A quoi sert le zinc ? Guide complet des applications et des propriétés du zinc

Lorsque les gens se posent la question, À quoi sert le zinc ? La réponse est n'importe quoi, de la galvanisation de l'acier aux compléments alimentaires. Le zinc est indispensable à l'économie mondiale grâce à sa combinaison spéciale de faible coût, de résistance à la corrosion et de facilité de traitement. C'est un métal nécessaire et largement utilisé dans la fabrication, les soins de santé, l'industrie, les biens de consommation et la construction. 

Dans ce guide, nous allons examiner de plus près l'histoire du zinc, ses principales qualités et ses applications les plus fréquentes, et le comparer à d'autres matériaux, tels que l'acier inoxydable et l'acier galvanisé. En tant qu'ingénieur, concepteur de produits ou chercheur dans l'industrie, cette analyse vous expliquera comment et pourquoi le zinc est aujourd'hui un matériau de choix dans tant d'applications de référence. Lisez donc ce passage jusqu'au bout.

Pourquoi le zinc est l'épine dorsale de nombreuses productions industrielles - Aperçu historique

Si l'on se penche sur l'histoire de ce métal, on peut dire que le zinc est utilisé depuis plus de 2 500 ans. Ses composés étaient l'un de ceux utilisés dans la médecine ancienne, et il était l'un des composants du laiton (un alliage de zinc contenant du cuivre). Sa forme métallique distincte, le zinc, a toutefois été mieux connue au XVIIIe siècle. Ce métal a commencé à transformer les possibilités industrielles lorsque les gens ont découvert l'utilité du zinc dans les alliages et la galvanisation.

Aujourd'hui encore, les avantages naturels du zinc réduisent ses effets négatifs sur l'environnement. Des techniques de fabrication modernes ont été mises au point pour contribuer aux technologies de pointe, et les méthodes de production respectueuses de l'environnement se développent grâce à des méthodes d'extraction sophistiquées, à des initiatives de recyclage et au développement d'alliages. Tous ces éléments en font donc un produit digne d'intérêt. 

Pourquoi le zinc est-il le métal le plus polyvalent ? - Utilisation polyvalente de cet alliage

La polyvalence du zinc est attribuée au fait qu'il peut être utilisé comme métal de base et comme élément d'alliage. Le marché mondial du zinc reflète cette importance, avec une consommation annuelle de plus de 13 millions de tonnes métriques dans le monde. Il peut être combiné avec de l'aluminium, du magnésium et du cuivre pour améliorer les caractéristiques spécifiques de performance, et il est moulé, moulé ou usiné facilement. Il s'agit de l'un des produits les plus recherchés à l'échelle industrielle, car il peut être Usinage CNC en conséquence.

Exigences internationales et applications industrielles du zinc

La demande de zinc métal sur le marché mondial ne cesse d'augmenter en raison de son utilisation :

• Composants automobiles
• Électronique
• Matériaux de construction
• Matériel de santé et baumes

Les produits nutritionnels utilisent plus de 50 % des réserves mondiales de zinc rien que pour leur activité de galvanisation.

Approvisionnement et abondance naturelle

L'analyse statistique montre que le zinc est le 24e élément le plus répandu dans l'écorce terrestre. Il est principalement extrait du minerai de sphalérite qui est produit en grandes quantités dans des pays tels que la Chine, l'Allemagne et l'Australie. La production de zinc à grande échelle est également peu coûteuse en raison de l'abondance de l'offre sur le marché.

Pourquoi le zinc a-t-il une valeur industrielle ?

Les caractéristiques du zinc en font un marché considérable dans l'industrie. Parmi les propriétés les plus précieuses, on peut citer les suivantes :

Résistance à la corrosion

Le zinc est galvanisé grâce à ses couches protectrices qui se cicatrisent d'elles-mêmes. Son exposition à l'air lui permettra de développer une patine protectrice (carbonate de zinc) à sa surface, d'où sa résistance à la corrosion. 

