Цинковый сплав марки ЦАМ10-5 является широко востребованным материалом в металлургической промышленности, используемым преимущественно для изготовления отливочных изделий методом литья под давлением, а также, в меньшей степени, в кокиль и песчаные формы. Данный сплав относится к группе цинковых деформируемых сплавов, обработка которых производится в горячем состоянии при температурах 200-300°C. Благодаря оптимальному содержанию алюминия и меди, материал демонстрирует отличные механические характеристики, что делает его эффективной альтернативой латуни в ряде технических применений.

Расшифровка маркировки и состав сплава ЦАМ10-5

Маркировка сплава ЦАМ10-5 соответствует принятой в отечественной металлургии системе обозначений:

Ц — цинк (основа сплава)
А — алюминий (основной легирующий элемент)
М — медь (второй легирующий элемент)
10 — процентное содержание алюминия (10%)
5 — процентное содержание меди (5%)

Химический состав сплава ЦАМ10-5

Согласно требованиям ГОСТ 21437-95 и ГОСТ 21438-95, химический состав сплава ЦАМ10-5 должен соответствовать следующим параметрам:

Элемент	Содержание, %	Влияние на свойства материала
Цинк (Zn)	основа (≈85%)	Формирует основу сплава, обеспечивает литейные свойства и коррозионную стойкость
Алюминий (Al)	9,0-11,0 (номинально 10,0)	Повышает механические свойства, улучшает текучесть, снижает коэффициент теплового расширения
Медь (Cu)	4,0-6,0 (номинально 5,0)	Повышает прочность, твердость, износостойкость и сопротивление ползучести
Магний (Mg)	0,03-0,1	Замедляет процессы старения, повышает прочность, предотвращает межкристаллитную коррозию
Железо (Fe)	не более 0,10	Нежелательная примесь, контролируется для сохранения технологических свойств
Свинец (Pb)	не более 0,005	Вредная примесь, строго ограничивается для предотвращения изменения размеров
Кадмий (Cd)	не более 0,004	Вредная примесь, строго ограничивается для сохранения стабильности размеров
Олово (Sn)	не более 0,002	Вредная примесь, строго контролируется для предотвращения коробления и растрескивания

Особое внимание при производстве сплава ЦАМ10-5 уделяется использованию цинка повышенной чистоты с минимальным содержанием вредных примесей (олова, кадмия, свинца). Присутствие магния в количестве 0,03-0,1% играет важную роль в замедлении процессов старения и предотвращении межкристаллитной коррозии, что значительно повышает эксплуатационные характеристики готовых изделий.

Физико-механические свойства сплава ЦАМ10-5

Сплав ЦАМ10-5 обладает комплексом физических и механических характеристик, делающих его привлекательным для широкого спектра технических применений:

Характеристика	Значение	Единица измерения
Плотность	6,6-6,8	г/см³
Температура плавления	375-419	°C
Предел прочности при растяжении	270-320	МПа
Относительное удлинение	2-5	%
Твердость по Бринеллю	100-120	HB
Модуль упругости	85-95	ГПа
Теплопроводность	110-115	Вт/(м·К)
Коэффициент линейного расширения	23-27·10⁻⁶	K⁻¹
Удельное электрическое сопротивление	7,5-8,0	мкОм·м

Сплав ЦАМ10-5 демонстрирует высокие показатели прочности и твердости при несколько ограниченной пластичности. Важной особенностью материала является существенное изменение ударной вязкости при понижении температуры, что необходимо учитывать при проектировании изделий для эксплуатации в условиях низких температур.

Технологические свойства и особенности обработки ЦАМ10-5

Литейные и деформационные свойства

Сплав ЦАМ10-5 обладает следующими технологическими характеристиками:

Хорошая жидкотекучесть, обеспечивающая качественное заполнение форм сложной конфигурации
Оптимальный температурный интервал литья: 410-450°C
Температурный интервал для горячей деформационной обработки: 200-300°C
Удовлетворительная обрабатываемость резанием
Ограниченная способность к холодной деформации
Хорошая свариваемость при использовании специальных технологий

Феномен старения и способы его контроля

Одной из ключевых особенностей сплава ЦАМ10-5 является его подверженность процессам старения, которые могут приводить к изменению линейных размеров, короблению и даже растрескиванию отливок. Данный феномен связан с постепенными структурными изменениями в материале после его кристаллизации и охлаждения.

