¿Para qué se utiliza el zinc? Guía completa de aplicaciones y propiedades del zinc

Cuando la gente se hace la pregunta, ¿Para qué se utiliza el zinc? La respuesta es cualquier cosa, desde la galvanización del acero hasta los suplementos nutricionales. El zinc metal es indispensable en la economía mundial por su especial combinación de bajo coste, resistencia a la corrosión y fácil mecanismo de procesamiento. Es un metal necesario y muy utilizado en la fabricación, la sanidad, la industria, los bienes de consumo y la construcción. 

En esta guía, vamos a echar un vistazo más de cerca a la historia del zinc, sus cualidades más destacadas y sus aplicaciones más frecuentes, además de compararlo con otros materiales, como el acero inoxidable y el acero galvanizado. Como ingeniero, diseñador de productos o investigador del sector, este desglose le proporcionará la explicación de cómo y por qué el zinc es un material de elección en tantas aplicaciones de referencia en la actualidad. Así que lea este pasaje hasta el final.

Por qué el zinc es la espina dorsal de muchas producciones industriales - Panorama histórico

Si nos adentramos en la historia de este metal, podemos decir que el zinc se utiliza desde hace más de 2.500 años. Sus compuestos eran uno de los utilizados en la medicina antigua, y se empleaba como uno de los componentes del latón (una aleación de zinc, que contiene cobre). Sin embargo, su forma metálica diferenciada como zinc fue más conocida en el siglo XVIII. Este metal había empezado a transformar las posibilidades industriales a medida que la gente se familiarizaba con la utilidad del zinc en la aleación y la galvanización.

Incluso hoy en día, los beneficios naturales del zinc reducen sus efectos negativos sobre el medio ambiente. Se han desarrollado técnicas de fabricación modernas que ayudan en las tecnologías de vanguardia, y se están ampliando los métodos de producción respetuosos con el medio ambiente mediante sofisticados métodos de extracción, iniciativas de reciclaje y desarrollo de aleaciones. Todo ello hace que merezca la pena. 

¿Por qué el zinc es el metal más versátil? - Uso polivalente de esta aleación

La versatilidad del zinc se atribuye a que puede utilizarse como metal base y como elemento de aleación. El mercado mundial del zinc refleja esta importancia, con un consumo anual que supera los 13 millones de toneladas métricas en todo el mundo. Puede combinarse con aluminio, magnesio y cobre para mejorar características específicas de rendimiento, y se funde, moldea o mecaniza con facilidad. Es uno de los productos más deseados a escala industrial, ya que se puede Mecanizado CNC en consecuencia.

Requisitos internacionales y aplicaciones industriales del zinc

La demanda de zinc metálico en el mercado mundial sigue aumentando debido a su uso en:

• Componentes de automoción
• Electrónica
• Materiales de construcción
• Material sanitario y bálsamos

Los productos alimenticios utilizan más del 50% del suministro mundial de zinc sólo en su actividad de galvanización.

Abastecimiento y abundancia natural

Del análisis estadístico se desprende que el zinc es el 24º elemento más común de la corteza terrestre. Se extrae principalmente del mineral de esfalerita que se produce en grandes cantidades en naciones como China, Alemania y Australia. También es barato producir zinc a gran escala debido a su abundante oferta en el mercado.

¿Qué hace que el zinc tenga valor industrial?

Las características del zinc lo cualifican como un mercado considerable en las industrias. Algunas de las propiedades más valiosas son las siguientes:

Resistencia a la corrosión

El zinc se galvaniza gracias a su revestimiento protector que se cura a sí mismo. Su exposición al aire le permitirá desarrollar una pátina protectora (carbonato de zinc) en su superficie, lo que se traduce en su resistencia a la corrosión. 

Excepcional relación resistencia/peso

Las aleaciones de zinc son extremadamente resistentes, aunque ligeras. Esto hace que el zinc se utilice en electrónica, transporte y estructuras de herrajes para muebles.

Biocompatibilidad de la aleación de zinc

Dado que el zinc no es tóxico, es seguro tener contacto humano, y es ideal:

• Instrumental médico
• Cremas dermatológicas con óxido de zinc
• Suplementos nutricionales

Reciclabilidad

El zinc es 100% reciclable sin perder ninguna de sus propiedades físicas y químicas. El zinc reciclado es beneficioso para el bienestar medioambiental y está en consonancia con los programas de fabricación ecológica.

Relación coste-eficacia

El zinc es más barato y proporciona un beneficio de uso análogo al de otros metales como el cobre o el titanio. También tiene una temperatura de fusión baja, por lo que se consume menos energía en el proceso de producción.

