Zamak
ZAMAK (o Zamac, anteriormente registrada como MAZAK) es una familia de aleaciones con un metal base de zinc y elementos de aleación de aluminio. , magnesio y cobre.
Las aleaciones de zamak forman parte de la familia de aleaciones de zinc y aluminio; se distinguen de las otras aleaciones ZA por su composición constante de 4% de aluminio.
El nombre zamak es un acrónimo de los nombres alemanes de los metales que componen las aleaciones: Zink (zinc), Aluminio, Magnesio y Kupfer (cobre ). La New Jersey Zinc Company desarrolló aleaciones de zamak en 1929.
La aleación de zamak más común es el zamak 3. Además, comercialmente también se utilizan zamak 2, zamak 5 y zamak 7. Estas aleaciones suelen ser fundidas a presión. Las aleaciones de Zamak (particularmente #3 y #5) se utilizan con frecuencia en la industria de fundición por rotación.
Un gran problema con los primeros materiales de fundición a presión de zinc era la plaga del zinc, debido a las impurezas en las aleaciones. Zamak evitó esto mediante el uso de zinc metálico con una pureza del 99,99%, producido mediante el uso de un reflujo por parte de New Jersey Zinc como parte del proceso de refinación.
El zamak se puede galvanizar, pintar en húmedo y cromar.
Mazak
A principios de la década de 1930, Morris Ashby en Gran Bretaña había autorizado la aleación de zamak de Nueva Jersey. El zinc de reflujo con una pureza del 99,99% no estaba disponible en Gran Bretaña, por lo que adquirieron el derecho de fabricar la aleación utilizando un zinc refinado electrolíticamente disponible localmente con una pureza del 99,95%. Se le dio el nombre de Mazak, en parte para distinguirlo del zamak y en parte de las iniciales de Morris Ashby. En 1933, National Smelting obtuvo la licencia de la patente del reflujo con la intención de utilizarla para producir un 99,99% de zinc en su planta de Avonmouth. Es conocido coloquialmente entre los aficionados a la restauración de automóviles del Reino Unido como mono metal.
Estándares
Los estándares de composición química de las aleaciones de zinc se definen por país mediante la norma que se enumera a continuación:
| País | Zinc ingot | Casting de zinc |
|---|---|---|
| Europa | EN1774 | EN12844 |
| Estados Unidos | ASTM B240 | ASTM B86 |
| Japón | JIS H2201 | JIS H5301 |
| Australia | ASÍ 1881 - SAA H63 | ASÍ 1881 - SAA H64 |
| China | GB 8738-88 | - |
| Canadá | CSA HZ3 | CSA HZ11 |
| Internacional | ISO 301 | - |
El zamak recibe muchos nombres diferentes según el estándar y/o el país:
| Nombre tradicional | Nombre de composición corta | Formulario | Común | ASTM† | Designación europea corta | JIS | China | UK BS 1004 | France NFA 55-010 | Alemania DIN 1743-2 | UNS | Otros |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Zamak 2 o Kirksite | ZnAl4Cu3 | Ingot | Aleación 2 | AC 43A | ZL0430 | - | ZX04 | - | Z-A4U3 | Z430 | Z35540 | ZL2, ZA-2, ZN-002 |
| Cast | ZP0430 | - | Z35541 | ZP2, ZA-2, ZN-002 | ||||||||
| Zamak 3 | ZnAl4 | Ingot | Aleación 3 | AG 40A | ZL0400 | Tipo Ingot 2 | ZX01 | Aleación A | Z-A4 | Z400 | Z35521 | ZL3, ZA-3, ZN-003 |
| Cast | ZP0400 | ZDC2 | - | Z33520 | ZP3, ZA-3, ZN-003 | |||||||
| Zamak 4 | Ingot | Usado en Asia sólo | ZA-4, ZN-004 | |||||||||
| Zamak 5 | ZnAl4Cu1 | Ingot | Aleación 5 | AC 41A | ZL0410 | Tipo Ingot 1 | ZX03 | Aleación B | Z-A4UI | Z410 | Z35530 | ZL5, ZA-5, ZN-005 |
| Cast | ZP0410 | ZDC1 | - | Z35531 | ZP5, ZA-5, ZN-005 | |||||||
| Zamak 7 | ZnAl4Ni | Ingot | Aleación 7 | AG 40B | - | - | ZX02 | - | - | - | Z33522 | ZA-7, ZN-007 |
| Cast | - | Z33523 | ||||||||||
