Zamak

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Zamak 錠

ZAMAK （或 Zamac ，以前的商標為 MAZAK [1] ）是一個合金家族，其基體金屬為鋅，合金元素為鋁、鎂和銅。

Zamak 合金是鋅鋁合金系列的一部分；它們與其他 ZA 合金的區別在於其恆定的 4% 鋁成分。 [2]

Zamak 是組成合金的金屬的德國名稱的首字母縮寫詞：鋅（zinc）、鋁、鎂和銅 （copper）。 [2]New Jersey Zinc 於 1929 年開發了 Zamak 合金。

最常見的鋅合金是 Zamak 3。除此之外，Zamak 2、Zamak 5 和 Zamak 7 也在商業上使用。 [2]這些合金最常見的用途是壓鑄。 [2] Zamak 合金（特別是#3 和#5）經常用於旋轉鑄造行業。

由於合金中存在的雜質，早期鋅壓鑄材料的一個大問題是鋅害蟲。 [3] Zamak 通過使用純度為 99.99% 的金屬鋅避免了這種情況，這種金屬由 New Jersey Zinc 在冶煉過程中使用回流器生產。

Zamak 可以很好地電鍍、濕塗和鉻酸鹽轉化塗層。 [4]

Mazak[編輯]

1930 年代初期，英國的莫里斯·阿什比 ( Morris Ashby ) 獲得了新澤西公司的 zamak 合金的許可。純度為 99.99% 的回流鋅在英國無法獲得，因此他們獲得了使用當地可得到的純度為 99.95% 的電解精煉鋅製造合金的權利。這類合金被命名為 Mazak ，如此命名的原因一部分是為了將它與 zamak 區分開來，另一部分是為了將其與 Morris Ashby 的首字母區分開來。 1933 年， National Smelting 獲得了回流器專利的許可，目的是在他們位於 Avonmouth 的工廠中使用它來生產 99.99% 的鋅。 [5]

標準[編輯]

鋅合金化學成分標準由下列標準按國家/地區定義：

每個國家/地區的鋅合金標準[6]
國家 鋅錠 鋅鑄件
歐洲 EN1774 EN12844
美國 ASTM B240 ASTM B86
日本 JIS H2201 JIS H5301
澳大利亞 AS 1881 - SAA H63 AS 1881 - SAA H64
中國 GB 8738-88 -
加拿大 CSA HZ3 CSA HZ11
國際標準 ISO 301 -

Zamak 根據標準和/或國家有許多不同的名稱：

Zamak 合金在不同地區的名稱
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]

短歐洲名稱代碼分解如下（以 ZL0430 為例）： [11]

  • Z是材料（Z=鋅）
  • P是用途（P=壓鑄（鑄件），L=Ingot）
  • 04 是鋁的百分比（04= 4% 鋁）
  • 3 是銅的百分比（3= 3% 銅）

Zamak 2[編輯]

Zamak 2 的成分與 Zamak 3 相同，但添加了 3% 的銅以增加 20% 的強度，這也提高了價格。 Zamak 2 在所有的 Zamak 合金系列中具有最大的強度。隨著時間的推移，它比其他合金更能保持其強度和硬度；然而，它變得更脆、彈性更小。 [17]

當重力鑄造用作模具時，Zamak 2 也稱為Kirksite 。 [2] [18]它最初是為小批量鈑金模具設計的。 [19] [20]後來它因製造短期注塑模具而受到歡迎。 [19]它也不太常用於金屬旋壓的無火花工具和心軸。

每個標準的 Zamak 2 成分
合金元素 雜質
標準 限制 鋁 銅 鎂 鉛 鎘 錫 鐵 鎳 矽 銦 鉈
ASTM B240 [21] （錠） 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] （鑄造） 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] （錠） 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] （鑄件） 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 - - - -
Zamak 2 合金性能[17]
指標名稱 公制值 英制值
機械性能
極限抗拉強度 397 MPa (331 MPa aged) 58,000 psi
屈服強度（0.2% 偏移） 361 MPa 52,000 psi
衝擊強度 38 J (7 J aged) 28 ft-lbf (5 ft-lbf aged)
F最大延伸率 3% (2% aged)
斷裂延伸率 6%
剪切強度 317 MPa 46,000 psi
抗壓屈服強度 641 MPa 93,000 psi
疲勞強度（反向彎曲 5x10 8個循環） 59 MPa 8,600 psi
硬度 130 Brinell (98 Brinell aged)
彈性模量 96 GPa 14,000,000 psi
物理性質
凝固範圍（熔化範圍） 379—390 °C 714—734 °F
密度 6.8 kg/dm3 0.25 lb/in3
熱膨脹係數 27.8 μm/m-°C 15.4 μin/in-°F
導熱係數 105 W/m-K 729 BTU-in/hr-ft2-°F
電阻率 6.85 μΩ-cm at 20 °C 2.70 μΩ-in at 68 °F
潛熱（熔化熱） 110 J/g 4.7x10−5 BTU/lb
比熱容 419 J/kg-°C 0.100 BTU/lb-°F
摩擦係數 0.08

