Propriétés, Histoire et Alliages de Zinc

Le zinc (Zn) est un métal abondant que l'on trouve dans la croûte terrestre avec une myriade d'utilisations industrielles et biologiques.

À température ambiante, le zinc est cassant et de couleur bleu-blanc, mais peut être poli pour obtenir une finition brillante.

Un métal de base, le zinc est principalement utilisé pour galvaniser l'acier, un procédé pour protéger le métal contre la corrosion non désirée. Mais les alliages de zinc, y compris le laiton, sont essentiels à une vaste gamme d'applications, des composants marins résistants à la corrosion aux instruments de musique.

Propriétés physiques

• Résistance: Le zinc est un métal faible dont la résistance à la traction est inférieure à la moitié de celle de l'acier au carbone doux. Il n'est généralement pas utilisé dans des applications porteuses, bien que des pièces mécaniques bon marché puissent être moulées à partir de zinc.
• Ténacité: Le zinc pur a une faible ténacité et est généralement fragile, mais les alliages de zinc ont généralement une résistance élevée aux chocs par rapport aux autres alliages de moulage sous pression.
• Ductilité: Entre 212-302 ^o F le zinc devient ductile et malléable, mais à des températures élevées, il redevient cassant. Encore une fois, les alliages de zinc améliorent grandement cette propriété par rapport au métal pur, ce qui permet d'utiliser des méthodes de fabrication plus complexes.
• Conductivité: La conductivité du zinc est modérée pour un métal. Ses propriétés électrochimiques fortes, cependant, servent bien dans le processus de galvanisation et les piles alcalines

Historique

Les alliages de zinc artificiels datent de 500 ans av. J.-C. et le zinc a d'abord été intentionnellement ajouté au cuivre pour former du laiton entre 200 et 300 av.

Laiton compléta le bronze durant l'Empire romain dans la fabrication de pièces de monnaie, d'armes et d'art, et resta l'usage principal du zinc jusqu'en 1746 quand Andreas Sigismund Marggraf sciemment isola l'élément pur. Parce qu'il a soigneusement décrit son processus et comment cela a fonctionné, le zinc était bientôt disponible dans le commerce.

Alessandro Volta créa la première batterie en 1800 en utilisant des plaques de cuivre et de zinc, ouvrant une nouvelle ère de connaissances électriques. En 1837, Stanislas Sorel a nommé son nouveau procédé de zingage, galvanisation, d'après Luigi Galvani, qui avait découvert l'effet d'animation de l'électricité lors de l'autopsie des grenouilles. La galvanisation, une forme de protection cathodique, peut protéger une grande variété de métaux et est maintenant la principale application industrielle du zinc pur.

Le zinc sur le marché

Le zinc est principalement extrait du minerai contenant du sulfure de zinc, de la blende de zinc ou de la sphalérite.

Les pays qui extraient et produisent le zinc le plus raffiné, par ordre décroissant, sont la Chine, le Pérou, l'Australie, les États-Unis et le Canada. Selon la Commission géologique des États-Unis, environ 13,4 millions de tonnes métriques de zinc en concentré ont été extraites en 2014, la Chine représentant environ 36% du total.

Selon le Groupe international d'étude du plomb et du zinc, environ 13 millions de tonnes de zinc ont été consommées industriellement en 2013 dans la galvanisation, les alliages de laiton et de bronze, les alliages de zinc, la production chimique et la coulée sous pression.

Le zinc est négocié sur le LME en tant que contrat «Special High Grade» à 99. Pureté minimale de 995% dans les lingots de 25 tonnes.

Alliages usuels

• Laiton: 3-45% Zn en poids. Utilisé dans les instruments de musique, les vannes et le matériel.
• Nickel argent: 20% Zn en poids. Utilisé pour son apparence argentée brillante dans les bijoux, l'argenterie, les rails de train miniature et les instruments de musique.
• Alliages de coulée sous pression de zinc: >> 78% en poids. Contiennent habituellement de petites quantités (moins de quelques pourcents) de Pb, Sn, Cu, Al et Mg pour améliorer les caractéristiques de coulée sous pression et les propriétés mécaniques. Utilisé pour faire de petites formes complexes et adapté aux pièces mobiles dans les machines. Le moins cher de ces alliages est appelé pot métal et sert de remplacements peu coûteux pour l'acier. Faits intéressants

Le zinc est essentiel à toutes les formes de vie sur Terre et utilisé dans plus de 300 enzymes; L'International Zinc Association explique que le zinc est essentiel à la croissance cellulaire et à la mitose, à la fertilité, à la fonction du système immunitaire, au goût et à l'odorat, à la santé de la peau et à la vision.

• Les centimes américains sont construits avec un noyau de zinc comprenant 98% de leur poids. Les 2% restants sont un revêtement de cuivre plaqué électrolytiquement. La quantité de cuivre utilisée dans les pièces d'un cent est sujette à changement si le Trésor américain les juge trop coûteux à produire. Il y a environ deux milliards de pièces de monnaie en zinc circulant aux États-Unis!