Caratteristiche chimico-fisiche della zama

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Se ti stai chiedendo come riconoscere la zama, dove si trova e quando è più conveniente utilizzarla, ti sarà tutto più chiaro una volta comprese a fondo le sue caratteristiche chimico-fisiche e anche quelle meccaniche.

Viene infatti utilizzata in tutte quelle situazioni in cui sono richieste le sue proprietà come: durezza, resistenza, peso specifico, limitata corrosione ne tempo, facilità di lavorazione, ecc.

Essendo una lega chimica, le sue proprietà sono influenzate sicuramente dallo zinco, responsabile delle caratteristiche principali, poiché determina soprattutto la densità della zama ma anche il peso specifico della zama, e molto altro.

Trattandosi di una lega di zinco e non del materiale puro, ci sono però anche altri componenti che partecipano alla formulazione e ne influenzano le proprietà.
Se il peso specifico dello zinco è più o meno sempre mantenuto, i metalli che vengono aggiunti possono andare ad influenzarne la resistenza, la durezza, ecc.

In effetti, quando si parla di zama, sarebbe più corretto classificarla come una “famiglia di leghe”, dal momento che esistono più tipologie.
Gli appartenenti a questa famiglia si differenziano tra loro per le concentrazioni percentuali di ciascun elemento legato allo zinco. Si può avere infatti, una lega di rame e zinco, una lega di zinco e alluminio, ecc.

Abbiamo così le leghe stampabili a camera calda la Zama 2 (ZP2), la Zama 3 (ZP3), la Zama 5 (ZP5) e la Zama 8 (ZP8).

Esistono poi anche la Zama 12 (con il 12% di alluminio) e la Zama 27 (con il 27% di alluminio). Queste due leghe sono stampabili solo a camera fredda, perché le alte percentuali di alluminio in esse contenute innalzano la temperatura di fusione a tal punto da non rendere possibile il processo a camera calda.
Il punto di fusione dell’alluminio è infatti molto più alto rispetto a quello dello zinco o del punto di fusione del rame, ecc. Quindi leghe con alte concentrazioni di questo metallo andranno lavorate con un processo diverso.

Quando scegliere una lega di zama piuttosto che l’altra?

Dipende tutto dalle esigenze di progettazione e dal risultato finale che si vuole ottenere.

La ZP3 e la ZP5 sono quelle più utilizzate. Entrambe hanno un’elevata stabilità dimensionale, ma la ZP3 ha una miglior resistenza alla corrosione, mentre la ZP5 è da preferire se si vuole ottenere una resistenza all’impatto davvero alta.
La ZP2 è quella con caratteristiche meccaniche migliori, ma tende ad invecchiare più facilmente delle altre.
La ZP8, invece, offre una resistenza e una durezza del componente davvero elevate, ma di fatto non ha molto mercato a causa del costo elevato richiesto, per il materiale stesso e per la sua lavorazione.

Lavorare con una lega – anziché un metallo puro – offre diversi vantaggi.

Il sistema zinco-alluminio, al quale vengono poi abbinate piccole percentuali di altri elementi, permette di esaltare una caratteristica piuttosto che l’altra, a seconda delle esigenze.

La zama risulta così un materiale versatile e vantaggioso in termini economici, produttivi e di progettazione.

Facciamo un esempio: se aggiungiamo allo zinco l’alluminio – fino al 4,5%, altrimenti otteniamo l’effetto contrario – possiamo abbassare il punto di fusione.
Cosa vuol dire questo?
Che utilizzando la zama – anziché lo zinco puro – puoi risparmiare. Questo perché la quantità di calore richiesta per rendere la zama liquida, e quindi lavorabile, risulta inferiore a quella necessaria per fondere il metallo puro.
E il tutto si traduce in un bel vantaggio economico.

Oppure, sempre aggiungendo l’alluminio – e ancora meglio se ci abbini una piccola percentuale di rame – potresti aumentare la resistenza e la durezza dei tuoi componenti qualora il progetto lo richiedesse.

