ZINKDRUCKGUSSLEGIERUNGEN
Spezifikationen der Legierungen
Es gibt insgesamt vier bekannte Zinklegierungen, die im Warmkammerdruckgussverfahren verarbeitet werden und die in der Europäischen Norm EN12844 für Zinkgussstücke („Zink und Zinklegierungen – Gussstücke – Spezifikationen“) näher spezifiziert sind.
Alle vier basieren auf dem Zink-Aluminium-Mehrstoffsystem.
Die Legierungen ZP5/ZP0410 (ZnAl4Cu1) und ZP3/ZP0400 (ZnAl4) werden davon weltweit mit Abstand am häufigsten eingesetzt.
In Deutschland wird zusätzlich auch ZP2/ZP0430 bei mechanisch anspruchsvolleren Gussteilen verwendet.
Die chemische Zusammensetzung von Gussteilen, die aus diesen vier Legierungen hergestellt werden, ist in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.
Es ist zu beachten, dass es sich hierbei ausschließlich um die chemische Zusammensetzung für die entsprechenden Gussteile handelt.
Die spezifischen Angaben für die Legierungen, aus denen die Gussteile hergestellt werden, finden sich in der EN-Norm „EN 1774 Zink und Zinklegierungen – Gusslegierungen – In Blockform und in flüssiger Form“.
EN 12844 Zink und Zink-Legierungen – Gussstücke – Spezifikationen
| Kurzbezeichnung | ZP3 | ZP5 | ZP2 | ZP8 | |
| Nummer der Legierung | ZP0400 | ZP0410 | ZP0430 | ZP0810 | |
| Symbol der Legierung | ZnAl4 | ZnAl4Cu1 | ZnAl4Cu3 | ZnAl8Cu1 | |
| Aluminium % | Max. | 4.3
3.7 |
4.3
3.7 |
4.3
3.7 |
8.8
8.0 |
| Min. | |||||
| Kupfer % | Max. | 0.1
|
1.2
0.7 |
3.3
2.7 |
1.3
0.8 |
| Min. | |||||
| Magnesium % | Max. | 0.05
0.025 |
0.05
0.025 |
0.05
0.025 |
0.03
0.015 |
| Min. | |||||
| Blei % | Max. | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.006 |
| Cadmium % | Max. | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.006 |
| Zinn % | Max. | 0.002 | 0.002 | 0.002 | 0.003 |
| Eisen % | Max. | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.06 |
| Nickel % | Max. | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
| Silizium % | Max. | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.045 |
| Zink | Restwert | Restwert | Restwert | Restwert | |
Die einzelnen Legierungselemente sowie die Einhaltung und Kontrolle der angegebenen Gehalte der Elemente in der Legierung sind von großer Bedeutung.
Die Legierungselemente Zink, Aluminium und Kupfer, ergeben je nach Kombination der chemischen Zusammensetzung bestimmte mechanische und physikalische Eigenschaften, die für verschiedene Anwendungen von Vorteil sind.
Die Legierungen ZP2/ZP0430, ZP5/ZP0410 und ZP8/ZP0810 basieren auf Zink, Kupfer und Aluminium mit unterschiedlichen Anteilen.
Sowohl Aluminium als auch Kupfer in den angegeben Grenzen erhöhen die Festigkeit und die Härte der Zinklegierung.
ZP3/ZP0400, ist grundsätzlich eine binäre Zink-Aluminium Legierung, die sich nur aus Zink und Aluminium zusammensetzt.
Diese Legierung wird vorrangig im englischsprachigen und asiatischen Raum eingesetzt.
Zusätzlich zur Verbesserung der Festigkeit hat der Aluminium-Anteil in den Zinkdruckgusslegierungen eine weitere bemerkenswerte Eigenschaft:
Bei Temperaturen unterhalb von 450°C reduziert Aluminium die Reaktivität eisenhaltiger Materialien im Kontakt mit der flüssigen Schmelze drastisch.
