تم تطوير أكثر من 25 سبيكة زنك حتى الآن. وبالمثل، توجد عائلتان بارزتان من سبائك الزنك: سبائك الزماك وسبائك الزكا. تساهم سبائك الزنك بشكل كبير في أجزاء الصب بالقالب. على سبيل المثال، من محطات شحن السيارات الكهربائية (EV) إلى مكونات الهواتف الذكية والأثاث المصمم، تهيمن سبائك الزنك المصبوبة في كل مكان. 

المصدر: (نظام الشحن اللاسلكي الديناميكي اللاسلكي للمركبات الكهربائية القائم على ألواح سبائك الزنك المجزأة)

المؤلفون: أنوراج أ. جادجيل, آريا بايروليا، و بالاموروجان باراندهامان

ابتكر باحثون من جامعة لينشوبينغ بطارية من الزنك واللجنين قابلة لإعادة الشحن. هذا التصميم فريد من نوعه وموثوق به للغاية حيث يبلغ عمره الافتراضي أكثر من 8000 دورة شحن وتفريغ. ويمكن لهذا الابتكار أن يوفر مصدراً رخيصاً وطويل الأمد لتخزين الطاقة في المناطق التي تندر فيها الكهرباء.

يمثل ظهور السيارات الكهربائية تحديات فريدة من نوعها بسبب الحاجة إلى مكونات خفيفة الوزن. وتتميز سبائك الزنك بتحسين نسب القوة إلى الوزن. كما أنها تستخدم في أغطية بطاريات السيارات الكهربائية ومكونات محطات الشحن.

سبائك الزنك ليست مجرد سبائك. فهي مثالية للعديد من الأجزاء الصناعية، مثل:  

صناعة السيارات

• مقابض الأبواب
• شبكات المبرد
• حواف العدادات
• مكونات المحرك

السلع الاستهلاكية

• قطع غيار الأجهزة
• أجهزة الخزانة
• الألعاب

 الإلكترونيات

• أجهزة التحكم عن بُعد الخاصة بالتلفزيون,
• أغطية مكبرات الصوت للكمبيوتر
• حماية ضد التداخل الكهرومغناطيسي

الإنشاءات

• مقابض الأبواب,
• أجهزة النوافذ
• Rمواد النفخ
• عناصر معمارية زخرفية

صناعات أخرى

• السلع الرياضية مثل مضارب الغولف

سنتعرف في هذه المقالة على سبائك الزنك المستخدمة في صب القوالب، وعملية صبها، وموادها، ومزاياها، وتطبيقاتها، وأنواعها.

قائمة السبائك الكاملة للزنك (التركيب والأمثلة)

فهم سبائك الزنك لمكونات الصب بالقالب

سبائك الزنك هي مواد متعددة الاستخدامات لمكونات الصب بالقالب. لماذا سبائك الزنك؟

• قابلية صب ممتازة
•  إنتاج سريع
• الحد الأدنى من عيوب الصب
• ثبات أبعاد ممتاز
• خواص ميكانيكية جيدة
• قوة أعلى
• ليونة عالية
• مقاومة عالية للصدمات
• مقاومة التآكل الطبيعي
• تشطيب ممتاز للسطح
•  فعالة من حيث التكلفة

ما هي سبائك الزنك؟

سبائك الزنك هي مجموعة متعددة الاستخدامات من المعادن. الزنك (Zn) هو العنصر الرئيسي في سبائك الزنك. تحتوي سبائك الزنك أيضًا على عناصر أخرى، لكل منها طبيعة محددة وفقًا للاستخدام. فيما يلي تفصيل للتركيبات الأكثر شيوعاً ونتائجها

سبائك الزنك المصبوبة بالقالب الشائعة

Zamak و ZA هما عائلتا سبائك الزنك المصبوبة بالقالب الشائعة. ولكل منهما تركيبات موحدة. تحتوي سبائك Zamak عادةً على حوالي 4% من الألومنيوم، بينما تحتوي سبائك ZA على نسبة أعلى من الألومنيوم (حتى 8%) لزيادة القوة.

