ザマック5は亜鉛合金のカテゴリーに属します。ザマック5は3.5-4.3%のアルミニウム、0.03-0.08%のマグネシウム、0.75-1.25%の銅を含む亜鉛合金です。引張強さは330MPa、密度は6.7g/cm³、融点は380～385℃です。自動車、航空宇宙、消費財などの高強度部品のダイカストに使用される。

この記事では、その鋳造プロセス、物理的、機械的、化学的特性、および主な利点について説明します。

ザマック5の組成と特性

ザマック5の化学成分

亜鉛ベースの合金であるザマック5は、4つの元素で構成されている。すなわち、亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウムである。これらの元素は、その性能の役割に大きな変化をもたらす。

亜鉛（96-98%）：

亜鉛はザマック5合金のベースである。融点が低いため、ダイカスト技術と相性が良い。純度99.99%の亜鉛を選んでください。合金中の不純物は部品の機械的特性に影響を与えるからです。

例えば、鉛（0.003%以上）やカドミウム（0.002%以上）は部品の強度を弱めたり、ひび割れを起こす可能性があります。また、純粋な状態の亜鉛は腐食によく耐えます。

アルミニウム（3.5-4.3%）：

ザマック5におけるアルミニウムの貢献は、その微細構造を微細化することによって強化することである。凝固中にアルミニウムは金属間化合物を形成する。その結果、構造と強度が向上します。

例えば、与えられた画像では、固溶体は亜鉛に富む部分が381℃で凝固することを示している。一方、Alリッチ相は277℃に達すると形成される。

相は意図的に硬い領域と延性のある領域を決めている。それは、アルミニウムを3.5%以下に添加するとクラックが発生し、4.5%を超えると脆性が上がり、破壊しやすくなるからです。

マグネシウム（0.03-0.08%）：

ザマックファイブに含まれるマグネシウムは、粒界で不純物をブロックする。そのため 粒界腐食.また、その添加は合金の流動性をより良くし、鋳造中に鋳型を均一に満たす。

マグネシウムの過剰摂取は、ホットチャンバーダイカスト（385℃）には不向きである。その酸化のため、表面に黒い斑点が発生します。そのため、操業中は非常に厳しい管理が必要です。

銅（0.75-1.25%）：

ザマック5合金の銅はその能力を強化する。高温にも対応できる。具体的には150℃前後の場合。合金構造が安定する。そのため、銅を含まない亜鉛に比べて耐クリープ性が向上する。

銅は合金の機械的特性を維持する働きもある。経年劣化を遅らせ、10年以上長持ちさせます。

また、1.25%以上の銅を使いすぎると脆くなり、減らすと脆くなる。 伸び 逆に30%まで。

ザマック5の物理的性質

密度が高い：

ザマック5の引張強度は6.7g/cm³です。密度は重量に影響し、スチール（7.85g/cm³）より15%軽い。しかし、アルミニウム合金（2.7g/cm³）と比較すると、60%重くなります。

