magnesio | Excelente capacidad de fundición, estabilidad dimensional | Piezas fundidas, electrónica de consumo, hardware |
| Cargas 5 | Zn-4%AL-1%con | Mayor resistencia y dureza que Zamak 3 | Piezas automotrices, componentes estructurales |
| Cargas 2 | Zn-4%AL-3%con | La mayor resistencia y resistencia al desgaste | Engranaje industrial, alojamiento |
| Cargas 7 | Zn-4%AL-0.005%Cu (Alta pureza) | Acabado superficial superior, Impurezas más bajas | Piñones decorativos, componentes cosméticos |
Visión técnica:
Las aleaciones de Zamak son Casting de died de la cámara caliente materiales y son ampliamente utilizados debido a su Excelente fluidez, Puntos de fusión bajos (~ 385 ° C), y buena precisión dimensional.
Cargas 3 es el más utilizado y a menudo se considera la aleación de zinc "de referencia".
Aleaciones de za (Aleaciones de zinc-aluminio)
| Aleación | Composición (Aprox.) | Propiedades clave | Aplicaciones comunes |
| For-8 | Zn-8%AL-1%con | Buena fuerza, Adecuado para fundición de cámara caliente | Carcasa del conector, adorno automotriz |
| Por 12 | Zn-12%AL-1%con | Excelente resistencia al desgaste y resistencia | Componentes industriales, engranajes medianos |
| Za-27 | Zn-27%AL-1%con | La mayor fuerza en el grupo ZA, ligero | Partes estructurales, componentes del motor pequeños |
Visión técnica:
Oferta de aleaciones de za mayor resistencia mecánica que Zamak debido a su mayor contenido de aluminio.
Se usan principalmente en Casting de la cámara fría y fundición por gravedad procesos. Za-27, En particular, Rivaliza algunas aleaciones de aluminio en resistencia a la tracción (~ 400 MPa).
Aleaciones especializadas de zinc
| Aleación | Característica única | Caso de uso |
| Galván (Zn-5%AL + Tierras raras) | Resistencia a la corrosión superior (2x acero galvanizado) | Recubrimientos protectores para alambres y sábanas de acero |
| Clavo (Zn-4%AL + Cu) | Excelente maquinabilidad, estabilidad dimensional | Estampación, Molde de goma muere, diarios de formación de bajo volumen |
| Aleaciones de zinc-cobre (p.ej. Aleación 925) | Dureza y maquinabilidad mejorada | Hardware mecánico, mecanismos de bloqueo |
4. Propiedades físicas de la aleación de zinc
Las aleaciones de zinc se valoran por su equilibrio único de bajo punto de fusión, estabilidad dimensional, y buena conductividad térmica y eléctrica.
Estas características las hacen particularmente adecuadas para fundición de alto volumen y componentes de precisión en múltiples industrias.
Propiedades físicas clave
| Propiedad | Rango típico | Unidad | Notas |
| Densidad | 6.6 – 6.9 | gramos/cm³ | Más alto que el aluminio (~ 2.7 g/cm³); Adecuado para aplicaciones de amortiguación |
| Punto de fusión (Un sólido-líquido) | 370 – 430 | °C | Varía según la composición (Zamak se derrite ~ 385 ° C; ZA-27 se derrite ~ 500 ° C) |
| Conductividad térmica | 100 – 120 | W/m·K | Más bajo que el cobre, pero adecuado para la transferencia de calor moderada |
| Conductividad eléctrica | 25 – 30 | % SIGC | Inferior al cobre pero suficiente para muchas aplicaciones de bajo voltaje |
| Coeficiente de expansión térmica | 26 – 30 × 10⁻⁶ | /k | Necesita consideración en asambleas multimateriales |
| Capacidad calorífica específica | 390 – 420 | J/kg·K | Inercia térmica moderada |
| Propiedades magnéticas | No magnético | – | Adecuado para aplicaciones donde se debe evitar la interferencia magnética |
5. Propiedades mecánicas de la aleación de zinc
Las aleaciones de zinc son reconocidas por su excelente capacidad de castigo y resistencia mecánica moderada, especialmente cuando se usa en la fundición.
