imagem de destaque do material de zinco
O zinco é um metal resistente à corrosão encontrado na natureza na forma de esfalerita (ZnS), carbonato de zinco (esfalerita) e calamina. Na verdade, é o 24º material mais abundante e o 4º mais utilizado. O uso do zinco e de suas ligas pelo homem remonta a 2,500 anos, e ainda assim ele continua sendo um dos principais metais nas indústrias modernas.
Você pode notar facilmente o uso de zinco em veículos, sistemas elétricos, elementos arquitetônicos, revestimento galvanizado, etc. Esses itens são criados por usinagem CNC, fundição ou fabricação de chapas metálicas.
Compreender os vários aspectos do zinco pode ajudá-lo a escolher a liga certa para o seu próximo projeto de fabricação. Vamos discutir suas propriedades, tipos de liga, usinabilidade e muito mais.
O que significa um material de zinco?
Zinco metálico
O termo “material de zinco” não se limita à forma metálica pura, mas também inclui uma ampla gama de ligas de zinco. Significa zinco puro ou qualquer material com uma porcentagem majoritária de zinco na composição.
O zinco é simbolizado por "Zn" e sua posição na tabela periódica é "30". O zinco e suas ligas apresentam boas propriedades elétricas, mecânicas e químicas. Devido à sua resistência natural à corrosão, o zinco também é usado para revestir diversos materiais por meio de galvanização. Além disso, sua aparência é cinza-claro azulada, o que contribui para os benefícios estéticos.
Técnicas de fabricação como usinagem CNC, fundição sob pressão e trabalho em chapa metálica são usadas para processar materiais brutos de zinco em uma peça ou produto final.
Breve História do Zinco
Embora vestígios iniciais de uso possam ser vistos na Grécia antiga durante a Idade do Bronze, alguns progressos significativos podem ser observados em 200 BCE pelos romanos, quando desenvolveram uma maneira eficiente de extrair minérios de óxido e misturá-los com cobre para formar latão.
Nos séculos IV e III a.C., o zinco também começou a ser extraído na Índia. Posteriormente, um pouco mais tarde, a extração e produção em larga escala começaram no século XV na China. Posteriormente, ganhou popularidade para aplicações industriais e Revestimento de zinco para ferro e aço durante o final do século XVIII.
Propriedades físicas, mecânicas e químicas do zinco
O zinco é um material cinza claro com ponto de fusão de 419.5 °C e densidade de 7.134 g/cm³. Apresenta excelente resistência à corrosão, boa condutividade elétrica, maleabilidade e ductilidade. Geralmente, o zinco permanece no Estado de oxidação +2 e interage levemente com ácidos e álcalis.
Agora, vamos analisar as diversas propriedades e fatos do zinco.
Propriedades físicas do zinco
O zinco contém estruturas cristalinas hexagonais com camadas compactadas e apresenta uma cor cinza-claro, semelhante à prata. Possui baixos pontos de fusão e ebulição, o que beneficia a fundição, mas limita as aplicações térmicas. A lista abaixo descreve outras características físicas do zinco.
- Estrutura metálica: Grupo espacial hexagonal compactado P6₃/mmc
- Densidade: 7.134 g/cm³ à temperatura ambiente.
- Ponto de fusão: 419.5 ° C
- Ponto de ebulição: 907 ° C
- Textura da superfície: Branco-azulado brilhante
- Condutividade térmica: ~120 W·m⁻¹·K⁻¹ a 25 °C
Propriedades mecânicas do zinco
Galvanização
O zinco puro é um metal macio com resistência à tração e módulo de elasticidade de Young relativamente baixos. No entanto, a resistência à tração aumenta para 350 MPa na composição da liga Zamak 2 (Zn-Al-Cu). Além disso, oferece boa maleabilidade e ductilidade.
