معرفی زاماک و ترکیب شیمیایی
زاماک (ZAMAK) نوعی آلیاژ بر پایه فلز روی است که حدود ۹۴–۹۶٪ ترکیب آن را روی تشکیل میدهد و در کنار آن آلومینیوم (~۴٪) بهعنوان آلیاژ اصلی حضور دارد. همچنین درصدهای کمی از عناصر مس و منیزیم (معمولاً مجموعاً حدود ۰٫۵ تا ۱٫۵٪) در ترکیب زاماک موجود است. نام «زاماک» در واقع از حروف اول نام آلمانی فلزات تشکیلدهنده آن یعنی Zink و Aluminium و Magnesium و Kupfer گرفته شده است. این آلیاژ نخستین بار در سال ۱۹۲۹ توسط شرکت New Jersey Zinc در آمریکا توسعه یافت. زاماک به خانواده آلیاژهای روی-آلومینیوم تعلق دارد و مشخصه آن ثابت بودن حدود ۴٪ آلومینیوم در ترکیب است. برای جلوگیری از مشکل معروف «بیماری روی» (پدیده خوردگی و شکنندگی ناشی از ناخالصی در آلیاژهای روی)، تولید زاماک از روی با خلوص بسیار بالا (۹۹٫۹۹٪) انجام میشود که موجب پایداری بلندمدت این آلیاژ میگردد.
خواص فیزیکی و مهندسی زاماک
زاماک به علت پایه روی، دارای چگالی نسبتاً بالا (~۶٫۶ تا ۶٫۷ گرم بر سانتیمتر مکعب) است که اندکی سبکتر از فولاد و بهمراتب سنگینتر از آلومینیوم میباشد. نقطه ذوب یا محدوده انجماد آن در حدود ۳۷۹–۳۸۵ درجه سانتیگراد است که نسبتاً پایین بوده و باعث میشود زاماک برای فرآیند ریختهگری تحت فشار (دایکست) بسیار مناسب باشد (مصرف انرژی ریختهگری آن حدود ۲۵٪ کمتر از آلیاژهای آلومینیوم است). این آلیاژ بهدلیل ترکیب ویژهاش، از استحکام مکانیکی و پایداری ابعادی خوبی برخوردار است. به عنوان نمونه، زاماک ۳ (آلیاژ استاندارد زاماک) دارای استحکام کششی حدود ۲۶۰–۲۷۰ مگاپاسکال و سختی برینل حدود ۸۰ میباشد. افزودن مقادیر اندک مس در برخی گریدها سبب افزایش استحکام و سختی میشود؛ مثلاً زاماک ۵ که حدود ۱٪ مس دارد، استحکام کششی را تا حدود ۳۳۰ مگاپاسکال بالا برده است اما در مقابل درصد ازدیاد طول و چقرمگی آن کمی کاهش مییابد. زاماک بهراحتی قابلیت ریختهگری دقیق و پرکردن قالب را دارد و قطعات تولیدشده از آن از نظر پایداری ابعادی در درازمدت پایدار هستند. از دیگر ویژگیهای مهندسی زاماک میتوان به قابلیت عالی آن در آبکاری الکتریکی، رنگپذیری و پوششدهی کرومات اشاره کرد که امکان ایجاد پوششهای محافظ و تزئینی با کیفیت را روی قطعات زاماک فراهم میسازد.
کاربردهای زاماک در صنایع مختلف
زاماک به خاطر ترکیب و خواص خود، در طیف گستردهای از صنایع به کار میرود. در ادامه به مهمترین موارد استفاده این آلیاژ در صنایع مختلف اشاره شده است:
صنعت خودروسازی: بسیاری از قطعات خودرو که به روش دایکست تولید میشوند از آلیاژ زاماک هستند. برای مثال انواع دستگیره در، قفلها، کاربراتورها، قطعات تزیینی بدنه و قطعات پمپها را با ریختهگری زاماک میسازند که ترکیب مناسبی از استحکام و دقت ابعادی ارائه میدهند. زاماک 5 به دلیل استحکام بالاتر، برای قطعات تحت تنش در خودرو (و حتی در برخی قطعات هوافضا) استفاده میشود.
