Bis heute wurden über 25 Zinklegierungen entwickelt. Auch bei den Zinklegierungen gibt es zwei bedeutende Familien: Zamak- und Za-Legierungen. Zinklegierungen leisten einen wichtigen Beitrag zu Druckgussteilen. Von Ladestationen für Elektrofahrzeuge (EV) über Smartphone-Komponenten bis hin zu Designermöbeln - überall dominiert der Zinkdruckguss. 

Quelle: (Dynamisches drahtloses Ladesystem für Elektrofahrzeuge auf der Grundlage von segmentierten Zinklegierungsplatten)

Die Autoren: Anurag A. Gadgil, Arya Bairoliya, und Balamurugan Parandhaman

Forscher der Universität Linköping haben eine wiederaufladbare Zink-Lignin-Batterie entwickelt. Dieses Design ist einzigartig und sehr zuverlässig, da es eine Lebensdauer von mehr als 8.000 Lade- und Entladezyklen hat. Diese Innovation hat das Potenzial, eine kostengünstige und langlebige Quelle für die Energiespeicherung in Gebieten mit Stromknappheit zu bieten.

Die zunehmende Verbreitung von Elektrofahrzeugen stellt aufgrund des Bedarfs an leichten Komponenten eine besondere Herausforderung dar. Zinklegierungen haben ein besseres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Sie werden auch in EV-Batteriegehäusen und Ladestationskomponenten verwendet.

Zinklegierungen sind nicht einfach nur Legierungen. Sie sind ideal für viele industrielle Teile, wie:  

Autoindustrie

• Türgriffe
• Kühlergrills
• Instrumenteneinfassungen
• Komponenten des Motors

Konsumgüter

• Teile für Haushaltsgeräte
• Hardware für Schränke
• Spielzeug

 Elektronik

• TV-Fernbedienungen,
• Computer-Lautsprechergehäuse
• Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen

Bauwesen

• Türknäufe,
• Fensterbeschläge
• RDämpfungsmaterialien
• Dekorative architektonische Elemente

Andere Industrien

• Sportartikel wie Golfschläger

In diesem Artikel erfahren wir mehr über Zinklegierungen für den Druckguss, ihre Verfahren, Materialien, Vorteile, Anwendungen und Typen.

Liste der vollständigen Zinklegierungen (Zusammensetzung und Beispiele)

Zinklegierungen für Druckgussteile verstehen

Zinklegierungen sind vielseitige Werkstoffe für Druckgussteile. Warum Zinklegierungen?

• Ausgezeichnete Gießbarkeit
•  Schnelle Produktion
• Minimale Gussfehler
• Ausgezeichnete Formbeständigkeit
• Gute mechanische Eigenschaften
• Höhere Festigkeit
• Hochgradige Duktilität
• Hohe Schlagfestigkeit
• Natürliche Korrosionsbeständigkeit
• Ausgezeichnete Oberflächengüte
•  Kostengünstig

Was sind Zinklegierungen?

Zinklegierungen sind eine vielseitige Gruppe von Metallen. Zink (Zn) ist das Hauptelement in Zinklegierungen. Zinklegierungen enthalten auch andere Elemente, von denen jedes je nach Verwendungszweck eine spezifische Eigenschaft hat. Nachfolgend finden Sie eine Aufschlüsselung der häufigsten Kombinationen und ihrer Ergebnisse

Beliebte Zinkdruckgusslegierungen

Zamak und ZA sind die gängigen Familien von Zinkdruckgusslegierungen. Beide haben standardisierte Zusammensetzungen. Zamak-Legierungen enthalten in der Regel etwa 4% Aluminium, während ZA-Legierungen einen höheren Aluminiumgehalt (bis zu 8%) aufweisen, um die Festigkeit zu erhöhen.