KS[編輯]

KS 合金是為旋轉鑄造裝飾件而開發的。它具有與 zamak 2 相同的成分，只是含有更多的鎂，以產生更細的顆粒並減少橘皮效應。 [25]

KS 成分[25]
合金元素 雜質
標準 限制 鋁 銅 鎂 鉛 鎘 錫 鐵 鎳 矽 銦 鉈
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 - - - -
KS 性能指標[25]
指標名稱 公制值 英制值
機械性能
極限抗拉強度 < 200 MPa < 29,000 psi
屈服強度（0.2% 偏移） < 200 MPa < 29,000 psi
延伸 < 2%
硬度 150 Brinell max
物理性質
凝固範圍（熔化範圍） 380—390 °C 716—734 °F
密度 6.6 g/cm3 0.25 lb/in3
熱膨脹係數 28.0 μm/m-°C 15.4 μin/in-°F
導熱係數 105 W/m-K 729 BTU-in/hr-ft2-°F
電導率 25% IACS
比熱容 419 J/kg-°C 0.100 BTU/lb-°F
摩擦係數 0.08

Zamak 3[編輯]

Zamak 3 是 zamak 系列鋅合金的業界標準；所有其他鋅合金都與此進行比較。 Zamak 3 具有 Zamak 合金的基礎成分（96% 鋅，4% 鋁）。它具有優良的可鑄性和長期的尺寸穩定性。超過 70% 的北美鋅壓鑄件由 Zamak 3 製成。 [2]

Zamak 3 標準成分
合金元素 雜質
標準 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 - - - -
†雜質
Zamak 3 性能指標[4]
指標名稱 公制值 英制值
機械性能
極限抗拉強度 268 MPa 38,900 psi
屈服強度（0.2% 偏移） 208 MPa 30,200 psi
衝擊強度 46 J (56 J aged) 34 ft-lbf (41 ft-lbf aged)
F最大延伸率 3%
斷裂延伸率 6.3% (16% aged)
剪切強度 214 MPa 31,000 psi
抗壓屈服強度 414 MPa 60,000 psi
疲勞強度（反向彎曲 5x10 8個循環） 48 MPa 7,000 psi
硬度 97 Brinell
彈性模量 96 GPa 14,000,000 psi
物理性質
凝固範圍（熔化範圍） 381—387 °C 718—729 °F
密度 6.7 g/cm3 0.24 lb/in3
熱膨脹係數 27.4 μm/m-°C 15.2 μin/in-°F
導熱係數 113 W/mK 784 BTU-in/hr-ft2-°F
電阻率 6.37 μΩ-cm at 20 °C 2.51 μΩ-in at 68 °F
潛熱（熔化熱） 110 J/g 4.7x10−5 BTU/lb
比熱容 419 J/kg-°C 0.100 BTU/lb-°F
摩擦係數 0.07

Zamak 4[編輯]

Zamak 4 是為亞洲市場開發的，旨在減少晶片焊接的影響，同時保持 Zamak 3 的延展性。這一特性是通過含有來自 zamak 5 成分的一半量的銅來實現的。 [27]

Zamak 4 標準成分
合金元素 雜質
標準 限制 鋁 銅 鎂 鉛 鎘 錫 鐵 鎳 矽 銦 鉈
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 - - - -
Zamak 4 標準成分
指標名稱 公制值 英制值
機械性能[29]
極限抗拉強度 317 MPa 46,000 psi
屈服強度（0.2% 偏移） 221—269 MPa 32,000—39,000 psi
衝擊強度 61 J (7 J aged) 45 ft-lbf (5 ft-lbf aged)
延伸 7%
剪切強度 214—262 MPa 31,000—38,000 psi
抗壓屈服強度 414—600 MPa 60,000—87,000 psi
疲勞強度（旋轉彎曲 5x10 8個循環） 48—57 MPa 7,000—8,300 psi
硬度 91 Brinell
物理性質[30]
凝固範圍（熔化範圍） 380—386 °C 716—727 °F
密度 6.6 g/cm3 0.24 lb/in3
熱膨脹係數 27.4 μm/m-°C 15.2 μin/in-°F
導熱係數 108.9—113.0 W/m-K @ 100 °C 755.6—784.0 BTU-in/hr-ft2-°F @ 212 °F
電導率 26-27% IACS
比熱容 418.7 J/kg-°C 0.100 BTU/lb-°F

Zamak 5[編輯]

Zamak 5 的成分與 Zamak 3 相同，但添加了 1% 的銅以增加強度（大約 10% [17] ）、硬度和耐腐蝕性，但會降低延展性。 [31]它的尺寸精度也較低。 [31] Zamak 5 在歐洲更為常用。 [2]