E così via.

Grazie alla conoscenza di come influisce ciascun elemento chimico su ognuna delle caratteristiche della lega, possiamo scegliere le percentuali più adatte per ottimizzare la lavorazione di un prodotto e modellare le sue qualità secondo le nostre esigenze.

Riassumo in uno schema le composizioni principali delle leghe di zinco:

	ZP3 (ZnAl4)	ZP5 (ZnAlCu3)	ZP2 (ZnAl4Cu3)	ZP8 (ZnAl4Cu1)

Alluminio %	3.7 – 4.3	3.7 – 4.3	3.7 – 4.3	8.0 – 8.8
Rame %	0.1	0.7 – 1.2	2.7 – 3.3	0.8 – 1.3
Magnesio %	0.025 – 0.05	0.025 – 0.05	0.025 – 0.05	0.015 – 0.03
Zinco%	resto	resto	resto	resto

Per comprendere meglio questo schema e capire nel dettaglio come ogni singola aggiunta possa modificare le caratteristiche della lega, bisogna studiare l’influenza determinata dai fattori chimici presenti.

Ti vorrei ricordare che quanto riportato nel mio blog fa sempre riferimento alla normativa attualmente in vigore. In particolare per questo argomento vorrei citare come fonte le Norme UNI EN 1774.

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Ogni elemento della zama può fare la differenza per i tuoi componenti.

Vediamo ora un semplice schema in cui sono riportati i pro e contro dell’aggiunta di ogni singolo componente.

Per prima cosa analizziamo gli effetti dell’alluminio:

La bassa temperatura di fusione, l’elevata colabilità e l’alta stabilità dimensionale rendono la zama adatta alla realizzazione di componenti anche molto complessi.

L’alluminio, assieme allo zinco, è un elemento sempre presente nella composizione della zama.
Da qui emerge il suo ruolo primario all’interno delle leghe.

L’aggiunta dell’alluminio, infatti, offre due vantaggi fondamentali:

Permette di risparmiare sulla quantità di calore necessario a fondere il materiale per lavorarlo.
Aumenta la fluidità della materia prima e per questo rende la fase di stampaggio più semplice e precisa.

Passiamo ora al Rame:

Anche il rame aumenta notevolmente la durezza e la resistenza del componente, ma in questo caso ne riduce la stabilità e la durata nel tempo.

E infine il magnesio:

Attenzione alle impurezze della zama.

Ci sono poi altri elementi che possono essere presenti in piccolissime percentuali e vengono considerati come estranei, perché non graditi.
Si tratta delle così dette “impurezze”, ovvero elementi le cui proprietà all’interno della lega non vengono apprezzate ai fini produttivi.
Se non è possibile eliminarli del tutto, si cerca di mantenerli in concentrazioni davvero minime.
Vediamo allora quali sono i principali elementi che vengono considerati impurezze nel caso della zama:

Ferro
È ammessa una concentrazione massima dello 0,05%.
Aumenta la fragilità della lega, a causa della formazione di scorie che si possono inglobare nel getto. Se presente in alte quantità, forma degli intermetallici con l’alluminio.
Piombo
È ammessa una concentrazione massima dello 0,005%.
Esso induce la lega all’invecchiamento precoce, provoca cricche e distorsioni nel getto, oltre che corrosione intercristallina.
Cadmio
È ammessa una concentrazione massima dello 0,005%.
È responsabile di una diminuzione delle proprietà meccaniche e induce la corrosione intercristallina.
Stagno
È ammessa una concentrazione dello 0,002%.
È il responsabile della creazione di intermetallico con l’alluminio. Peggiora, inoltre, la lavorabilità all’utensile.

Come puoi ben immaginare, per essere sicuri di avere un basso il livello di impurezze è fondamentale rivolgersi ad un fornitore di materia prima affidabile e certificato.
Io stesso mi accerto personalmente del costante controllo eseguito nei laboratori dei miei fornitori su ciascun lotto di materie prime, nel rispetto delle restrittive normative italiane e come garanzia di alta qualità della zama con la quale sono solito lavorare.