| Propiedad | Cargas 3 | Cargas 5 | For-8 | Za-27 | Unidad |
| Máxima resistencia a la tracción | 280 MPa | 330 MPa | 370 MPa | 410 MPa | MPa |
| Fuerza de producción | 210 MPa | 250 MPa | 290 MPa | 370 MPa | MPa |
| Alargamiento en rotura | 10–13% | 7–9% | 3–6% | 1–3% | % |
| Dureza (Brinell) | 82 | 90 | 100 | 120 | media pensión |
| Módulo de elasticidad | 83 GPa | 83 GPa | 85 GPa | 96 GPa | GPa |
| Fuerza de impacto (Charby) | 2.5–3.0 | 2.0–2.5 | 1.5–2.0 | 1.0–1.5 | j (innotado) |
6. Resistencia a la corrosión & Comportamiento de la superficie de las aleaciones de zinc
La resistencia a la corrosión es una propiedad vital de las aleaciones de zinc, particularmente para los componentes utilizados en el exterior, marina, o entornos químicamente agresivos.
La pasivación natural del zinc: Cómo funciona
Cuando se expone al aire y la humedad., El zinc reacciona con oxígeno y dióxido de carbono para formar un delgado,
Capa estable de carbonato de zinc (ZnCO₃), que sirve como una barrera protectora contra una mayor corrosión. Este comportamiento de pasivación es:
- Autosanación a rasguños menores y abrasiones
- Efectivo en ambientes atmosféricos y ligeramente ácidos/básicos
- Menos protector en cloruro rico (p.ej., costero) o entornos industriales ácidos
Es óxido de zinc？
Técnicamente, El óxido es un término comúnmente utilizado para describir el producto de corrosión del hierro y el acero, que es principalmente óxido de hierro.
Zinc, por otro lado, forma una capa de óxido de zinc e hidróxido de zinc cuando se corroe. Si bien esto no es lo mismo que el óxido, sigue siendo una forma de corrosión.
Sin embargo, Los productos de corrosión de zinc son generalmente más adherentes y protectores en comparación con el óxido, que ayuda a frenar la corrosión adicional del metal.
Acabado superficial: enchapado, recubrimiento en polvo, conversión de cromato
Para mejorar la resistencia a la corrosión y el atractivo estético de las aleaciones de zinc, Se utilizan varias técnicas de acabado de superficie:
Enchapado:
Electroplatación con metales como el níquel, cromo, o las aleaciones de níquel en zinc es un método de acabado de superficie común.
El enchapado proporciona una capa adicional de protección contra la corrosión y también puede mejorar la apariencia del producto.
Por ejemplo, El plato de níquel puede dar a las partes de aleación de zinc un brillante, superficie duradera que es resistente a los rasguños y la corrosión.
Recubrimiento en polvo:
El recubrimiento en polvo implica aplicar un polvo seco a la superficie de la parte de la aleación de zinc y luego curarlo a fuego.
Esto forma un duro, Película protectora que ofrece una buena resistencia a la corrosión y una amplia gama de opciones de color.
Los productos de aleación de zinc recubierto de polvo a menudo se usan en aplicaciones al aire libre, como muebles y hardware arquitectónico.
Conversión de cromato:
El recubrimiento de conversión de cromato implica tratar la superficie de la aleación de zinc con una solución de cromato para formar una delgada, capa protectora.
Esta capa proporciona una buena resistencia a la corrosión y también puede mejorar la adhesión de los recubrimientos posteriores., como pintura o revestimiento de polvo.
Sin embargo, Debido a preocupaciones ambientales relacionadas con el cromo hexavalente (un componente de las soluciones de cromato tradicionales), Hay una tendencia creciente hacia el uso de alternativas sin cromo trivalentes o sin cromo.
7. Fabricación & Procesos de fabricación
fundición a presión (cámara caliente, cámara fría)
Casting de died de la cámara caliente:
En la cámara caliente fundición a presión, También conocido como Casting Die, El crisol es una parte integral de la máquina de fundición.
La aleación de zinc fundida es forzada a la cavidad del troquel por un émbolo a través de un sistema de inyección en forma de cuello de cisne.
Este proceso es adecuado para piezas pequeñas a medianas con geometrías relativamente simples.. Ofrece altas tasas de producción y buena precisión dimensional.
Sin embargo, Está limitado por el tamaño del crisol y el tipo de aleación que se puede usar, Como algunas aleaciones pueden reaccionar con el metal del crisol.
Casting de la cámara fría:
La fundición a died de la cámara fría se usa para piezas y aleaciones más grandes que son más propensas a la oxidación o tienen puntos de fusión más altos.
en este proceso, La aleación de zinc fundido se coloca en una cámara de inyección separada, y luego un émbolo obliga a la aleación a la cavidad del dado.
