آلیاژ روی–منیزیم چیست؟

آلیاژهای روی–منیزیم (Zn–Mg) خانواده‌ای از آلیاژهای سبک و مقاوم هستند که از ترکیب فلز روی (Zinc) با مقدار کمی منیزیم(Magnesium) ساخته می‌شوند. منیزیم معمولاً بین ۰.۲ تا ۳ درصد به روی افزوده می‌شود و همین مقدار کم می‌تواند خواص مکانیکی و ساختاری آلیاژ را به شکل چشمگیری بهبود دهد.

این آلیاژها به دلیل استحکام بالا، وزن کم، مقاومت مناسب به خوردگی و قابلیت ریخته‌گری خوب در صنایع مختلف جایگاه مهمی پیدا کرده‌اند.

ترکیب آلیاژهای Zn–Mg

مقدار منیزیم در آلیاژهای روی متفاوت است. ترکیب معمول آن شامل:

• روی (۹۵–۹۹ درصد)
• منیزیم (۰.۲–۳ درصد)
• به‌علاوه مقدار اندکی
• آلومینیوم
• مس
• تیتانیوم
• منگنز

هر کدام از این عناصر می‌توانند خواص خاصی مانند استحکام یا مقاومت خوردگی را تقویت کنند.

چرا به روی، منیزیم اضافه می‌کنند؟

افزودن منیزیم به روی باعث تغییرات مثبت زیر می‌شود:

۱- افزایش چشمگیر استحکام

تشکیل ترکیبات بین‌فلزی Zn–Mg باعث تقویت ساختار کریستالی و افزایش مقاومت مکانیکی می‌شود.

۲- کاهش وزن نهایی قطعه

منیزیم بسیار سبک‌تر از روی است؛ بنابراین با کاهش چگالی، آلیاژ سبک‌تر و مناسب برای قطعات حساس به وزن می‌شود.

۳- بهبود مقاومت در برابر خوردگی

وجود مقدار مناسب Mg باعث پایداری لایه محافظ روی سطح آلیاژ می‌شود.

۴- بهبود قابلیت ریخته‌گری و شکل‌دهی

این آلیاژ از نظر سیالیت، انقباض و قابلیت پرکردن قالب، عملکرد بهتر از بسیاری آلیاژهای دیگر دارد.

خواص مکانیکی و فیزیکی آلیاژهای Zn–Mg

خواص مکانیکی

• استحکام کششی بالا
• سختی مناسب
• مقاومت عالی در برابر سایش
• انعطاف‌پذیری متوسط
• قابلیت شکل‌دهی خوب در دماهای پایین و متوسط

خواص فیزیکی

• چگالی کمتر نسبت به روی خالص
• نقطه ذوب پایین (مناسب برای ریخته‌گری قطعات پیچیده)
• هدایت حرارتی مناسب
• ظاهر براق و نقره‌ای رنگ

کاربردهای آلیاژ روی–منیزیم

به دلیل ترکیب کم‌وزن و مقاوم، این آلیاژ در صنایع زیادی استفاده می‌شود:

صنعت خودرو

• قطعات سبک برای کاهش وزن خودرو
• قسمت‌های تزئینی
• قطعات الکترونیکی و اتصالات

تولید قطعات ریخته‌گری دقیق

• چرخ‌دنده‌ها
• اتصالات مکانیکی
• بدنه قطعات الکترونیک

صنعت هوافضا

• قطعات کوچک، سبک و مقاوم
• تجهیزات داخلی هواپیماها

کامپیوتر و تجهیزات دیجیتال

• بدنه دستگاه‌ها
• اجزای مکانیکی سبک

صنعت ساختمان

• قطعات تزئینی
• یراق‌آلات مقاوم به خوردگی

مزایای آلیاژهای Zn–Mg

• وزن کمتر نسبت به آلیاژهای معمولی روی
• مقاومت سایشی عالی
• سختی و استحکام بالا
• فرایندپذیری خوب
• قابلیت بازیافت بالا
• پایداری ابعادی عالی در طول زمان

معایب آلیاژهای Zn–Mg

• مقاومت پایین‌تر در دماهای بالا
• امکان کاهش شکل‌پذیری هنگام افزایش مقدار Mg
• حساسیت به شرایط ریخته‌گری نادرست

آلیاژهای روی–منیزیم ترکیبی ارزشمند از سبکی، استحکام، مقاومت خوردگی و قابلیت ریخته‌گری هستند. همین ویژگی‌ها باعث شده از این آلیاژها در حوزه‌های مختلف مانند خودرو، هوافضا، الکترونیک و ریخته‌گری دقیق استفاده گسترده‌ای شود.

نحوه تولید آلیاژ روی–منیزیم (Zn–Mg)

مراحل کامل از ذوب تا محصول نهایی:

آلیاژهای روی–منیزیم معمولاً در صنایع ریخته‌گری، خودروسازی و الکترونیک استفاده می‌شوند. برای تولید این آلیاژ، باید روی خالص و منیزیم در شرایط کنترل‌شده در کوره ذوب شوند و سپس با افزودن عناصر کمکی، آلیاژی یکنواخت با خواص مکانیکی مناسب به دست آید.

۱. آماده‌سازی مواد اولیه

الف) روی خالص

روی معمولاً از شمش‌های استاندارد با خلوص ۹۹.۹٪ به بالا استفاده می‌شود.

ب) منیزیم

منیزیم نیز به‌صورت شمش یا گرانول با خلوص بالا استفاده می‌شود.