لوازم خانگی و برقی: در بسیاری از لوازم خانگی از قطعات زاماک استفاده میشود. به عنوان نمونه بدنه و تیغه برخی مخلوطکنها، اجزای پنکه سقفی، اتصالات شیرآلات گازی و آبی، دستگیرهها و لولاهای وسایل خانگی و قطعات چرخدنده در لوازم برقی از این آلیاژ ساخته میشوند. دلیل کاربرد آن در این موارد ترکیب خواصی چون مقاومت به خوردگی، ظاهر براق و قابلیت تولید انبوه دقیق است.
قفل، یراقآلات و ابزارها: یکی از بزرگترین حوزههای مصرف زاماک، صنعت قفلسازی و یراقآلات است. بدنه قفلها، دستگیرههای در، لولاها، ابزارهای دستی و قطعات سازوکارهای قفل از زاماک تولید میشوند که استحکام کافی، مقاومت به سایش و ضدزنگ بودن را تضمین میکند. همچنین بسیاری از اتصالات کابینت، تجهیزات حمام (شیرآلات، سردوشها) و سایر یراقآلات به دلیل درخشندگی و قابلیت آبکاری خوب زاماک از این آلیاژ ساخته میشوند.
الکترونیک و تجهیزات برقی: در صنایع الکترونیک، زاماک برای ساخت بدنهٔ برخی تجهیزات، کانکتورها، سوکتها و قطعات محافظ به کار میرود. به دلیل قابلیت قالبگیری دقیق، میتوان قطعات پیچیده مانند بدنه موتورهای الکتریکی کوچک، محفظه سنسورها و قطعات اتصالات برق را با زاماک تولید کرد. همچنین هدایت حرارتی نسبتاً خوب این آلیاژ باعث میشود در برخی هیتسینکهای کوچک یا قطعات انتقال حرارت هم به کار گرفته شود.
اسباببازی و مصنوعات تزیینی: آلیاژ زاماک در تولید اسباببازیهای فلزی و اجسام مدل بسیار رایج است. به عنوان مثال خودروهای اسباببازی فلزی (ماشینهای مدل)، قطعات فیگورهای فلزی، مدالها و نشانها را با روش دایکست از زاماک میسازند. مزیت اصلی در این کاربردها، قابلیت ریختهگری قطعات کوچک با جزئیات دقیق و سطح صاف است. همچنین جواهرات ارزانقیمت و اجسام دکوری مانند قاب عکس، مجسمههای کوچک و شمعدان نیز گاهاً از زاماک ساخته میشوند که پس از آبکاری ظاهری شبیه نقره یا طلا پیدا میکنند.
بهطور خلاصه، زاماک به دلیل قابلیت ریختهگری عالی، پرداختپذیری و استحکام مناسب در صنایعی از خودرو و لوازم خانگی گرفته تا قفلسازی، الکترونیک و اسباببازیسازی کاربرد فراوان دارد و حضور آن در بسیاری از قطعات فلزی اطراف ما قابل مشاهده است.