La fundición a died de cámara fría proporciona un mejor control sobre el proceso de inyección y puede manejar volúmenes más grandes de metal fundido, haciéndolo adecuado para componentes de forma compleja y de mayor tamaño.
Casting de inversiones y lanzamiento de arena
Fundición en arena:
Fundición en arena es un método tradicional para lanzar aleaciones de zinc. Un patrón de la parte deseada se usa para crear una cavidad de moho en una mezcla de arena.
El molde de arena se llena con aleación de zinc fundido, que se solidifica para formar la parte.
La fundición de arena ofrece una gran flexibilidad en términos de diseño de piezas, Como puede acomodar formas complejas y tamaños grandes.
Sin embargo, Generalmente tiene una precisión dimensional más baja y un acabado superficial en comparación con la fundición a la matriz.
Las piezas de aleación de zinc fundidas a arena se usan comúnmente en la producción de componentes industriales a gran escala, piezas hechas a medida, y algunos elementos arquitectónicos.
Fundición a la cera perdida:
Fundición a la cera perdida, también conocido como fundición a la cera perdida, se utiliza para producir piezas de aleación de zinc de alta precisión con geometrías complejas.
en este proceso, Se realiza un modelo de cera de la pieza, que luego se recubre con una cáscara de cerámica.
La cera se derrite, Dejando una cavidad en la que se vierte la aleación de zinc fundido.
La fundición de inversión permite la producción de piezas con detalles muy finos y un acabado superficial de alta calidad, Pero es un proceso más costoso y que requiere mucho tiempo en comparación con la fundición y la fundición de arena.
Fundición por gravedad
Fundición por gravedad, o fundición de moho permanente, implica verter la aleación de zinc fundido en una cavidad del molde bajo la fuerza de la gravedad.
El molde generalmente está hecho de metal, como hierro fundido o acero, y se puede reutilizar varias veces.
Este proceso es adecuado para producir piezas o piezas más grandes con geometrías más simples..
Las piezas de aleación de zinc fundidas por gravedad a menudo tienen un acabado superficial más suave y pueden ser más rentables para las carreras de producción de menor volumen.
Se utiliza en aplicaciones donde la fundición de alta precisión no es el requisito principal, como en algunos artículos decorativos y ciertos tipos de componentes industriales.
Extrusión, forja, y estampado
Extrusión:
Se usa para producir perfiles continuos con una sección transversal fija de aleaciones de zinc.
Un tocho de la aleación se ve obligado a través de un dado, que le da al material su forma deseada. Este proceso es adecuado para crear productos como barras, tubos, y varios perfiles estructurales.
Sin embargo, La extrusión de las aleaciones de zinc es menos común en comparación con otros metales debido a su resistencia relativamente baja y al potencial de defectos superficiales durante el proceso.
Forja:
Forzar implica dar forma a la aleación de zinc aplicando fuerzas de compresión, generalmente usando martillos o prensas.
Este proceso puede mejorar las propiedades mecánicas de la aleación refinando la estructura de grano y eliminando los defectos internos.
Sin embargo, Forzar aleaciones de zinc es desafiante debido a su bajo punto de fusión y propiedades relativamente pobres de trabajo en caliente.
Estampado:
El estampado es un proceso utilizado para formar láminas planas de aleación de zinc en varias formas aplicando presión con un dado.
Se usa comúnmente en la producción de componentes de metal de hoja, tales como piezas de cuerpo automotriz y hardware doméstico.
El estampado de aleaciones de zinc requiere una cuidadosa consideración de la formabilidad de la aleación y el diseño de los troqueles para evitar agrietos y otros defectos.
8. Aplicaciones de aleación de zinc
La aleación de zinc es conocida por una excelente capacidad de castigo, buena relación de fuerza-peso, resistencia a la corrosión, y capacidad para formar formas complejas con tolerancias estrechas.
Industria automotriz
Las aleaciones de zinc se usan fuertemente en componentes automotrices estructurales y decorativos debido a sus durabilidad, estabilidad dimensional, y rentabilidad.
Aplicaciones comunes:
- Manijas de las puertas y bielas de ventana
- Carcasa del carburador
- Marcos de emblemas y piezas de ajuste
- Componentes del cinturón de seguridad
- Accesorios del sistema de combustible
Electrónica de Consumo & Hardware
Las aleaciones de zinc se aplican ampliamente en carcasas electrónicas de dispositivos y componentes internos debido a su EMI blindaje capacidades y conductividad eléctrica.
