آلیاژ روی: خواص, برنامه های کاربردی & مزایا

1. مقدمه

آلیاژ روی یک ماده فلزی است که در درجه اول از روی تشکیل شده است, با افزودن سایر عناصر برای تقویت خواص خاص.

این عناصر آلیاژ می توانند به طور قابل توجهی ویژگی هایی مانند قدرت را تغییر دهند, سختی, مقاومت در برابر خوردگی, و توانایی ریخته گری.

آلیاژهای روی به دلیل نقطه ذوب نسبتاً کم در فرآیندهای مختلف تولید مورد استفاده قرار می گیرند, سیالیت خوب در حین ریخته گری, و مقرون به صرفه بودن.

2. آلیاژ روی چیست?

روی یک فلز مایل به سفید است. آلیاژهای روی کامپوزیت های فلزی هستند که روی آن تشکیل دهنده اصلی است, به طور معمول با عناصری مانند آلومینیوم آلیاژ می شود (ال), مس (مس), منیزیم (Mg), و عناصر ردیابی مانند نیکل (در) یا تیتانیوم (از).

این ترکیبات آلیاژها را با قدرت مکانیکی متناسب ایجاد می کنند, مقاومت در برابر خوردگی, قابلیت استفاده, و پرداخت سطح, آنها را در هر دو کاربرد ساختاری و تزئینی ضروری می کند.

عناصر اصلی آلیاژ و نقش آنها

3. خانواده های آلیاژ روی مشترک

آلیاژ روی بر اساس ترکیب آن طبقه بندی می شود, رفتار مکانیکی, و روش پردازش.

سه خانواده برجسته هستند آلیاژهای زاماک, آلیاژهای Za, و آلیاژهای مخصوص روی مانند گالوان و ناخن.

هر گروه برای عملکرد خاص و الزامات تولیدی مهندسی می شود.

آلیاژهای زاماک (روی + آلومینیوم + منیزیم + مس (مس))

بینش فنی:

آلیاژهای زاماک هستند بازیگران داغ اتاق داغ مواد و به دلیل استفاده گسترده از آنها استفاده می شود سیالیت عالی, نقاط ذوب کم (385 درجه سانتیگراد), و دقت ابعادی خوب.

بارها 3 متداول ترین مورد استفاده است و اغلب آلیاژ روی "معیار" در نظر گرفته می شود.

آلیاژهای Za (آلیاژهای روی-آلومینیوم)

بینش فنی:

آلیاژهای ZA قدرت مکانیکی بالاتر از زاماک به دلیل افزایش محتوای آلومینیوم.

آنها در درجه اول استفاده می شوند ریخته گری اتاق سرد سرد و ریخته گری فرآیندها. ZA-27, به طور خاص, برخی از آلیاژهای آلومینیوم را با استحکام کششی رقبا می کند (400 پوند MPa).

آلیاژهای مخصوص روی

4. خصوصیات فیزیکی آلیاژ روی

آلیاژهای روی به دلیل تعادل منحصر به فرد از نقطه ذوب کم ارزش دارند, ثبات ابعادی, و هدایت حرارتی و الکتریکی خوب.

این خصوصیات باعث می شود آنها به ویژه برای آن مناسب باشند با حجم زیاد از بین رفتن و اجزای دقیق در صنایع متعدد.

خصوصیات بدنی کلیدی

5. خصوصیات مکانیکی آلیاژ روی

آلیاژهای روی به دلیل توانایی عالی و قدرت مکانیکی متوسط ​​خود مشهور هستند, مخصوصاً وقتی در ریخته گری درگذشت استفاده می شود.

6. مقاومت در برابر خوردگی & رفتار سطحی آلیاژهای روی

مقاومت در برابر خوردگی یک خاصیت حیاتی آلیاژهای روی است, به خصوص برای اجزای مورد استفاده در فضای باز, دریایی, یا محیط های شیمیایی تهاجمی.

غیرفعال طبیعی روی: چگونه کار می کند

هنگامی که در معرض هوا و رطوبت قرار می گیرند, روی با اکسیژن و دی اکسید کربن واکنش نشان می دهد تا نازک شود,

لایه پایدار کربنات روی (ZnCO3), که به عنوان یک مانع محافظ در برابر خوردگی بیشتر عمل می کند. این رفتار انفعال است:

• خود داری به خراش و ساییدگی جزئی
• در محیط های جوی و خفیف اسیدی/اساسی مؤثر است
• کمتر در کلرید محافظت می کند (به عنوان مثال, ساحلی) یا تنظیمات صنعتی اسیدی

روی زنگ روی است

از نظر فنی, زنگ زدگی اصطلاحی است که معمولاً برای توصیف محصول خوردگی آهن و فولاد استفاده می شود, که عمدتا اکسید آهن است.

