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Zamak

ZAMAK （或 Zamac ，以前的商标为 MAZAK [1] ）是一个合金家族，其基体金属为锌，合金元素为铝、镁和铜。

Zamak 锭

Zamak 合金是锌铝合金系列的一部分；它们与其他 ZA 合金的区别在于其恒定的 4% 铝成分。 [2]

Zamak 是组成合金的金属的德国名称的首字母缩写词：锌（zinc）、铝、镁和铜 （copper）。 [2]New Jersey Zinc 于 1929 年开发了 Zamak 合金。

最常见的锌合金是 Zamak 3。除此之外，Zamak 2、Zamak 5 和 Zamak 7 也在商业上使用。 [2]这些合金最常见的用途是压铸。 [2] Zamak 合金（特别是#3 和#5）经常用于旋转铸造行业。

由于合金中存在的杂质，早期锌压铸材料的一个大问题是锌害虫。 [3] Zamak 通过使用纯度为 99.99% 的金属锌避免了这种情况，这种金属由 New Jersey Zinc 在冶炼过程中使用回流器生产。

Zamak 可以很好地电镀、湿涂和铬酸盐转化涂层。 [4]

Mazak

1930 年代初期，英国的莫里斯·阿什比 ( Morris Ashby ) 获得了新泽西公司的 zamak 合金的许可。纯度为 99.99% 的回流锌在英国无法获得，因此他们获得了使用当地可得到的纯度为 99.95% 的电解精炼锌制造合金的权利。这类合金被命名为 Mazak ，如此命名的原因一部分是为了将它与 zamak 区分开来，另一部分是为了将其与 Morris Ashby 的首字母区分开来。 1933 年， National Smelting 获得了回流器专利的许可，目的是在他们位于 Avonmouth 的工厂中使用它来生产 99.99% 的锌。 [5]

标准

锌合金化学成分标准由下列标准按国家/地区定义：

每个国家/地区的锌合金标准[6]
国家 锌锭 锌铸件
欧洲 EN1774 EN12844
美国 ASTM B240 ASTM B86
日本 JIS H2201 JIS H5301
澳大利亚 AS 1881 - SAA H63 AS 1881 - SAA H64
中国 GB 8738-88 -
加拿大 CSA HZ3 CSA HZ11
国际标准 ISO 301 -

Zamak 根据标准和/或国家有许多不同的名称：

Zamak 合金在不同地区的名称
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]

短欧洲名称代码分解如下（以 ZL0430 为例）： [11]

  • Z是材料（Z=锌）
  • P是用途（P=压铸（铸件），L=Ingot）
  • 04 是铝的百分比（04= 4% 铝）
  • 3 是铜的百分比（3= 3% 铜）

Zamak 2

Zamak 2 的成分与 Zamak 3 相同，但添加了 3% 的铜以增加 20% 的强度，这也提高了价格。 Zamak 2 在所有的 Zamak 合金系列中具有最大的强度。随着时间的推移，它比其他合金更能保持其强度和硬度；然而，它变得更脆、弹性更小。 [17]

当重力铸造用作模具时，Zamak 2 也称为Kirksite 。 [2] [18]它最初是为小批量钣金模具设计的。 [19] [20]后来它因制造短期注塑模具而受到欢迎。 [19]它也不太常用于金属旋压的无火花工具和心轴。

每个标准的 Zamak 2 成分
合金元素 杂质
标准 限制 铝 铜 镁 铅 镉 锡 铁 镍 硅 铟 铊
ASTM B240 [21] （锭） 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] （铸造） 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] （锭） 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] （铸件） 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]
指标名称 公制值 英制值
机械性能
极限抗拉强度 397 MPa (331 MPa aged) 58,000 psi
屈服强度（0.2% 偏移） 361 MPa 52,000 psi
冲击强度 38 J (7 J aged) 28 ft-lbf (5 ft-lbf aged)
F最大延伸率 3% (2% aged)
断裂延伸率 6%
剪切强度 317 MPa 46,000 psi
抗压屈服强度 641 MPa 93,000 psi
疲劳强度（反向弯曲 5x10 8个循环） 59 MPa 8,600 psi
硬度 130 Brinell (98 Brinell aged)
弹性模量 96 GPa 14,000,000 psi
物理性质
凝固范围（熔化范围） 379—390 °C 714—734 °F
密度 6.8 kg/dm3 0.25 lb/in3
热膨胀系数 27.8 μm/m-°C 15.4 μin/in-°F
导热系数 105 W/m-K 729 BTU-in/hr-ft2-°F
电阻率 6.85 μΩ-cm at 20 °C 2.70 μΩ-in at 68 °F
潜热（熔化热） 110 J/g 4.7x10−5 BTU/lb
比热容 419 J/kg-°C 0.100 BTU/lb-°F
摩擦系数 0.08

