zinc et alliages

NOM :
VII. ZINC ET ALLIAGES
PJ
Le zinc est connu depuis la plus haute Antiquité. Il est presque aussi lourd que l'acier (densité 7,13). Sa
température de fusion est basse (419°C), de ce fait il est largement utilisé en fonderie (production de masse
pour l'automobile et les fournitures industrielles). Il présente une bonne résistance à la corrosion, d'où son
emploi dans le bâtiment. Principales utilisations :
• alliages pour la fonderie sous pression (zamaks...) : carburateurs, boîtiers très complexes...
• les zincs laminés pour le bâtiment : éléments et accessoires pour couvertures...
• le zinc est le principal élément d'alliage des laitons (cuivre plus 10 à 40% de Zn),
• poudres et revêtements de zinc pour protéger de la corrosion : métallisation, galvanisation, zingage,
shérardisation, pigments pour peintures antirouille...
Figure 17
Principales caractéristiques
• E≈78 à 86 GPa (alliages). Sa structure cristalline est à maille hexagonale compacte.
• La mise en œuvre des alliages est facile en fonderie du fait de leur basse température de fusion et d'un
retrait très faible. Il est possible de réaliser des pièces robustes à parois minces, très complexes, avec des
tolérances serrées (0,01 à 0,1 mm), sans reprise d'usinage et sous des cadences très élevées (moulage
sous pression en chambre chaude des zamaks avec des moules pouvant servir jusqu'à 1000 000 fois
sans réfection sous des cadences de 2000 pièces/heure).
• L'addition d'aluminium améliore Rr et l'aptitude au moulage, l'addition de cuivre augmente Rr et le
magnésium Rr et H. Les principaux alliages sont ceux obtenus avec l'aluminium, la grande majorité de
ces alliages est moulée sous pression.
• Les alliages de zinc peuvent recevoir de nombreux traitements de surface et des aspects décoratifs très
divers : revêtements électrolytiques, anodisation, métallisation sous vide, revêtements organiques
(peintures), revêtements spéciaux (PTFE...), etc.
Principales nuances industrielles : zamaks (2, 3, 5), alliages types ZA (ZA12 ou Ilzro12, ZA8, ZA27), Ilzro
16 (bonne tenue à haute température <120°), les kay ems 1 et 2.
Désignations : pour les alliages de fonderie, les désignations commerciales (zamaks...), la norme NF EN
12844 (ZP2, ZP3, ZP5, ZP8...), l'ancienne désignation Afnor (Z-A4G, Z-A4U1G...)...
Principaux revêtements ou traitements de surface avec du zinc :
• Galvanisation à chaud : elle consiste à recouvrir un acier de zinc pur par immersion dans un bain de
zinc fondu. La surface de l'acier, préalablement préparée (décapage, fluxage, séchage), est attaquée par
le zinc amenant la formation de composés intermétalliques protecteurs.
• Métallisation au pistolet : dépôt d'une couche de zinc sur une surface d'acier préalablement préparée
(sablage...) en projetant du zinc fondu à l'aide d'un pistolet spécial.
• Zingage électrolytique : dépôt d'une couche de zinc par électrolyse d'un sel de zinc en solution.
Epaisseur < 25 µm.
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• Shérardisation : plutôt réservée aux petites pièces (vis...), c'est une sorte de cémentation au zinc. Elle
s'effectue par diffusion à chaud de zinc à la surface d'une pièce en acier.
Caractéristiques des principaux alliages de zinc Tableau 15
% Al
% Cu
% Mg
E état Rr
Re
A%
GP
mini mini
a
(Mpa) MPa
3,5-4,3
2,5-3,5
0,015Zamak
85
36029020,03
2
400
350
10
3,5-4,3
<0,1
0,02-0,06 85
Zamak
260250- 5-8
3
300
290
3,5-4,3
0,750,02-0,06
Zamak
85
300290- 3-6
1,25
5
340
330
ZA 8
8-8,8
0,8-1,3
0,0150,03
86
ZA 12
ou Ilzro
12
10,511,5
0,5-1,25
0,0150,03
82
ZA 27
25-28
2-2,5
0,01-0,02
78
Ilzro 16
0,010,04
3,5-4,3
1-1,5
3,5-4,3
Kayem
1
Kayem
2
Y2
0
Y3
0
Y4
0
Y2
0
Y3
0
Y4
0
Y2
0
Y3
0
Y4
0
Observations
injection
chambre
chaude
injection chambre
chaude
injection chambre
chaude et moulage
coquille
1-2 injection chambre
1-2 chaude comparable au
6- Zamak 5 avec Rr et Re
10 un peu meilleur
265
240
375
200
208
290
30
330
400
210
260
320
1-2 injection chambre froide
2-3 et moulage en coquille;
4-7 analogue au zamak avec
meilleur comportement
aux températures
440
320
425
370
260
370
3-6
811
1-3
-
200
140
20
2,753,25
0,03-0,06
230
2,753,25
1,5-2
190
injection chambre froide;
bonnes qualités
frottantes; une certaine
tenue à froid: fixations de
ski...
1-2 souvent moulés en
sable; outils de découpe,
moules pour
thermoplastiques...
0,5 moins utilisé que le
Kayem 1; résiste moins
bien aux chocs.
Caractéristiques des pièces moulées en zamaks : ZP3, ZP5, ZP2 et ZP8; NF EN... Tableau
16
Désignations de
Rr
Re
A%
HB
E
Températ
Code
l'alliage
Mpa
Mpa
(500-10- Gpa
ure de
couleur
(N/mm²)
(N/mm²)
30)
fusion °C
260
200
10
83
85
382-387 blanc/jaun
Z-A4 ; zamak
e
3;
ZP3 (ou
ZP0400)
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Z-A4U1;
zamak 5;
ZP5 (ou
ZP0410)
Z-A4U3;
zamak 2; ZP2
(ou ZP0430)
Z-A8U1; ZA 8;
ZP8 (ou
ZP0810)
PJ
300
250
5
92
85
379-388
blanc/noir
325
270
5
102
85
379-389
blanc/vert
325
220
8
100
86
375-404
blanc/bleu
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