اگر شما هم در زمینه تولید در و پنجره، یا دیگر قطعاتی که تحت فشار تولید می‌شوند کار کرده باشید، پس حتما با زاماک آشنایی دارید. این آلیاژ که در ایران با نام سرب خشک نیز شناخته می‌شود، استحکام بالایی داشته و علاوه بر صنعت در و پنجره در تولید زیورآلات و جواهرات نیز به کار می‌رود. این آلیاژ را در گریدهای مختلفی می‌توان تهیه کرد، اما پرکاربردترین آن گرید 3 و 5 می‌باشد. اگر شما هم به دنبال کسب اطلاعات بیشتر در مورد این آلیاژ یا خرید آن هستید، با ما در این مقاله همراه باشید.
زاماک چیست؟
این آلیاژ که با نام سرب خشک نیز شناخته می‌شود، نوعی آلیاژ بر پایه زینک است که بیشتر در قطعات تولید شده تحت فشار به کار می‌رود. به طور تقریبی می‌توان گفت این آلیاژ از یک درصد مس، چهار درصد آلومینیوم و 95 درصد روی تشکیل شده است. البته بعد از بررسی شیمیایی زاماک، می‌توان متوجه شد که در این آلیاژ مقادیری از آهن، نیکل، کادمیوم، قلع، منگنز و کرومیم نیز استفاده شده است.
آلیاژهای سرب خشک، عضوی از خانواده آلیاژهای روی-آلومینیوم هستند. این آلیاژ ابتدا در زمینه علم فلزکاری در سال 1929 معرفی شد. این آلیاژ رتبه‌بندی‌های مختلفی دارد که از آن‌ها می‌توان به زاماک 2، زاماک 3، زاماک 5 و زاماک 7 اشاره کرد که بیشترین استفاده را در صنعت ساخت قطعات دارند.
خصوصیات سرب خشک
روی، سفید رنگ همراه با درخششی آبی یا نقره‌ای رنگ دارد. همین رنگ و شکل را می‌توان تا حدودی در آلیاژ زاماک دید. این آلیاژ به دلیل نقطه ذوب پایین و انعطاف‌پذیری خوبی که دارد، برای ریخته‌گری آلیاژ بسیار خوبی محسوب می‌شود. نقطه ذوب این آلیاژ در حدود 450 درجه سلسیوس بوده و تولید آن در کوره‌های الکتریکی و معمولی امکان‌پذیر است.
خواص مکانیکی سرب خشک نیز بسیار خوب بوده و میزان سفتی این آلیاژ به نسبت آلیاژهای دیگر بالاتر است؛ به طوری که نتایج تست کشش قدرت آن را بالا نشان می‌دهند. در دماهای بالای 200 درجه هم زاماک می‌تواند در برابر زنگ‌زدگی و اکسیداسیون مقاومت کند.
زاماک یا سرب خشک چگونه تولید می‌شود؟
برای تولید این آلیاژ، ابتدا آلومینیوم ذوب شده و در مرحله بعد تکه‌هایی از مس خالص به داخل آن اضافه می‌شوند. در این مرحله مهم است که دما بالا برده شود، زیرا با اینکار تکه‌های مس اضافه شده به خوبی در آلومینیوم حل می‌شوند.
زمانی که ترکیب مس و آلومینیوم آماده شد، تراشیده و خرد می‌شود. این ترکیب، بسیار شکننده می‌باشد. ویژگی‌های ذکر شده، این آلیاژ را به یکی از محبوب‌ترین آلیاژهای آلومینیوم و روی تبدیل کرده و استفاده‌های زیادی دارد.
زمانی که شمش‌های آلومینیوم و مس به طور کامل خشک شدند، روی در یک کوره دیگر ذوب می‌شود. سپس شمش آمیژان آلومینیوم و مس در کوره ریخته‌گیر انداخته می‌شود. لازم است که این شمش به طور کامل در کوره ذوب شود. زمانی که مخلوط آلومینیوم آماده شد، ریخته‌گری می‌شود.
به دلیل اینکه آلیاژ زاماک محدوده انجماد کوتاهی دارد، به راحتی می‌توان آن را ریخته‌گری کرد. این مسئله فشرده‌سازی و دایکاست را برای تولید این آلیاژ محبوب‌تر می‌کند.
چگالی سرب خشک معمولا بالاست، به همین علت نیازی است تا حین فرآیند فشرده‌سازی، وزنهگذاری حتما انجام شود. این آلیاژ، به دلیل نقطه ذوب پایین، سیالیت بالا و شرینکیج (انقباض پلیمر) متمرکزی که دارد یک آلیاژ بسیار مناسب برای کاستینگ محسوب می‌شود.