Aplicaciones clave:
- Carcasa de teléfonos inteligentes
- Bisagras y marcos de laptop
- Controles remotos y cuadros establecidos
- Camera y carcasas de drones
- Conectores de cables y terminales
Arquitectónico & Hardware de construcción
Debido a su resistencia a la corrosión y a los acabados atractivos, Las aleaciones de zinc se usan comúnmente en aplicaciones arquitectónicas.
Productos típicos:
- Manijas de las puertas y cerraduras
- Accesorios de ventana y bisagras
- Ancla de pared de cortina
- Paneles decorativos
- Accesorios de fontanería
Componentes industriales y mecánicos
de zinc estabilidad dimensional, maquinabilidad, y resistencia al desgaste Hazlo bien adecuado para una variedad de conjuntos mecánicos.
Utilizado en:
- Engranajes y palancas
- Alojamiento
- Poleas y soportes
- Sistemas neumáticos e hidráulicos
Decorativo & Accesorios de moda
Las aleaciones de zinc son populares en las industrias de bienes de moda y de lujo porque son fáciles de lanzar y terminar con oro, cromo, o recubrimientos de estilo antiguo.
Artículos comunes:
- Hebillas de correa
- Joyería de vestuario
- Botones, cremalleras, y Snaps
- Keychains y emblemas
Juguetes, Regalos & Artículos novedosos
CASTING DE DIEZA DE ZINC habilita la producción en masa de, componentes detallados, haciéndolo una excelente opción para juguetes y coleccionables.
Ejemplos:
- Modelos de autos y aviones
- Piezas de juego de mesa
- Trofeos y medallas
- Figuras en miniatura
Marina & Entornos propensos a la corrosión
La resistencia natural del zinc a la corrosión, particularmente en entornos levemente salinos, lo hace útil para marina aplicaciones.
Aplicaciones:
- Hardware y tacos
- Anodes para la protección galvánica
- Accesorios de agua salada y carcasas
9. Beneficios clave de la aleación de zinc
Excelente moldeabilidad
- Ideal para formas complejas, finos detalles, y piezas de paredes delgadas
- Bajo punto de fusión (~ 385–425 ° C) Permite una fundición de eficiencia energética y una vida útil extendida del moho
Alta precisión dimensional
- La contracción mínima proporciona tolerancias estrechas (± 0.05 mm o mejor)
- Adecuado para componentes de precisión sin un procesamiento extenso
Propiedades mecánicas fuertes
- Resistencia a la tracción hasta 280 MPa (p.ej., Cargas 3)
- Buena dureza y rigidez, a menudo superiores a las aleaciones de aluminio en pequeñas piezas de fundición
Resistencia a la corrosión
- Naturalmente forma una capa de óxido protectora
- Compatible con recubrimientos adicionales como cromo, recubrimiento en polvo, o pasivación para una mayor durabilidad
Estético & Flexibilidad de acabado
- Acabado de superficie lisa adecuado para piezas decorativas de alta gama
- Apoya el pulido, cepillado, cuadro, galvanoplastia (p.ej., níquel, cromo, oro)
Producción rentable
- Un menor consumo de energía que el aluminio o el magnesio
- La vida larga de moho reduce los costos de las herramientas
- La alta reciclabilidad contribuye a los costos de ciclo de vida más bajos
Ciclos de producción rápidos
- Especialmente en la fundición de died de la cámara caliente, Los ciclos pueden ser tan cortos como 3-5 segundos
- Habilita alto volumen, Fabricación automatizada con mano de obra reducida
Excelente capacidad de unión
- Admite la fijación mecánica, soldadura, y unión adhesiva
- Compatible con insertos y componentes roscados para ensamblajes funcionales
Resistencia de desgaste superior
- Durable en aplicaciones de alta fricción como cerraduras, engranajes, y movimientos de ensamblajes
- Buen rendimiento de fatiga en condiciones de carga cíclica
Bajo desgaste de herramientas
- Las aleaciones de zinc son menos abrasivas que el aluminio durante la fundición
- Los moldes a menudo pueden exceder de 500,000–1,000,000 de disparos antes del reemplazo
10. Comparación de aleación de zinc con materiales competitivos
| Propiedad | Aleación de zinc | Aleación de aluminio | Aleación de magnesio | Plásticos de ingeniería |
| Densidad (gramos/cm³) | 6.6–6.9 | 2.6–2.8 | 1.7–1.9 | 0.9–1.8 |
| Punto de fusión (°C) | 385–425 | 600–660 | 620–650 | Varía (generalmente <300) |
| Resistencia a la tracción (MPa) | 250–300 (p.ej., Cargas 3) | 180–310 | 200–250 | 50–120 |
| Dureza (Brinell) | 80–120 | 50–100 | 30–70 | 10–40 |
| Castabilidad | Excelente | Bien | Moderado | No es adecuado para el lanzamiento |
maquinabilidad |
Excelente | Bien | Justo | Pobre a moderado |
| Resistencia a la corrosión | Bien (con recubrimientos: muy bien) | Moderado (Necesita anodización/recubrimiento) | Justo a bueno (oxidación propensa) | Excelente (polímeros inertes) |
| Acabado superficial | Excelente (liso, pulido) | Bien | Justo | Moderado (mate a brillante) |
| Costo (Material + Tratamiento) | Bajo | Medio | Alto | Bajo a medio |
| Impacto ambiental | Reciclable, lanzamiento de baja energía | Mayor uso de energía, Reciclable, | Reciclable, mayor costo ambiental | Parcialmente reciclable, a base de petróleo |
| Precisión dimensional | Excelente | Bien | Bien | Moderado (propenso a la contracción/deformación) |
Control comparativo clave
- Zinc vs Aluminio
El zinc ofrece una mejor precisión dimensional, acabado superficial más fino, y tiempos de ciclo de lanzamiento más cortos.