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10 buoni motivi per scegliere la zama nella produzione di gioielli

La zama è una lega metallica molto apprezzata nel campo della gioielleria fin dal 1930.

Viene utilizzata per la realizzazione di collane, bracciali, forcine e altri accessori di moda. Si tratta di gioielli molto diffusi, perché poco costosi da produrre ma comunque belli per essere indossati tutti i giorni.

La zama, come abbiamo già visto, è una lega metallica composta prevalentemente da Zinco abbinato ad altri elementi, come l’Alluminio e il Rame.

Questa lega è nata con lo scopo di rendere un ottimo materiale, come lo Zinco, più duro e resistente, ma al tempo stesso anche più duttile per essere lavorato.

Nell’ambito della bigiotteria, il suo successo è collegato proprio a queste caratteristiche.

Infatti, le leghe di zinco sono facili da lavorare, non anneriscono e garantiscono una buona durata nel tempo.

Perché la zama è un ottimo materiale per produrre gioielli

La zama presenta delle proprietà che offrono molti vantaggi in fase di lavorazione.

Inoltre, possiede delle caratteristiche che soddisfano tutti requisiti richiesti nel campo della bigiotteria:

1 – Ha un aspetto attuale e moderno.

Si presta molto bene ad un design contemporaneo e leggero e quindi può essere utilizzata con versatilità per accessori da sfruttare in più occasioni.

2 – È economica rispetto a metalli comunemente utilizzati in gioielleria.

Se paragonate all’oro o all’argento, le leghe di zinco costano molto meno in fase di produzione e quindi il prezzo degli accessori sul mercato risulterà inevitabilmente più basso.

3 – È dura e resistente, come l’acciaio, ma è più leggera.

4 – Non tende a rovinarsi con il tempo.

Può perdere un po’ di lucentezza ma non si deteriora o invecchia con l’uso. Come qualsiasi materiale tende però ad ossidarsi e questo effetto aumenta se lo tocchiamo. Questo perché l’umidità presente sulle mani ha un pH tendenzialmente acido, compreso tra 4,5 – 6.

Per ovviare a questo problema, è necessario sovrapporre uno strato di vernice trasparente a quello galvanico o decorativo. Solo così si potrà preservare nel tempo l’aspetto del colore originale.

Per la manutenzione dei pezzi già anneriti, si sconsiglia l’utilizzo di materiali abrasivi, in quanto c’è il serio rischio che venga asportato anche lo strato galvanico decorativo assieme alla superficie ossidata.

Si può provare a lavare i pezzi con una soluzione di acqua e aceto di mele, tenendo conto di sciacquare abbondantemente alla fine del lavaggio, in modo che non si inneschino effetti corrosivi irreversibili.

5 – Esteticamente è molto versatile.

Ha un’eccellente placcatura, per cui si adatta a molte tipologie di realizzazioni. Inoltre, l’aspetto finale può essere vario e piacevole, sia al naturale, sia scegliendo la cromatura o la verniciatura. Si adatta, poi, molto bene alla bigiotteria femminile ma anche a quella maschile.

6 – Può essere lavorata con finiture di precisione.

Questo lo rende un materiale particolarmente adatto per la produzione di bigiotteria ricca di dettagli e di ottima manifattura.

7 – Ha una facile manutenzione.

Non si sporca come l’argento e non annerisce se protetta con gli opportuni trattamenti superficiali, prolungando quindi la durata del suo bell’aspetto anche con il passare del tempo.

8 – Non causa allergie.

È un materiale ipoallergenico e non provoca irritazione sul corpo, neanche se indossato direttamente e per lunghi periodi.

9 – Lascia la pelle pulita

non crea quell’antiestetico alone sulla pelle tipico di altri metalli che si ossidano a contatto con il sudore.

10 – È riciclabile e non inquina

quindi aiuta al benessere dell’ambiente.

