ザマック

ザマックインゴット

ZAMAKザマック、旧商標はMAZAK [ 1] )は、亜鉛をベースメタルとし、アルミニウムマグネシウム銅を合金元素として含む合金の折衷的なファミリーです

ザマック合金は亜鉛アルミニウム合金の一種で、アルミニウム含有量が4%と一定であるため、他のZA合金とは区別されます。[2]

ザマックという名称は、合金を構成する金属のドイツ語名頭文字をとったものです。Zink (亜鉛)、Aluminium(アルミニウム) 、Magnesium(マグネシウム) 、Kupfer(銅)です。[ 2]ニュージャージー・ジンク社は1929年にザマック合金を開発しました。

最も一般的なザマック合金はザマック3です。そのほか、ザマック2、ザマック5、ザマック7も商業的に使用されています。[2]これらの合金は、最も一般的にはダイカストされます[2]ザマック合金(特に#3と#5)は、スピンカスティング業界で頻繁に使用されます

初期の亜鉛ダイカスト材料の大きな問題は、合金中の不純物による亜鉛ペストでした。 [3]ザマック社は、ニュージャージー・ジンク社が精錬工程の一環として還流装置を使用することで生産した99.99%純度の亜鉛金属を使用することでこれを回避しました

ザマックは電気メッキ、湿式塗装、クロメート化成コーティングを施すことができる。[4]

マザック

1930年代初頭、英国のモリス・アシュビー社はニュージャージー州のザマック合金のライセンスを取得しました。純度99.99%の還流亜鉛は英国では入手できなかったため、アシュビー社は現地で入手可能な純度99.95%の電解精錬亜鉛を用いて合金を製造する権利を取得しました。この亜鉛は、ザマックと区別するため、またモリス・アシュビー社のイニシャルにちなんで「マザック」と名付けられました。1933年、ナショナル・スメルティング社は、エイボンマウスにある自社工場で純度99.99%の亜鉛を製造する目的で、還流亜鉛の特許を取得しました[5]

標準

亜鉛合金の化学組成規格は、以下の規格によって国ごとに定められています。

各国の亜鉛合金規格[6]
亜鉛インゴット亜鉛鋳造
ヨーロッパEN1774EN12844
私たちASTM B240ASTM B86
日本JIS H2201JIS H5301
オーストラリアAS 1881 - SAA H63AS 1881 - SAA H64
中国GB 8738-88-
カナダCSA HZ3CSA HZ11
国際的ISO 301-

ザマックは、規格や国によってさまざまな名前で呼ばれます。

ザマック合金の様々な名称
伝統的な名前短い作曲名形状一般ASTM ヨーロッパの短縮表記JIS中国英国BS 1004 [7]フランスNFA 55-010 [7]ドイツ DIN 1743-2 [7]国連他の
ザマック 2 [8] [9]
または
カークサイト[10]
ZnAl4Cu3 [11]インゴット合金2 [8] [9]AC 43A [8] [9]ZL0430 [11]-ZX04 [12]-Z-A4U3 [11]Z430 [11]Z35540 [9]ZL2、ZA-2、ZN-002 [13]
キャストZP0430-Z35541 [8]ZP2、ZA-2、ZN-002 [13]
ザマック3 [8] [9]ZnAl4 [11]インゴット合金3 [8] [9]AG 40A [8] [9]ZL0400 [11]インゴットタイプ2 [14]ZX01 [12]合金A [11]Z-A4 [11]Z400 [11]Z35521 [9]ZL3、ZA-3、ZN-003 [13]
キャストZP0400ZDC2 [15]-Z33520 [8]ZP3、ZA-3、ZN-003 [13]
ザマック4 [16]インゴットアジアでのみ使用ZA-4、ZN-004 [13]
ザマック5 [8] [9]ZnAl4Cu1 [11]インゴット合金5 [8] [9]AC 41A [8] [9]ZL0410 [11]インゴットタイプ1 [14]ZX03 [12]合金B [11]Z-A4UI [11]Z410 [11]Z35530 [9]ZL5、ZA-5、ZN-005 [13]
キャストZP0410ZDC1 [15]-Z35531 [8]ZP5、ZA-5、ZN-005 [13]
ザマック7 [8] [9]ZnAl4Ni [12]インゴット合金7 [8] [9]AG 40B [8] [9]--ZX02 [12]---Z33522 [9]ZA-7、ZN-007 [13]
キャスト-Z33523 [8]
セルの色はASTM B908で指定された材料の色です。[2]

