Le zinc est très répandu, même si l’exploitation du minerai est assez récente. Mais ses propriétés sont nombreuses. Dans sa classification, l’élément zinc est le troisième métal le plus élaboré après le cuivre et le fer.
Présent dans beaucoup d’alliages, vous le trouvez du toit de votre maison au châssis de votre voiture en passant par les pièces de monnaie. De la gouttière de la toiture aux matériaux industriels, en passant par des pièces mécaniques de haute résistance.
Définitions, chimie, productions, propriétés, composés, retrouvez ici toutes les caractéristiques du zinc.
Quelles sont les caractéristiques de l’oxyde de zinc ?
Dans la classification du tableau périodique, le zinc porte le symbole « Zn ». Les caractéristiques sont les suivantes :
- Numéro atomique : 30.
- Masse atomique : 65 409 u.
- Isotopes les plus stables : 64, 66, 68, 67, 70.
- Série : non-métaux.
- Densité : 7 134 kg/m³.
- Température de fusion : 419 527 ° C.
- Point d’ébullition : 907 ° C.
- Dureté : 2,5.
Comment est produit l’oxyde de zinc ?
Le zinc est naturellement abondant dans la croûte terrestre. Les réserves ont été évaluées en 2010 à 250 millions de tonnes dans le monde. De nos jours, nous extrayons 14 millions de tonnes par an pour fournir la demande mondiale.
La première production du métal zinc
Son minerai principal est la « blende » qui contient également du plomb. Les premières grosses productions d’oxyde de zinc ont commencé au début du 19e siècle. C’est dans la province de Liège, dans la « fonderie de zinc de la Vieille Montagne » que fut érigée la première usine.
L’extraction du matériau du corps du minerai
Il existe deux techniques pour le préparer :
- la pyrométallurgie (enrichissement du minerai par flottation et grillage du sulfure qui va donner l’oxyde) ;
- l’hydrométallurgie (après enrichissement, on traite le sulfure de zinc dans un milieu sulfurique et oxydant).
On obtient alors le sulfate de zinc qui est ensuite séparé des boues en le traitant en solution par électrolyse. Et nous parvenons au zinc métal.
Les propriétés du zinc
La couleur du zinc naturel est d’un métal bleu-gris. Il entre dans la composition de plusieurs alliages. Le zinc pur n’est pas utilisé, car trop fragile. Au contact de l’atmosphère, la réaction chimique de l’oxyde de zinc forme une patine qui le ternit, mais qui est protectrice.
On retrouve donc le zinc dans beaucoup d’alliages en plus ou moins grande quantité. La particularité chimique du zinc améliore la coulabilité dans ses alliages. Effectivement, sa température de fusion, qui est de 419 °C, en fait un bon métal d’alliage.
Les propriétés du zinc aident naturellement contre la corrosion.
Les différents matériaux qui composent les alliages
Quels sont les différents éléments que l’on trouve dans ces alliages :
- zinc (Zn) ;
- cuivre (Cu) ;
- nickel (Ni) ;
- étain (Sn) ;
- aluminium (Al) ;
- magnésium (Mg) ;
- plomb (Pb) ;
- titane (Ti).
Les productions d’alliages au zinc
Il existe beaucoup d’alliages composés avec le zinc. La quantité de zinc peut être plus ou moins importante (les symboles des éléments du tableau périodique sont ici classés dans l’ordre du pourcentage du corps de l’alliage, de la plus grande à la plus petite quantité) :
- les laitons (ou tombac) : CuZc ;
- les maillechorts : ZnCuNi ;
- le virenium : CuNiZn ;
- le bronze doré (ou ormolu) : CuZnSn ;
- le zicral : AlZn ;
- le prestal : ZnAl ;
- le zamak : ZnAlMg ;
- le chrysocale : CuSnZn ;
- l’argentan : CuNiZn ;
- le cuivre chinois (ou pacfung) : CuZnNi ;
- etc.
Quelles sont les différentes applications des alliages à base de zinc ?
Longtemps déconsidéré, le zinc a de très nombreux avantages. Sa classification au sein des différents alliages apporte une meilleure coulabilité.
Longtemps utilisé dans la fabrication d’objets d’art et de pièces de monnaie, ce n’est que depuis le 19e siècle qu’on lui a attribué beaucoup d’autres applications.
La répartition de l’utilisation du zinc
L’utilisation du zinc est partout. On va le retrouver dans de nombreux domaines. Voici les trois dominants dans l’ordre décroissant :
- L’acier galvanisé.
- Le laiton et le bronze.
- Le zamak.
Il existe plusieurs autres domaines, mais qui consomment uniquement de petites quantités de zinc.
L’acier galvanisé, le matériau d’oxyde de zinc par excellence
Il représente la moitié de la consommation mondiale. Ce sont les industries de l’automobile et de l’électroménager qui l’exploitent en masse. La galvanisation de surface empêche la corrosion, prolongeant la vie de l’acier.
On les retrouve dans de nombreuses autres applications, comme :
- les outils ;
- les glissières de sécurité le long de nos routes ;
- certaines charpentes métalliques ;
- etc.
Le laiton avec ses excellentes propriétés physiques chimiques
Ses applications sont également nombreuses. On se sert de cet alliage de cuivre et de zinc dans le domaine industriel principalement.
La caractéristique du laiton est sa facilité d’usinage.
On apprécie ses propriétés dans :
- l’armement ;
- les pièces de serrures ;
- les engrenages ;
- la plomberie ;
- les vis ;
- les thermostats ;
- les fils ;
- les bornes électriques ;
- etc.
Les bronzes pour leurs qualités de résistance
Les bronzes sont des composés d’alliages de métaux les plus anciens puisqu’ils arrivent avant l’âge de fer, qu’il a supplanté.
Aujourd’hui, son emploi est restreint, même si on les retrouve quand même dans quelques domaines où ses propriétés de résistance sont importantes, comme celui de la construction.
On trouve ces produits notamment dans :
- la tuyauterie ;
- la fabrication de cloche ;
- la confection d’instrument de musique ;
- les parties où la conductibilité est essentielle ;
- etc.
Gouttière, tuyau, toiture, pièce mécanique : la solution zamak
La production du zinc zamak est essentiellement utilisée pour ses qualités de résistance à la corrosion.
Le zamak est composé à 99, 995 % de zinc. On y ajoute de l’aluminium, du magnésium et parfois du cuivre.
On le retrouve principalement sur la toiture de nos maisons dont il peut couvrir toute la surface avec des plaques de zinc.
En France, « VMzinc » est le plus grand fournisseur de zamak. Le siège social est basé en Belgique et elle n’est autre que « la fonderie de zinc de la Vieille Montagne » de la province de Liège.
On utilise le zinc « zamak » dans :
- la gouttière zinc ;
- le tuyau de descente d’eau ;
- les rives et la faitière du toit ;
- en plaques de zinc ou en tubes dans la construction ;
- la fabrication de nombreuses pièces mécaniques ;
- etc.
Les autres produits et composés qui utilisent l’oxyde de zinc
Le zinc pur en l’état peut entrer dans la composition d’autres matériaux. On utilise alors l’oxyde zinc comme stabilisateur.
Voici quelques matériaux où l’oxyde de zinc vient renforcer leurs aspects :
- les piles sèches ;
- certaines qualités de caoutchouc ;
- certains plastiques ;
- certaines peintures anti corrosion non toxique ;
- etc.