ج) افزودنی‌های اختیاری

برای بهبود خواص آلیاژ، گاهی مقادیری از آلومینیوم، مس، تیتانیوم یا منگنز نیز اضافه می‌شود.

هدف این مرحله:

حذف رطوبت، آلودگی سطحی، اکسیدها و آماده‌سازی برای ذوب

۲. ذوب فلز روی

روی در کوره القایی یا گازی در دمای حدود ۴۲۰ درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود.

پس از ذوب کامل:

• ناخالصی‌ها از سطح مذاب اسکیمر می‌شود.
• فلاکس‌های مخصوص برای جلوگیری از اکسیدشدن اضافه می‌شوند.

چرا اول روی ذوب می‌شود؟

چون نقطه ذوب روی بسیار کمتر از منیزیم است و کنترل آن آسان‌تر است.

۳. افزودن منیزیم به مذاب روی

افزودن منیزیم یکی از حساس‌ترین مراحل تولید است زیرا منیزیم:

• نقطه ذوب پایین‌تر دارد
• بسیار واکنش‌پذیر است
• در تماس با هوا سریع اکسید و حتی آتش می‌گیرد

روش معمول افزودن منیزیم:

• منیزیم به‌صورت آهسته و کنترل‌شده وارد مذاب روی می‌شود.
• اغلب از پوشش فلاکس یا افزودن منیزیم در محفظه بسته استفاده می‌شود.
• هم‌زدن مکانیکی یا القایی برای یکنواخت شدن ترکیب انجام می‌شود.

نکته مهم:

اگر درصد منیزیم بیش از حد سریع اضافه شود، خطر واکنش شدید و هدر رفت ماده وجود دارد.

۴. افزودن عناصر اصلاح‌کننده (در صورت نیاز)

در برخی گریدها، برای بهبود خواص از مواد زیر استفاده می‌شود:

• آلومینیوم (بهبود سیالیت + افزایش مقاومت خوردگی)
• مس (افزایش استحکام)
• منگنز (کاهش تردی گرم)
• تیتانیوم (ریزکردن دانه‌ها)

این عناصر معمولاً پس از انحلال کامل منیزیم اضافه می‌شوند.

۵. هم‌زدن و یکنواخت‌سازی مذاب

مذاب باید برای مدت مشخصی (بسته به آلیاژ، معمولاً ۵–۱۵ دقیقه):

• به آرامی هم زده شود
• دما ثابت بماند

هدف: یکنواخت شدن کامل ترکیب شیمیایی

۶. سرباره‌گیری

پس از واکنش کامل، اکسیدهای روی و منیزیم در سطح مذاب جمع می‌شوند.

این مواد با اسکیمر حذف می‌شوند تا آلیاژ نهایی کیفیت بالایی داشته باشد.

۷. ریخته‌گری (Casting)

آلیاژ روی–منیزیم معمولاً با یکی از روش‌های زیر ریخته‌گری می‌شود:

ریخته‌گری تحت فشار (Die Casting)

پرکاربردترین روش

• مناسب قطعات کوچک، دقیق و با تیراژ بالا
• مورد استفاده در لوازم خانگی، خودرو، الکترونیک

ریخته‌گری ثقلی (Gravity Casting)

برای قطعات ساده‌تر و تولید متوسط

ریخته‌گری مداوم (Continuous Casting)

برای تولید شمش یا بیلت جهت نورد

۸. عملیات حرارتی (در صورت نیاز)

بسته به نوع آلیاژ، عملیات‌هایی مانند:

• همگن‌سازی (Homogenizing)
• تنش‌زدایی (Stress Relief)
• بهبود استحکام با پیرسختی (Aging)

می‌تواند انجام شود.

۹. شکل‌دهی نهایی (Final Forming)

اگر محصول نهایی نیازمند تغییر فرم باشد، از روش‌های زیر استفاده می‌شود:

• نورد
• اکستروژن
• فورج سبک
• ماشین‌کاری

آلیاژهای Zn–Mg قابلیت خوبی برای فرآیندهای فوق دارند، به‌جز در دماهای بسیار بالا.

۱۰. کنترل کیفیت و آزمایش‌های نهایی

در پایان، قطعات تولیدشده بررسی می‌شوند:

• آزمون ترکیب شیمیایی (اسپکترومتری)
• اندازه‌گیری سختی
• آزمون کشش
• بررسی ساختار میکروسکوپی
• تست ابعادی

این کنترل‌ها تضمین می‌کند آلیاژ مطابق استاندارد باشد.

جمع‌بندی فرایند تولید

فرایند تولید آلیاژ روی–منیزیم شامل این مراحل کلیدی است:

آماده‌سازی شمش‌های روی و منیزیم:

۱.ذوب روی در کوره

۲. افزودن منیزیم به‌صورت کنترل‌شده

۳. اضافه‌کردن عناصر کمکی

۴. هم‌زدن و یکنواخت‌سازی

۵. سرباره‌گیری

۶. ریخته‌گری

۷. عملیات حرارتی

۸. شکل‌دهی

۹. کنترل کیفیت

این آلیاژ به دلیل سبکی، استحکام و ریخته‌گری مناسب در صنایعی مانند خودرو، هوافضا، الکترونیک و ساختمان کاربرد گسترده‌ای دارد.

چنانچه به‌دنبال آلیاژ روی_منیزیم درجه‌یک و قابل اطمینان هستید، بازارگاه فلزات تادا با ارائه محصولات اصل و استاندارد، بهترین انتخاب برای شما خواهد بود.