Для минимизации негативного влияния процессов старения применяются следующие технологические решения:

Добавление магния в количестве 0,03-0,1%, что существенно замедляет процессы старения и повышает прочностные характеристики сплава
Использование цинка повышенной чистоты с минимальным содержанием вредных примесей
Применение специальных режимов термической обработки для стабилизации структуры
Оптимизация состава сплава для достижения минимальных изменений линейных размеров в готовых изделиях
Контроль скорости охлаждения отливок для предотвращения образования нежелательных структурных составляющих

При правильно подобранном составе и технологических параметрах производства можно добиться того, что изменения линейных размеров в отливках становятся практически неразличимыми, что существенно расширяет область применения сплава ЦАМ10-5 для изготовления ответственных деталей.

Контроль качества сплава ЦАМ10-5

Для обеспечения стабильно высокого качества выпускаемой продукции, сплав ЦАМ10-5 проходит многоступенчатый контроль согласно требованиям ГОСТ 21437-95 и ГОСТ 21438-95:

Контроль химического состава каждой плавки методами спектрального анализа
Проверка механических свойств на образцах-свидетелях
Металлографические исследования для оценки структуры материала
Визуальный контроль качества поверхности чушек и слитков
Контроль массы чушек (не должна превышать 27 кг)
Проверка на отсутствие видимых дефектов поверхности

Сплавы ЦАМ10-5 чаще всего изготавливаются в виде чушек массой до 27 кг. На поверхности чушек не должно быть видимых дефектов, таких как трещины, посторонние включения, следы коррозии. Каждая чушка маркируется обозначением ЦАМ10-5, что позволяет идентифицировать материал и контролировать его перемещение на всех этапах производственного процесса.

Области применения сплава ЦАМ10-5

Благодаря своим уникальным свойствам, сплав ЦАМ10-5 находит широкое применение в различных отраслях промышленности:

Машиностроение

Корпусные детали механизмов средней нагруженности
Компоненты тормозных систем
Детали приборных панелей
Корпуса редукторов и насосов
Направляющие и опорные элементы

Автомобильная промышленность

Элементы карбюраторов и систем впрыска
Детали приборов и панелей управления
Корпуса электрических разъемов
Детали тормозных систем
Элементы декоративной отделки

Электротехническая промышленность

Корпуса электрических приборов
Детали электрических соединителей
Элементы осветительных систем
Экранирующие компоненты
Радиаторы охлаждения электронных устройств

Бытовая техника и приборостроение

Корпусные детали бытовых приборов
Компоненты систем кондиционирования
Детали замков и запорных механизмов
Элементы оптических приборов
Корпуса измерительных устройств

Строительство и архитектура

Элементы фурнитуры
Декоративные архитектурные детали
Компоненты осветительных систем
Детали сантехнического оборудования
Крепежные элементы специального назначения

Формы поставки сплава ЦАМ10-5

Компания "ОборонСпецСплав" предлагает широкий ассортимент продукции из сплава ЦАМ10-5 в различных формах поставки:

Наименование	Характеристики	Описание и применение
Цинковая чушка ЦАМ10-5	Вес: до 27 кг Соответствие: ГОСТ 21437-95	Изделие с добавлением алюминия (10%) и меди (5%), обладающее выраженными антикоррозийными свойствами и высокой прочностью. Используется для литья под давлением ответственных деталей и компонентов различного назначения.
Цинковый лист ЦАМ10-5	Толщина: 0,5-5,0 мм Размеры: по стандартам или под заказ	Отличается высокой коррозионной стойкостью и значительным пределом прочности. Преимущественно используется для покрытия изделий из других сплавов с целью защиты от коррозии и повышения эксплуатационных характеристик.
Слиток цинка ЦАМ10-5	Размеры: стандартные или по спецификации заказчика Температура плавления: 419°C	Характеризуется оптимальными химическими свойствами, обеспечивающими стабильные характеристики при литье. Применяется для производства ответственных деталей с высокими требованиями к качеству поверхности и точности размеров.
Цинковая лента ЦАМ10-5	Толщина: 0,3-3,0 мм Ширина: по требованию заказчика	Изготавливается методом прокатки и обладает высокой однородностью структуры и свойств. Используется для производства штампованных деталей и компонентов, а также для защитных покрытий.
Цинковая проволока ЦАМ10-5	Диаметр: 1-8 мм	Применяется для изготовления крепежных элементов специального назначения и в процессах металлизации. Отличается высокой прочностью и стабильностью свойств.