روی, از سوی دیگر, لایه ای از اکسید روی و هیدروکسید روی را هنگام خراب کردن تشکیل می دهد. در حالی که این همان زنگ زدگی نیست, هنوز نوعی خوردگی است.

با این حال, محصولات خوردگی روی به طور کلی در مقایسه با زنگ زدگی بیشتر و محافظ هستند, که به کاهش سرعت خوردگی بیشتر فلز کمک می کند.

پایان سطحی: آبکاری, پوشش پودری, تبدیل کرومات

برای تقویت مقاومت در برابر خوردگی و جذابیت زیبایی شناسی آلیاژهای روی, از تکنیک های مختلف اتمام سطح استفاده می شود:

آبکاری:

آبکاری با فلزات مانند نیکل, کروم, یا آلیاژهای روی-نیکل یک روش متداول است.

آبکاری یک لایه اضافی از محافظت در برابر خوردگی فراهم می کند و همچنین می تواند ظاهر محصول را بهبود بخشد.

به عنوان مثال, روکش نیکل می تواند به قطعات آلیاژ روی براق بدهد, سطح بادوام که در برابر خراش و خوردگی مقاوم است.

پوشش پودری:

روکش پودر شامل استفاده از پودر خشک به سطح قسمت آلیاژ روی و سپس پخت آن در زیر حرارت است.

این سخت است, فیلم محافظ که مقاومت در برابر خوردگی خوب و طیف گسترده ای از گزینه های رنگی را ارائه می دهد.

محصولات آلیاژ روی با روکش پودر اغلب در برنامه های کاربردی در فضای باز استفاده می شود, مانند مبلمان و سخت افزار معماری.

تبدیل کرومات:

پوشش تبدیل کرومات شامل درمان سطح آلیاژ روی با محلول کرومات برای تشکیل نازک است, لایه محافظ.

این لایه مقاومت به خوردگی خوبی را فراهم می کند و همچنین می تواند چسبندگی پوشش های بعدی را بهبود بخشد, مانند پوشش رنگ یا پودر.

با این حال, به دلیل نگرانی های زیست محیطی مربوط به کروم شش ضلعی (مؤلفه ای از راه حل های سنتی کرومات), یک روند رو به رشد در جهت استفاده از گزینه های سه جانبه کروم یا بدون کروم وجود دارد.

7. تولید & فرآیندهای ساختگی

دایکستینگ (محفل داغ, محفل سرد)

بازیگران داغ اتاق داغ:

در محفظه داغ دایکستینگ, همچنین به عنوان بازیگران Die Gooseneck شناخته می شود, گلدان ذوب بخشی جدایی ناپذیر از دستگاه ریخته گری است.
آلیاژ روی مذاب توسط یک پیستون از طریق یک سیستم تزریق شکل غلیظ به داخل حفره مرده مجبور می شود.
این فرآیند برای قطعات کوچک و متوسط ​​با هندسه نسبتاً ساده مناسب است. این نرخ تولید بالایی و دقت بعدی را ارائه می دهد.
با این حال, با اندازه گلدان ذوب و نوع آلیاژ که می توان از آن استفاده کرد محدود است, همانطور که برخی از آلیاژها ممکن است با فلز گلدان ذوب واکنش نشان دهند.

ریخته گری اتاق سرد سرد:

برای قطعات بزرگتر و آلیاژهایی که بیشتر مستعد اکسیداسیون هستند یا نقاط ذوب بالاتری دارند ، از ریخته گری قالب سرد استفاده می شود.

در این فرآیند, آلیاژ روی مذاب در یک محفظه تزریق جداگانه قرار می گیرد, و سپس یک پیستون آلیاژ را به داخل حفره مرده مجبور می کند.

ریخته گری قالب سرد ، کنترل بهتری بر فرآیند تزریق فراهم می کند و می تواند حجم بیشتری از فلز مذاب را کنترل کند, آن را برای اجزای پیچیده و بزرگتر مناسب می کند.

ریخته گری سرمایه گذاری و ریخته گری شن و ماسه

ریخته گری شن و ماسه:

ریخته گری شن و ماسه یک روش سنتی برای ریخته گری آلیاژهای روی است. از الگویی از قسمت مورد نظر برای ایجاد حفره قالب در مخلوط ماسه استفاده می شود.

قالب شن و ماسه سپس با آلیاژ روی مذاب پر می شود, که برای تشکیل قسمت جامد می شود.