Zamak 5 標準成分
合金元素 雜質
標準 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 - - - -
Zamak 5 性能指標[31]
指標名稱 公制值 英制值
機械性能
極限抗拉強度 331 MPa (270 MPa aged) 48,000 psi (39,000 psi aged)
屈服強度（0.2% 偏移） 295 MPa 43,000 psi
衝擊強度 52 J (56 J aged) 38 ft-lbf (41 ft-lbf aged)
F最大延伸率 2%
斷裂延伸率 3.6% (13% aged)
剪切強度 262 MPa 38,000 psi
抗壓屈服強度 600 MPa 87,000 psi
疲勞強度（反向彎曲 5x10 8個循環） 57 MPa 8,300 psi
硬度 91 Brinell
彈性模量 96 GPa 14,000,000 psi
物理性質
凝固範圍（熔化範圍） 380—386 °C 716—727 °F
密度 6.7 kg/dm3 0.24 lb/in3
熱膨脹係數 27.4 μm/m-°C 15.2 μin/in-°F
導熱係數 109 W/mK 756 BTU-in/hr-ft2-°F
電阻率 6.54 μΩ-cm at 20 °C 2.57 μΩ-in at 68 °F
潛熱（熔化熱） 110 J/g 4.7x10−5 BTU/lb
比熱容 419 J/kg-°C 0.100 BTU/lb-°F
摩擦係數 0.08

Zamak 7[編輯]

Zamak 7 的鎂含量低於 Zamak 3，以增加流動性和延展性，這在鑄造薄壁部件時特別有用。為了減少晶間腐蝕，添加了少量的鎳，並且對雜質進行了更嚴格的控制。 [2]

Zamak 7 成分符合標準
合金元素 雜質
標準 限制 鋁 銅† 鎂 鉛 鎘 錫 鐵 鎳‡ 矽 銦 鉈
ASTM B240 [21] （錠） 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] （鑄造） 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 - - -
†雜質‡合金元素
Zamak 7 性能指標[32]
指標名稱 公制值 英制值
機械性能
極限抗拉強度 285 MPa 41,300 psi
屈服強度（0.2% 偏移） 285 MPa 41,300 psi
衝擊強度 58.0 J 42.8 ft-lbf
斷裂延伸率 14%
剪切強度 214 MPa 31,000 psi
抗壓屈服強度 414 MPa 60,000 psi
疲勞強度（反向彎曲 5x10 8個循環） 47.0 MPa 6,820 psi
硬度 80 Brinell
物理性質
凝固範圍（熔化範圍） 381—387 °C 718—729 °F
熱膨脹係數 27.4 μm/m-°C 15.2 μin/in-°F
導熱係數 113 W/m-K 784 BTU-in/hr-ft2-°F
電阻率 6.4 μΩ-cm 2.5 μΩ-in
比熱容 419 J/kg-°C 0.100 BTU/lb-°F
鑄造溫度 395—425 °C 743—797 °F

用途[編輯]

Zamak 合金的常見用途包括電器、浴室裝置和壓鑄玩具。 [33] Zamak 合金也用於製造一些槍枝。

相關條目[編輯]

參考[編輯]

  1. ^ Zamak Latest Status Info, [2008-03-02], （原始內容存檔於2012-02-13） 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 Diecasting Alloys, [2008-03-02], （原始內容存檔於2008-12-25）  引用錯誤：帶有name屬性「eazall」的<ref>標籤用不同內容定義了多次
  3. ^ Wanhill, R.J.H.; Hattenberg, T., Corrosion-induced cracking of model train zinc-aluminum die castings (PDF), National Aerospace Laboratory NLR, May 2005, NLR-TP-2005-205, （原始內容 (PDF)存檔於2011-07-16）. 
  4. ^ 4.0 4.1 ZL3/ZL0400/ZnAl4 (Zamak 3), [2008-02-29], （原始內容存檔於2008-03-10）  引用錯誤：帶有name屬性「zamak3」的<ref>標籤用不同內容定義了多次
  5. ^ Cocks, E.J.; Walters, B., A History of the Zinc Smelting Industry in Britain, Harrap, 1968, ISBN 0-245-59377-2. 
  6. ^ World wide zinc die casting standards, Nyrstar, [2008-02-25], （原始內容存檔於2008-03-12） .
  7. ^ 7.0 7.1 引用錯誤：沒有為名為note1的參考文獻提供內容
  8. ^ 8.00 8.01 8.02 8.03 8.04 8.05 8.06 8.07 8.08 8.09 8.10 8.11 8.12 8.13 8.14 8.15 ASTM B86-04e2 (PDF), 2004-10-01 [2008-02-10], （原始內容存檔 (PDF)於2016-02-22） 
  9. ^ 9.00 9.01 9.02 9.03 9.04 9.05 9.06 9.07 9.08 9.09 9.10 9.11 9.12 9.13 9.14 9.15 ASTM B240-98 (PDF), 1998-05-01 [2008-02-10], （原始內容存檔 (PDF)於2016-02-22） 
  10. ^ Semiatin, S. L. ASM Handbook, Volume 14B: Metalworking: Sheet Forming. ASM International. 2006 [2022-03-01]. ISBN 978-0-87170-710-9. （原始內容存檔於2022-03-01） （英語）. 
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外部連結[編輯]

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