融点：

ザマック5合金は基本的に融点が380℃から385℃と低い。その結果、消費エネルギーもアルミニウム製より25%低い。

さらに、鋳造プロセスでは、ザマック5の内容物は0.8秒と非常に速く凝固する。そのため、1サイクルを約20秒で完了することができる。

引張強さ、降伏強さ、伸び：

ザマック5には約330Mpaの引張強さがある。また、降伏強度は220MPaである。しかし、この合金は破断する前に7-10%まで伸ばすことができる。

さらに、引張強さは150℃以上で低下する。これは、熱軟化または組織変化のためである。

画像の応力-ひずみ曲線は線形弾性領域を示している。それは220MPa付近である。また、塑性変形がそれに続いている。

15%周辺の引張強さの増加は、結晶粒径が小さい（0.02mm）ために起こる。これは転位の動きを妨げます。

ザマック5の機械的特性

硬度：

ザマック5級のブリネル硬度は91hbである。10mmの鋼球を295Nの力で押すと、この測定値が得られます。この作業は15秒間続き、3.2mmのへこみが残る。

硬度の特徴として、表面に傷がつきにくい。そのため、この合金は装飾品やドアの取っ手などに適している。

耐衝撃性：

ザマック5級のシャルピー衝撃強さ。20℃では53Jである。しかし、延性が-20℃まで低下すると35Jまで低下する。

振動にさらされる部品を製造する必要がある場合は常に、材種の靭性が重要になる。

疲労強度：

ザマック5では、100万サイクルを完了するのに100Mpaの繰り返し応力まで対応できます。しかし、粗い表面（Ra > 1.6 µm）や鋭いエッジは限界に影響し、70 Mpaになります。絶え間ない振動に対抗するザマック5は、洗濯機設備に適しています。

ザマック5合金の利点

高い強度重量比

亜鉛アルミニウム合金であるザマック5には49Mpaの強度重量比がある。これは優れた引張強さと密度を持っています。これはアルミニウムのA380グレードよりもはるかに高く（30%）、C93200銅よりも約50%軽量です。

これに加えて、ザマック5合金の衝撃強度は53Jで、A380アルミニウム（40J）やZA-12（45J）を上回る。これが、このグレードが軽量で高強度の部品に適している理由です。それはドリルのハウジングや自転車のペダルなどである。

良好な耐食性

湿気（85% RH）や塩分の多い環境にさらされると、部品が錆びることがあります。この場合、化学組成（0.08%マグネシウム）が錆を防ぎます。

この金属は約500時間の塩水噴霧テストに耐え、驚くことに表面侵食の可能性は0.1mm以下である。

この種のグレードは通常、船舶用金具の耐食性に優れている。例えば、ボートのクリートやデッキのヒンジのような部品では、コーティングなしで腐食を止めることができます。

優れた鋳造性

ザマック5は95%の流動性で鋳型を満たします。鋳造性に優れ、複雑な形状を作り出す合金です。例えば、0.5mmの歯を付けて時計の歯車をデザインしたり、ノートパソコンのヒンジをデザインすることができます。

鋳物では肉厚の部品ができるため、冷却にかかる時間が短くなります。また、CNC加工された真鍮とは対照的に、40%まで製造コストを削減することができます。

高い延性

ザマック5合金は破断することなく、7-10%程度に伸びる。その高い延性は冷間成形を可能にする。これは、配管用エルボや電気コネクターに必要で、亀裂を防ぎます。このような機械加工性は、二次加工（ねじ切りや穴あけ）に役立ちます。

ザマック5の用途

自動車産業

ザマック5合金は自動車部品を製造している。インジェクターノズル、センサーハウジング、トランスミッションブラケットなどである。

エンジンマウントのような部品に±0.05mmまでの寸法安定性（公差）を与えます。そのため、完璧にフィットし、高い振動に対抗することができます。

航空宇宙産業

ザマック5の機械的特性から、メーカーはキャビンライトベゼルやエアベントスラットのような非重要部品を製造している。ただし、150℃以下の温度での使用には制限がある。