Rapport résistance/poids exceptionnellement élevé

Les alliages de zinc sont extrêmement résistants tout en étant légers. C'est pourquoi le zinc est utilisé dans l'électronique, les transports et les structures matérielles des meubles.

Biocompatibilité de l'alliage de zinc

Le zinc n'étant pas toxique, le contact avec l'homme est sûr et idéal :

• Instruments médicaux
• Crèmes dermatologiques à l'oxyde de zinc
• Compléments alimentaires

Recyclabilité

Le zinc est 100% recyclable sans perdre ses propriétés physiques et chimiques. Le zinc recyclé est bénéfique pour l'environnement et s'inscrit dans le cadre des programmes de fabrication écologique.

Rapport coût-efficacité

Le zinc est moins cher et offre un avantage d'utilisation analogue à celui d'autres métaux tels que le cuivre ou le titane. Il a également une faible température de fusion, ce qui réduit la consommation d'énergie dans le processus de production.

Utilisations industrielles courantes du zinc

Lorsqu'il s'agit de l'utilisation et de l'application du zinc métal, la principale question, comme la suivante, est de savoir s'il est possible d'utiliser le zinc métal. à quoi sert le zinc, est évidente. Pour répondre à cette question, nous allons passer au processus suivant. 

Le processus de galvanisation 

La galvanisation est l'une des plus importantes applications industrielles du zinc. La galvanisation implique l'utilisation d'une fine couche de zinc sur l'acier ou le fer afin d'éviter la corrosion. L'acier, lorsqu'il est soumis à l'air et à l'humidité, rouille. Le zinc sert de couche sacrificielle car il rouille à la place du métal qui se trouve en dessous, ce qui permet à l'acier de durer plus longtemps.

L'acier galvanisé est très répandu dans les domaines suivants :

• Constructeurs (toits en tôle, garde-corps, poutres structurelles)
• Cadres et châssis de voitures
• Clôtures et matériel agricole
• Infrastructures, ponts, panneaux de signalisation

Zinc et acier galvanisé

Il existe une confusion dans le monde entre le zinc et l'acier galvanisé. Le métal utilisé dans le processus de galvanisation est le zinc. L'acier galvanisé pourrait facilement être appelé acier revêtu de zinc. Bien que le zinc soit naturellement très résistant à la corrosion, la galvanisation de l'acier constitue une solution moins onéreuse pour revêtir de grandes quantités d'acier contre la corrosion dans les usines. Le zinc offre une protection sacrificielle, tandis que l'acier offre une intégrité structurelle.

Utilisation du zinc dans le moulage sous pression et les pièces usinées

Le moulage sous pression, qui utilise du zinc fondu coulé dans des moules pour former des formes complexes avec une grande précision. Cette méthode est plus courante que les autres méthodes d'utilisation du zinc. Le zinc peut être moulé dans une grande variété de modèles grâce à sa basse température de fusion (par rapport à d'autres métaux), ce qui lui confère une très bonne fluidité, qui coûterait très cher dans d'autres métaux et matériaux.

L'usinage CNC de l'alliage de zinc est une préférence dans le domaine :

• Connecteurs électroniques
• Les engrenages et les leviers, qui sont des pièces mécaniques
• Garnitures et emblèmes automobiles Garnitures et emblèmes automobiles
• Prototypage sur mesure (dans l'industrie médicale et le secteur de la santé) l'industrie de l'électronique grand public en particulier)

Les composants en zinc moulé sous pression présentent une bonne finition de surface, une stabilité dimensionnelle et une robustesse. C'est aussi parce que le zinc métal est privilégié dans les services de prototypage rapide en raison de son usinabilité et de son faible prix.