A lista abaixo descreve as principais características mecânicas do zinco.
| Propriedades | Faixa típica em temperatura ambiente. |
| Resistência à tração | 90 - 200 MPa |
| Módulo de Young | ≈ 87 – 110 GPa (valor comumente citado ≈108 GPa) |
| Ductilidade | ≈ 0.3% – 38% (intervalos comerciais típicos: alguns % para fundição; muito alto relatado para certas formas laminadas) |
| Maleabilidade | Dúctil / facilmente trabalhado entre ~100–150 °C |
| resistência à compressão | 70 - 200 MPa |
| Força de fadiga | menor que aços/ligas de Al < 30–50 MPa a 10⁷ ciclos (Zn puro) |
Propriedades químicas do zinco
Primeiramente, a própria superfície do material de zinco atua como uma barreira natural contra a corrosão. Ela reage com o oxigênio e forma uma camada de óxido, e então reage com o dióxido de carbono para formar uma película de carbonato e óxido. Essa película protetora previne a ferrugem e a degradação da superfície.
Zn+O2+2H2O→Zn(OH)
Zn(OH)2→ZnO+H2O
ZnO+2CO2+3H2O→ZnCO3⋅4Zn(OH)2
Além disso, sua reatividade com ácidos e álcalis é moderada, formando sais de zinco com ácidos e zincato com álcalis.
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Diferentes tipos de ligas de zinco
Tipos de ligas de zinco
Além do zinco puro, Zamak 2, Zamak 3, Zamak 5 e Zamak 7 são os tipos comuns de ligas de zinco. Todas elas se enquadram na série Zamak e contêm porcentagens variadas de alumínio, magnésio e cobre. Consequentemente, as ligas de zinco-alumínio também são populares nas oficinas mecânicas.
1. Ligas de Zamak
Uma composição típica em ligas de Zamak envolve 94–96% de Zn, 3.5–4.3% de Al, 0.03–1.25% de Cu e 0.02–0.05%. O alumínio nas ligas de Zamak aumenta a resistência, a dureza e a relação resistência/peso. O cobre aumenta ainda mais a resistência ao desgaste e à corrosão, enquanto o magnésio auxilia na fluidez para fundição ou moldagem.
O Zamak 2 possui maior dureza e resistência do que outros graus. O Zamak 3 proporciona a maior fluidez para fundição, enquanto o Zamak 5 contém cobre extra, o que aumenta a dureza e a resistência à abrasão.
2. Ligas de zinco-alumínio
Essas ligas apresentam resistência à tração e dureza ainda maiores do que as ligas de Zamak. A alta porcentagem de alumínio na composição melhora as propriedades físicas e mecânicas do zinco metálico puro. Os tipos comuns de ligas de zinco-alumínio são ZA-8, ZA-12 e ZA-27, cada uma indicando a porcentagem de alumínio no nome.
Uma das principais desvantagens das ligas ZA é que a adição de alumínio diminui a fluidez, o que é uma grande preocupação no processo de fundição sob pressão. Caso contrário, não afeta em nada os processos de usinagem CNC. Para uma visão comparativa, você pode ler mais. 'Liga de zinco vs. alumínio'.
3. Outras ligas de zinco
Produtos de liga de zinco
Além de ZA e Zamak, outras ligas, como zinco-níquel, zinco-estanho, zinco-chumbo e ligas de zinco de alta resistência, são utilizadas na fabricação. Ligas à base de chumbo aumentam a usinabilidade, Zn-níquel melhora as propriedades mecânicas e ligas de alta resistência fornecem a resistência e a robustez desejadas para itens estruturais e automotivos.
Processos de fabricação de peças e produtos de zinco
Vários processos de fabricação são usados para produzir peças e produtos de zinco, incluindo usinagem de zinco, fundição sob pressão, usinagem de chapas metálicas e impressão 3D. No entanto, usinagem CNC e fundição são dois métodos dominantes.
Vamos discutir isso com mais detalhes.
Fundição em zinco
Molde de fundição sob pressão de zinco
O processo de fundição sob pressão envolve a injeção do zinco fundido em um molde pré-fabricado chamado "matriz". Em seguida, ele flui para dentro da cavidade do molde e ganha o contorno externo ao solidificar. A fundição ocorre sob alta pressão, de 1000 a 2000 psi. Enquanto isso, o molde é fabricado com aço ferramenta ou ferro fundido por usinagem precisa.