| †color de la célula es el color del material designado por ASTM B908. | ||||||||||||
El código de designación corto europeo se descompone de la siguiente manera (utilizando ZL0430 como ejemplo):
- Z es el material (Z=Zinc)
- P es el uso (P=Pressure die casting (casting), L=Ingot)
- 04 es el por ciento de aluminio (04= 4% de aluminio)
- 3 es el cobre por ciento (3= 3% de cobre)
Zamak 2
Zamak 2 tiene la misma composición que zamak 3 con la adición de un 3% de cobre para aumentar la resistencia en un 20%, lo que también aumenta el precio. Zamak 2 tiene la mayor resistencia de todas las aleaciones de zamak. Con el tiempo conserva su resistencia y dureza mejor que las otras aleaciones; sin embargo, se vuelve más quebradizo, se encoge y es menos elástico.
Zamak 2 también se conoce como Kirksite cuando se lanza por gravedad para usarlo como troquel. Fue diseñado originalmente para troqueles de chapa de bajo volumen. Más tarde ganó popularidad por fabricar matrices de moldeo por inyección de tiradas cortas. También se utiliza con menos frecuencia para herramientas antichispas y mandriles para hilado de metales.
| Aleación de elementos | Impurezas | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Estándar | Limit | Al | Cu | Mg | Pb | Cd | Sn | Fe | Ni | Si | In | Tl |
| ASTM B240 (Ingot) | min | 3.9 | 2.6 | 0,025 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.3 | 2.9 | 0,05 | 0,004 | 0,003 | 0,002 | 0,075 | - | - | - | - | |
| ASTM B86 (Cast) | min | 3.5 | 2.6 | 0,025 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.3 | 2.9 | 0,05 | 0,005 | 0,004 | 0,003 | 0.1 | - | - | - | - | |
| EN1774 (Ingot) | min | 3.8 | 2.7 | 0,035 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.2 | 3.3 | 0,06 | 0,003 | 0,003 | 0,001 | 0,02 | 0,001 | 0,02 | - | - | |
| EN12844 (Cast) | min | 3.7 | 2.7 | 0,025 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.3 | 3.3 | 0,06 | 0,005 | 0,005 | 0,002 | 0,05 | 0,02 | 0,03 | - | - | |
| GB8738-88 | min | 3.9 | 2.6 | 0,03 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.3 | 3.1 | 0,06 | 0,004 | 0,003 | 0,0015 | 0,035 | - | - | - | - | |
| Propiedad | Valor métrico | Valor imperial |
|---|---|---|
| Propiedades mecánicas | ||
| Última fuerza de tracción | 397 MPa (331 MPa envejecida) | 58.000 psi |
| Fuerza de rendimiento (0,2% offset) | 361 MPa | 52.000 psi |
| Fuerza de impacto | 38 J (7 J de edad) | 28 ft-lbf (5 ft-lbf envejecido) |
| Elongación en Fmax | 3% (2% de edad) | |
| Elongación en fractura | 6% | |
| Fuerza de almacenamiento | 317 MPa | 46.000 psi |
| Resistencia al rendimiento comprimido | 641 MPa | 93,000 psi |
| Fuerza de fatiga (reversa curva 5x108 ciclos) | 59 MPa | 8.600 psi |
| Hardness | 130 Brinell (98 años de edad) | |
| Modulo de elasticidad | 96 GPa | 14,000,000 psi |
| Propiedades físicas | ||
| Rango de solidificación (rango de fundición) | 379-390 °C | 714 –734 °F |
| Densidad | 6.8 kg/dm3 | 0,25 lb/in3 |
| Coeficiente de expansión térmica | 27.8 μm/m-°C | 15.4 μin/in-°F |
| Conductividad térmica | 105 W/m-K | 729 BTU-in/hr-ft2- F |
| Resistencia eléctrica | 6.85 μΩ-cm a 20 °C | 2.70 μΩ-in a 68 °F |
| Calor latente (calor de fusión) | 110 J/g | 4.7x10; 5 - BTU/lb |
| Capacidad de calor específica | 419 J/kg-°C | 0.100 BTU/lb-° F |
| Coeficiente de fricción | 0,08 | |
KS
La aleación KS fue desarrollada para piezas decorativas de fundición por rotación. Tiene la misma composición que el zamak 2, excepto que tiene más magnesio para producir granos más finos y reducir el efecto de piel de naranja.
