1. Introdução
A liga de zinco é um material metálico composto principalmente por zinco, com a adição de outros elementos para aprimorar propriedades específicas.
Esses elementos de liga podem modificar significativamente características, como força, dureza, resistência à corrosão, e capacidade de elenco.
As ligas de zinco são amplamente utilizadas em vários processos de fabricação devido ao seu ponto de fusão relativamente baixo, boa fluidez durante o elenco, e custo-benefício.
2. O que é liga de zinco?
O zinco é um metal branco branco. Ligas de zinco são compósitos de metal, onde o zinco é o principal constituinte, normalmente ligado com elementos como alumínio (Al), cobre (Cu), magnésio (mg), e elementos de traço como níquel (Em) ou titânio (De).
Essas combinações criam ligas com força mecânica personalizada, resistência à corrosão, castabilidade, e acabamento superficial, tornando -os essenciais em aplicações estruturais e decorativas.
Elementos de liga primária e seus papéis
| Elemento | Típico % em liga | Propósito |
| Alumínio (Al) | 3–27% | Aumenta a força, melhora a fluidez, Aumenta a resistência à corrosão |
| Cobre (Cu) | 0.5–3% | Aumenta a dureza, resistência ao desgaste, e força de tração |
| Magnésio (mg) | <0.06% | Refinamento de grãos, melhora a resistência à corrosão |
| Níquel (Em) | Traço | Melhora a força em temperaturas elevadas, reduz a porosidade |
| Titânio (De) | Traço | Aumenta a resistência da fluência, usado em ligas de alto desempenho |
3. Famílias comuns de liga de zinco
A liga de zinco é classificada com base em sua composição, comportamento mecânico, e método de processamento.
As três famílias mais proeminentes são Ligas de zamak, Ligas za, e ligas de zinco especiais como Galvan e Unha.
Cada grupo é projetado para requisitos específicos de desempenho e fabricação.
Ligas de zamak (Zinco + Alumínio + Magnésio + cobre (Cobre))
| Liga | Composição (Aprox.) | Propriedades principais | Aplicativos comuns |
| Cargas 3 | Zn-4%Al-0.03%mg | Excelente castabilidade, estabilidade dimensional | Peças fundidas, eletrônicos de consumo, hardware |
| Cargas 5 | Zn-4%al-1%com | Maior força e dureza que Zamak 3 | Peças automotivas, componentes estruturais |
| Cargas 2 | Zn-4%al-3%com | Maior resistência e resistência ao desgaste | Engrenagens industriais, Molas de rolamento |
| Cargas 7 | Zn-4%Al-0.005%Cu (Alta pureza) | Acabamento da superfície superior, Menor impurezas | Peças fundidas decorativas, componentes cosméticos |
Insight técnico:
As ligas de Zamak são CASTA DE CHAMBER CHAMBER materiais e são amplamente utilizados devido ao seu Excelente fluidez, Pontos de fusão baixa (~ 385 ° C.), e boa precisão dimensional.
Cargas 3 é o mais comumente usado e é frequentemente considerado a liga de zinco "de referência".
Ligas za (Ligas de zinco-alumínio)
| Liga | Composição (Aprox.) | Propriedades principais | Aplicativos comuns |
| Para 8 | Zn-8%al-1%com | Boa força, Adequado para elenco de câmara quente | Altas do conector, Aparelho automotivo |
| Para 12 | Zn-12%al-1%com | Excelente resistência ao desgaste e força | Componentes industriais, Engrenagens de serviço médio |
| ZA-27 | Zn-27%al-1%com | Maior força no grupo ZA, leve | Partes estruturais, pequenos componentes do motor |
Insight técnico:
As ligas ZA oferecem maior resistência mecânica do que Zamak devido ao seu aumento no teor de alumínio.
Eles são usados principalmente em Cântico de câmara fria elenco e elenco de gravidade processos. ZA-27, em particular, rivais algumas ligas de alumínio em resistência à tração (~ 400 MPa).