Produits de consommation

Les applications du zinc s'étendent du secteur industriel à la vie quotidienne. Il est incorporé dans plusieurs produits destinés aux consommateurs :

• Piles : Les piles zinc-carbone et alcalines sont des piles qui utilisent le zinc sous forme d'anode.
• Peintures et revêtements : L'oxyde de zinc est un pigment antirouille qui entre dans la composition des peintures.
• Oxyde de zinc : L'oxyde de zinc est utilisé dans les crèmes solaires et les cosmétiques pour soulager la douleur et la peau.
• Produits en plastique et en caoutchouc : Le stéarate de zinc est utilisé comme agent de démoulage ou comme lubrifiant.

Si l'on examine la liste des ingrédients en zinc dans les produits domestiques, il est normal de trouver des composés de zinc qui confèrent la fonctionnalité de produits de santé, d'hygiène et de nettoyage.

Médecine et nutrition

Le zinc est un oligo-élément nutritif pour l'homme. Il joue un rôle dans des centaines de réactions enzymatiques, entretient le système immunitaire, répare les cellules et guérit les blessures.

Les zones concernées sont les suivantes

• Suppléments : Les formes alimentaires les plus courantes sont le gluconate de zinc et le sulfate de zinc.
• Pommades topiques : Un objet très courant et plein de bon sens est oxyde de zincIl apparaît dans les mêmes crèmes contre les éruptions cutanées et dans les mêmes écrans solaires.
• Produits pharmaceutiques : Il est également utilisé comme catalyseur ou stabilisateur pharmaceutique dans certaines préparations de médicaments.

Cela signifie donc que le zinc est sûr car il n'est pas toxique à l'état de traces infimes et qu'il peut être utilisé dans un produit topique ou consommable.

Découvrez les différents types d'alliages de zinc et leurs applications techniques

Types courants d'alliages de zinc

• Zamak Alloys (Zamak 2, 3, 5 et 7) : Ce sont généralement les alliages de coulée sous pression les plus utilisés. Le Zamak 3 se caractérise également par une grande combinaison de résistance et de ductilité.
• ZA Alloys (ZA8, ZA12, ZA27) : ils contiennent une plus grande quantité d'aluminium que les alliages Zamak et sont donc plus résistants à l'usure et plus solides : ils conviennent aux conceptions structurelles.

Les alliages Zamak et ZA peuvent être utilisés dans les coulées à grand volume sous pression, avec de bonnes performances et de bonnes propriétés de surface.

Pièces en zinc usinées CNC et pièces en zinc moulé

• Zinc usiné CNC : Ils ont une bonne précision et conviennent à la production de faibles quantités ou au prototypage. L'usinage est un moyen de renforcer la tolérance et la flexibilité dans la conception.
• Moulage sous pression : Plus il est possible d'en produire, mieux c'est. Bien que le moulage sous pression ne permette pas d'ajuster la conception, il est plus rapide et plus rentable pour la production de masse.

Zinc ou acier inoxydable

Si l'on compare le zinc et l'acier inoxydable, chacun a sa place en fonction de l'application :

Le zinc est souvent choisi lorsque le coût, la moulabilité et le poids sont des priorités. L'acier inoxydable est préféré pour les applications lourdes nécessitant une grande intégrité structurelle et une résistance à la corrosion à long terme.

Zinc et acier galvanisé

La principale différence apparaît lorsqu'il s'agit de choisir le type de matériau à utiliser pour la construction, la fabrication et même la conception d'un produit particulier. Même si tous deux contiennent du zinc d'une manière ou d'une autre, ils varient considérablement en termes de caractéristiques structurelles, de prix et d'impact sur l'environnement.

Caractéristiques qui font de l'alliage de zinc le premier choix des fabricants modernes

Acier zingué - Zinc massif

L'acier galvanisé est de l'acier ordinaire recouvert d'une fine couche de zinc pour le protéger contre la corrosion. Le plus souvent, cette couche est appliquée par galvanisation à chaud ou par galvanoplastie. À l'inverse, les composants en zinc massif sont du zinc pur ou un alliage de zinc dont les propriétés matérielles ne sont pas modifiées par leur épaisseur.