短縮欧州指定コードは以下のとおりです(例としてZL0430を使用)[11]

  • Zは材料です(Z = 亜鉛)
  • Pは用途(P = 圧力ダイカスト(鋳造)、L = インゴット)
  • 04はアルミニウムの割合です(04 = 4%アルミニウム)
  • 3は銅の割合です(3 = 3%銅)

ザマック2

ザマック2はザマック3と同じ組成ですが、強度を20%向上させるために3%の銅が添加されています。そのため価格も高くなっています。ザマック2は、すべてのザマック合金の中で最も高い強度を誇ります。経年変化によって他の合金よりも強度と硬度を維持しますが、脆くなり、収縮しやすく、弾性も低下します。[17]

ザマック2は、重力鋳造で金型として使用される場合、カークサイトとしても知られています。[2] [18]もともとは少量の板金金型用に設計されました。[19] [20]その後、少量生産の射出成形金型の製造に人気が高まりました。[19]また、非発火工具や金属スピニング用のマンドレルにもあまり一般的ではありません。

標準規格に従ったザマック2組成
合金元素不純物
標準制限アルマグネシウムCDスンテル
ASTM B240 [21](インゴット)3.92.60.025--------
最大4.32.90.050.0040.0030.0020.075----
ASTM B86 [22](鋳造)3.52.60.025--------
最大4.32.90.050.0050.0040.0030.1----
EN1774 [23](インゴット)3.82.70.035--------
最大4.23.30.060.0030.0030.0010.020.0010.02--
EN12844 [24](キャスト)3.72.70.025--------
最大4.33.30.060.0050.0050.0020.050.020.03--
GB8738-88 [12]3.92.60.03--------
最大4.33.10.060.0040.0030.00150.035----
ザマック2物件[17]
財産メトリック値帝国価値
機械的特性
最大引張強度397 MPa(331 MPa 老化)58,000 psi
降伏強度(0.2%オフセット)361 MPa52,000 psi
衝撃強度38 J(7 J 老化)28 フィートポンド(5 フィートポンド熟成)
F maxでの伸び3%(高齢者2%)
破断時の伸び6%
せん断強度317 MPa46,000 psi
圧縮降伏強度641 MPa93,000 psi
疲労強度(逆曲げ5x10 8サイクル)59 MPa8,600 psi
硬度130ブリネル(熟成ブリネル98)
弾性係数96 GPa14,000,000 psi
物理的特性
凝固範囲(融点範囲)379~390℃714~734°F
密度6.8 kg/dm 30.25ポンド/インチ3
熱膨張係数27.8 μm/m-°C15.4 μin/in-°F
熱伝導率105 W/mK729 BTU-in/hr-ft 2 -°F
電気抵抗率20℃で6.85μΩ-cm2.70 μΩ-in(68°F)
潜熱(融解熱)110 J/g4.7x10 −5 BTU/ポンド
比熱容量419 J/kg-°C0.100 BTU/lb-°F
摩擦係数0.08

KS

KS合金は、装飾部品のスピンキャスティング用に開発されました。ザマック2と同じ組成ですが、マグネシウム含有量を増やすことで、より微細な結晶粒を形成し、オレンジピール効果を軽減しています。[25]

KS構成[25]
合金元素不純物
標準制限アルマグネシウムCDスンテル
ニルスター3.82.50.4--------
最大4.23.50.60.0030.0030.0010.020----
KSプロパティ[25]
財産メトリック値帝国価値
機械的特性
最大引張強度200 MPa未満< 29,000 psi
降伏強度(0.2%オフセット)200 MPa未満< 29,000 psi
伸長2%未満
硬度150ブリネル最大
物理的特性
凝固範囲(融点範囲)380〜390℃716〜734°F
密度6.6 g/cm 30.25ポンド/インチ3
熱膨張係数28.0 μm/m-°C15.4 μin/in-°F
熱伝導率105 W/mK729 BTU-in/hr-ft 2 -°F
電気伝導性25% IACS
比熱容量419 J/kg-°C0.100 BTU/lb-°F
摩擦係数0.08

ザマック3

ザマック3は、ザマックシリーズの亜鉛合金の事実上の標準であり、他のすべての亜鉛合金はこれと比較されます。ザマック3は、ザマック合金の基本組成(亜鉛96%、アルミニウム4%)を有しています。優れた鋳造性と長期的な寸法安定性を備えています。北米の亜鉛ダイカスト製品の70%以上はザマック3で作られています。[2]