Ligas de zinco especiais
| Liga | Recurso único | Caso de uso |
| Galvan (Zn-5%Al + Terras raras) | Resistência superior à corrosão (2x aço galvanizado) | Revestimentos de proteção para fios e folhas de aço |
| Unha (Zn-4%Al + Cu) | Excelente usinabilidade, estabilidade dimensional | Ferramentas, Mold de borracha morre, Matores de formação de baixo volume |
| Ligas de zinco-cobre (por exemplo. Liga 925) | Dureza e maquiagem aprimoradas | Hardware mecânico, mecanismos de bloqueio |
4. Propriedades físicas da liga de zinco
As ligas de zinco são valorizadas por seu equilíbrio único de baixo ponto de fusão, estabilidade dimensional, e boa condutividade térmica e elétrica.
Essas características os tornam particularmente adequados para matriz de alto volume e componentes de precisão em vários setores.
Propriedades físicas -chave
| Propriedade | Faixa típica | Unidade | Notas |
| Densidade | 6.6 – 6.9 | g/cm³ | Mais alto que o alumínio (~ 2,7 g/cm³); Adequado para aplicações de amortecimento |
| Ponto de fusão (Um líquido sólido) | 370 – 430 | °C | Varia de acordo com a composição (Zamak derrete ~ 385 ° C.; ZA-27 derrete ~ 500 ° C.) |
| Condutividade Térmica | 100 – 120 | S/m·K | Menor que o cobre, mas adequado para transferência de calor moderada |
| Condutividade Elétrica | 25 – 30 | % SIGC | Menor que o cobre, mas suficiente para muitas aplicações de baixa tensão |
| Coeficiente de Expansão Térmica | 26 – 30 × 10⁻⁶ | /K | Precisa de consideração em conjuntos multimateriais |
| Capacidade Específica de Calor | 390 – 420 | J/kg·K | Inércia térmica moderada |
| Propriedades Magnéticas | Não magnético | – | Adequado para aplicações onde a interferência magnética deve ser evitada |
5. Propriedades mecânicas da liga de zinco
As ligas de zinco são conhecidas por sua excelente castabilidade e força mecânica moderada, especialmente quando usado no lançamento.
| Propriedade | Cargas 3 | Cargas 5 | Para 8 | ZA-27 | Unidade |
| Resistência à tração final | 280 MPa | 330 MPa | 370 MPa | 410 MPa | MPa |
| Força de rendimento | 210 MPa | 250 MPa | 290 MPa | 370 MPa | MPa |
| Alongamento na ruptura | 10–13% | 7–9% | 3–6% | 1–3% | % |
| Dureza (Brinell) | 82 | 90 | 100 | 120 | HB |
| Módulo de Elasticidade | 83 GPa | 83 GPa | 85 GPa | 96 GPa | GPa |
| Resistência ao Impacto (Charpy) | 2.5–3.0 | 2.0–2.5 | 1.5–2,0 | 1.0–1.5 | J. (não atendido) |
6. Resistência à corrosão & Comportamento superficial de ligas de zinco
A resistência à corrosão é uma propriedade vital de ligas de zinco, particularmente para componentes usados no ar livre, marinho, ou ambientes quimicamente agressivos.
Passivação natural do zinco: Como funciona
Quando exposto ao ar e à umidade, O zinco reage com oxigênio e dióxido de carbono para formar um fino,
Camada estável de carbonato de zinco (ZnCO₃), que serve como uma barreira protetora contra mais corrosão. Este comportamento de passivação é:
- Auto-cicatrização para pequenos arranhões e abrasões
- Eficaz em ambientes atmosféricos e levemente ácidos/básicos
- Menos protetor em rico em cloreto (por exemplo, costeiro) ou ambientes industriais ácidos
É ferrugem de zinco？
Tecnicamente, A ferrugem é um termo comumente usado para descrever o produto de corrosão de ferro e aço, que é principalmente óxido de ferro.