Longue durée de vie et anticorrosivité

L'acier galvanisé présente une résistance élevée à la rouille dans la plupart de ses utilisations, en particulier dans les cas où l'exposition de la surface est modérée. Néanmoins, lorsque les couches de zinc s'usent ou sont grattées, l'acier est alors exposé et attaqué par la corrosion. Le zinc massif est un matériau plus durable en raison de cette résistance, en particulier lorsqu'il est renforcé par un alliage qui rend l'ensemble du matériau résistant à la corrosion ; il résiste donc mieux à un environnement marin ou difficile.

Prix et offre

Le zinc massif est très cher, mais l'acier galvanisé est peu coûteux et facile à obtenir. Il convient mieux aux projets dans lesquels le rapport coût-efficacité est la principale considération et où la performance totale du zinc n'est pas requise. Le zinc métallique et l'alliage de zinc, en revanche, peuvent être coûteux en raison de leur pureté et de leur traitement ultérieur.

Fabrication et usinabilité

Le zinc est relativement plus léger à usiner que l'acier galvanisé, en particulier dans les machines à commande numérique. L'acier galvanisé contient des fumées toxiques qui peuvent être émises en cas d'usinage incorrect, parce qu'il est recouvert de zinc. À l'inverse, les alliages de zinc sont préférables pour l'usinage CNC et le moulage sous pression en raison de leur fluidité, de leur faible point de fusion et de leur très faible usure d'outil.

Impact sur l'environnement

Le zinc est recyclable à 100 % et son impact sur l'environnement est réduit lorsqu'il est réutilisé ou refondu. L'acier galvanisé est également recyclé ; toutefois, la couche de galvanisation doit être traitée de manière appropriée au cours de son traitement. En général, le zinc massif est considéré comme respectueux de l'environnement dans le cadre d'une production durable à long terme.

Principales caractéristiques du zinc

La température de fusion du zinc et son importance

Le zinc est un type particulier de métal de transition qui possède un large éventail de propriétés physiques, chimiques et mécaniques. Ces caractéristiques lui confèrent une grande valeur dans la galvanisation et le moulage sous pression, ainsi que dans les compléments alimentaires et l'électronique. Voici une explication détaillée des caractéristiques techniques les plus importantes du zinc.

Structures du zinc : Propriétés physiques et chimiques

Le zinc (Zn) est un métal de couleur bleu argenté dont le numéro atomique est 30. Il fond à une température assez basse de 419,5 o C (787,1 o F) et bout à 907 o C ( 1665 o F). C'est la raison pour laquelle il convient à des applications telles que le moulage sous pression, où les procédés de formage à basse température sont privilégiés.

C'est également un composé à réaction moyenne, qui s'oxyde facilement et se mélange à d'autres éléments au contact de l'air ou de l'eau, ce qui l'aide à créer une patine protectrice. Cette propriété est essentielle dans la corrosion des applications galvanisées.

Puissance et solidité

Bien que le zinc pur ne soit pas aussi solide que l'acier, les alliages de zinc (types contenant des contributions particulières d'aluminium, de magnésium ou de cuivre) sont extrêmement durs, indéformables et résistants à la déformation. Ces propriétés prédisposent à l'utilisation d'alliages de zinc dans les pièces de voitures, les composants de matériel et les boîtiers électriques.

Conductivité électrique/ Conductivité thermique

Le zinc a une bonne conductivité électrique, ce qui le rend idéal pour les composants électriques, les fusibles et les contacts de batterie. Il possède également de bonnes propriétés thermiques, utiles dans les systèmes de dispersion de la chaleur tels que les lampes LED et les boîtiers électriques.