Zinkdruckgusslegierungen gibt es in zwei Hauptfamilien, die jeweils spezifische Anforderungen erfüllen:

Zamak-Verbindung (Zamak 3, 5 und 7)

Merkmale:

Gute Gießbarkeit

• Die Zamak-Legierung ist hoch schmelzfest und fließt leicht in die Formen, was zu stärkeren Formen und dünneren Wänden führt. 
• Dies ermöglicht schnellere Produktionszyklen und weniger Gussfehler.

Ausgewogene Festigkeit und Duktilität: 

• Diese Legierungen bieten ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Flexibilität. 
• Sie sind stärker als die meisten nichtmetallischen Druckgusslegierungen.
• Sie können Belastungen nach unten standhalten, haben aber auch eine gewisse Festigkeit.

Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit

• Zamak-Legierungen haben eine inhärente Korrosionsbeständigkeit.
• Sie können durch Beschichtung oder Chromatierung weiter veredelt werden.

Häufige Verwendungen

Aufgrund seiner sehr kugelförmigen Form wird Zamac-Lack in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, z. B.

• Fahrzeugteile: Türgriffe, Kühlergrill, Instrumenteneinfassungen
• Verbrauchsmaterial: Wasserhahngriffe, Geräteteile, Schrankteile und Spielzeug
• Elektronik: Gehäuse, Kühlkörper und andere Komponenten

ZA-Legierungen (ZA-8, ZA-12, ZA-27)

Merkmale

Erhöhter Aluminiumgehalt

• ZA-Legierungen haben einen deutlich höheren Anteil an Aluminium (8%) als Zamak-Legierungen (etwa 4%).

Verbesserte Festigkeit und Kriechbeständigkeit

• Ein höherer Aluminiumgehalt erhöht die Gesamtfestigkeit der Legierung. 
• Es erhöht auch die Kriechfestigkeit, ein sich langsam veränderndes Material unter konstanter Belastung.

Anwendungen erfordern hohe Festigkeit und Kriechfestigkeit

• Die ZA-Legierung ist die erste Wahl, wenn Festigkeit und Verformungsbeständigkeit wichtige Faktoren sind. 

Häufige Verwendungen

• Fahrzeugteile: Zubehör wie Halterungen und Motorteile
• Zubehör: Türknöpfe, Scharniere und Schlösser
• Industrielle Ausrüstung: Materialien, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit erfordern

Vergleich der Eigenschaften von Zamak und ZA-Legierungen

In der folgenden Tabelle werden die wichtigsten Eigenschaften von Zamak- und ZA-Legierungen verglichen:

Die Auswahl der richtigen Zinklegierung

Die Wahl der richtigen Zinklegierung hängt von Ihren Prioritäten ab. Benötigen Sie schwierige Strukturen und eine schnelle Produktion? Zamak-Legierungen überzeugen durch ihre erstaunliche Gießbarkeit. 

Wenn jedoch höhere Festigkeit und Elastizität entscheidend sind, sollten Sie ZA-Legierungen wählen. Sie halten schwereren Massen stand und lassen sich besser biegen, aber das Gießen kann schwieriger sein.

Bedenken Sie:

• Zamak für Alltagsgegenstände wie Türklinken
• ZA-Legierungen für Strukturelemente wie Automobilhalterungen

Die folgende Tabelle fasst die kritischen Eigenschaften von Zamak-Legierungen und ZA-Legierungen zusammen:

Die Vorteile von Komponenten aus Zinkdruckguss

Zinkdruckgussteile zeichnen sich in der Fertigungsindustrie durch eine beeindruckende Mischung aus Eigenschaften und wirtschaftlichen Vorteilen aus. Hier ist, was es so beliebt macht:

• Niedriger Schmelzpunkt: Der niedrige Schmelzpunkt von Zink (ca. 380 °C) ermöglicht es, dass es schnell in Formen fließt, wodurch dramatische Formen und dünne Wände entstehen. Das bedeutet: 
• Schnellere Verarbeitung: Die Formen füllen sich schneller, was zu kürzeren Prozessen führt. 
• Weniger Fehler: Die langsamere Fließgeschwindigkeit verringert die Gefahr, dass die Endprodukte freigelegt werden oder Risse bekommen. 
• Starke Toleranz: Zinkguss behält seine Form nach dem Abkühlen außergewöhnlich gut bei, was zu Teilen mit einheitlichem Design und engen Toleranzen führt. Dadurch sind keine neuen Anlagen erforderlich, was Zeit und Geld spart. 