Aluminio, Mientras más ligero, requiere más energía para procesar y, a menudo, necesita después de fin. (p.ej., anodizado) para resistencia a la corrosión. - Magnesio vs zinc
El magnesio es el metal más ligero pero tiene una resistencia de corrosión más pobre, calidad de superficie más baja, y mayor costo de procesamiento.
El zinc es más estable, más fácil de mecanizar, y más adecuado para piezas de precisión pequeñas. - Zinc vs Engineering Plastics
Los plásticos son livianos y libres de corrosión, pero carecen de resistencia mecánica y resistencia al desgaste.
Las aleaciones de zinc unen la brecha entre metales y plásticos en términos de fuerza, apariencia, y costo, Especialmente en componentes fundidos.
11. Conclusión
Desde sus humildes comienzos hasta las aplicaciones de última generación, Las aleaciones de zinc han evolucionado continuamente para satisfacer las demandas cambiantes de varias industrias.
Su combinación única de propiedades, rentabilidad, y la versatilidad los convierte en un material de elección en innumerables productos.
Los continuos esfuerzos de investigación y desarrollo en áreas como la nanoestructuración, fabricación verde, integración de funciones, y el diseño computacional están allanando el camino para la próxima generación de aleaciones de zinc.
Estos avances no solo abordarán las limitaciones existentes de la aleación de zinc, sino que también abrirán nuevas oportunidades en los campos emergentes.
Preguntas frecuentes
¿Es la aleación de zinc fuerte y duradera??
Sí. Aleaciones de zinc, especialmente aleaciones de la serie Zamak, ofrecer buena resistencia a la tracción (arriba a 300 MPa) y resistencia al desgaste.
Mientras que no es tan fuerte como el acero, Son lo suficientemente duraderos para muchas aplicaciones estructurales y mecánicas..
¿La aleación de zinc óxido o corroe??
Las aleaciones de zinc no se oxidan como el hierro, pero pueden corroerse bajo ciertas condiciones ambientales.
Sin embargo, Naturalmente forman una capa de óxido protectora y pueden protegerse aún más con recubrimientos como recubrimiento o recubrimiento en polvo.
¿Es segura las joyas de aleación de zinc?
Sí, La mayoría de las aleaciones de zinc utilizadas en joyas son seguras, Especialmente cuando no tiene níquel y se cubre adecuadamente.
Sin embargo, Las personas con sensibilidades metálicas deben confirmar la composición de la aleación y el acabado superficial.
¿Se puede reciclar la aleación de zinc??
Absolutamente. Las aleaciones de zinc son altamente reciclables y se pueden volver a moldear sin una degradación significativa en la calidad.
Esto los convierte en una opción ambientalmente responsable de la producción en masa..
Es la aleación de zinc magnética?
No. El zinc y sus aleaciones no son magnéticas, haciéndolos adecuados para usar equipos electrónicos casi sensibles.
¿Cuáles son las desventajas de la aleación de zinc??
Los principales inconvenientes incluyen una densidad relativamente alta (más pesado que el aluminio o el magnesio), punto de fusión más bajo (que limita las aplicaciones de alta temperatura), y posible fragilidad bajo ciertas condiciones.