Choisir le zinc pour l'usinage CNC et la conception de produits

Il y a de nombreuses raisons intelligentes d'utiliser le zinc lorsque l'on se préoccupe de ces questions : durabilité, précision et coûts de production (en particulier dans les processus de moulage sous pression et d'usinage CNC). Ainsi, il suffit de à quoi sert le zinc par opposition à l'aluminium, à l'acier et au plastique ?

Pourquoi choisir le zinc plutôt que d'autres métaux ? 

• Aluminium : Choisissez le zinc lorsque vous avez besoin d'une plus grande résistance, par exemple pour les roulements, l'usure et une grande stabilité des dimensions.
• Sur l'acier : Parfois, il est utilisé pour obtenir un poids plus léger, plus facile à travailler et à usiner, et moins cher à fabriquer.
• Sur le plastique : Pour la durabilité et la longévité, lorsqu'une plus grande résistance aux chocs ou une durée de vie plus longue est nécessaire.

Les fabricants modernes utilisent l'alliage de zinc dans les scénarios susmentionnés afin de minimiser les risques. 

Les principales applications industrielles sont les suivantes

• Composants électriques
• Quincaillerie automobile
• Boîtier de l'électronique grand public Production
• Pièces mécaniques et engrenages sur mesure

Le zinc usiné en action en temps réel

L'un des plus grands fabricants de produits électroniques a également utilisé le zinc usiné par CNC pour recouvrir le boîtier des appareils. Résultat : une longue durée de vie, des tolérances étroites et une finition de haute qualité, le tout à un prix inférieur à celui de l'aluminium usiné.

L'idéalisation du problème : le zinc est-il adapté à votre utilisation ? 

Le zinc est-il adapté à mon usage ? Cette question préoccupe les fabricants. Il est connu pour être la meilleure solution en termes de puissance, de précision, de résistance à la corrosion et de coûts économiques. Néanmoins, le zinc est le matériau de choix dans une grande variété d'applications : composants automobiles, électronique grand public et boîtiers industriels, entre autres. 

Conclusion

En résumé, nous avons eu l'idée de à quoi sert le zinc. Comment fonctionne-t-il ? avec de l'aluminium ou de l'acier, dans des formes et des dimensions difficiles ? Que ce soit dans des conditions extrêmes ou dans le cadre de processus continus, il n'est pas toujours possible de remplacer les métaux à hautes performances. La rentabilité et la recyclabilité du zinc font de ce matériau un choix parfait dans la majorité des essais d'usinage CNC et de conception de produits. Pour celui qui conçoit des structures en recherchant un matériau à la fois fiable et respectueux de l'environnement et qui peut être transformé en une variété de formes, le zinc est une solution intelligente et moderne.

FAQ sur l'utilisation du zinc

Q1 : Quelles sont les utilisations les plus courantes du zinc dans la vie quotidienne ?

Le zinc est utilisé pour galvaniser l'acier, fabriquer des pièces moulées sous pression, des piles, des soins de la peau et des compléments alimentaires.

Q2 : Comment le zinc se compare-t-il à l'acier inoxydable en termes de résistance à la corrosion ?

Le zinc résiste à la corrosion grâce à une couche protectrice ; l'acier inoxydable offre une résistance plus forte et à plus long terme.

Q3 : Quelle est la température de fusion du zinc et quel est son impact sur la fabrication ?

Le zinc fond à 419,5°C, ce qui facilite le moulage et l'usinage tout en réduisant les coûts énergétiques.

Q4 : Les alliages de zinc sont-ils sûrs et durables pour les produits de consommation ?

Oui, les alliages de zinc sont non toxiques, durables et idéaux pour l'électronique, les outils et les appareils.

Q5 : Quelle est la différence entre le zinc et l'acier galvanisé ?

Le zinc est un matériau de base ; l'acier galvanisé est recouvert de zinc pour éviter la rouille.

Q6 : Le zinc peut-il être facilement usiné par CNC ?

Oui, le zinc est hautement usinable et idéal pour les pièces de précision à commande numérique.