Usos industriales comunes del zinc

Cuando se trata del uso y aplicación del zinc metal, la pregunta principal, como para qué sirve el zinc, es evidente. Para responder a esta pregunta, pasaremos al siguiente proceso. 

El proceso de galvanización 

La galvanización es una de las mayores aplicaciones industriales del zinc. La galvanización implica el uso de una fina capa de zinc sobre el acero o el hierro para evitar la corrosión. El acero, cuando está expuesto al aire y la humedad, se oxida. El zinc sirve como recubrimiento de sacrificio, ya que se oxida en lugar del metal que hay debajo, lo que hace que el acero dure más.

El acero galvanizado es numeroso en los siguientes ámbitos:

• Constructores (techos de chapa, barandillas, vigas estructurales)
• Bastidores y carrocerías
• Cercado y equipamiento agrícola
• Infraestructura puentes, señalización vial

Zinc frente a acero galvanizado

Existe confusión en el mundo entre el zinc y el acero galvanizado. El metal aplicado en el proceso de galvanización es el zinc. El acero galvanizado podría llamarse fácilmente acero recubierto de zinc. Aunque el zinc es considerablemente resistente a la corrosión de forma natural, la galvanización del acero ofrece una alternativa más barata para recubrir grandes cantidades de acero contra la corrosión en las fábricas. El zinc ofrece protección sacrificial, mientras que el acero ofrece integridad estructural.

Uso del zinc en fundición inyectada y piezas mecanizadas

La fundición a presión, que utiliza zinc fundido vertido en moldes para formar formas complejas con mucha precisión. Es más común que los otros métodos de uso del zinc. El zinc puede fundirse en una gran variedad de diseños gracias a su baja temperatura de fusión (en relación con otros metales), lo que hace que su fluidez sea muy buena, lo que costaría mucho en otros metales y materiales.

El mecanizado CNC de material de aleación de zinc es una preferencia en:

• Conectores electrónicos
• Engranajes y palancas, que son piezas mecánicas
• Embellecedores para automóviles Embellecedores y emblemas para automóviles
• Creación de prototipos a medida (en la industria médica y la industria electrónica de consumo en particular)

Los componentes de zinc fundido a presión tienen un acabado superficial fino y bueno, estabilidad dimensional y robustez. También se debe a que el zinc metálico se ve favorecido en los servicios de prototipado rápido por su maquinabilidad y bajo precio.

Productos de consumo

Las aplicaciones del zinc se extienden del sector industrial a la vida real. Se incorpora a varios productos que tratan con el consumidor:

• Baterías: Las pilas de zinc-carbono y alcalinas son las que utilizan zinc en forma de ánodo.
• Pinturas y revestimientos: El óxido de cinc es un pigmento antioxidante que se utiliza en pinturas.
• Óxido de zinc: El óxido de cinc ofrece protectores solares y cosméticos analgésicos y calmantes de la piel.
• Productos de plástico y caucho: El estearato de zinc se utiliza como agente desmoldeante o lubricante.

Si observamos la lista de ingredientes de zinc en los productos domésticos, es normal encontrar compuestos de zinc que confieren la funcionalidad de productos de salud, higiene y limpieza

Medicina y nutrición

El zinc es un oligoelemento nutritivo para el ser humano. Interviene en cientos de reacciones enzimáticas, mantiene el sistema inmunitario, repara las células y cura las heridas.

Los ámbitos a los que se aplica son:

• Suplementos: Las formas dietéticas más comunes son el gluconato de zinc y el sulfato de cinc.
• Pomadas tópicas: Un objeto muy común y de sentido común es óxido de zincy aparece en las mismas cremas para erupciones y protectores solares.
• Productos farmacéuticos: También se utiliza como catalizador o estabilizador farmacéutico en algunos preparados de medicamentos.

Entonces, lo que significa es que el zinc es seguro, ya que no es tóxico en trazas diminutas y puede utilizarse en un producto tópico o consumible.

Explore los distintos tipos de aleaciones de zinc y sus aplicaciones en ingeniería

Tipos comunes de aleaciones de zinc

• Aleaciones Zamak (Zamak 2 y 3 y 5, y 7): Suelen ser las aleaciones de fundición a presión más utilizadas. El Zamak 3 se caracteriza también por una gran combinación de resistencia y ductilidad.
• Aleaciones ZA (ZA8, ZA12, ZA27): tienen mayor cantidad de aluminio que las aleaciones Zamak, por lo que son más resistentes al desgaste y más fuertes: adecuadas para diseños estructurales.