Вся продукция из сплава ЦАМ10-5 сопровождается сертификатами качества, подтверждающими соответствие материала требованиям ГОСТ 21437-95 и ГОСТ 21438-95. По согласованию с заказчиком возможно изготовление нестандартных типоразмеров и форм поставки.

Преимущества и недостатки сплава ЦАМ10-5

Преимущества:

Высокие механические характеристики, сравнимые с некоторыми марками латуни
Хорошая коррозионная стойкость в атмосферных условиях
Отличные литейные свойства, особенно при литье под давлением
Хорошая обрабатываемость резанием
Более низкая плотность по сравнению с латунью, что позволяет уменьшить массу изделий
Высокая теплопроводность
Экономическая эффективность производства
Возможность вторичной переработки
При добавлении магния снижается эффект старения и повышается прочность

Недостатки:

Подверженность процессам старения, требующая специальных мер контроля
Склонность к изменению линейных размеров в процессе эксплуатации
Значительное изменение ударной вязкости при пониженных температурах
Ограниченная пластичность, особенно при холодной деформации
Необходимость строгого контроля содержания вредных примесей
Требует специальных технологических режимов обработки
Ограниченная жаропрочность и жаростойкость
Чувствительность к некоторым агрессивным химическим средам
Возможность коробления и растрескивания при неправильной технологии производства

Сравнение ЦАМ10-5 с другими материалами

Для оптимального выбора материала полезно сравнить характеристики сплава ЦАМ10-5 с альтернативными материалами:

Параметр	ЦАМ10-5	ЦАМ4-1	Латунь ЛС59-1	Алюминиевый сплав АК12
Предел прочности при растяжении, МПа	270-320	300-350	320-400	160-180
Относительное удлинение, %	2-5	6-10	15-20	1-3
Твердость, HB	100-120	100-120	100-150	50-60
Плотность, г/см³	6,6-6,8	6,8-6,9	8,4-8,5	2,65-2,70
Температура плавления, °C	375-419	380-420	880-900	555-590
Литейные свойства	отличные	хорошие	удовлетворительные	отличные
Коррозионная стойкость	высокая	высокая	средняя	хорошая
Обрабатываемость резанием	хорошая	хорошая	отличная	хорошая
Подверженность старению	средняя	низкая	отсутствует	низкая
Относительная стоимость	средняя	средняя	высокая	средняя

Сплав ЦАМ10-5 обладает более высокими прочностными характеристиками по сравнению с другими цинковыми сплавами (например, ЦАМ4-1), но при этом демонстрирует несколько меньшую пластичность. По сравнению с латунью ЛС59-1, сплав ЦАМ10-5 имеет сопоставимую твердость, но уступает в пластичности и жаростойкости, при этом существенно превосходя латунь по литейным свойствам и стоимостным показателям. Алюминиевые сплавы (например, АК12) имеют значительно меньшую плотность, но уступают ЦАМ10-5 по прочностным характеристикам.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как предотвратить эффект старения в изделиях из сплава ЦАМ10-5?

Для минимизации эффекта старения в изделиях из сплава ЦАМ10-5 рекомендуется: 1) Использовать сплав с добавлением магния в количестве 0,03-0,1%, что значительно замедляет процессы старения; 2) Применять цинк повышенной чистоты с минимальным содержанием вредных примесей (олова, кадмия, свинца); 3) Проводить стабилизирующую термическую обработку готовых изделий; 4) Соблюдать оптимальные режимы литья и охлаждения отливок; 5) При проектировании изделий учитывать возможные изменения размеров, делая соответствующие допуски; 6) Для особо ответственных деталей рекомендуется проводить дополнительную термическую обработку для стабилизации структуры и свойств. Соблюдение этих рекомендаций позволяет получать изделия с высокой размерной стабильностью и продолжительным сроком эксплуатации.