標準規格に基づくザマック3組成
合金元素不純物
標準制限アルマグネシウムCDスンテル
ASTM B240 [21](インゴット)3.9-0.025--------
最大4.30.10.050.0040.0030.0020.035----
ASTM B86 [22](鋳造)3.5-0.025--------
最大4.30.250.050.0050.0040.0030.1----
EN1774 [23](インゴット)3.8-0.035--------
最大4.20.030.060.0030.0030.0010.020.0010.02--
EN12844 [24](キャスト)3.7-0.025--------
最大4.30.10.060.0050.0050.0020.050.020.03--
JIS H2201 [14](インゴット)3.9-0.03--------
最大4.30.030.060.0030.0020.0010.075----
JIS H5301 [15](鋳造)3.5-0.02--------
最大4.30.250.060.0050.0040.0030.01----
AS1881 [26]3.9-0.04--------
最大4.30.030.060.0030.0030.0010.05-0.0010.00050.001
GB8738-88 [12]3.9-0.03--------
最大4.30.10.060.0040.0030.00150.035----
不純物
ザマック3物件[4]
財産メトリック値帝国価値
機械的特性
最大引張強度268 MPa38,900 psi
降伏強度(0.2%オフセット)208 MPa30,200 psi
衝撃強度46 J(56 J 高齢者)34 フィートポンド(41 フィートポンド)
F maxでの伸び3%
破断時の伸び6.3%(高齢者16%)
せん断強度214 MPa31,000 psi
圧縮降伏強度414 MPa60,000 psi
疲労強度(逆曲げ5x10 8サイクル)48 MPa7,000 psi
硬度97 ブリネル
弾性係数96 GPa14,000,000 psi
物理的特性
凝固範囲(融点範囲)381〜387℃718〜729°F
密度6.7 g/cm 30.24ポンド/インチ3
熱膨張係数27.4 μm/m-°C15.2 μin/in-°F
熱伝導率113 W/mK784 BTU-in/hr-ft 2 -°F
電気抵抗率20℃で6.37μΩ-cm2.51 μΩ-in(68 °F)
潜熱(融解熱)110 J/g4.7x10 −5 BTU/ポンド
比熱容量419 J/kg-°C0.100 BTU/lb-°F
摩擦係数0.07

ザマック4

ザマック4は、ザマック3の延性を維持しながらダイのはんだ付けの影響を軽減するためにアジア市場向けに開発されました。これは、ザマック5の組成の半分の量の銅を使用することで実現しました。[27]

標準規格に基づくザマック4組成
合金元素不純物
標準制限アルマグネシウムCDスンテル
寧波金宜合金材料有限公司[13]3.90.30.03--------
最大4.30.50.060.0030.0020.0020.075----
ザマック 4 件の物件
財産メトリック値帝国価値
機械的性質[28]
最大引張強度317 MPa46,000 psi
降伏強度(0.2%オフセット)221〜269MPa32,000〜39,000 psi
衝撃強度61 J(7 J 老化)45 フィートポンド(5 フィートポンド熟成)
伸長7%
せん断強度214〜262MPa31,000〜38,000 psi
圧縮降伏強度414〜600MPa60,000〜87,000 psi
疲労強度(回転曲げ5x10 8サイクル)48〜57MPa7,000〜8,300 psi
硬度91 ブリネル
物理的性質[29]
凝固範囲(融点範囲)380〜386℃716〜727°F
密度6.6 g/cm 30.24ポンド/インチ3
熱膨張係数27.4 μm/m-°C15.2 μin/in-°F
熱伝導率108.9〜113.0 W/mK @ 100 °C755.6—784.0 BTU-in/hr-ft 2 -°F @ 212 °F
電気伝導性26~27% IACS
比熱容量418.7 J/kg-°C0.100 BTU/lb-°F

ザマック5

ザマック5はザマック3と同じ組成ですが、1%の銅が添加されており、強度(約10% [17])、硬度、耐食性が向上していますが、延性は低下しています。[30]また、寸法精度も低くなります。[30]ザマック5はヨーロッパでより一般的に使用されています。[2]