| Aleación de elementos | Impurezas | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Estándar | Limit | Al | Cu | Mg | Pb | Cd | Sn | Fe | Ni | Si | In | Tl |
| Nyrstar | min | 3.8 | 2.5 | 0,4 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.2 | 3.5 | 0.6 | 0,003 | 0,003 | 0,001 | 0,020 | - | - | - | - | |
| Propiedad | Valor métrico | Valor imperial |
|---|---|---|
| Propiedades mecánicas | ||
| Última fuerza de tracción | 200 MPa | 29.000 psi |
| Fuerza de rendimiento (0,2% offset) | 200 MPa | 29.000 psi |
| Elongation | 2% | |
| Hardness | 150 Brinell max | |
| Propiedades físicas | ||
| Rango de solidificación (rango de fundición) | 380-390 °C | 716 –734 °F |
| Densidad | 6.6 g/cm3 | 0,25 lb/in3 |
| Coeficiente de expansión térmica | 28.0 μm/m-°C | 15.4 μin/in-°F |
| Conductividad térmica | 105 W/m-K | 729 BTU-in/hr-ft2- F |
| Conductividad eléctrica | 25% IACS | |
| Capacidad de calor específica | 419 J/kg-°C | 0.100 BTU/lb-° F |
| Coeficiente de fricción | 0,08 | |
Zamak 3
Zamak 3 es el estándar de facto para la serie zamak de aleaciones de zinc; Todas las demás aleaciones de zinc se comparan con esto. Zamak 3 tiene la composición base de las aleaciones de zamak (96% zinc, 4% aluminio). Tiene una excelente moldeabilidad y estabilidad dimensional a largo plazo. Más del 70% de todas las piezas fundidas a presión de zinc de América del Norte están hechas de zamak 3.