Las aleaciones Zamak y ZA pueden utilizarse en grandes volúmenes de fundición a presión, ofreciendo un buen rendimiento y propiedades superficiales.

Piezas de zinc mecanizadas por CNC frente a piezas de zinc moldeadas

• Mecanizado CNC en zinc: Tienen una buena precisión y son adecuados para producir en pequeñas cantidades, o en la creación de prototipos. El mecanizado es una forma de ajustar la tolerancia y la flexibilidad dentro del diseño.
• Fundición a presión: Cuanto más se pueda producir, mejor. Aunque la fundición a presión no se acomoda tanto a los ajustes en el diseño, es más rápida y rentable en la producción en serie.

Zinc frente a acero inoxidable

Cuando se compara el acero inoxidable con el zinc, cada uno tiene su lugar dependiendo de la aplicación:

El zinc suele elegirse cuando el coste, la moldeabilidad y el peso son prioritarios. El acero inoxidable es preferible para aplicaciones pesadas que requieren una gran integridad estructural y resistencia a la corrosión a largo plazo.

Zinc frente a acero galvanizado

La principal diferencia surge a la hora de decidir el tipo de material que se va a utilizar durante la construcción, la fabricación e incluso a la hora de diseñar un producto concreto, una controversia importante que se suele encontrar es entre el zinc y el acero galvanizado. Aunque ambos llevan zinc de una forma u otra, varían mucho en cuanto a sus características estructurales, precio e impacto en el medio ambiente.

Características que hacen de la aleación de zinc la mejor elección de los fabricantes modernos

Acero cincado-Zinc sólido

El acero galvanizado es acero ordinario con una fina capa de zinc para defenderlo de la corrosión. Lo más frecuente es que este revestimiento se aplique mediante galvanización en caliente o galvanoplastia. Por el contrario, los componentes de zinc sólido son zinc puro o aleación de zinc sin cambios en las propiedades del material a través de su espesor.

Larga duración y anticorrosión

El acero galvanizado presenta una elevada resistencia a la oxidación en la mayoría de sus usos, sobre todo en los casos en que la exposición superficial es moderada. Sin embargo, cuando los revestimientos de zinc se desgastan o se raspan, el acero queda expuesto y es atacado por la corrosión. Un material más permanente por esta resistencia es el zinc sólido, sobre todo cuando se refuerza mediante aleación, lo que hace que todo el material sea resistente a la corrosión; así aguanta mejor en un entorno marino o duro.

Precio y oferta

El zinc sólido es muy caro, pero el acero galvanizado es barato y fácil de conseguir. Se adapta mejor a los proyectos en los que la rentabilidad es la principal consideración y en los que no se requiere un rendimiento completo del zinc. El zinc metálico y la aleación de zinc, en cambio, pueden ser costosos debido a su pureza y posterior procesamiento.

Fabricación y maquinabilidad

El zinc es relativamente más ligero de mecanizar que el acero galvanizado, especialmente en CNC. El acero galvanizado tiene humos tóxicos que pueden emitirse cuando se mecaniza incorrectamente, porque está recubierto de zinc. Por el contrario, las aleaciones de zinc son más preferibles en el mecanizado CNC y la fundición a presión debido a su fluidez, así como a su bajo punto de fusión y muy bajo desgaste de la herramienta.

Impacto medioambiental

El zinc es reciclable en un 100%, y deja un impacto reducido en el medio ambiente cuando se reutiliza o refunde. El acero galvanizado también se recicla; sin embargo, la capa de galvanización debe tratarse adecuadamente durante su procesamiento. En general, el zinc sólido se considera respetuoso con el medio ambiente en la producción sostenible a largo plazo.

Características principales del zinc

Temperatura de fusión del zinc y por qué es importante

El zinc es un tipo especial de metal de transición que posee una amplia gama de propiedades físicas, químicas y mecánicas. Estas características le confieren un enorme valor en galvanización y fundición a presión, así como en suplementos nutricionales y electrónica. A continuación se explican detalladamente las características técnicas más críticas del zinc.

Estructuras del zinc: propiedades físicas y químicas

El zinc (Zn) es un metal de color azul plateado cuyo número atómico es 30. Funde a una temperatura bastante baja de 419,5 o C (787,1 o F) y hierve a 907 o C ( 1665 o F). Esto se atribuye a que es adecuado para aplicaciones como la fundición a presión, donde se prefieren los procesos de conformado a baja temperatura.

También es un compuesto de reacción media, y se oxida fácilmente y se mezcla con otros elementos cuando entra en contacto con el aire o el agua, lo que le ayuda a crear una pátina protectora. Esta propiedad es vital en la corrosión de aplicaciones galvanizadas.