تحلیل بازار جهانی زاماک در سالهای ۲۰۲۱ تا ۲۰۲۴
روند تولید و مصرف: بازار جهانی زاماک (آلیاژهای روی-آلومینیوم) طی سالهای اخیر رشد نسبتاً پایداری را تجربه کرده است. کل مصرف جهانی زاماک در سال ۲۰۲۴ حدود ۸ میلیون تن برآورد شده که تقریباً معادل سال قبل بوده و رکورد تاریخی مصرف محسوب میشود. این رقم نشاندهنده رشد میانگین حدود ۲٫۷٪ در سال از ۲۰۱۳ تا ۲۰۲۴ است، هرچند در این بین نوساناتی نیز مشاهده شده است. پس از افت نسبی در سال ۲۰۲۰ (به دلیل همهگیری کرونا)، در سال ۲۰۲۱ جهش قابل توجهی رخ داد؛ به طوری که حجم مصرف جهانی نسبت به سال قبل ۵٫۷٪ افزایش یافت و تولید جهانی نیز بیش از ۷٪ رشد نشان داد. این رشد عمدتاً ناشی از بازگشت تقاضای صنایع خودروسازی و ساختمانسازی پس از رکود سال ۲۰۲۰ بود. در سال ۲۰۲۲ روند رشد ادامه یافت و ارزش بازار به اوج خود رسید، اما از نظر وزنی رشد ملایمتری داشت. در سال ۲۰۲۲ ارزش کل بازار جهانی آلیاژهای روی-آلومینیوم به حدود ۲۴٫۱ میلیارد دلار رسید که بالاترین سطح در دهه اخیر بود. با این حال، در سال ۲۰۲۳ به دلیل کاهش تقاضای جهانی (ناشی از کندی اقتصاد چین و اروپا) و افت قیمتها، بازار با اندکی کاهش ارزش (~۵٪) مواجه شد. تا سال ۲۰۲۴ مصرف جهانی بار دیگر به رکورد ۸ میلیون تن دست یافت و ارزش بازار حدود ۲۲٫۹ میلیارد دلار بوده است که نسبت به سال قبل ۲٪ افزایش نشان میدهد و بیانگر بازگشت تدریجی تقاضاست.
نوسانات قیمت زاماک: قیمت آلیاژ زاماک تابعی از قیمت فلز روی (به عنوان جزء اصلی) است. در سالهای اخیر قیمت روی و زاماک نوسانات قابل توجهی داشتهاست. همزمان با رونق بازار در ۲۰۲۱ و اوایل ۲۰۲۲، قیمت روی در بازارهای جهانی اوج گرفت و به بالاترین سطوح یک دهه اخیر رسید که زاماک را نیز گرانتر کرد. متوسط قیمت وارداتی زاماک در سال ۲۰۲۲ تا حدود ۳۷۰۰ دلار به ازای هر تن افزایش یافت. اما در نیمه نخست سال ۲۰۲۳ بهدلیل کاهش تقاضای جهانی، قیمت روی و زاماک با افت شدیدی مواجه شد. این افت قیمت باعث شد میانگین سالانه ۲۰۲۳ علیرغم افزایش هزینهها، کمتر از سال ۲۰۲۲ باشد. در سال ۲۰۲۴، قیمتها اندکی بهبود یافت ولی همچنان پایینتر از اوج قبلی بود؛ میانگین قیمت آلیاژهای روی-آلومینیوم در سال ۲۰۲۴ حدود ۳۱۰۰ دلار/تن برآورد شده است که حدود ۱۵٪ کمتر از میانگین ۲۰۲۲ میباشد. پیشبینیها حاکی از آن است که در سال ۲۰۲۵ قیمت روی و زاماک مجدداً افزایش ملایمی خواهد داشت و به بالای ۲۵۰۰ دلار/تن خواهد رسید، اما این رشد احتمالا تدریجی بوده و قیمتها در کوتاهمدت به رکوردهای ۲۰۲۲ بازنخواهند گشت. در مجموع، دوره ۲۰۲۱ تا ۲۰۲۴ برای بازار زاماک ترکیبی از رشد سریع در ۲۰۲۱، ثبت رکورد تاریخی در ۲۰۲۲، اصلاح قیمتها در ۲۰۲۳ و بازگشت به ثبات نسبی در ۲۰۲۴ بوده است.
مواد اولیه تولید زاماک و منابع تأمین آنها
آلیاژ زاماک برای تولید نیازمند چهار فلز اصلی است: روی، آلومینیوم، مس و منیزیم.
روی (Zn): روی عنصر پایه در زاماک است و عمدتاً از معادن سولفید روی (اسفالریت) استخراج میشود. تولید جهانی روی در سالهای اخیر حدود ۱۳ میلیون تن در سال بوده است که آن را پس از آهن، آلومینیوم و مس در رتبه چهارم فلزات پرتولید قرار میدهد. بزرگترین تولیدکننده روی جهان چین است که حدود ۳۳٪ روی دنیا را استخراج میکند (تولید ~۴ میلیون تن در سال). پس از چین، کشورهای پرو، استرالیا، هند، ایالات متحده، مکزیک و روسیه در رتبههای بعدی تولید روی قرار دارند. به عنوان مثال پرو و استرالیا هر یک سالانه بین ۱٫۱ تا ۱٫۴ میلیون تن روی معدنی تولید میکنند. ذخایر زمینشناسی روی نیز به وفور در دسترس است و برآورد میشود بزرگترین ذخایر قطعی روی جهان در اختیار ایران باشد (هرچند میزان بهرهبرداری کنونی ایران از این ذخایر نسبتاً کم است).