Come vedi, la zama si presta perfettamente al settore degli accessori di bigiotteria. Essendo un materiale molto versatile, è ottima però anche per molti altri utilizzi.

Se vuoi conoscere più a fondo il mondo della zama e le caratteristiche delle leghe di zinco, puoi trovare tutte le informazioni che cerchi nella guida:

“Leghe di zinco: scopri perché utilizzarle per produrre i tuoi componenti”.

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È meglio la Zama o l’Ottone per i tuoi componenti in serie?

Oggi vorrei continuare il filone “Zama vs altri materiali” confrontando due leghe che contengono entrambe dello zinco: la zama, ovviamente, e l’ottone.

Tempo fa avevo confrontato la zama con un altro materiale molto utilizzato, l’alluminio.

Se ti sei perso i miei post sull’argomento e vorresti approfondirlo, li puoi trovare cliccando sui seguenti link:

È meglio la zama o l’alluminio per i tuoi componenti in serie?

Vantaggi che la zama offre rispetto all’alluminio

Zama o Ottone: quando preferire l’uno o l’altro materiale?

L’ottone è una lega formata da rame – in prevalenza – unito ad una percentuale variabile di zinco e altri componenti .

Le proprietà che caratterizzano l’ottone sono influenzate non soltanto dalla composizione chimica, ma anche dal metodo di lavorazione impiegato.

Mentre nel caso della zama il materiale viene trattato sempre attraverso la pressofusione a camera calda, l’ottone può essere plasmato sia per pressofusione a camera fredda che mediante lavorazione da barra (come la tornitura o in generale tutte le tecnologie per asportazioni da truciolo).

Tecniche di lavorazione dell’ottone a confronto con la lavorazione della zama.

Abbiamo già visto in passato come funziona la pressofusione a camera calda utilizzata per la produzione di componenti in zama.

Se non conosci ancora questo processo, puoi approfondirlo leggendo qui:

La pressofusione a camera calda in 8 semplici step

La lavorazione dell’ottone, invece, sfrutta due tecniche diverse a seconda delle esigenze. Queste sono “la pressofusione a camera fredda” e la lavorazione a barra.

La pressofusione a camera fredda dell’ottone.

La pressofusione a camera fredda differisce dalla camera calda per il metodo di fusione del metallo da iniettare.
In questo caso, il metallo viene sciolto in un forno esterno all’impianto di pressofusione e caricato – ciclo per ciclo – all’interno di una camera fredda, che prende banalmente il nome di “contenitore”. Da qui, poi, viene iniettato all’interno dello stampo.
L’ottone lavorato attraverso questo processo viene definito “pressofuso”.

Questa tecnologia “a camera fredda” viene preferita rispetto a quella a “camera calda” per i materiali con alte temperature di fusione, come appunto nel caso dell’ottone.

La pressofusione a camera fredda offre la possibilità di ottenere spessori abbastanza ridotti e componenti complessi, con una buona rifinitura della superficie.

Lo svantaggio principale è che un tale impianto richiede degli investimenti molto elevati, e a questi va aggiunto il costo dello stampo.

La lavorazione a barra dell’ottone

L’ottone viene trafilato in barre e poi lavorato alle macchine utensili (solitamente torni o transfert).

È particolarmente adatto per le minuterie in ottone ed, in generale, per tutti quei pezzi molto piccoli, che non sono realizzabili con la fusione a camera fredda.

La distinzione tra i due metodi di lavorazione è utile per comprendere le differenze attribuibili ad un componente in ottone pressofuso rispetto ad uno lavorato a barra.
Andiamo allora a conoscere nel dettaglio quali sono le caratteristiche della zama in confronto alle caratteristiche dell’ottone

Densità

La zama, si sa, è un materiale con densità abbastanza elevata.
Come abbiamo visto in passato, questo aspetto può conferire maggior qualità percepita del materiale, ma può rappresentare talvolta uno svantaggio, perché appesantisce il componente.
Come si vede anche dal grafico, l’ottone è però un materiale ancora più denso, e quindi pesante, rispetto alla zama.
Questo vuol dire che la zama diventa vantaggiosa rispetto all’ottone se nei requisiti di progetto bisogna prestare attenzione al peso del componente.