تنقسم سبائك الزنك المصبوبة بالقالب إلى فئتين رئيسيتين، تلبي كل منهما متطلبات محددة:

مجمع زماك (زماك 3 و5 و7)

الخصائص:

قابلية جيدة للسبك

• تتميز سبيكة الزماك بمقاومة عالية للذوبان وتتدفق بسهولة في القوالب، مما ينتج عنه أشكال أقوى وجدران أرق. 
• وهذا يسمح بدورات إنتاج أسرع وأخطاء صب أقل.

قوة وليونة متوازنة: 

• توفر هذه السبائك توازناً جيداً بين القوة والمرونة. 
• فهي أقوى من معظم سبائك الصب غير المعدنية.
• يمكن أن تتحمل الأحمال الهابطة، ولكنها تتمتع أيضاً ببعض القوة.

مقاومة ممتازة للتآكل

• تتمتع سبائك الزماك بمقاومة متأصلة للتآكل.
• يمكن تحسينها أكثر من خلال الطلاء أو الطلاء بالكروم.

الاستخدامات الشائعة

نظرًا لشكله الكروي جدًا، يستخدم طلاء زاماك على نطاق واسع في تطبيقات مختلفة، على سبيل المثال

• قطع غيار المركبات: مقابض الأبواب، وشبكات المبرد، وإطارات العدادات
• المواد الاستهلاكية: مقابض الصنابير، وأجزاء الأجهزة، وأجهزة الخزائن والألعاب
• الإلكترونيات: المبيت ومبددات الحرارة والمكونات الأخرى

سبائك ZA (ZA-8، ZA-12، ZA-27)

الخصائص

زيادة محتوى الألومنيوم

• تحتوي سبائك ZA على نسبة أعلى بكثير من الألومنيوم (8%) من سبائك Zamak (حوالي 4%).

تحسين القوة ومقاومة الانزلاق

• تزيد زيادة محتوى الألومنيوم من القوة الكلية للسبائك. 
• كما أنه يزيد من مقاومة الزحف، وهي مادة تتغير ببطء تحت ضغط مستمر.

تطبيقات تتطلب قوة عالية ومقاومة عالية للزحف

• سبيكة ZA هي الخيار الأول عندما تكون القوة ومقاومة التشويه من العوامل المهمة. 

الاستخدامات الشائعة

• قطع غيار المركبات: الملحقات مثل الأقواس وأجزاء المحرك
• الإكسسوارات: مقابض الأبواب والمفصلات والأقفال
• معدات صناعية: المواد التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل

مقارنة بين خصائص سبائك Zamak و ZA

فيما يلي جدول يقارن بين الخصائص الرئيسية لسبائك Zamak وسبائك ZA:

اختيار سبيكة الزنك المناسبة

يعتمد اختيار سبيكة الزنك المناسبة على أولوياتك. هل تحتاج إلى هياكل صعبة وإنتاج سريع؟ تفوز سبائك الزنك بقابليتها المذهلة للصب. 

ومع ذلك، إذا كانت القوة والمرونة الأعلى ضرورية، فاختر سبائك ZA. فهي تتحمل كتل أثقل وتتحمل الانحناء بشكل أفضل، ولكن قد تكون عملية الصب أكثر صعوبة.

ضع في اعتبارك:

• زاماك للأغراض اليومية مثل مقابض الأبواب
• خلائط ZA للعناصر الهيكلية مثل أقواس السيارات

إليك جدول يلخص الخواص الحرجة لسبائك الزماك وسبائك ZA:

مزايا مكونات الصب بالزنك بالقالب الزنك

تبرز أجزاء الزنك المصبوبة بالقالب في الصناعة التحويلية لمزيجها الرائع من الخصائص والمزايا الاقتصادية. وإليك ما يجعلها شائعة جداً:

• نقطة انصهار منخفضة: تسمح نقطة الانصهار المنخفضة للزنك (حوالي 380 درجة مئوية) بتدفق الزنك بسرعة في القوالب، مما يخلق أشكالاً مثيرة وجدراناً رقيقة. وهذا يعني 
• معالجة أسرع: تمتلئ القوالب بشكل أسرع، مما يؤدي إلى عمليات أقصر. 
• أخطاء أقل: يقلل معدل التدفق الأبطأ من فرص تعرض المنتجات النهائية للتلف أو التشقق. 
• التسامح القوي: تحتفظ مصبوبات الزنك بشكلها بشكل جيد للغاية بعد التبريد، مما ينتج عنه أجزاء ذات تصميم موحد وتفاوتات تحمل قوية. وهذا يلغي الحاجة إلى معدات جديدة، مما يوفر الوقت والمال. 