آلومینیوم (Al): دومین جز مهم زاماک آلومینیوم است که حدود ۳ تا ۴ درصد ترکیب را تشکیل میدهد. آلومینیوم از فرآوری سنگ معدن بوکسیت در پالایشگاههای آلومینا و سپس برقکافت آلومینا در کارخانجات ذوب آلومینیوم تولید میشود. تولید جهانی آلومینیوم فلزی در سال ۲۰۲۴ حدود ۶۸ میلیون تن بوده که سهم چین به تنهایی بالغ بر ۴۳ میلیون تن (بیش از ۶۰٪ کل تولید جهان) است. پس از چین، کشورهای هند (~4.2 Mt)، روسیه (~3.8 Mt)، کانادا (~3.3 Mt)، امارات متحده عربی و استرالیا از بزرگترین تولیدکنندگان آلومینیوم بهشمار میروند.
مس (Cu): مس به میزان حدود ۰٫۵ تا ۳ درصد (بسته به نوع زاماک) در این آلیاژ به کار میرود و نقش افزایش استحکام و مقاومت خزشی آلیاژ را بر عهده دارد. مس یک فلز گرانبها و صنعتی است که تولید سالانه جهانی آن حدود ۲۱ میلیون تن (مس تصفیهشده) میباشد. عمده مس دنیا از معادن بزرگ در آمریکای جنوبی، آمریکا و آفریقا استخراج میشود. شیلی بزرگترین تولیدکننده مس معدنی در جهان است که حدود ۲۷٪ تولید جهانی (معادل ۵٫۳ میلیون تن در سال ۲۰۲۴) را در اختیار دارد. پس از شیلی، کشورهای جمهوری دموکراتیک کنگو (~3.3 Mt) و پرو (~2.6 Mt) رتبههای دوم و سوم تولید مس را دارند.
منیزیم (Mg): هرچند منیزیم جزئی کوچک (معمولاً حدود ۰٫۰۳ تا ۰٫۰۵٪ در زاماک ۳ و کمی بیشتر در برخی آلیاژهای ویژه) از ترکیب زاماک است، اما وجود آن برای کنترل ساختار دانه و جلوگیری از خوردگی بیندانهای حیاتی است. تولید جهانی منیزیم فلزی در حدود ۱ میلیون تن در سال تخمین زده میشود. چین با در اختیار داشتن بیش از ۸۵–۹۰٪ تولید منیزیم دنیا عملاً تامینکننده اصلی این فلز در جهان است.
بزرگترین شرکتها و تولیدکنندگان زاماک در جهان
شرکتهای ذوب و عرضهکننده روی/زاماک: بزرگترین تولیدکننده روی و آلیاژهای آن در دنیا شرکت Korea Zinc کره جنوبی بوده که حدود ۱٫۱۸ میلیون تن روی در سال تولید کرده است. پس از آن شرکت Nyrstar (مستقر در بلژیک با واحدهای تولیدی در اروپا و استرالیا) با حدود ۱٫۰۲ میلیون تن تولید سالانه روی در رتبه بعدی قرار داشت. گلنکور (Glencore) با نزدیک به ۱٫۰ میلیون تن و هندستان روی (Hindustan Zinc) هند با بیش از ۰٫۸ میلیون تن از دیگر تولیدکنندگان بزرگ شمش روی و آلیاژهای آن هستند.