Este método é adequado para a produção de itens de zinco em grandes volumes com excelente repetibilidade. A matriz reutilizável também torna o processo econômico. A fundição de zinco tem inúmeras aplicações em diversos setores.
Algumas aplicações notáveis incluem maçanetas de portas, peças de acabamento interno automotivo, componentes de capô, gabinetes eletrônicos e ferragens decorativas. Como se compara à fundição de alumínio? Você pode ler Fundição sob pressão de zinco x Fundição sob pressão de alumínio clique aqui.
Usinagem CNC de Zinco 
Usinagem CNC de zinco
A usinagem é mais adequada para peças de zinco complexas e precisas. Também é econômica para prototipagem. O processo envolve a criação de um formato desejado a partir de um bloco, barra, vergalhão ou qualquer outra peça de zinco, removendo material. Com base na geometria e na complexidade, são utilizados fresamento, torneamento, furação, rosqueamento, retificação e outros processos.
Para usinagem CNC, primeiro você precisa criar um modelo CAD usando softwares de design como SolidWorks e AutoCAD, seguido pela programação CNC correspondente (códigos G&M). Em seguida, a máquina CNC executa o código e controla o movimento da ferramenta/peça em um caminho fixo para remoção do material. Devido a essa automação, ela permite a fabricação de peças precisas peças personalizadas com tolerâncias tão baixas quanto ±0.01 mm.
As ligas de Zamak e ZA são escolhas adequadas para projetos de usinagem de zinco, pois apresentam boa usinabilidade. Alguns exemplos de aplicação de peças de zinco usinadas em CNC são barramentos mecânicos, conectores elétricos, invólucros de sensores e acabamentos decorativos.
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Aplicações do material de zinco
Aplicações do zinco
Atualmente, quase metade do zinco consumido no mundo é destinado à galvanização, um processo que cria uma camada protetora de zinco sobre ferro, aço e outros metais. Além disso, diferentes ligas de zinco são processadas para formar as peças desejadas, utilizando diversos métodos de fabricação.
As aplicações comuns do zinco podem ser vistas nas indústrias médica, eletrônica, automotiva, de arquitetura, construção e marítima.
1. Galvanização
O zinco adere fortemente ao material do substrato, formando uma fina camada resistente à corrosão, prolongando a vida útil do produto em até 50%. Métodos como galvanização por imersão a quente, eletrogalvanização e revestimento térmico são utilizados para isso. Por exemplo, a galvanização por imersão a quente é usada para revestir vigas estruturais, guarda-corpos, fixadores mecânicos e transportadores.
2. Indústria automotiva
Geralmente, a fundição e a usinagem CNC são utilizadas na fabricação de peças automotivas de zinco. As ligas de zinco são utilizadas principalmente em itens decorativos ou estruturais para condições de carga baixa a média.
Ligas como Zamak 3, 5 e 7 são fundidas ou usinadas para fazer carcaças de fechaduras de portas em veículos, componentes de direção, acabamentos decorativos, fixadores e muito mais.
3. Indústria Médica
As aplicações do zinco podem ser vistas na área médica, de desfibriladores a estetoscópios. Outro fato interessante é que o zinco também é essencial para o nosso sistema imunológico. Além disso, o zinco possui propriedades mecânicas favoráveis para algumas aplicações de fixação interna e stents.
4. Indústria Eletrônica
O zinco é usado em baterias de armazenamento de energia, sensores e optoeletrônicos. Além disso, conectores, invólucros, eletrodos comerciais e muitos outros itens são feitos com zinco.
5. Arquitetura e Construção
O zinco é usado para galvanizar vigas estruturais, telhados e chapas arquitetônicas. Além disso, produtos como guarnições, fachadas, ferragens para banheiros e sistemas de revestimento são produzidos com zinco.
6. Indústria Marítima
Outro setor que se beneficia muito da alta resistência à corrosão do zinco é o naval. Diversos equipamentos marítimos são revestidos com zinco para resistir a ambientes adversos.