ریخته گری شن و ماسه از نظر طراحی بخشی انعطاف پذیری زیادی را ارائه می دهد, همانطور که می تواند شکل های پیچیده و اندازه های بزرگ را در خود جای دهد.

با این حال, به طور کلی از دقت بعدی و سطح سطح پایین تر در مقایسه با ریخته گری مرده برخوردار است.

قطعات آلیاژ روی شن و ماسه معمولاً در تولید اجزای صنعتی در مقیاس بزرگ استفاده می شود, قطعات سفارشی, و برخی از عناصر معماری.

ریخته گری سرمایه گذاری:

ریخته گری سرمایه گذاری, همچنین به عنوان ریخته گری موم گم شده نیز شناخته می شود, برای تولید قطعات آلیاژ روی با دقت بالا با هندسه های پیچیده استفاده می شود.

در این فرآیند, یک مدل موم قسمت ساخته شده است, که سپس با یک پوسته سرامیکی پوشانده می شود.

موم ذوب می شود, حفره ای را که آلیاژ روی مذاب در آن ریخته می شود باقی می گذارد.

ریخته گری سرمایه گذاری امکان تولید قطعات را با جزئیات بسیار خوب و یک سطح با کیفیت بالا فراهم می کند, اما این یک فرآیند گرانتر و وقت گیر در مقایسه با ریخته گری و ریخته گری شن و ماسه است.

ریخته گری

ریخته گری, یا ریخته گری قالب دائمی, شامل ریختن آلیاژ روی مذاب در یک حفره قالب تحت نیروی گرانش است.

قالب معمولاً از فلز ساخته شده است, مانند چدن یا فولاد, و می توان چندین بار مورد استفاده مجدد قرار گرفت.

این فرآیند برای تولید قطعات یا قطعات بزرگتر با هندسه ساده تر مناسب است.

قطعات آلیاژ روی Gravity-Cast اغلب دارای سطح صاف تری هستند و می توانند برای تولید با حجم پایین مقرون به صرفه تر باشند.

از آن در برنامه هایی استفاده می شود که ریخته گری با دقت بالا الزام اصلی نیست, مانند برخی از موارد تزئینی و انواع خاصی از اجزای صنعتی.

اکستروژن, جعل, و مهر زدن

اکستروژن:

از آن برای تولید پروفایل های مداوم با یک مقطع ثابت از آلیاژهای روی استفاده می شود.

یک بیل از آلیاژ از طریق مرگ مجبور می شود, که شکل مورد نظر خود را به مواد می دهد. این فرآیند برای ایجاد محصولاتی مانند میله مناسب است, لوله, و پروفایل های ساختاری مختلف.

با این حال, اکستروژن آلیاژهای روی در مقایسه با سایر فلزات به دلیل مقاومت نسبتاً کم و پتانسیل نقص سطح در طی فرآیند کمتر است.

آهنگری:

جعل شامل شکل دادن به آلیاژ روی با استفاده از نیروهای فشاری است, معمولاً با استفاده از چکش یا پرس.

این فرایند می تواند با پالایش ساختار دانه و از بین بردن نقایص داخلی ، خصوصیات مکانیکی آلیاژ را بهبود بخشد.

با این حال, جعل آلیاژهای روی به دلیل کمترین نقطه ذوب و خاصیت نسبتاً ضعیف کار چالش برانگیز است.

مهر زدن:

مهر زنی فرایندی است که برای ایجاد ورق های مسطح آلیاژ روی به شکل های مختلف با استفاده از فشار با یک قالب استفاده می شود.

معمولاً در تولید اجزای ورق فلزی استفاده می شود, مانند قطعات بدن خودرو و سخت افزار خانگی.

مهر زدن آلیاژهای روی نیاز به بررسی دقیق شکل پذیری آلیاژ و طراحی مرده ها برای جلوگیری از ترک خوردگی و سایر نقص ها دارد.

8. برنامه های آلیاژ روی

آلیاژ روی به دلیل قابلیت بازیگری عالی شناخته شده است, نسبت قدرت به وزن, مقاومت در برابر خوردگی, و توانایی ایجاد اشکال پیچیده با تحمل های محکم.

صنعت خودرو

آلیاژهای روی به دلیل استفاده از آنها به شدت در اجزای سازه و تزئینی خودرو استفاده می شوند دوام, ثبات ابعادی, و مقرون به صرفه بودن.

برنامه های کاربردی رایج:

• دستگیره درب و میل لنگ پنجره
• محل کاربراتور
• قاب های نماد و قطعات تر و تمیز
• اجزای کمربند ایمنی
• اتصالات سیستم سوخت

لوازم الکترونیکی مصرفی & سخت افزار

آلیاژهای روی به دلیل آنها به طور گسترده در محفظه های الکترونیکی و اجزای داخلی استفاده می شود EMI محافظ قابلیت ها و هدایت الکتریکی.