سبائك الزنك: الخواص الميكانيكية

القوة والليونة

توفر سبائك الزنك توازنًا رائعًا. فهي أقوى من معظم سبائك القوالب غير المعدنية التقليدية. يمكن أن تتحمل سبائك الزنك أحمالاً أعلى. بالإضافة إلى ذلك، فهي مثالية للتطبيقات التي تتطلب قوة. 

المزايا الإضافية

مقاومة التآكل الطبيعي

يوفر الزنك حماية طبيعية من التآكل، مما يجعله مناسبًا للاستخدامات المائية أو البسيطة. ويمكن تعزيز هذه المقاومة الطبيعية بشكل أكبر من خلال الطلاء أو الطلاء بالكروم لمزيد من الحماية، مما يقلل من الحاجة إلى طلاءات إضافية في بعض الحالات. 

التوصيل الحراري والكهربائي 

تجعل الموصلية الحرارية الجيدة للزنك من الزنك مادة مثالية للمشتتات الحرارية، مما يساعد على منع تبديد الحرارة في المكونات الإلكترونية. كما يمكن أن تكون خصائصه الكهربائية مفيدة في بعض التطبيقات الكهربائية. 

قابلة لإعادة التدوير 

الزنك قابل لإعادة التدوير بدرجة كبيرة. يمكن إعادة استخدام الخردة الناتجة عن عملية الصب بالقالب ومواد الزنك القديمة، مما يساهم في الإنتاج المستدام. 

التكلفة 

الزنك في حد ذاته فعال من حيث التكلفة نسبيًا، وعملية الصب بالقالب فعالة. وهذا المزيج يجعل من عملية صب الزنك بالقالب عملية إنتاج ضخمة صديقة من الناحية الاقتصادية. 

في الختام، توفر أجزاء الصب بالقالب من الزنك خصائص رائعة مثل:

• السرعة
• الدقة
• القوة
• القدرة على تحمل التكاليف
• صداقة البيئة

وهذا يجعله حلاً متعدد الاستخدامات وقيماً للعديد من التطبيقات في مختلف الصناعات.

عملية الصب بالقالب لسبائك الزنك 

مكونات قوالب الزنك المصبوبة بالقالب هي عملية عالية الضغط تحوّل الزنك المنصهر إلى أجزاء متجانسة وكثيفة.

• صب القوالب بالغرفة الساخنة: تشكيل الزنك بالسرعة تعتبر عملية الصب بالقالب بالغرفة الساخنة قوية للغاية بالنسبة لسبائك الزنك بسبب انخفاض درجة انصهارها. وإليك الطريقة: 
• إعداد القالب والزنك المصهور: يتم تنظيف القوالب المعدنية وتشحيمها وتسخينها. وفي الوقت نفسه، يوضع الزنك المنصهر في فرن احتجاز، ويكون جاهزًا للصب. 
• الحقن بالضغط العالي: يقوم المكبس بدفع الزنك المنصهر تحت ضغط عالٍ داخل القالب، مما يؤدي إلى ملء المزيد من التفاصيل. 
• التصلب والطرد: يبرد الزنك بسرعة ويتصلب ويتخذ شكل القالب. وبمجرد أن يتصلب، ينفتح القالب، وتدفع المسامير القاذفة القالب الجديد للخارج. 
• التشذيب والتشطيب: تتم إزالة المواد الزائدة من الذرب والفائض. يمكن أن تتطلب الصب تشطيبات إضافية، مثل إزالة الأزيز أو الطلاء أو الطلاء.
• ميزة الغرفة الساخنة: توفر هذه الطريقة أزمنة دورة أسرع لأن المعدن المنصهر متاح باستمرار، كما أن إعداد المعدات أبسط من طرق الغرفة الباردة. 