標準規格に基づくザマック5組成
合金元素不純物
標準制限アルマグネシウムCDスンテル亜鉛
ASTM B240 [21](インゴット)3.90.750.03--------
最大4.31.250.060.0040.0030.0020.075----
ASTM B86 [22](鋳造)3.50.750.03--------
最大4.31.250.060.0050.0040.0030.1----
EN1774 [23](インゴット)3.80.70.035--------
最大4.21.10.060.0030.0030.0010.020.0010.02--
EN12844 [24](キャスト)3.70.70.025--------
最大4.31.20.060.0050.0050.0020.050.020.03--
JIS H2201 [14](インゴット)3.90.750.03--------
最大4.31.250.060.0030.0020.0010.075----
JIS H5301 [15](鋳造)3.50.750.02--------
最大4.31.250.060.0050.0040.0030.01----
AS1881 [26]3.90.750.04--------
最大4.31.250.060.0030.0030.0010.05-0.0010.00050.001
GB8738-88 [12]3.90.70.03--------
最大4.31.10.060.0040.0030.00150.035----
ザマック5物件[30]
財産メトリック値帝国価値
機械的特性
最大引張強度331 MPa(270 MPa老化)48,000 psi(熟成後39,000 psi)
降伏強度(0.2%オフセット)295 MPa43,000 psi
衝撃強度52 J(56 J 高齢者)38 フィートポンド(41 フィートポンド)
F maxでの伸び2%
破断時の伸び3.6%(高齢者13%)
せん断強度262 MPa38,000 psi
圧縮降伏強度600 MPa87,000 psi
疲労強度(逆曲げ5x10 8サイクル)57 MPa8,300 psi
硬度91 ブリネル
弾性係数96 GPa14,000,000 psi
物理的特性
凝固範囲(融点範囲)380〜386℃716〜727°F
密度6.6 kg/cm 30.24ポンド/インチ3
熱膨張係数27.4 μm/m-°C15.2 μin/in-°F
熱伝導率109 W/mK756 BTU-in/hr-ft 2 -°F
電気抵抗率20℃で6.54μΩ-cm2.57 μΩ-in(68 °F)
潜熱(融解熱)110 J/g4.7x10 −5 BTU/ポンド
比熱容量419 J/kg-°C0.100 BTU/lb-°F
摩擦係数0.08

ザマック7

ザマック7は、流動性と延性を高めるためにザマック3よりもマグネシウム含有量が少なく、特に薄肉部品の鋳造に適しています。粒界腐食を低減するために少量のニッケルが添加され、不純物はより厳密に管理されています。[2]

標準規格に従ったザマック7組成
合金元素不純物
標準制限アルマグネシウムCDスンテル
ASTM B240 [21](インゴット)3.9-0.01--------
最大4.30.10.020.0020.0020.0010.075----
ASTM B86 [22](鋳造)3.5-0.005----0.005---
最大4.30.250.020.0030.0020.0010.0750.02---
GB8738-88 [12]3.9-0.01----0.005---
最大4.30.10.020.0020.0020.0010.0750.02---
不純物合金元素
ザマック7物件[31]
財産メトリック値帝国価値
機械的特性
最大引張強度285 MPa41,300 psi
降伏強度(0.2%オフセット)285 MPa41,300 psi
衝撃強度58.0 ジュール42.8 フィートポンド
破断時の伸び14%
せん断強度214 MPa31,000 psi
圧縮降伏強度414 MPa60,000 psi
疲労強度(逆曲げ5x10 8サイクル)47.0 MPa6,820 psi
硬度80 ブリネル
物理的特性
凝固範囲(融点範囲)381〜387℃718〜729°F
熱膨張係数27.4 μm/m-°C15.2 μin/in-°F
熱伝導率113 W/mK784 BTU-in/hr-ft 2 -°F
電気抵抗率6.4 μΩ-cm2.5 μΩ-in
比熱容量419 J/kg-°C0.100 BTU/lb-°F
鋳造温度395〜425℃743〜797°F

用途

ザマック合金の一般的な用途としては、家電製品、浴室設備、ダイカスト玩具、自動車産業などが挙げられる。[32] [33] [34]ザマック合金は、ハイポイント・ファイアアームズなどの銃器の製造にも使用されている[35] [36] 第二次世界大戦では、ザマック合金のバットプレートは、特に戦争中期の生産において、カナダ製およびアメリカ製の.303リー・エンフィールドライフルでよく見られた3つのバリエーションのうちの1つであった。[37]

参照

参考文献

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