Allungamento % a rottura

Se vogliamo analizzare l’allungamento a rottura del materiale ottone, dobbiamo partire da una distinzione effettuata sulla base del tipo di lavorazione utilizzato. Sarà questo ad influenzare la percentuale di resistenza del componente.

I pezzi pressofusi, infatti, presentano valori molto bassi di allungamento, sia nel caso della zama che dell’ ottone.

Con la tornitura, invece, si ottiene un pezzo di ottone che potrà subire un allungamento percentuale molto elevato (fino al 30% circa) prima di spezzarsi. Questo perché la lega lavorata a barra è più morbida e malleabile rispetto a quella sottoposta a pressofusione.

Resistenza allo snervamento

Anche in questo caso, la tecnica di lavorazione dell’ottone ne influenza le proprietà.

La resistenza allo snervamento di un pezzo in zama risulta pertanto:
– comparabile a quella dell’ottone estruso;
– superiore a quella del pressofuso in lega di ottone.

Sei curioso di confrontare le caratteristiche degli altri…

È meglio la Zama o la Plastica per i tuoi componenti in serie?

La plastica è al terzo posto tra i materiali più prodotti dall’uomo.
Dal 1950 è stata introdotta nell’industria in larga scala ed è stata per lungo tempo tra i materiali preferiti nelle fabbricazioni in serie degli articoli più svariati.

Ad oggi, molte aziende stanno riconvertendo la loro produzione, abbandonando le sostanze plastiche a favore di altre materie prime più ecosostenibili.

Infatti, uno dei problemi principali legati a questo composto è l’elevato tasso di inquinamento che causa.

Ogni anno almeno 8 milioni di tonnellate di plastica invadono i nostri mari e si stima che negli oceani siano già stati accumulati oltre 150 milioni di tonnellate di questo materiale.
Se non si limita la produzione di oggetti realizzati con questa sostanza, nel 2050 potremmo ritrovarci con più plastica che pesci in mare (valori calcolati in base peso).

Secondo un rapporto dell’Ocse sul mercato della plastica, solo il 15% di questo materiale viene davvero riciclato. Il 25% viene incenerito, mentre il restante 60% finisce in discarica. Una volta lì o viene bruciato all’aperto – rilasciando sostanze inquinanti- o resta disperso nell’ambiente.

Se stai pensando di avviare una produzione di componenti in plastica, non puoi non tenere conto di questo aspetto, che ha sensibilizzato ormai sempre più aziende.

Tra le alternative dei materiali che potresti valutare c’è la zama: un’alternativa più ecologica e al 100% riciclabile.

(Scopri di più nell’articolo “Sicurezza e rispetto ambientale: perché la zama è meglio della plastica”)

In realtà, la zama non si può considerare come una vera e propria alternativa diretta della plastica. Le caratteristiche dei due materiali sono talmente differenti che il risultato del prodotto finale non è esattamente lo stesso.
A tal proposito ti invito a leggere anche il post di approfondimento: “Scegli la zama, anziché la plastica, per migliorare la qualità dimensionale e percepita dei tuoi componenti”

Perciò, realizzare un articolo in zama anziché in plastica potrebbe essere percepito come un’evoluzione della qualità del tuo prodotto.
Sempre che le esigenze del componente siano tali da permettere una sostituzione tra i due materiali.

Se la plastica è una soluzione più leggera ed economica, la zama è un’alternativa più prestigiosa e destinata a durare nel tempo.

Immagina, infatti, di avere davanti a te lo stesso pezzo, ma realizzato in due versioni differenti: la prima interamente in zama, la seconda in plastica.