Zink-Legierungen: Mechanische Eigenschaften

Festigkeit und Duktilität

Zinklegierungen bieten ein wunderbares Gleichgewicht. Sie sind stärker als die meisten herkömmlichen nichtmetallischen Druckgusslegierungen. Zinklegierungen können höheren Belastungen standhalten. Außerdem sind sie ideal für Anwendungen, die Festigkeit erfordern. 

Zusätzliche Vorteile

Natürliche Korrosionsbeständigkeit

Zink bietet einen natürlichen Korrosionsschutz und ist daher für Wasser oder einfache Anwendungen geeignet. Diese natürliche Beständigkeit kann durch Beschichtung oder Chromatierung weiter verbessert werden, um einen noch höheren Schutz zu erreichen, so dass in einigen Fällen keine zusätzlichen Beschichtungen erforderlich sind. 

Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit 

Die gute Wärmeleitfähigkeit von Zink macht es zu einem idealen Material für Kühlkörper, das dazu beiträgt, Wärmeverluste in elektronischen Bauteilen zu verhindern. Seine elektrischen Eigenschaften können auch in einigen elektrischen Anwendungen nützlich sein. 

Wiederverwertbar 

Zink ist in hohem Maße recycelbar. Schrott aus dem Druckgussverfahren und altes Zinkmaterial können wiederverwendet werden, was zu einer nachhaltigen Produktion beiträgt. 

Kosten 

Zink selbst ist relativ kostengünstig, und das Druckgussverfahren ist effizient. Diese Kombination macht den Zinkdruckguss zu einem wirtschaftlich günstigen Massenproduktionsverfahren. 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Zinkdruckgussteile hervorragende Eigenschaften aufweisen:

• Geschwindigkeit
• Genauigkeit
• Stärke
• Erschwinglichkeit
• Umweltfreundlichkeit

Dies macht ihn zu einer vielseitigen und wertvollen Lösung für viele Anwendungen in verschiedenen Branchen.

Druckgussverfahren für Zinklegierungen 

Zinkdruckgussteile sind ein Hochdruckverfahren, bei dem geschmolzenes Zink zu gleichmäßigen, dichten Teilen verarbeitet wird.

• Warmkammer-Druckguss: Schnelles Umformen von Zink Der Warmkammerdruckguss ist wegen des niedrigen Schmelzpunkts von Zinklegierungen sehr leistungsfähig. So geht's: 
• Matrizenvorbereitung und geschmolzenes Zink: Die Metallformen werden gereinigt, gefettet und vorgeheizt. In der Zwischenzeit befindet sich das geschmolzene Zink in einem Warmhalteofen und ist bereit zum Gießen. 
• Hochdruck-Injektion: Ein Kolben drückt geschmolzenes Zink unter hohem Druck in die Form, wodurch noch mehr Details ausgefüllt werden. 
• Erstarrung und Ausstoß: Das Zink kühlt schnell ab, erstarrt und nimmt die Form der Gussform an. Sobald es aushärtet, öffnet sich die Form und Auswerferstifte drücken das neue Gussteil heraus. 
• Beschneiden und Veredeln: Überschüssiges Material wird von Anguss und Überschuss entfernt. Das Gussteil kann eine zusätzliche Nachbearbeitung erfordern, z. B. Entgraten, Beschichten oder Lackieren.
• Vorteil der Heißen Kammer: Diese Methode ermöglicht schnellere Zykluszeiten, da das geschmolzene Metall kontinuierlich zur Verfügung steht, und die Einrichtung der Anlage ist einfacher als bei Kaltkammerverfahren. 