| Aleación de elementos | Impurezas | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Estándar | Limit | Al | Cu† | Mg | Pb | Cd | Sn | Fe | Ni | Si | In | Tl |
| ASTM B240 (Ingot) | min | 3.9 | - | 0,025 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.3 | 0.1 | 0,05 | 0,004 | 0,003 | 0,002 | 0,035 | - | - | - | - | |
| ASTM B86 (Cast) | min | 3.5 | - | 0,025 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.3 | 0,25 | 0,05 | 0,005 | 0,004 | 0,003 | 0.1 | - | - | - | - | |
| EN1774 (Ingot) | min | 3.8 | - | 0,035 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.2 | 0,03 | 0,06 | 0,003 | 0,003 | 0,001 | 0,02 | 0,001 | 0,02 | - | - | |
| EN12844 (Cast) | min | 3.7 | - | 0,025 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.3 | 0.1 | 0,06 | 0,005 | 0,005 | 0,002 | 0,05 | 0,02 | 0,03 | - | - | |
| JIS H2201 (Ingot) | min | 3.9 | - | 0,03 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.3 | 0,03 | 0,06 | 0,003 | 0,002 | 0,001 | 0,075 | - | - | - | - | |
| JIS H5301 (Cast) | min | 3.5 | - | 0,02 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.3 | 0,25 | 0,06 | 0,005 | 0,004 | 0,003 | 0,01 | - | - | - | - | |
| AS1881 | min | 3.9 | - | 0,04 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.3 | 0,03 | 0,06 | 0,003 | 0,003 | 0,001 | 0,05 | - | 0,001 | 0,0005 | 0,001 | |
| GB8738-88 | min | 3.9 | - | 0,03 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.3 | 0.1 | 0,06 | 0,004 | 0,003 | 0,0015 | 0,035 | - | - | - | - | |
| †Impureza | ||||||||||||
| Propiedad | Valor métrico | Valor imperial |
|---|---|---|
| Propiedades mecánicas | ||
| Última fuerza de tracción | 268 MPa | 38,900 psi |
| Fuerza de rendimiento (0,2% offset) | 208 MPa | 30.200 psi |
| Fuerza de impacto | 46 J (56 J envejecido) | 34 ft-lbf (41 ft-lbf aged) |
| Elongación en Fmax | 3% | |
| Elongación en fractura | 6,3% (16% de edad) | |
| Fuerza de almacenamiento | 214 MPa | 31,000 psi |
| Resistencia al rendimiento comprimido | 414 MPa | 60,000 psi |
| Fuerza de fatiga (reversa curva 5x108 ciclos) | 48 MPa | 7.000 psi |
| Hardness | 97 Brinell | |
| Modulo de elasticidad | 96 GPa | 14,000,000 psi |
| Propiedades físicas | ||
| Rango de solidificación (rango de fundición) | 381-387 °C | 718 –729 °F |
| Densidad | 6.7 g/cm3 | 0,24 lb/in3 |
| Coeficiente de expansión térmica | 27,4 μm/m-°C | 15.2 μin/en-°F |
| Conductividad térmica | 113 W/mK | 784 BTU-in/hr-ft2- F |
| Resistencia eléctrica | 6.37 μΩ-cm a 20 °C | 2.51 μΩ-in a 68 °F |
| Calor latente (calor de fusión) | 110 J/g | 4.7x10; 5 - BTU/lb |
| Capacidad de calor específica | 419 J/kg-°C | 0.100 BTU/lb-° F |
| Coeficiente de fricción | 0,07 | |
Zamak 4
Zamak 4 fue desarrollado para los mercados asiáticos para reducir los efectos de la soldadura por matriz mientras se mantiene la ductilidad del zamak 3. Esto se logró usando la mitad de la cantidad de cobre de la composición de zamak 5.
| Aleación de elementos | Impurezas | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Estándar | Limit | Al | Cu | Mg | Pb | Cd | Sn | Fe | Ni | Si | In | Tl |
| Ningbo Jinyi Alloy Material Co. | min | 3.9 | 0.3 | 0,03 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.3 | 0.5 | 0,06 | 0,003 | 0,002 | 0,002 | 0,075 | - | - | - | - | |
| Propiedad | Valor métrico | Valor imperial |
|---|---|---|
| Propiedades mecánicas | ||
| Última fuerza de tracción | 317 MPa | 46.000 psi |
| Fuerza de rendimiento (0,2% offset) | 221 a 269 MPa | 32.000 a 39.000 psi |
| Fuerza de impacto | 61 J (7 J de edad) | 45 ft-lbf (5 ft-lbf envejecido) |
| Elongation | 7% | |
| Fuerza de almacenamiento | 214-262 MPa | 31.000 a 38.000 psi |
| Resistencia al rendimiento comprimido | 414-600 MPa | 60.000 a 87.000 psi |
| Fuerza de fatiga (doblación rotativa 5x108 ciclos) | 48-57 MPa | 7.000 a 8.300 psi |
| Hardness | 91 Brinell | |
| Propiedades físicas | ||
| Rango de solidificación (rango de fundición) | 380-386 °C | 716 –727 °F |
| Densidad | 6.6 g/cm3 | 0,24 lb/in3 |
| Coeficiente de expansión térmica | 27,4 μm/m-°C | 15.2 μin/en-°F |
| Conductividad térmica | 108.9-113.0 W/m-K @ 100 °C | 755.6-784.0 BTU-in/hr-ft2- °F @ 212 °F |
| Conductividad eléctrica | 26-27% IACS | |
| Capacidad de calor específica | 418,7 J/kg-°C | 0.100 BTU/lb-° F |
Zamak 5
Zamak 5 tiene la misma composición que zamak 3 con la adición de un 1% de cobre para aumentar la resistencia (aproximadamente un 10%), la dureza y la resistencia a la corrosión, pero reduce la ductilidad. También tiene menos precisión dimensional. Zamak 5 se utiliza más comúnmente en Europa.