KS

KS 合金是为旋转铸造装饰件而开发的。它具有与 zamak 2 相同的成分，只是含有更多的镁，以产生更细的颗粒并减少橘皮效应。 [25]

KS 成分[25]
合金元素 杂质
标准 限制 铝 铜 镁 铅 镉 锡 铁 镍 硅 铟 铊
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 性能指标[25]
指标名称 公制值 英制值
机械性能
极限抗拉强度 < 200 MPa < 29,000 psi
屈服强度（0.2% 偏移） < 200 MPa < 29,000 psi
延伸 < 2%
硬度 150 Brinell max
物理性质
凝固范围（熔化范围） 380—390 °C 716—734 °F
密度 6.6 g/cm3 0.25 lb/in3
热膨胀系数 28.0 μm/m-°C 15.4 μin/in-°F
导热系数 105 W/m-K 729 BTU-in/hr-ft2-°F
电导率 25% IACS
比热容 419 J/kg-°C 0.100 BTU/lb-°F
摩擦系数 0.08

Zamak 3

Zamak 3 是 zamak 系列锌合金的业界标准；所有其他锌合金都与此进行比较。 Zamak 3 具有 Zamak 合金的基础成分（96% 锌，4% 铝）。它具有优良的可铸性和长期的尺寸稳定性。超过 70% 的北美锌压铸件由 Zamak 3 制成。 [2]

Zamak 3 标准成分
合金元素 杂质
标准 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 - - - -
†杂质
Zamak 3 性能指标[4]
指标名称 公制值 英制值
机械性能
极限抗拉强度 268 MPa 38,900 psi
屈服强度（0.2% 偏移） 208 MPa 30,200 psi
冲击强度 46 J (56 J aged) 34 ft-lbf (41 ft-lbf aged)
F最大延伸率 3%
断裂延伸率 6.3% (16% aged)
剪切强度 214 MPa 31,000 psi
抗压屈服强度 414 MPa 60,000 psi
疲劳强度（反向弯曲 5x10 8个循环） 48 MPa 7,000 psi
硬度 97 Brinell
弹性模量 96 GPa 14,000,000 psi
物理性质
凝固范围（熔化范围） 381—387 °C 718—729 °F
密度 6.7 g/cm3 0.24 lb/in3
热膨胀系数 27.4 μm/m-°C 15.2 μin/in-°F
导热系数 113 W/mK 784 BTU-in/hr-ft2-°F
电阻率 6.37 μΩ-cm at 20 °C 2.51 μΩ-in at 68 °F
潜热（熔化热） 110 J/g 4.7x10−5 BTU/lb
比热容 419 J/kg-°C 0.100 BTU/lb-°F
摩擦系数 0.07

Zamak 4

Zamak 4 是为亚洲市场开发的，旨在减少芯片焊接的影响，同时保持 Zamak 3 的延展性。这一特性是通过含有来自 zamak 5 成分的一半量的铜来实现的。 [27]

Zamak 4 标准成分
合金元素 杂质
标准 限制 铝 铜 镁 铅 镉 锡 铁 镍 硅 铟 铊
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 标准成分
指标名称 公制值 英制值
机械性能[29]
极限抗拉强度 317 MPa 46,000 psi
屈服强度（0.2% 偏移） 221—269 MPa 32,000—39,000 psi
冲击强度 61 J (7 J aged) 45 ft-lbf (5 ft-lbf aged)
延伸 7%
剪切强度 214—262 MPa 31,000—38,000 psi
抗压屈服强度 414—600 MPa 60,000—87,000 psi
疲劳强度（旋转弯曲 5x10 8个循环） 48—57 MPa 7,000—8,300 psi
硬度 91 Brinell
物理性质[30]
凝固范围（熔化范围） 380—386 °C 716—727 °F
密度 6.6 g/cm3 0.24 lb/in3
热膨胀系数 27.4 μm/m-°C 15.2 μin/in-°F
导热系数 108.9—113.0 W/m-K @ 100 °C 755.6—784.0 BTU-in/hr-ft2-°F @ 212 °F
电导率 26-27% IACS
比热容 418.7 J/kg-°C 0.100 BTU/lb-°F