برنامه های کاربردی کلیدی:

• تلفن های هوشمند
• لولا و قاب لپ تاپ
• کنترل های از راه دور و جعبه های تنظیم شده
• دوربین و هواپیماهای بدون سرنشین
• اتصالات کابل و پایانه ها

معماری & سخت افزار

به دلیل مقاومت آنها در برابر خوردگی و پایان های جذاب, آلیاژهای روی معمولاً در کاربردهای معماری استفاده می شوند.

محصولات معمولی:

• دسته و قفل درب
• اتصالات پنجره و لولا
• مجریان دیوار پرده
• تابلوهای تزئینی
• اتصالات لوله کشی

اجزای صنعتی و مکانیکی

روی ثبات ابعادی, ماشین کاری, و مقاومت در برابر سایش آن را برای انواع مختلفی از مجامع مکانیکی مناسب کنید.

استفاده شده در:

• چرخ دنده و اهرم
• محفظه های بلبرینگ
• قرقره و براکت
• سیستم های پنوماتیک و هیدرولیکی

تزئینی & لوازم جانبی مد

آلیاژهای روی در صنایع کالاهای مد و لوکس محبوب هستند زیرا بازیگران آسان و با طلا به پایان می رسند, کروم, یا روکش های سبک عتیقه.

موارد مشترک:

• سگک
• جواهرات لباس
• دکمه, زیپ, و ضربه محکم و ناگهانی
• کلیدها و نمادها

اسباب, هدیه & موارد جدید

برطرف کردن روی تولید انبوه کوچک را قادر می سازد, اجزای مفصل, آن را به یک انتخاب عالی برای اسباب بازی ها و کلکسیون ها تبدیل کنید.

نمونه ها:

• ماشین ها و هواپیماهای مدل
• قطعات بازی روی تخته
• غنائم و مدال
• مجسمه های مینیاتوری

دریایی & محیط های مستعد خوردگی

مقاومت طبیعی روی در برابر خوردگی, به خصوص در محیط های ملایم شور, آن را برای مفید می کند دریایی برنامه های کاربردی.

برنامه های کاربردی:

• سخت افزار قایق و شکاف
• آندها برای محافظت از گالوانیک
• اتصالات و محل های آب شور

9. مزایای اصلی آلیاژ روی

ریخته گری عالی

• ایده آل برای شکل های پیچیده, جزئیات خوب, و قطعات دیواره نازک
• نقطه ذوب کم (385-425 درجه سانتیگراد) به ریخته گری با انرژی و عمر قالب طولانی اجازه می دهد

دقت ابعادی بالا

• حداقل انقباض تحمل محکم را فراهم می کند (05/0 میلی متر یا بهتر)
• مناسب برای اجزای دقیق بدون پردازش گسترده

خصوصیات مکانیکی قوی

• قدرت کششی تا 280 MPa (به عنوان مثال, بارها 3)
• سختی و استحکام خوب, اغلب از آلیاژهای آلومینیوم در ریخته گری های کوچک برتر است

مقاومت در برابر خوردگی

• به طور طبیعی یک لایه اکسید محافظ تشکیل می دهد
• سازگار با پوشش های اضافی مانند آبکاری کروم, پوشش پودری, یا انفعال برای دوام پیشرفته

زیبایی شناسی & انعطاف پذیری را پایان دهید

• سطح صاف و مناسب برای قطعات تزئینی سطح بالا مناسب است
• از صیقل دادن پشتیبانی می کند, مسواک زدن, نقاشی, آبکاری (به عنوان مثال, نیکل, کروم, طلا)

تولید مقرون به صرفه

• مصرف انرژی کمتر از آلومینیوم یا منیزیم
• عمر قالب طولانی هزینه های ابزار را کاهش می دهد
• بازیافت بالا به کاهش هزینه های چرخه عمر کمک می کند

چرخه تولید سریع

• مخصوصاً در ریخته گری با اتاق گرم, چرخه ها می توانند به اندازه 5-5 ثانیه کوتاه باشند
• حجم بالا را قادر می سازد, تولید خودکار با کاهش نیروی کار

پیوستن عالی

• از چسباندن مکانیکی پشتیبانی می کند, لحیم کاری, و پیوند چسب
• سازگار با درج ها و اجزای نخ برای مجامع کاربردی