Der Vorteil des Druckgusses gegenüber anderen Verfahren 

Druckguss bietet gegenüber anderen Gießverfahren deutliche Vorteile:

• Hohe Produktion und Reproduzierbarkeit: Hoher Druck und Automatisierung ermöglichen eine schnelle Produktion gleichmäßiger, hochwertiger Teile.
• Komplexe Formen und enge Toleranzen: Druckguss eignet sich hervorragend für die Herstellung komplizierter Formen mit dünnen Wänden und engen Toleranzen aufgrund präziser Formgebung und hoher Einspritzdrücke.

Zinklegierungsdruckguss ist ein schnelles und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung stabiler und hochwertiger Teile in großen Mengen.

Anwendungen des Zinkdruckgusses

Zinkdruckgussteile werden in verschiedenen Branchen verwendet. Sehen wir uns einige Beispiele an:

Autoindustrie

Zinkdruckguss wird in der Automobilindustrie für viele Anwendungen eingesetzt. Zinkdruckgussteile bieten der Automobilindustrie Festigkeit, Genauigkeit und Kosteneinsparungen für Komponenten und Teile. Einige der am häufigsten verwendeten Anwendungen sind unten aufgeführt.

• Motorhalterungen 
• Getriebegehäuse
• Türgriffe
• Knöpfe
• Blenden
• Klammern

Verbraucherindustrie

Zinkdruckgussteile sind in der Konsumgüterindustrie ein gutes Beispiel. Der Zinkdruckguss ermöglicht komplexe und schöne Designs für Konsumgüter und stellt hochwertige Teile für Türen, Beschläge und Möbel her. Das Verfahren sorgt für langlebige und korrosionsbeständige Produkte. Einige gängige Beispiele sind:

• Wärmesenken
• Türknöpfe
• Scharniere 
• Möbelteile

Beleuchtung

Zinkdruckgussteile haben bei elektrischen Anwendungen viele Vorteile. Zinklegierungen sind fester als viele Kunststoffe oder andere Metalllegierungen. Zink hat außerdem hervorragende elektromagnetische Abschirmungs- und Schwingungsdämpfungseigenschaften, die beide für den Schutz interner elektrischer Komponenten wünschenswert sind.

Einige gängige Beispiele sind:

• Beleuchtungskörper
• Reflektoren

Robotik

Es besteht eine große Nachfrage nach leichten und funktionalen Komponenten, die sich wiederholende Roboterbewegungen ausführen können. Zinkdruckguss hat die großartige Fähigkeit, komplexe Formen mit einem guten Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht herzustellen. Heute wird der Zinkdruckguss für die Verwendung in vielen Roboterteilen untersucht, z. B:

• Roboterarme,
• Greifer
• Sensorgehäuse

Abwägung Zinkdruckguss vs. Aluminiumdruckguss

Die Wahl zwischen Zink- und Aluminiumdruckguss hängt von Ihren Prioritäten ab. In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Unterschiede zusammengefasst:

Zink zeichnet sich durch seine Form- und Bewegungsstabilität aus, während Aluminium starre Komponenten stärkt.

Schlussfolgerung

Zinklegierungen glänzen im Druckguss durch ihre überzeugende Kombination aus Material und Kosteneffizienz. Sie bieten hervorragende Eigenschaften, wie:

• Gute Stärke
• Natürliche Korrosionsbeständigkeit
• Fähigkeit zu recyceln

Das Druckgussverfahren bietet präzisere Teile, schnellere Fertigungsgeschwindigkeiten und weniger Nachbearbeitungsaufwand. Zinklegierungen sind ideal für die Großserienfertigung in der Industrie. Diese Legierungen haben eine Reihe von Anwendungen, von der Automobilindustrie bis zur Unterhaltungselektronik. Der Zinkdruckguss prägt stillschweigend unsere Alltagswelt.

FAQs

Läuft eine Zinklegierung an?