В чем преимущества сплава ЦАМ10-5 перед латунными сплавами?

Основные преимущества сплава ЦАМ10-5 перед латунными сплавами заключаются в следующем: 1) Более низкая стоимость производства благодаря меньшей цене исходных компонентов; 2) Меньшая плотность (6,6-6,8 г/см³ против 8,4-8,5 г/см³ у латуни), что позволяет снизить массу изделий при сохранении функциональности; 3) Значительно лучшие литейные свойства, особенно при литье под давлением; 4) Более низкая температура плавления (375-419°C против 880-900°C у латуни), что снижает энергозатраты на производство; 5) Повышенная коррозионная стойкость в атмосферных условиях; 6) Возможность более точного воспроизведения сложных геометрических форм при литье; 7) Лучшие демпфирующие свойства, снижающие уровень вибраций и шума. При этом необходимо учитывать, что латунь превосходит ЦАМ10-5 по пластичности, жаропрочности и стабильности размеров в течение длительного срока эксплуатации.

Какие особенности обработки сплава ЦАМ10-5 необходимо учитывать?

При обработке сплава ЦАМ10-5 следует учитывать следующие технологические особенности: 1) Оптимальный температурный интервал для горячей деформации составляет 200-300°C; выход за эти пределы может привести к растрескиванию материала или недостаточной пластичности; 2) При литье под давлением рекомендуемая температура расплава составляет 410-450°C; 3) Для получения качественных отливок необходим тщательный контроль температуры формы и скорости охлаждения; 4) При механической обработке рекомендуется использовать острозаточенный инструмент из быстрорежущей стали или твердых сплавов; 5) Скорости резания могут быть относительно высокими, но следует избегать перегрева зоны обработки; 6) При финишной обработке рекомендуется применять специальные полировальные составы для цинковых сплавов; 7) Сварка возможна, но требует специальных технологий из-за низкой температуры плавления и высокой теплопроводности материала; 8) Для защиты от коррозии и улучшения внешнего вида может применяться хромирование, никелирование или нанесение лакокрасочных покрытий.

Можно ли использовать сплав ЦАМ10-5 для деталей, контактирующих с пищевыми продуктами?

Использование сплава ЦАМ10-5 для деталей, контактирующих с пищевыми продуктами, имеет существенные ограничения: 1) Цинковые сплавы потенциально могут выделять ионы цинка при контакте с кислыми средами, что делает их непригодными для непосредственного контакта с большинством пищевых продуктов; 2) Для применения в пищевой промышленности изделия из ЦАМ10-5 должны иметь защитные покрытия, сертифицированные для контакта с пищевыми продуктами (никелирование, хромирование, специальные полимерные покрытия); 3) Без дополнительной защиты сплав может использоваться только для деталей, не имеющих прямого контакта с пищей (внешние корпусные детали оборудования, крепежные элементы, опорные конструкции); 4) При проектировании оборудования для пищевой промышленности рекомендуется отдавать предпочтение специализированным пищевым нержавеющим сталям или сертифицированным алюминиевым сплавам; 5) В каждом конкретном случае необходимо руководствоваться санитарно-эпидемиологическими нормами и правилами, действующими в данной отрасли и регионе.

Заключение

Цинковый сплав ЦАМ10-5 – это высококачественный материал с содержанием 10% алюминия и 5% меди, обеспечивающий отличные литейные свойства в сочетании с хорошими механическими характеристиками. Благодаря добавлению магния удается значительно снизить эффект старения и повысить стабильность размеров изделий.

Компания "ОборонСпецСплав" предлагает широкий ассортимент продукции из сплава ЦАМ10-5 различных форм и типоразмеров в соответствии с ГОСТ 21437-95 и ГОСТ 21438-95, а также выполняет индивидуальные заказы по спецификациям клиентов.

Данная статья подготовлена на основе материалов ГОСТ 21437-95, ГОСТ 21438-95 и других нормативных документов, регламентирующих производство и характеристики цинковых сплавов. В статье учтен многолетний практический опыт специалистов компании "ОборонСпецСплав" в области металлургии и применения цинковых сплавов в различных отраслях промышленности.

Цинковый сплав ЦАМ10-5: детальный анализ характеристик и областей применения