Vantagens e desvantagens do zinco
Prós e contras do Zin
O zinco é um metal versátil com diversos benefícios, incluindo proteção contra corrosão, diversas composições de ligas, propriedades antibacterianas e condutividade elétrica. Ao mesmo tempo, também apresenta algumas limitações. Possui baixa dureza, baixa resistência à fluência e baixo ponto de fusão, além de ser bastante quebradiço em sua forma pura.
Quais são as vantagens do zinco metálico?
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- Prevenção de corrosão: O zinco previne a corrosão do material desenvolvendo uma película de carbonato e óxido na superfície.
- Opções de liga: O zinco pode ser misturado com cobre, alumínio, magnésio e outros metais para melhorar suas propriedades. Possui flexibilidade na composição da liga.
- Excelente Acabamento: Como as peças usinadas de zinco proporcionam uma estética suave e agradável, no revestimento você obtém uma variedade de cores de galvanoplastia para escolher conforme sua necessidade.
- Antibacteriano: O zinco mantém a higiene e é um metal antibacteriano. Isso é especialmente benéfico no processamento de alimentos e em aplicações médicas para manter a limpeza e a segurança.
- Condutividade elétrica: O zinco é um bom condutor elétrico, o que o torna utilizável em conexões elétricas, como conectores e outros itens semelhantes.
- Reciclabilidade: O zinco pode ser reciclado por fusão com uma alta taxa de recuperação, o que o torna uma opção ecologicamente correta.
Quais são as desvantagens do zinco metálico?
- Baixo ponto de fusão: O zinco tem um baixo ponto de fusão e não pode ser usado em aplicações sensíveis ao calor.
- Fragilidade: O zinco puro é quebradiço por natureza e apresenta baixa resistência à tração.
- Reatividade química: O zinco reage com ácidos e álcalis, causando degradação do material. Portanto, não é adequado para condições ácidas e alcalinas.
Leia mais: Diferença entre cromagem, zincagem e níquel
Peças de zinco personalizadas na Boda: serviços de fundição sob pressão e usinagem CNC
Já discutimos muitos tipos e aplicações de zinco, mas você precisa de um parceiro de fabricação para converter zinco bruto em peças e produtos funcionais. Ao escolher um parceiro confiável, você precisa considerar alguns critérios, incluindo capacidade de produção, experiência no setor, disponibilidade de materiais e orçamento.
A Boda pode atender aos seus critérios em termos de qualidade e custo entre diferentes fornecedores e fabricantes. Oferecemos fundição sob pressão de zinco e serviços de usinagem de zinco com base no seu design.
Nossa equipe tem uma década de experiência em prototipagem e produção para diversos setores. Você pode contar com suporte desde a seleção do material até o pós-processamento e o tratamento final da superfície. Envie seu design e cotação antes de iniciar seu projeto. serviços de usinagem
Conclusão
Este artigo aborda diversos aspectos do zinco, desde suas ligas até suas aplicações e métodos de fabricação. Compreender as propriedades do zinco e os tipos de liga pode ajudá-lo a tomar melhores decisões na seleção do material e no método de fabricação a ser utilizado. No fim das contas, o resultado final da peça ou produto depende da precisão com que você escolhe a liga, o método de usinagem e o fabricante corretos.
Caso você tenha mais dúvidas sobre como tornar suas peças de zinco mais eficientes e econômicas, entre em contato com os especialistas da Boda, não importa em que parte do mundo você esteja.
Perguntas Frequentes
O que é zinco?
O zinco é um metal quebradiço e resistente à corrosão, designado por “Zn” e que se encontra na 30ª posição da tabela periódica.
Para que é usado o zinco metálico?
O zinco é usado principalmente para galvanizar aço e ferro para evitar corrosão, e diferentes ligas de zinco são usinadas ou fundidas em componentes industriais.
Do que é feito o zinco?
Produtos feitos de zinco ou que o contêm incluem tubos galvanizados, calhas, telhados, conexões de latão, carcaças fundidas, invólucros de bateria, ânodos de sacrifício e ferragens decorativas.
Qual é o metal mais fácil de derreter?
Entre os metais encontrados no estado sólido (exceto o mercúrio), o césio é o metal mais fácil de fundir, com um ponto de fusão aproximado de 28.5 °C. Se considerarmos o metal comum, trata-se do zinco.