Zinco, por outro lado, forma uma camada de óxido de zinco e hidróxido de zinco quando corroia. Embora isso não seja o mesmo que a ferrugem, ainda é uma forma de corrosão.
No entanto, Os produtos de corrosão do zinco são geralmente mais aderentes e protetores em comparação com a ferrugem, o que ajuda a desacelerar a corrosão adicional do metal.
Acabamento superficial: chapeamento, revestimento em pó, conversão de cromato
Para melhorar a resistência à corrosão e o apelo estético de ligas de zinco, Várias técnicas de acabamento de superfície são usadas:
Revestimento:
Eletroplacionamento com metais como níquel, cromo, ou ligas de zinco-níquel é um método de acabamento de superfície comum.
O revestimento fornece uma camada adicional de proteção contra a corrosão e também pode melhorar a aparência do produto.
Por exemplo, Plaçamento de níquel pode dar uma olhada na liga de zinco, superfície durável resistente a arranhões e corrosão.
Revestimento em pó:
O revestimento em pó envolve a aplicação de um pó seco na superfície da parte da liga de zinco e depois curá -la sob o calor.
Isso forma um difícil, filme de proteção que oferece boa resistência à corrosão e uma ampla gama de opções de cores.
Os produtos de liga de zinco revestidos a pó são frequentemente usados em aplicações ao ar livre, como móveis e hardware arquitetônico.
Conversão de cromato:
O revestimento de conversão de cromato envolve o tratamento da superfície da liga de zinco com uma solução de cromato para formar um fino, camada protetora.
Esta camada fornece boa resistência à corrosão e também pode melhorar a adesão dos revestimentos subsequentes, como revestimento de tinta ou pó.
No entanto, Devido a preocupações ambientais relacionadas ao cromo hexavalente (um componente das soluções tradicionais de cromato), Existe uma tendência crescente para usar alternativas trivalentes de cromo ou cromo livre.
7. Fabricação & Processos de fabricação
Fundição sob pressão (Câmara quente, Câmara fria)
CASTA DE CHAMBER CHAMBER:
Na câmara quente fundição sob pressão, também conhecido como elenco de ganso de ganso, O caldeirão é parte integrante da máquina de fundição.
A liga de zinco fundido é forçada para dentro da cavidade da matriz por um êmbolo através de um sistema de injeção em forma de pescoço de ganso.
Este processo é adequado para peças de pequeno a médio porte com geometrias relativamente simples. Oferece altas taxas de produção e boa precisão dimensional.
No entanto, é limitado pelo tamanho do caldeirão e pelo tipo de liga que pode ser usada, pois algumas ligas podem reagir com o metal do caldeirão.
Cântico de câmara fria elenco:
A fundição sob pressão em câmara fria é usada para peças maiores e ligas que são mais propensas à oxidação ou têm pontos de fusão mais elevados.
Neste processo, a liga de zinco fundido é colocada em uma câmara de injeção separada, e então um êmbolo força a liga para dentro da cavidade da matriz.
A fundição de matrizes de câmara fria fornece um melhor controle sobre o processo de injeção e pode lidar com volumes maiores de metal fundido, tornando-o adequado para componentes de formato complexo e de tamanho maior.
Fundição de investimentos e elenco de areia
Fundição em areia:
Fundição em areia é um método tradicional para fundir ligas de zinco. Um padrão da parte desejado é usado para criar uma cavidade de molde em uma mistura de areia.
O molde de areia é então preenchido com liga de zinco derretida, que solidifica para formar a parte.
A fundição de areia oferece grande flexibilidade em termos de design de peça, como pode acomodar formas complexas e tamanhos grandes.
No entanto, Geralmente tem menor precisão dimensional e acabamento superficial em comparação com a fundição de matriz.
As peças de liga de zinco de areia são comumente usadas na produção de componentes industriais em larga escala, peças feitas sob medida, e alguns elementos arquitetônicos.