ميزة الصب بالقالب على الطرق الأخرى 

يوفر الصب بالقالب مزايا متميزة عن طرق الصب الأخرى:

• إنتاجية عالية وقابلية للتكرار: يسمح الضغط العالي والأتمتة بإنتاج سريع لأجزاء موحدة عالية الجودة.
• الأشكال المعقدة والتفاوتات الضيقة: يتفوق الصب بالقالب في إنشاء أشكال معقدة ذات جدران رقيقة وتفاوتات تفاوتات ضيقة بسبب دقة أشكال القوالب وضغوط الحقن العالية.

يوفر صب سبائك الزنك طريقة سريعة وفعالة من حيث التكلفة لإنتاج أجزاء قوية وعالية الجودة بكميات كبيرة.

تطبيقات الصب بالقالب الزنك

تُستخدم أجزاء الصب بالزنك في مختلف الصناعات. دعونا نستكشف بعض الأمثلة:

صناعة السيارات

تُستخدم قوالب الصب بالزنك على نطاق واسع في صناعة السيارات في العديد من التطبيقات. توفر الأجزاء المصبوبة بالزنك لصناعة السيارات القوة والدقة وتوفير التكاليف للمكونات والأجزاء. فيما يلي بعض التطبيقات الأكثر استخدامًا.

• أقواس المحرك 
• علب ناقل الحركة
• مقابض الأبواب
• المقابض
• الحواف
• الأقواس

الصناعة الاستهلاكية

أجزاء الزنك المصبوبة بالقالب لها أمثلة رائعة في الصناعة الاستهلاكية. يتيح صب الزنك بالقالب تصاميم معقدة وجميلة للمنتجات الاستهلاكية. إنتاج أجزاء عالية الجودة للأبواب والأجهزة والأثاث. توفر هذه العملية منتجات متينة ومقاومة للتآكل. بعض الأمثلة الشائعة هي:

• المشتتات الحرارية
• مقابض الأبواب
• المفصلات 
• قطع الأثاث

الإضاءة

تتميز أجزاء مصبوبات الزنك بالعديد من المزايا في التطبيقات الكهربائية. فسبائك الزنك أقوى من العديد من البلاستيك أو السبائك المعدنية الأخرى. كما يتميز الزنك أيضًا بخصائص ممتازة للحماية الكهرومغناطيسية والتخميد الاهتزازي، وكلاهما مرغوب فيه عند حماية المكونات الكهربائية الداخلية.

بعض الأمثلة الشائعة هي:

• تركيبات الإضاءة
• العاكسات

الروبوتات

هناك طلب كبير على مكونات خفيفة الوزن وعملية يمكنها التعامل مع حركات الروبوت المتكررة. يتميز الصب بالزنك بالقالب بالزنك بقدرة كبيرة على إنتاج أشكال معقدة بنسبة قوة إلى وزن. ويجري اليوم دراسة صب الزنك بالقالب لاستخدامه في العديد من الأجزاء الروبوتية، مثل:

• أذرع آلية,
• القابضات
• مبيت المستشعر

النظر في الصب بالقالب الزنك مقابل الصب بالقالب الألومنيوم

يعتمد اختيار قالب الصب بالزنك أو الألومنيوم على أولوياتك. فيما يلي جدول يلخص الاختلافات الرئيسية:

يتفوق الزنك في ثبات الشكل والحركة، بينما يعمل الألومنيوم على تقوية المكونات الصلبة.

الخاتمة

تتألق سبائك الزنك في الصب بالقالب بسبب مزيجها الناجح من المواد والفعالية من حيث التكلفة. فهي توفر خصائص ممتازة، مثل:

• قوة جيدة
• مقاومة التآكل الطبيعي
• القدرة على إعادة التدوير

توفر عملية الصب بالقالب قطعًا أكثر دقة وسرعات تصنيع أسرع ومعالجة أقل بعد الصب. سبائك الزنك مثالية للتصنيع بكميات كبيرة في الصناعات. هذه السبائك لها مجموعة من التطبيقات من السيارات إلى الإلكترونيات الاستهلاكية. تعمل سبائك الزنك على تشكيل عالمنا اليومي بصمت.