Ti basterà guardarli per percepire la differenza, ma sarà toccandoli e maneggiandoli che capirai davvero quale dei due pezzi risponde meglio alle tue esigenze.

La zama, infatti, appare subito robusta e più fredda.
Trasmette anche una sensazione di solidità ed efficacia strutturale.
Un prodotto in lega di zinco si presenta, pertanto, come un componente massiccio, sinonimo di resistenza e sicurezza, in termini di qualità.

La plastica, invece, si mostra più leggera, pratica e veloce.
La ritroviamo quotidianamente proposta in prodotti “usa e getta” o comunque destinati a durare non troppo a lungo.

Se dopo aver effettuato una prima analisi superficiale, decidi di studiare le singole caratteristiche del materiale a livello tecnico, allora puoi notare come tali proprietà influenzino non solo la resa del prodotto finale, ma anche il processo di lavorazione (con annessi i tempi di produzione e gli aspetti economici, per niente secondari).

(Se hai sempre pensato che lavorare la plastica fosse conveniente, leggi anche: “Lo stampaggio ad iniezione plastica è davvero la tecnologia più economica per i tuoi componenti?”)

Faremo ora un confronto dettagliato tra la famiglia delle leghe di zinco e le materie plastiche.
Lo scopo del mio articolo è quello di renderti più semplice e comprensibile quale materiale sia più indicato alla tua produzione in serie.

Di seguito, ti mostrerò anche dei grafici utili a darti subito un’idea visiva del paragone tra le diverse materie prime.

Ovviamente, mi sono limitato a prendere in esame – e a rappresentare nei grafici – solo alcuni dei materiali tra quelli più utilizzati.

Solo per le materie plastiche, infatti, potremmo considerare migliaia di composti differenti, tra famiglie ed ulteriori divisioni in sottofamiglie.
Discorso analogo per la zama: non ho preso in esame tutte le leghe esistenti, ma ho voluto limitarmi a quelle più impiegate nelle produzioni di componenti, ovvero la zama 2, 3, 5, 8.

Densità

La zama risulta essere circa 6 volte più densa della plastica.

La densità influenza ovviamente il peso del materiale, e questo può rappresentare uno svantaggio o una qualità ricercata, a seconda del componente da realizzare.

Se ai tuoi prodotti desideri conferire leggerezza, allora dovrai preferire la plastica.

Ma se vuoi invece attribuire loro la consistenza e la sensazione di robustezza, unita ad un’alta qualità percepita, allora la zama è la scelta giusta per te.

Allungamento % a rottura

L’allungamento percentuale a rottura della zama è del 4 – 8 %, inferiore a quello possibile con le materie plastiche in generale.

Trattandosi di una caratteristica inversamente proporzionale alla durezza, è naturale che materiali morbidi come le plastiche si prestino meglio all’allungamento.

La zama, pertanto, sarà indicata nelle produzioni in cui si cerca la rigidità, accompagnata da una maggior precisione.

La plastica, in generale, andrà bene per pezzi che dovranno risultare più malleabili.

A questo proposito però va fatta un’osservazione: il valore di allungamento percentuale può variare di molto in base alla tipologia di plastica presa in esame.
Un esempio lo hai subito osservando il grafico e facendo un confronto tra il poliossimetilene (POM-resina acetalica) e il policarbonato.

Un discorso a parte andrebbe fatto anche per le resine caricate a vetro.
In questo caso, maggiore è la quantità di fibra di vetro presente all’interno, minore sarà l’elasticità conferita al componente.

Resistenza allo snervamento

Anche qui notiamo delle differenze importanti.

Di fatto, un metallo come la zama offre delle caratteristiche migliori per un uso strutturale.
Tra queste caratteristiche c’è proprio la resistenza allo snervamento che risulta di molto superiore a quella delle plastiche.

Di conseguenza, il maggior carico di snervamento rende la zama molto più resistente nel sopportare:

sforzi a taglio;
torsioni;
piegature;
compressioni.

Vorresti confrontare la zama e le sue proprietà…