تولیدکنندگان تخصصی آلیاژ زاماک: در ایالات متحده، شرکت Eastern Alloys بزرگترین تولیدکننده انواع آلیاژهای روی (شامل خانواده زاماک) است و محصولات آلیاژی را برای صنعت دایکست آمریکا تامین میکند. همچنین شرکتهایی مانند Belmont Metals و Reazn Group در اروپا به صورت تخصصی شمش زاماک ۳، زاماک ۵ و سایر گریدها را تولید و عرضه میکنند. در آسیا (بهویژه چین) نیز دهها کارخانه متوسط و بزرگ آلیاژسازی روی فعالند.
بزرگترین ریختهگریهای قطعات زاماک: از بزرگترین شرکتهای تولیدکننده قطعات دایکست زاماک در جهان میتوان به Dynacast International اشاره کرد که دهها واحد تولیدی در آمریکای شمالی، اروپا و آسیا دارد. همچنین شرکت Pace Industries در آمریکا یکی از بازیگران اصلی ریختهگری آلومینیوم و زاماک است.
برترین کشورهای تولیدکننده و مصرفکننده زاماک (۲۰۲۱–۲۰۲۴)
چین: در سال ۲۰۲۴ حدود ۱٫۷ میلیون تن آلیاژ روی-آلومینیوم (زاماک و انواع مشابه) در چین تولید شده است. همین سال مصرف داخلی چین حدود ۱٫۸ میلیون تن برآورد شده که چین را در رتبه نخست قرار میدهد.
ایالات متحده آمریکا: با تولید حدود ۹۲۳ هزار تن آلیاژ روی در سال ۲۰۲۴ دومین تولیدکننده بزرگ بود. مصرف داخلی زاماک در ایالات متحده نیز در حدود ۸۹۳ هزار تن گزارش شده است.
هند: تولید آلیاژهای روی در هند در ۲۰۲۴ حدود ۷۱۷ هزار تن بوده و مصرف داخلی آن نیز تقریباً ۷۳۵ هزار تن گزارش شده است.
پس از این سه کشور، برزیل، روسیه، اندونزی، ژاپن، مکزیک و آلمان از دیگر مصرفکنندگان و تولیدکنندگان بزرگ زاماک هستند.
جایگاه ایران در بازار جهانی زاماک
ایران دارای بزرگترین ذخایر ثبتشده روی در جهان است. صنعت روی ایران بیشتر معطوف به تولید شمش روی خالص بوده و تولید آلیاژهای زاماک به صورت سازمانیافته از حدود یک دهه پیش آغاز شده است. اولین کارخانه تولید شمش زاماک در ایران در سال ۱۳۸۸ توسط شرکت افقگداز در شهر زنجان راهاندازی شد. در حال حاضر تعداد تولیدکنندگان زاماک در کشور حدود ۳ تا ۵ شرکت است از جمله: افقگداز زنجان، الماس زاماک، زاماک ثامن، زاماک فجر، صبا روی و رویپرور زنجان.
مصرف زاماک در ایران عمدتاً در صنایع خودروسازی، یراقآلات، لوازم خانگی و اسباببازی است. بخش زیادی از نیاز در گذشته وارداتی بوده اما اکنون بخشی توسط واحدهای داخلی تامین میشود. ایران هنوز در آمارهای جهانی سهم بزرگی ندارد اما پتانسیل بالایی برای رشد دارد.
جمعبندی نهایی
زاماک به عنوان آلیاژی همهکاره، ترکیبی از خواص مطلوب فلزات را ارائه میدهد و از دههها پیش نقشی اساسی در صنایع مختلف ایفا کرده است. تحلیل بازار نشان میدهد که تقاضای این آلیاژ همگام با رشد صنایع جهانی در حال افزایش است. تسلط چند کشور (چین، آمریکا، هند) بر تولید و مصرف زاماک بیانگر ارتباط تنگاتنگ این بازار با قدرت صنعتی کشورهاست. همچنین تسلط چین بر تامین مواد اولیه کلیدی (روی، منیزیم) تاثیر مستقیمی بر قیمتگذاری و عرضه زاماک در جهان دارد. برای کشورهایی مانند ایران که منابع غنی روی دارند، ورود به عرصه تولید آلیاژهای پیشرفته همچون زاماک میتواند گامی مهم در تکمیل زنجیره ارزش فلزات و توسعه صنعتی باشد.
دیدگاه های نوشته