建設業界

建築分野では、ドアハンドル、窓のロック、屋根のブラケットにザマック5が使用されている。ザマック5は、その精巧で洗練された外観の恩恵を受けています。

指紋や変色は、水栓金具の外観を損なう可能性があります。

消費財産業

ザマック5は高強度グレード。カメラのレンズマウント、ブレンダー、ベース、ジッパースライダーなどを成形できる。また、溶接性も良い。

つまり、レーザータイプはスマートフォンのフレームの継ぎ目のような部品を200mm/分で加工できる。これが組み立てコスト削減の理由だ。

ザマック5とザマック3の違い

1.化学組成の比較：

大きな違いは、ザマック5には銅が含まれていることだ。これが耐高温性を高める理由だ。

一方、ザマック3には銅がほとんど使われていない。しかし、これは鋳造性と湿度の高い環境下での耐食性を向上させるためである。

2.機械的組成の比較：

ザマック5は、より優れた高い強度と硬度を持つ。そのため、これらは耐荷重部品の製造に適している。

逆に、ザマック3の合金には高い延性がある。複雑で難しい曲げにも対応できる。

アプリケーションの比較

ザマックは寸法安定性が必要な部品に適しています。例えば、自動車エンジンのブラケットや工業用バルブボディなどです。

低コストのダイカスト合金、ザマック・スリーは滑らかな表面の部品を製造します。おもちゃや装飾的なランプベースなど。

選考要因：

• 強さ対コスト：ザマックはザマック3より約12%高い。しかし、過酷な環境では50%まで長持ちする。
• 耐食性：ザマック3は耐食性に優れ、沿岸の蛇口に最適です。一方、ザマック5は機械加工されたギアのような部品に良好な耐摩耗性を与える。
• 負荷タイプ：ザマック5には高い硬度があるため、動的荷重（ギア、ポンプ部品など）に対応できる。ザマック3は、装飾トリムのような静的なアイテムに適しています。
• 表面仕上げ：ザマック3は、非常に魅力的で洗練された仕上げを施し、宝飾品の留め具のニーズに応えます。一方、ザマック5は、美しい外観を出すために、さらにコーティングを重ねる必要がある。
• 規制準拠：ザマック5は、自動車用ASTM B240規則に適合しています。これは耐熱部品を製造する。ザマック3は、コスト重視の商品向けのISO 301規格に準拠しています。

ザマック5の製造工程

ダイカストプロセス

ホット・チャンバー・ダイカストは亜鉛アルミニウム合金と相性が良いので、ザマックファイブもこれで鋳造できる。融点が低く、400℃で加熱して最適な流動性を得ることができる。

溶けた合金は、鋼鉄でできた金型のキャビティに注入される。メーカーは1000から3000バールの圧力をかける。合金は数秒で固形になり、厳しい公差を含む。

この技術は、より大きな生産に対応し、滑らかな表面（1.6μm）を得ることができる。また、後処理の必要性も少なくなる。

亜鉛鋳造は非常に手頃な製造方法である。そのため、ほとんどの大量生産プラットフォームで選ばれています。自動車用ブラケットや家電製品の筐体などがそうです。

プロセス・パラメーター

重要なパラメーターは以下の通りだ：

• 射出圧力（700-1000bar）。欠陥を防ぐ、
• 早すぎる冷却を避けるための金型温度 (150-200°C)
• 冷却速度(50℃/s)は微細な粒度(0.02mm)をサポートする。

実際の出力結果を得るためには、これらのステップを調整することが重要である。引張強さなどの機械的特性が向上します。

また、これらのパラメータは、部品のばらつきを防止します。適切な冷却システムは、内部欠陥を減らし、耐疲労性を向上させます。

機械加工と仕上げ

ザマック5グレードは、150m/分の切削速度で加工できる。その送り速度は0.1mm/回転前後で変動する。これは超硬工具によります。

水冷式クーリングチャンネルが余分な熱を奪います。また、高精度のねじ切りや溝入れをサポートします。

高品質な仕上げの部品を作ることは、最も要求されるステップのひとつである。その後 電気メッキ、 その方が部品の耐食性が向上する。

様々な仕上げオプションの中で、メーカーは建築金物に粉体塗装を施し、耐久性のある仕上げを加えている。一方、ランプベースなどの装飾品には、塗料が完璧に付着します。

環境への影響については、上記のすべてがはるかに重要である。だから、環境にやさしいやり方を採用する。例えば、クローズド・ループ・ウォーター・システムは、パウダー・レイヤーを塗布するために使用することができる。

結論

ザマック5は亜鉛ベースの金属である。アルミニウム、マグネシウム、銅など多くの元素を含んでいる。そのため、強度対重量比が良く、耐食性に優れ、鋳造性に優れています。大量生産の要求に応えるためにダイカスト技術を使うのですね。費用対効果が高く、ザマック3やアルミニウムのような代替品よりも優れています。