Fundição de investimento:
Fundição de investimento, também conhecido como fundição por cera perdida, é usado para produzir peças de liga de zinco de alta precisão com geometrias complexas.
Neste processo, Um modelo de cera da peça é feito, que é então revestido com uma concha de cerâmica.
A cera é derretida, deixando uma cavidade na qual a liga de zinco derretida é derramada.
A fundição de investimentos permite a produção de peças com detalhes muito finos e um acabamento superficial de alta qualidade, Mas é um processo mais caro e demorado em comparação com a fundição e o elenco de areia.
Elenco de gravidade
Elenco de gravidade, ou fundição permanente de molde, envolve derramar liga de zinco fundido em uma cavidade de molde sob a força da gravidade.
O molde geralmente é feito de metal, como ferro fundido ou aço, e pode ser reutilizado várias vezes.
Este processo é adequado para produzir peças ou peças maiores com geometrias mais simples.
As peças de liga de zinco com gravidade-casta geralmente têm um acabamento superficial mais suave e podem ser mais econômicas para a produção de menor volume.
É usado em aplicações em que a fundição de alta precisão não é o requisito principal, como em alguns itens decorativos e certos tipos de componentes industriais.
Extrusão, forjamento, e estampagem
Extrusão:
É usado para produzir perfis contínuos com uma seção transversal fixa de ligas de zinco.
Um tarugo da liga é forçado através de um dado, o que dá ao material a forma desejada. Este processo é adequado para criar produtos como hastes, tubos, e vários perfis estruturais.
No entanto, A extrusão de ligas de zinco é menos comum em comparação com outros metais devido à sua força relativamente baixa e ao potencial de defeitos da superfície durante o processo.
Forjamento:
O forjamento envolve moldar a liga de zinco aplicando forças compressivas, geralmente usando martelos ou prensas.
Esse processo pode melhorar as propriedades mecânicas da liga, refinando a estrutura de grãos e eliminando defeitos internos.
No entanto, A criação de ligas de zinco é desafiador devido ao seu baixo ponto de fusão e propriedades relativamente ruins de trabalho quentes.
Estampagem:
Carimbo é um processo usado para formar folhas planas de liga de zinco em várias formas aplicando pressão com um dado.
É comumente usado na produção de componentes de metal de chapa, como peças automotivas do corpo e hardware doméstico.
A estampagem de ligas de zinco requer uma consideração cuidadosa da formabilidade da liga e do design das matrizes para evitar rachaduras e outros defeitos.
8. Aplicações de liga de zinco
A liga de zinco é conhecida por excelente castabilidade, boa proporção de força / peso, resistência à corrosão, e capacidade de formar formas complexas com tolerâncias apertadas.
Indústria Automotiva
As ligas de zinco são fortemente usadas em componentes automotivos estruturais e decorativos devido a seus durabilidade, estabilidade dimensional, e custo-benefício.
Aplicativos comuns:
- Maçanetas de porta e manivela de janela
- Altas do carburador
- Quadros de emblemas e peças de acabamento
- Componentes do cinto de segurança
- Acessórios do sistema de combustível
Eletrônicos de consumo & Hardware
As ligas de zinco são amplamente aplicadas em caixas eletrônicas de dispositivos e componentes internos devido a seus Shielding emi recursos e condutividade elétrica.
Principais aplicações:
- Altas do smartphone
- Laptop depende
- Controles remotos e caixas de cenário
- Casas de câmera e drones
- Conectores de cabo e terminais
Arquitetônico & Construção de hardware
Devido à sua resistência à corrosão e acabamentos atraentes, As ligas de zinco são comumente usadas em aplicações arquitetônicas.
Produtos Típicos:
- Maçanetas e fechaduras
- Acessórios de janelas e dobradiças
- Âncoras de parede de cortina
- Painéis decorativos
- Acessórios de encanamento
Componentes industriais e mecânicos
Zinco estabilidade dimensional, usinabilidade, e resistência ao desgaste Torne-o adequado para uma variedade de conjuntos mecânicos.