Dadurch sind alle Zink-Aluminium-Legierungen mit einer Gießtemperatur unterhalb von 450°C, im schnellen und hochproduktiven Warmkammerdruckgussverfahren verarbeitbar.
Bereits sehr geringe Mengen der Elemente Blei, Kadmium und Zinn führen zu interkristalliner (bzw. intergranulare) Korrosion. In Gegenwart dieser Verunreinigungen wird der Prozess der interkristallinen Korrosion in einer warmen und feuchten Umgebung beschleunigt.
Aus diesen Gründen ist es absolut erforderlich, dass die Gehalte von Blei, Kadmium und Zinn in der Legierung so niedrig wie möglich auf jeden Fall aber innerhalb der in der Norm festgelegten Gehalte eingestellt werden.
Eisen und Nickel bilden zusammen mit Aluminium sehr harte intermetallische Verbindungen und können so zu Problemen bei der nachfolgenden Bearbeitung und Oberflächenbeschichtung der Druckgussteile führen.
Falls Eisen und Nickel in größeren Gehalten vorhanden sind, können sie die mechanischen Eigenschaften negativ beeinflussen. Das kann sich insbesondere bei der Schlagarbeit und der Bruchdehnung bemerkbar machen.
Aus diesem Grund werden die Anteile dieser Elemente gering gehalten und vom Legierungshersteller streng kontrolliert.
Aktuelle äquivalente nationale und internationale Standards
Warmkammerdruckgusslegierungen mit fast identischen chemischen Zusammensetzungen, wie die der Legierungen die der EN-Norm EN 12844, werden auch außerhalb der Europäischen Union (EU) genutzt.
Die bedeutendsten Normen und deren Spezifikationen werden in der nachstehenden Tabelle aufgelistet.
Falls es erforderlich sein sollte, kann jede der entsprechenden Spezifikationen als Ersatz der Legierungen nach EN 12844 genutzt werden.
| EN 12844 (Kurzbezeichnung) | ZP3 | ZP5 | ZP2 | ZP8 |
| USA
ASTM B240/B669 |
AG40A | AG41A | AC43A | ZA8 |
| USA
SAE |
903 | 925 | 921 | – |
| Japan
JIS(H5301) |
ZDC-2 | ZDC-1 | – | – |
| ISO (Internationale Organisation für Standardisierung)
H5301 |
– | – | ||
| Vereinheitlichtes Nummerierungssystem | Z33520 | Z35531 | Z35541 | Z35636 |
Entsprechende nationale Normen in verschiedenen europäischen Ländern vor 1998
Vor 1998 existierte in Europa eine Vielzahl unterschiedlicher nationaler Normen für Zinkdruckgussteile.
Die nachstehende Tabelle gibt Auskunft, wenn Bemusterungen und Zeichnungen von Zinkdruckgussteilen aus der Zeit vor 1998 aktualisiert werden sollen.
| ZP3 | ZP5 | ZP2 | ZP8 | |
| Frankreich
NF A55-010 |
Z-A4 | Z-A4U1 | Z-A4U3 | Z-AEJ1 |
| Deutschland
DIN 1743-2 |
Z400 | Z410 | Z430 | – |
| Italien UNI3717/UNI9406 |
G-ZnAl4 | G-ZnAl4Cu1 | G-ZnAlC3 | G-ZnAl8Cu1 |
| Norwegen
No.18930 |
ZnAl4 | ZnAl4Cu1 | – | – |
| Portugal
NT1632/31 |
FZnAl4Mg | FZnAl4Cu1Mg | – | – |
| Spanien
UNE 37302-88 |
ZnAl4 | ZnAl4Cu1 | ZnAl4Cu3 | – |
| Schweden
SIS147020 |
ZnAl4 | ZnAl4Cu1 | – | – |
| Großbritannien
BS1004 |
Alloy A | Alloy B | – | – |