Auch Zinklegierungen sind anfällig für Anlaufen, aber es ist nicht so wie bei Eisen, das wegrostet. Hier ist eine Aufschlüsselung:

Anlaufen vs. Rost: Rost ist Korrosion, die mit Eisen (Fe) verbunden ist. Eisen verbindet sich mit Sauerstoff und Feuchtigkeit und bildet Eisenoxid, das gemeinhin als Rost bekannt ist. Diese rote, schuppige Substanz zerstört das Metall.

Korrosion von Zinklegierungen: Wenn Zinklegierungen der Atmosphäre ausgesetzt werden, reagieren sie mit Sauerstoff und bilden Zinkoxid. Diese Schicht bietet einen gewissen Schutz für die späteren Schichten, aber es kommt in Form eines weißen Films, der die Oberfläche verdirbt.

Was ist eine Kupfer-Zink-Legierung?

Eine andere Bezeichnung für Messing ist Kupfer-Zink-Legierung. Es ist vielleicht eine der am meisten verwendeten und flexibelsten Arten von Metalllegierungen da draußen. Messing ist eine Legierung, die durch die Kombination von Kupfer und Zink hergestellt wird, wobei das Verhältnis mehr Kupfer als Zink beträgt, nämlich etwa 66% Kupfer und 34% Zink.

Was ist eine Kupfer- und Zinklegierung (Kreuzworträtsel)?

Die Lösung des Kreuzworträtsels für den Begriff; eine Kupfer- und Zinklegierung wäre BRASS.

Hier ist der Grund dafür:

Werkstoff: Die Kupfer-Zink-Legierung wird häufig als Messing bezeichnet.

Länge des Kreuzworträtsels: "Messing" ist mit fünf oder sechs Buchstaben, der typischen Länge für die Antworten in Kreuzworträtseln, durchaus angemessen.

Obwohl es auch andere Legierungen auf Kupferbasis gibt, wie z. B. die Kupfer-Zinn-Legierung, die als Bronze bekannt ist, ist Messing am weitesten verbreitet.

Was ist eine Zinklegierung?

Zinklegierungen sind Metalle, deren Hauptbestandteil Zink ist, denen aber andere Metalle beigemischt sind, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Hier ist eine Aufschlüsselung:

Zink: Die Legierungsbasis, die für optimale Kosten, Gewicht und Formbarkeit des Materials sorgt.

Legierungselemente: Im Allgemeinen handelt es sich um Metalle wie Aluminium, Kupfer, Magnesium und manchmal auch Eisen. Jedes Element bringt spezifische Eigenschaften mit: Jedes Element bringt spezifische Eigenschaften mit sich:

Aluminium: Erhöht die Festigkeit, senkt den Schmelzpunkt und hilft beim Gießen.

Kupfer: Verbesserung der Eigenschaften wie Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit.

Magnesium: Verbessert die Dimensionsstabilität und Gießbarkeit.

Eisen kann die Festigkeit und die Korrosionsbeständigkeit erhöhen, aber es kann die Legierung auch spröde machen, wenn es in großen Mengen verwendet wird.

Kann Zinklegierung rosten?

Zinklegierungen rosten nicht im eigentlichen Sinne, denn Rosten ist eine bestimmte Form der Korrosion, die bei Eisen auftritt. Zinklegierungen rosten jedoch nicht; sie korrodieren anders als Stahl. Hier ist eine Aufschlüsselung:

Rost: Eisen (Fe) verbindet sich mit Sauerstoff (O2) und Feuchtigkeit (H2O) und bildet Eisenoxid (Fe2O3), das allgemein als Rost bekannt ist. Diese rote, schuppige Substanz führt dazu, dass das Element seine Festigkeit verliert.

Korrosion von Zinklegierungen: Wenn Zinklegierungen der Atmosphäre ausgesetzt werden, kann sich eine Zinkoxidschicht bilden, eine Verbindung aus Zink und Sauerstoff. Diese Schicht schützt vor weiterer Korrosion, verursacht aber einen weißen Farbton auf der Oberfläche, der das Aussehen des Stücks beeinträchtigen kann.