Usado em:
- Engrenagens e alavancas
- Molas de rolamento
- Polias e suportes
- Sistemas pneumáticos e hidráulicos
Decorativo & Acessórios de moda
As ligas de zinco são populares nas indústrias de moda e artigos de luxo, porque são fáceis de lançar e terminar com ouro, cromo, ou revestimentos de estilo antigo.
Itens comuns:
- Fivelas de cinto
- Jóias de fantasia
- Botões, zíperes, e encaixes
- Chaveiros e emblemas
Brinquedos, Presentes & Itens de novidade
Casting de zinco Ativa a produção em massa de pequeno, componentes detalhados, tornando -o uma ótima escolha para brinquedos e colecionáveis.
Exemplos:
- Carros e aviões modelo
- Peças de jogo de tabuleiro
- Troféus e medalhas
- Estatuetas em miniatura
Marinho & Ambientes propensos a corrosão
Resistência natural do zinco à corrosão, particularmente em ambientes levemente salinos, torna útil para marinho aplicações.
Aplicativos:
- Hardware de barco e chuteiras
- Ânodos para proteção galvânica
- Acessórios e caixas de água salgada
9. Principais benefícios da liga de zinco
Excelente Castabilidade
- Ideal para formas complexas, detalhes finos, e peças de parede fina
- Baixo ponto de fusão (~ 385-425 ° C.) Permite fundição com eficiência energética e vida útil prolongada
Alta precisão dimensional
- O encolhimento mínimo fornece tolerâncias apertadas (± 0,05 mm ou melhor)
- Adequado para componentes de precisão sem extenso pós-processamento
Fortes propriedades mecânicas
- Força de tração até 280 MPa (por exemplo, Cargas 3)
- Boa dureza e rigidez, Muitas vezes superior a ligas de alumínio em pequenas peças fundidas
Resistência à corrosão
- Naturalmente forma uma camada de óxido protetor
- Compatível com revestimentos adicionais como o chrome, revestimento em pó, ou passivação para maior durabilidade
Estética & Termine a flexibilidade
- Acabamento superficial liso adequado para peças decorativas de ponta
- Suporta polimento, escovar, pintura, galvanoplastia (por exemplo, níquel, cromo, ouro)
Produção econômica
- Menor consumo de energia do que alumínio ou magnésio
- A vida de mofo longa reduz os custos de ferramentas
- A alta reciclabilidade contribui para menores custos do ciclo de vida
Ciclos de produção rápidos
- Especialmente no elenco de moradia de câmara quente, Os ciclos podem ser tão curtos quanto 3-5 segundos
- Ativa o alto volume, Fabricação automatizada com mão -de -obra reduzida
Excelente união
- Suporta a fixação mecânica, de solda, e ligação adesiva
- Compatível com inserções e componentes rosqueados para montagens funcionais
Resistência de desgaste superior
- Durável em aplicações de alto atrito, como bloqueios, engrenagens, e montagens em movimento
- Bom desempenho de fadiga em condições de carregamento cíclico
Desgaste com baixa ferramenta
- As ligas de zinco são menos abrasivas que o alumínio durante o elenco
- Os moldes geralmente podem exceder 500.000 a 1..000.000 de tiros antes da substituição
10. Comparação de liga de zinco com materiais concorrentes
| Propriedade | Liga de Zinco | Liga de alumínio | Liga de magnésio | Plásticos de Engenharia |
| Densidade (g/cm³) | 6.6–6.9 | 2.6–2.8 | 1.7–1.9 | 0.9–1.8 |
| Ponto de fusão (°C) | 385–425 | 600–660 | 620–650 | Varia (geralmente <300) |
| Resistência à tracção (MPa) | 250–300 (por exemplo, Cargas 3) | 180–310 | 200–250 | 50–120 |
| Dureza (Brinell) | 80–120 | 50–100 | 30–70 | 10–40 |
| Castabilidade | Excelente | Bom | Moderado | Não é adequado para elenco |
Usinabilidade |
Excelente | Bom | Justo | Pobre a moderado |
| Resistência à corrosão | Bom (com revestimentos: muito bom) | Moderado (precisa de anodização/revestimento) | Justo a bem (propenso a oxidação) | Excelente (polímeros inertes) |
| Acabamento de superfície | Excelente (suave, Polonês) | Bom | Justo | Moderado (Matte a brilhante) |
| Custo (Material + Processamento) | Baixo | Médio | Alto | Baixo a médio |
| Impacto Ambiental | Reciclável, elenco de baixa energia | Maior uso de energia, Reciclável, | Reciclável, maior custo ambiental | Parcialmente reciclável, à base de petróleo |
| Precisão dimensional | Excelente | Bom | Bom | Moderado (propenso a encolhimento/deformação) |
Takeaways comparativos -chave
- Zinco vs. Alumínio
O zinco oferece melhor precisão dimensional, final de superfície mais fino, e tempos de ciclo de elenco mais curtos.