| Aleación de elementos | Impurezas | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Estándar | Limit | Al | Cu | Mg | Pb | Cd | Sn | Fe | Ni | Si | In | Tl | Zn |
| ASTM B240 (Ingot) | min | 3.9 | 0,75 | 0,03 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| max | 4.3 | 1.25 | 0,06 | 0,004 | 0,003 | 0,002 | 0,075 | - | - | - | - | ||
| ASTM B86 (Cast) | min | 3.5 | 0,75 | 0,03 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| max | 4.3 | 1.25 | 0,06 | 0,005 | 0,004 | 0,003 | 0.1 | - | - | - | - | ||
| EN1774 (Ingot) | min | 3.8 | 0.7 | 0,035 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| max | 4.2 | 1.1 | 0,06 | 0,003 | 0,003 | 0,001 | 0,02 | 0,001 | 0,02 | - | - | ||
| EN12844 (Cast) | min | 3.7 | 0.7 | 0,025 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| max | 4.3 | 1.2 | 0,06 | 0,005 | 0,005 | 0,002 | 0,05 | 0,02 | 0,03 | - | - | ||
| JIS H2201 (Ingot) | min | 3.9 | 0,75 | 0,03 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| max | 4.3 | 1.25 | 0,06 | 0,003 | 0,002 | 0,001 | 0,075 | - | - | - | - | ||
| JIS H5301 (Cast) | min | 3.5 | 0,75 | 0,02 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| max | 4.3 | 1.25 | 0,06 | 0,005 | 0,004 | 0,003 | 0,01 | - | - | - | - | ||
| AS1881 | min | 3.9 | 0,75 | 0,04 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| max | 4.3 | 1.25 | 0,06 | 0,003 | 0,003 | 0,001 | 0,05 | - | 0,001 | 0,0005 | 0,001 | ||
| GB8738-88 | min | 3.9 | 0.7 | 0,03 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| max | 4.3 | 1.1 | 0,06 | 0,004 | 0,003 | 0,0015 | 0,035 | - | - | - | - | ||
| Propiedad | Valor métrico | Valor imperial |
|---|---|---|
| Propiedades mecánicas | ||
| Última fuerza de tracción | 331 MPa (270 MPa envejecida) | 48.000 psi (39.000 psi envejecidos) |
| Fuerza de rendimiento (0,2% offset) | 295 MPa | 43,000 psi |
| Fuerza de impacto | 52 J (56 J envejecido) | 38 ft-lbf (41 ft-lbf envejecido) |
| Elongación en Fmax | 2% | |
| Elongación en fractura | 3.6% (13% de edad) | |
| Fuerza de almacenamiento | 262 MPa | 38.000 psi |
| Resistencia al rendimiento comprimido | 600 MPa | 87.000 psi |
| Fuerza de fatiga (reversa curva 5x108 ciclos) | 57 MPa | 8.300 psi |
| Hardness | 91 Brinell | |
| Modulo de elasticidad | 96 GPa | 14,000,000 psi |
| Propiedades físicas | ||
| Rango de solidificación (rango de fundición) | 380-386 °C | 716 –727 °F |
| Densidad | 6.7 kg/dm3 | 0,24 lb/in3 |
| Coeficiente de expansión térmica | 27,4 μm/m-°C | 15.2 μin/en-°F |
| Conductividad térmica | 109 W/mK | 756 BTU-in/hr-ft2- F |
| Resistencia eléctrica | 6.54 μΩ-cm a 20 °C | 2.57 μΩ-in a 68 °F |
| Calor latente (calor de fusión) | 110 J/g | 4.7x10; 5 - BTU/lb |
| Capacidad de calor específica | 419 J/kg-°C | 0.100 BTU/lb-° F |
| Coeficiente de fricción | 0,08 | |
Zamak 7
Zamak 7 tiene menos magnesio que zamak 3 para aumentar la fluidez y ductilidad, lo que es especialmente útil al fundir componentes de paredes delgadas. Para reducir la corrosión intergranular se añade una pequeña cantidad de níquel y las impurezas se controlan más estrictamente.