خواص مکانیکی گریدهای مختلف سرب خشک
| زاماک 2 | زاماک 3 | زاماک 5 | زاماک 7 | |
| استحکام کششی نهایی (مگا پاسکال) | 397 | 268 | 331 | 285 |
| استحکام تسلیم | 361 | 208 | 295 | 285 |
| افزایش درصد طول | 6% | 6.3% | 3.6% | 14% |
| مقاومت برشی | 317 | 214 | 262 | 214 |
| سختی (برینل) | 130 | 97 | 91 | 80 |
| مدول الاستیسیته | 96 | 96 | 96 | 96 |
| چگالی | 6.8 | 6.7 | 6.7 | 6.7 |
عناصر آلیاژی آلومینیوم (بر اساس استاندارد ASTM B 240)
| زاماک 2 | زاماک 3 | زاماک 5 | زاماک 7 | |
| آلومینیوم | 4.3 – 3.9 | 4.3 – 3.9 | 4.3 – 3.9 | 4.3 – 3.9 |
| مس | 2.9 – 2.6 | 0.1 – 0 | 1.25 – 0.75 | 0.1 – 0 |
| منیزیم | 0.05 – 0.025 | 0.05 – 0.025 | 0.06 – 0.03 | 0.02 – 0.01 |
| سرب | 0.004 – 0 | 0.004 – 0 | 0.004 – 0 | 0.002 – 0 |
| کادمیوم | 0.003 – 0 | 0.003 – 0 | 0.003 – 0 | 0.002 – 0 |
| قلع | 0.002 – 0 | 0.002 – 0 | 0.002 – 0 | 0.001 – 0 |
| آهن | 0.075 – 0 | 0.035 – 0 | 0.075 – 0 | 0.075 – 0 |
زاماک همان سرب خشک است؟
در بازار ایران، افراد زاماک را به نام سرب خشک می‌شناسند؛ اما باید توجه داشته باشید که این اصطلاح غلط است و در تولید این آلیاژ از سرب استفاده نمی‌شود. سرب خشک آلیاژ ساخته شده از سرب است و ارتباطی با زاماک ندارد. به دلیل اینکه نقطه ذوب سرب بسیار پایین است، در روی حل نمی‌شود. اگر سرب به طور کامل تجزیه نشود نیز به سمت مرزدانه‌ها رفته و در آن نواحی تجمع می‌یابد.
کاربردهای زاماک چیست؟
همانطور که پیشتر نیز ذکر شد، سرب خشک در تولید قطعاتی که تحت فشار تولید می‌شوند مورد استفاده قرار می‌گیرد. این قطعات در تولید در و پنجره، تولید یراق آلات ساختمانی و حتی دستگیره در ماشین نیز به کار می‌روند. برای درک بهتر موارد استفاده این آلیاژ، به کاربرد آن در قطعه اسپانیولیت اشاره خواهیم کرد. اسپانیولیت ابزاری است که به طور معمول در پنجره‌های دوجداره لنگه در یا پنجره را به چارچوب چفت می‌کند. این قطعه اینکار را با استفاده از چند زبانه کوچک در پروفیل انجام می‌دهد. در نتیجه با استفاده از زاماک در تولید اسپانیولیت، در و پنجره با استحکام بیشتری به چارچوب متصل می‌شوند.
از سرب خشک برای رگلاژ در و پنجره نیز استفاده می‌شود. قطعات به‌کاررفته در تولید این محصولات باید با دقت بالایی تنظیم شوند تا در و پنجره به‌درستی بسته شوند. نکته مثبت دیگر این آلیاژ، این است که قطعات تولید شده را می‌توان به‌راحتی تعمیر و تعویض کرد. زاماک، ظاهر زیبایی نیز دارد. به همین دلیل می‌توان از آن برای تولید بدلیجات، اسباب‌بازی‌ها و زیورآلات نیز استفاده کرد. سرب خشک را در صنایع اتومبیل‌سازی، الکتریکی و مکانیکی نیز به‌عنوان گالوانیزه (روکش‌های مقاوم به خوردگی) استفاده می‌کنند.
خرید زاماک یا سرب خشک
حین خرید این آلیاژ، نیاز است تا به نکات مهمی توجه داشته باشید. برای مثال، توجه به گرید از جمله نکات مهم حین خرید سرب خشک است. همانطور که ذکر شد این آلیاژ در گریدهای مختلفی تولید می‌شود که هرکدام ویژگی‌های خود را دارند. مورد دیگر، قیمت زاماک است؛ قیمت خرید سرب خشک بسته به نوسانات قیمت‌ها و گریدهای مختلف آن، متفاوت می‌باشد. به همین دلیل می‌توانید با بررسی فروشندگان و وب‌سایت‌های مختلف، خرید زاماک را با قیمت مناسب انجام دهید.
تاثیر عناصر مختلف روی ویژگی‌های زاماک
در این قسمت، تاثیری که اضافه کردن عنصرهای مختلف می‌توانند روی این آلیاژ داشته باشند را بیان کرده ایم.
روی
یکی از عناصر اصلی این آلیاژ، روی است. هرچقدر میزان این عنصر در سرب خشک زیادتر باشد، میزان استحکام آن نیز بالا می‌رود. اضافه کردن این عنصر به آلیاژ نیز مقاومت به خوردگی آن را بالا می‌برد.