Alumínio, enquanto mais leve, requer mais energia para processar e geralmente precisa de pós-acabamento (por exemplo, anodização) para resistência à corrosão. - Magnésio vs zinco
O magnésio é o metal mais leve, mas tem uma resistência à corrosão mais pobre, qualidade da superfície inferior, e maior custo de processamento.
O zinco é mais estável, mais fácil de máquina, e mais adequado para pequenas peças de precisão. - Zinco vs Plásticos de Engenharia
Os plásticos são leves e livres de corrosão, mas não têm resistência mecânica e resistência ao desgaste.
Ligas de zinco preenchem a lacuna entre metais e plásticos em termos de força, aparência, e custo, especialmente em componentes fundidos.
11. Conclusão
Desde o começo humilde até as aplicações atuais de última geração, As ligas de zinco evoluíram continuamente para atender às mudanças de demandas de várias indústrias.
Sua combinação única de propriedades, relação custo-benefício, E a versatilidade os torna um material de escolha em inúmeros produtos.
Os esforços de pesquisa e desenvolvimento em andamento em áreas como nanoestrutura, fabricação verde, Integração da função, E o design computacional está abrindo caminho para a próxima geração de ligas de zinco.
Esses avanços não apenas abordarão as limitações existentes da liga de zinco, mas também abrirão novas oportunidades em campos emergentes.
Perguntas frequentes
Liga de zinco é forte e durável?
Sim. Ligas de zinco, Especialmente ligas da série Zamak, Ofereça boa força de tração (até 300 MPa) e resistência ao desgaste.
Embora não seja tão forte quanto o aço, Eles são duráveis o suficiente para muitas aplicações estruturais e mecânicas.
A liga de zinco enferruja ou corroe?
Ligas de zinco não enferrujam como ferro, Mas eles podem corroer sob certas condições ambientais.
No entanto, Eles naturalmente formam uma camada de óxido protetor e podem ser protegidos com revestimentos como revestimento ou revestimento em pó.
Jóias de liga de zinco são seguras?
Sim, A maioria das ligas de zinco usadas em jóias são seguras, especialmente quando livre de níquel e adequadamente revestido.
No entanto, Indivíduos com sensibilidades de metal devem confirmar a composição da liga e o acabamento da superfície.
A liga de zinco pode ser reciclada?
Absolutamente. As ligas de zinco são altamente recicláveis e podem ser re-molhadas sem degradação significativa na qualidade.
Isso os torna uma escolha ambientalmente responsável pela produção em massa.
É a liga de zinco magnética?
Não. Zinco e suas ligas não são magnéticas, tornando -os adequados para uso quase sensível equipamento eletrônico.
Quais são as desvantagens da liga de zinco?
As principais desvantagens incluem densidade relativamente alta (mais pesado que o alumínio ou magnésio), ponto de fusão mais baixo (que limita aplicações de alta temperatura), e potencial fragilidade sob certas condições.