الأسئلة الشائعة

هل تتلطخ سبائك الزنك؟

سبائك الزنك معرضة أيضًا للتلطيخ، ولكنها ليست مثل الحديد الذي يصدأ. وفيما يلي تفصيل ذلك

التشويه مقابل الصدأ: الصدأ هو التآكل المرتبط بالحديد (Fe). حيث يتحد الحديد مع الأكسجين والرطوبة وينتج أكسيد الحديد، والذي يُعرف عادةً باسم الصدأ. هذه المادة الحمراء المتقشرة تدمر المعدن.

تآكل سبائك الزنك: عند تعرضها للغلاف الجوي، تتفاعل سبائك الزنك مع الأكسجين لتكوين أكسيد الزنك. وتوفر هذه الطبقة بعض الحماية للطبقات اللاحقة، ولكنها تأتي على شكل طبقة بيضاء تفسد الطلاء النهائي.

ما هي سبيكة الزنك النحاسية؟

الاسم الآخر للنحاس الأصفر هو سبائك النحاس والزنك. ربما تكون واحدة من أكثر أنواع السبائك المعدنية استخداماً وأكثرها مرونة. والنحاس الأصفر عبارة عن سبيكة يتم إنتاجها من خلال المزج بين النحاس والزنك، حيث تكون نسبة النحاس أكثر من الزنك حيث تبلغ حوالي 661 تيرابايت نحاس و341 تيرابايت زنك.

ما هي الكلمات المتقاطعة للنحاس وسبائك الزنك؟

حل لغز الكلمات المتقاطعة لمصطلح: سبيكة النحاس والزنك هو BRASS.

إليك السبب:

المادة: سبائك النحاس والزنك النحاسية يشار إليها عادةً بالنحاس الأصفر.

طول الكلمات المتقاطعة: كلمة "نحاس" مناسبة تمامًا عند خمسة أو ستة أحرف، وهي الأطوال المعتادة للإجابات في الكلمات المتقاطعة.

وعلى الرغم من وجود سبائك أخرى أساسها النحاس، مثل سبيكة النحاس والقصدير المعروفة باسم البرونز، إلا أن أكثرها شيوعاً هو النحاس الأصفر.

ما هو معدن سبائك الزنك؟

معدن سبائك الزنك هو نوع من المعادن التي تحتوي على الزنك كمكون رئيسي ولكن يتم تضمين معادن أخرى لتحسين خواصه. وفيما يلي تفصيل ذلك:

الزنك: قاعدة السبيكة التي تمنح المادة التكلفة والوزن وقابلية التشكيل المثلى.

عناصر السبائك: وهي بشكل عام معادن مثل الألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم وأحيانًا الحديد. يساهم كل عنصر بخصائص محددة: يساهم كل عنصر بخصائص محددة:

ألومنيوم: يزيد من القوة ويقلل من درجة الانصهار ويساعد في عملية الصب.

النحاس: تحسينات في الخصائص مثل القوة ومقاومة التآكل وقابلية التشغيل الآلي.

المغنيسيوم: يعزز ثبات الأبعاد وقابلية الصب.

يمكن أن يزيد الحديد من القوة ومقاومة التآكل، ولكنه يمكن أن يجعل السبيكة هشة عند استخدامها بكميات كبيرة.

هل يمكن أن تصدأ سبائك الزنك؟

لا تصدأ سبائك الزنك بالمعنى الفعلي لأن الصدأ هو شكل دقيق من أشكال التآكل الذي يحدث على الحديد. ومع ذلك، فإن سبائك الزنك لا تصدأ؛ فهي تتآكل بشكل مختلف عن الفولاذ. وفيما يلي تفصيل ذلك

الصدأ: يتحد الحديد (Fe) مع الأكسجين (O2) والرطوبة (H2O) لإنتاج أكسيد الحديد (Fe2O3) الذي يعرف عمومًا باسم الصدأ. تتسبب هذه المادة الحمراء المتقشرة في فقدان العنصر لقوته.

تآكل سبائك الزنك: عند تعريض سبائك الزنك للغلاف الجوي، يمكن أن تتكون طبقة من أكسيد الزنك، وهو مركب من الزنك والأكسجين. تحمي هذه الطبقة من المزيد من التآكل، لكنها تصنع لوناً أبيض على السطح يمكن أن يفسد مظهر القطعة.