Zamak 5

Zamak 5 的成分与 Zamak 3 相同，但添加了 1% 的铜以增加强度（大约 10% [17] ）、硬度和耐腐蚀性，但会降低延展性。 [31]它的尺寸精度也较低。 [31] Zamak 5 在欧洲更为常用。 [2]

Zamak 5 标准成分
合金元素 杂质
标准 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 性能指标[31]
指标名称 公制值 英制值
机械性能
极限抗拉强度 331 MPa (270 MPa aged) 48,000 psi (39,000 psi aged)
屈服强度（0.2% 偏移） 295 MPa 43,000 psi
冲击强度 52 J (56 J aged) 38 ft-lbf (41 ft-lbf aged)
F最大延伸率 2%
断裂延伸率 3.6% (13% aged)
剪切强度 262 MPa 38,000 psi
抗压屈服强度 600 MPa 87,000 psi
疲劳强度（反向弯曲 5x10 8个循环） 57 MPa 8,300 psi
硬度 91 Brinell
弹性模量 96 GPa 14,000,000 psi
物理性质
凝固范围（熔化范围） 380—386 °C 716—727 °F
密度 6.7 kg/dm3 0.24 lb/in3
热膨胀系数 27.4 μm/m-°C 15.2 μin/in-°F
导热系数 109 W/mK 756 BTU-in/hr-ft2-°F
电阻率 6.54 μΩ-cm at 20 °C 2.57 μΩ-in at 68 °F
潜热（熔化热） 110 J/g 4.7x10−5 BTU/lb
比热容 419 J/kg-°C 0.100 BTU/lb-°F
摩擦系数 0.08

Zamak 7

Zamak 7 的镁含量低于 Zamak 3，以增加流动性和延展性，这在铸造薄壁部件时特别有用。为了减少晶间腐蚀，添加了少量的镍，并且对杂质进行了更严格的控制。 [2]

Zamak 7 成分符合标准
合金元素 杂质
标准 限制 铝 铜† 镁 铅 镉 锡 铁 镍‡ 硅 铟 铊
ASTM B240 [21] （锭） 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] （铸造） 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 - - -
†杂质‡合金元素
Zamak 7 性能指标[32]
指标名称 公制值 英制值
机械性能
极限抗拉强度 285 MPa 41,300 psi
屈服强度（0.2% 偏移） 285 MPa 41,300 psi
冲击强度 58.0 J 42.8 ft-lbf
断裂延伸率 14%
剪切强度 214 MPa 31,000 psi
抗压屈服强度 414 MPa 60,000 psi
疲劳强度（反向弯曲 5x10 8个循环） 47.0 MPa 6,820 psi
硬度 80 Brinell
物理性质
凝固范围（熔化范围） 381—387 °C 718—729 °F
热膨胀系数 27.4 μm/m-°C 15.2 μin/in-°F
导热系数 113 W/m-K 784 BTU-in/hr-ft2-°F
电阻率 6.4 μΩ-cm 2.5 μΩ-in
比热容 419 J/kg-°C 0.100 BTU/lb-°F
铸造温度 395—425 °C 743—797 °F

用途

Zamak 合金的常见用途包括电器、浴室装置和压铸玩具。 [33] Zamak 合金也用于制造一些枪支。

相关条目

参考

  1. ^ Zamak Latest Status Info, [2008-03-02], （原始内容存档于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], （原始内容存档于2008-12-25）  引用错误：带有name属性“eazall”的<ref>标签用不同内容定义了多次
  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, （原始内容 (PDF)存档于2011-07-16）. 
  4. ^ 4.0 4.1 ZL3/ZL0400/ZnAl4 (Zamak 3), [2008-02-29], （原始内容存档于2008-03-10）  引用错误：带有name属性“zamak3”的<ref>标签用不同内容定义了多次
  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], （原始内容存档于2008-03-12） .
  7. ^ 7.0 7.1 引用错误：没有为名为note1的参考文献提供内容
  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], （原始内容存档 (PDF)于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], （原始内容存档 (PDF)于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. （原始内容存档于2022-03-01） （英语）. 
  11. ^ 11.00 11.01 11.02 11.03 11.04 11.05 11.06 11.07 11.08 11.09 11.10 11.11 11.12 11.13 11.14 Alloy designation - cross reference table (PDF), [2010-10-31], （原始内容 (PDF)存档于2010-10-31） 
  12. ^ 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 GB8738 - Chinese standard: zinc alloys ingots for casting (2006), [2008-02-27], （原始内容存档于2008-01-20）  引用错误：带有name属性“china”的<ref>标签用不同内容定义了多次
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外部链接

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