| Aleación de elementos | Impurezas | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Estándar | Limit | Al | Cu† | Mg | Pb | Cd | Sn | Fe | Ni. | Si | In | Tl |
| ASTM B240 (Ingot) | min | 3.9 | - | 0,01 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| max | 4.3 | 0.1 | 0,02 | 0,002 | 0,002 | 0,001 | 0,075 | - | - | - | - | |
| ASTM B86 (Cast) | min | 3.5 | - | 0,005 | - | - | - | - | 0,005 | - | - | - |
| max | 4.3 | 0,25 | 0,02 | 0,003 | 0,002 | 0,001 | 0,075 | 0,02 | - | - | - | |
| GB8738-88 | min | 3.9 | - | 0,01 | - | - | - | - | 0,005 | - | - | - |
| max | 4.3 | 0.1 | 0,02 | 0,002 | 0,002 | 0,001 | 0,075 | 0,02 | - | - | - | |
| †Impureza .Elemento de aleación | ||||||||||||
| Propiedad | Valor métrico | Valor imperial |
|---|---|---|
| Propiedades mecánicas | ||
| Última fuerza de tracción | 285 MPa | 41,300 psi |
| Fuerza de rendimiento (0,2% offset) | 285 MPa | 41,300 psi |
| Fuerza de impacto | 58.0 J | 42,8 pies |
| Elongación en fractura | 14% | |
| Fuerza de almacenamiento | 214 MPa | 31,000 psi |
| Resistencia al rendimiento comprimido | 414 MPa | 60,000 psi |
| Fuerza de fatiga (reversa curva 5x108 ciclos) | 47.0 MPa | 6,820 psi |
| Hardness | 80 Brinell | |
| Propiedades físicas | ||
| Rango de solidificación (rango de fundición) | 381-387 °C | 718 –729 °F |
| Coeficiente de expansión térmica | 27,4 μm/m-°C | 15.2 μin/en-°F |
| Conductividad térmica | 113 W/m-K | 784 BTU-in/hr-ft2- F |
| Resistencia eléctrica | 6.4 μΩ-cm | 2.5 μΩ-in |
| Capacidad de calor específica | 419 J/kg-°C | 0.100 BTU/lb-° F |
| Temperatura de fundición | 395-425 °C | 743-797 °F |
Usos
Los usos comunes de las aleaciones de zamak incluyen electrodomésticos, accesorios de baño, juguetes fundidos a presión y la industria automotriz. Las aleaciones de zamak también se utilizan en la fabricación de algunas armas de fuego, como las de Hi-Point Firearms. En la Segunda Guerra Mundial, las cantoneras de aleación de zamak eran una de las tres variaciones comunes en los rifles Lee Enfield .303 de fabricación canadiense y estadounidense, particularmente durante la producción de mitad de la guerra.
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