چرا روی به سرب خشک اضافه می‌شود؟
این عنصر به دلایل زیادی در این آلیاژ استفاده می‌شود که در این قسمت برخی از آن‌ها را ذکر کرده‌ایم.
- پایین بودن قیمت قالب روی
- پایین بودن قیمت این عنصر در بازارهای جهانی
- کاستینگ دیوارهای خیلی نازک، حتی در حد نیم میلی‌متر
- ساختار نهایی زاماک ریزساختار خواهد بود
- آبکاری و روکش زدن با روی راحت‌تر است
- طول عمر بالای قالب‌های روی (طول عمر این قالب‌ها ده برابر قالب‌های آلومینیومی است)
- پایین بودن نقطه ذوب که در نتیجه آن هزینه پایین آمده و کاستینگ راحت‌تر می‌شود
- تولید قطعات با دقت ابعاد بالا
- محصول نهایی، حفره‌های کمتری خواهد داشت.
آلومینیوم
آلومینیوم، عنصر مهم بعدی است که در تولید زاماک استفاده می‌شود. این عنصر فواید زیادی دارد که مقاومت به خزش، بالا بردن استحکام ضربه و استحکام کششی از این موارد است. علاوه بر تمام این موارد، اضافه کردن آلومینیوم به سرب خشک سختی آن را نیز افزایش می‌دهد. نکته‌ای که باید به آن توجه داشته باشید این است که اگر بیشتر از 5 درصد به این آلیاژ آلومینیوم اضافه کنید، شکنندگی آن بسیار بالا خواهد رفت.
این عنصر همچنین میزان سیالیت این آلیاژ را بالا خواهد برد. برای مثال اگر مقدار آلومینیوم در سرب خشک زیر 5.3 درصد باشد، سیالیت آلیاژ کمتر شده و در نتیجه باید از حرارت بالاتری برای ریخته گری آن استفاده کرد. بنابراین نیاز است تا میزان آلومینیوم استفاده شده در زاماک، تحت کنترل قرار گیرد، چون در غیر اینصورت می تواند برا خواص مکانیکی این آلیاز تاثیر بگذارد.
مس
اضافه کردن مس نیز مزایای زیادی را برای سرب خشک به همراه خواهند داشت. برای مثال بالا رفتن سختی، مقاومت به خوردگی، استحکام خزشی و کششی از جمله این فواید هستند. آلیاژهای مس، مقاومت به ضربه کمتری دارند، به همین دلیل برای تولید این آلیاژ مقدار مس در نهایت تا 25.1 درصد استفاده می‌شود (به جز زاماک 2). میزان استفاده از مس نیز باید در تولید سرب خشک کنترل شود. اگر میزان مس در این آلیاژ بالا باشد، دقت ابعادی آلیاژ و همچنین انعطاف‌پذیری آن کاهش می‌یابد.
منیزیم
این عنصر، میزان سختی سرب خشک را بالا می‌برد. اما درعین‌حال باعث کم شدن سیالیت مذاب آلیاژ، درصد ازدیاد طول و استحکام به ضربه خواهد شد. ممکن است در مواردی از منیزیم برای اکسیژن‌زدایی نیز استفاده شود. با اینکه منیزیم می‌تواند مقاومت به خوردگی زاماک را بالا ببرد، اما می‌توان همین کار را با مقدار کمی از نیکل نیز انجام داد. البته باید توجه داشته باشید که نیکل با زیاد کردن مقدار سرباره مذاب، شکنندگی قطعه تولید شده را زیاد خواهد کرد.
آهن
به دلیل اینکه حد حلالیت این عنصر در سرب خشک پایین است، به عنوان یک ناخالصی در این آلیاژ محسوب می‌شود. اگر از آهن به مقدار زیاد در این آلیاژ استفاده شود، ممکن است سرباره در قسمت بالایی مواد مذاب بالا رود. علاوه بر این آهن میزان شکنندگی زاماک را بالا برده و به همین دلیل امکان دارد مشکلاتی در تولید قطعه نهایی دیده شود.
کادمیم و قلع
این عناصر، ممکن است به مرور زمان اثرات مخربی را از خود نشان دهند؛ باوجود اینکه در ابتدای کار هیچ مشکلی نداشتند. به طور مثال امکان دارد بعد از گذشت چند وقت، به خصوص در آب و هوای مرطوب مشکلاتی مثل پارگی و ترک‌خوردگی در قطعه دیده شود.
سخن آخر
زاماک یا سرب خشک، نوعی آلیاژ است که از ترکیب آلومینیوم و مس ساخته می‌شود. این آلیاژ کاربردها و مزایای زیادی داشته و در تولید زیورآلات، جواهرات و تولید در و پنجره استفاده می‌شود. به دلیل ترکیبات استفاده شده در تولید این محصول، می‌توان استحکام محصولات تولید شده را در حد زیادی بالا برد. ایران برنز استیل در ساخت قطعات با آلومینیوم و سرب خشک پیشرو است و این محصول را با کیفیت بالا تولید می‌کند.