مقاومت در برابر سایش برتر

• با دوام در برنامه های با اصطکاک بالا مانند قفل ها, چرخ دنده ها, و مجامع در حال حرکت
• عملکرد خستگی خوب در شرایط بارگذاری چرخه ای

پوشیدن ابزار کم

• آلیاژهای روی در هنگام ریخته گری از آلومینیوم ساینده کمتری دارند
• قالب ها اغلب می توانند از 500،000 تا 1،000،000 عکس قبل از تعویض تجاوز کنند

10. مقایسه آلیاژ روی با مواد رقیب

غذای تطبیقی ​​کلیدی

• روی در مقابل آلومینیوم
  روی دقت بعدی را ارائه می دهد, پایان سطح ظریف, و زمان چرخه ریخته گری کوتاه تر.
  آلومینیوم, در حالی که سبک تر است, برای پردازش انرژی بیشتری نیاز دارد و اغلب به پس از آن نیاز دارد (به عنوان مثال, آندایز کردن) برای مقاومت در برابر خوردگی.
• منیزیم در مقابل روی
  منیزیم سبکترین فلز است اما مقاومت در برابر خوردگی فقیرتر دارد, کیفیت سطح پایین, و هزینه پردازش بالاتر.
  روی پایدار است, ماشین آلات آسان تر است, و مناسب تر برای قطعات دقیق کوچک.
• پلاستیک روی در مقابل مهندسی
  پلاستیک ها سبک و بدون خوردگی هستند اما از مقاومت مکانیکی و مقاومت در برابر سایش برخوردار نیستند.
  آلیاژهای روی از نظر قدرت شکاف بین فلزات و پلاستیک را پل می کنند, ظاهر, و هزینه, به خصوص در اجزای ریخته شده.

11. نتیجه گیری

از آغاز فروتنانه آنها گرفته تا برنامه های پیشرفته فعلی, آلیاژهای روی به طور مداوم برای برآورده کردن تقاضای در حال تغییر صنایع مختلف تکامل یافته اند.

ترکیب منحصر به فرد آنها از خواص, مقرون به صرفه بودن, و تطبیق پذیری آنها را به عنوان مواد انتخابی در محصولات بی شماری تبدیل می کند.

تلاش های تحقیقاتی و توسعه در حال انجام در زمینه هایی مانند نانوساختار, تولید سبز, ادغام تابع, و طراحی محاسباتی راه را برای نسل بعدی آلیاژهای روی هموار می کند.

این پیشرفت ها نه تنها به محدودیت های موجود آلیاژ روی می پردازد بلکه فرصت های جدیدی را در زمینه های نوظهور نیز باز می کند.

 

سوالات متداول

آلیاژ روی قوی و بادوام است?

بله. آلیاژهای روی, به خصوص آلیاژهای سری Zamak, قدرت کششی خوبی را ارائه دهید (تا 300 MPa) و مقاومت در برابر سایش.

در حالی که به اندازه فولاد قوی نیست, آنها برای بسیاری از کاربردهای ساختاری و مکانیکی به اندازه کافی بادوام هستند.

آیا آلیاژ روی زنگ زدگی یا خوردگی است?

آلیاژهای روی مانند آهن زنگ نمی زنند, اما آنها می توانند تحت شرایط خاص محیطی فاسد شوند.

با این حال, آنها به طور طبیعی یک لایه اکسید محافظ تشکیل می دهند و می توانند با روکش هایی مانند آبکاری یا پوشش پودر محافظت شوند.

جواهرات آلیاژ روی ایمن است?

بله, بیشتر آلیاژهای روی مورد استفاده در جواهرات ایمن هستند, مخصوصاً وقتی نیکل بدون پوشش است.

با این حال, افراد دارای حساسیت فلزی باید ترکیب آلیاژ و سطح سطح را تأیید کنند.

آیا آلیاژ روی می تواند بازیافت شود?

کاملا. آلیاژهای روی بسیار قابل بازیافت هستند و بدون تخریب قابل توجهی در کیفیت قابل ذوب هستند.

این امر آنها را به عنوان یک انتخاب مسئول محیط زیست برای تولید انبوه تبدیل می کند.

آلیاژ روی مغناطیسی است?

خیر. روی و آلیاژهای آن غیر مغناطیسی هستند, آنها را برای استفاده برای استفاده در نزدیکی تجهیزات الکترونیکی حساس و مناسب استفاده کنید.

مضرات آلیاژ روی چیست?

اشکال اصلی شامل چگالی نسبتاً بالا است (سنگین تر از آلومینیوم یا منیزیم), نقطه ذوب پایین تر (که برنامه های درجه حرارت بالا را محدود می کند), و شکنندگی بالقوه تحت شرایط خاص.