Potencia y robustez

Aunque el zinc puro no es tan resistente como el acero, las aleaciones de zinc (tipos con aportaciones particulares de aluminio, magnesio o cobre) son extremadamente duras, estables dimensionalmente y resistentes a la deformación. Tales propiedades predisponen al uso de aleaciones de zinc en piezas de automóviles, componentes de ferretería y armarios eléctricos.

Conductividad eléctrica/ conductividad térmica

El zinc tiene una buena conductividad eléctrica, lo que lo hace ideal en componentes eléctricos, fusibles y contactos de baterías. También tiene buenas propiedades térmicas, útiles en sistemas de dispersión del calor como las luces LED y las cajas eléctricas.

Elección del zinc para el mecanizado CNC y el diseño de productos

Hay muchas razones inteligentes para utilizar zinc cuando éstas son sus preocupaciones: durabilidad, precisión y costes de producción (especialmente en los procesos de fundición a presión y mecanizado CNC). Así que para qué sirve el zinc frente al aluminio, el acero y el plástico?

Por qué elegir el zinc en lugar de otros metales 

• Aluminio: Elija el zinc cuando se requiera más resistencia, como rodamiento, desgaste y gran estabilidad dimensional.
• Sobre acero: A veces, se utiliza para obtener un peso más ligero, más fácil de trabajar y mecanizar, y más barato de fabricar.
• Sobre plástico: Para una mayor durabilidad y longevidad, cuando se necesita una mayor resistencia a los impactos o una vida útil más larga.

Los fabricantes actuales utilizan aleaciones de zinc en los casos mencionados para minimizar los riesgos. 

Las principales aplicaciones industriales son

• Componentes eléctricos
• Ferretería de automoción
• Carcasa de electrónica de consumo Producción
• Piezas mecánicas y engranajes personalizados

Zinc mecanizado en tiempo real en acción

Uno de los mayores fabricantes de productos electrónicos también empleó el zinc mecanizado mediante CNC para recubrir la carcasa de los aparatos. El resultado: larga vida útil, tolerancia ajustada y acabado de gran calidad, todo ello a un precio inferior al del aluminio mecanizado.

Idealizar la preocupación: ¿es el zinc adecuado para su uso? 

¿Es el zinc adecuado para mi uso? Esta pregunta inquieta a los fabricantes. Es conocido como la mejor solución por su potencia, precisión, resistencia a la corrosión y costes económicos. No obstante, el zinc es el material elegido en una amplia variedad de aplicaciones componentes de automoción, electrónica de consumo y carcasas industriales, entre otras. 

Conclusión

En resumen, tenemos la idea sobre para qué sirve el zinc. ¿Cómo funciona? con aluminio o acero, en formas y dimensiones difíciles? Tanto en condiciones extremas como en procesos continuos, no siempre es una alternativa adecuada a los metales de alto rendimiento. La rentabilidad y reciclabilidad del zinc hacen del material una elección perfecta en la mayoría de los ensayos de mecanizado CNC y diseño de productos. Para la persona que diseña estructuras con la intención de buscar un material que sea fiable además de respetuoso con el medio ambiente y que pueda transformarse en una gran variedad de formas, el zinc es la solución inteligente y moderna.

Preguntas frecuentes sobre el uso del zinc

P1: ¿Cuáles son los usos más comunes del zinc en la vida cotidiana?

El zinc se utiliza para galvanizar el acero, fabricar piezas de fundición a presión, pilas, productos para el cuidado de la piel y suplementos.

P2: ¿Cómo se compara el zinc con el acero inoxidable en términos de resistencia a la corrosión?

El zinc resiste la corrosión mediante una capa protectora; el acero inoxidable ofrece una resistencia más fuerte y duradera.

P3: ¿Cuál es la temperatura de fusión del zinc y cómo influye en la fabricación?

El zinc se funde a 419,5°C, lo que facilita la fundición y el mecanizado con bajos costes energéticos.

P4: ¿Son seguras y duraderas las aleaciones de zinc para los productos de consumo?

Sí, las aleaciones de zinc no son tóxicas, son duraderas y resultan ideales para aparatos electrónicos, herramientas y electrodomésticos.

P5: ¿Qué diferencia hay entre el acero cincado y el galvanizado?

El zinc es un material de base; el acero galvanizado está recubierto de zinc para evitar la oxidación.

P6: ¿Se puede mecanizar fácilmente el zinc con CNC?

Sí, el zinc es altamente mecanizable e ideal para piezas de precisión CNC.