Questions / Réponses sur le Zinc :

Qu'est-ce que le Zamak ?

Le Zamak est un alliage de zinc, d'aluminium et de magnésium et de cuivre. Son nom est un acronyme des noms allemands des métaux qui le composent : Zink (zinc), Aluminium, MAgnesium (magnésium) et Kupfer (cuivre).

Particulièrement adaptés à la coulée sous pression, les alliages de zinc permettent d’obtenir des pièces minces et/ou des pièces de configuration complexe.

Quels sont les avantages qu’offre la fonderie ?

La caractéristique principale de la fonderie est de transformer la matière en passant par un état liquide intermédiaire qui confère au métal des propriétés isotropes (homogènes dans toutes les directions) et permet d’obtenir n’importe quelle forme en une seule opération.

C’est un procédé d’autant plus économique que les pièces à produire ont un tracé et des fonctions complexes.

Pourquoi le zinc est-il utilisé en fonderie ?

A l’état pur, le zinc présente de très bonnes propriétés telles que la coulabilité ou la ductilité. Mais en fonderie, il est généralement associé à d’autres métaux (alliages de zinc et alliages au zinc comme par exemple le laiton).

L’intérêt d’utiliser les alliages de zinc en fonderie réside aussi bien dans leurs bonnes caractéristiques mécaniques que dans leur excellente aptitude au moulage qui permet de réaliser les formes les plus complexes avec des détails d’une très grande finesse et des épaisseurs très faibles lorsque les conditions d’utilisation l’autorisent.

Le zinc est naturel et donc non polluant, l’utiliser c’est participer à la défense de l’environnement grâce à son recyclage à 100 %.

Enfin, grâce au faible retrait de ces alliages, les pièces peuvent être réalisées avec une précision remarquable et des dépouilles très réduites.

Quels sont les principaux alliages utilisés ?

Les alliages de zinc normalisés en fonderie sont des alliages zinc-aluminium avec des teneurs variables en aluminium (de 4 à 30 %), de faibles additions de magnésium (de 0.012 à 0.06 %) et de cuivre (de 0 à 3 %).

Les alliages ZL3, ZL5 et ZL2 (Zamak) sont essentiellement utilisés en moulage sous pression, ils représentent environ 95 % du marché. Leur composition est définie par les normes NF EN 1774 « Zinc et alliages de zinc – Alliages pour fonderie – lingots et liquide » et NF 12844 « Zinc et Alliages de zinc – Pièces moulées – Spécifications », ainsi que la norme internationale ISO 301.

Le moulage sous pression : il est plus généralement utilisé dans les fabrications de moyennes et de grandes séries. Toutefois, il entre de plus en plus dans la fabrication des petites séries où il apporte un avantage économique certain. Il permet d’obtenir à la fois une très grande précision dimensionnelle, d’excellents états de surface, de très faibles épaisseurs et de bonnes caractéristiques mécaniques. C’est le procédé le plus largement employé pour le moulage des alliages de zinc.

Quelles sont les propriétés des pièces en alliage de zinc ?

Les alliages de zinc ont un ensemble de propriétés très homogènes et de bon niveau :
- une charge de rupture de 300 à 450 MPa,
- des allongements de 6 à 8 %
- une excellente résistance aux chocs,
- une bonne malléabilité qui permet de mettre les pièces en forme après fonderie ou de réaliser des assemblages par rivetage ou sertissage de rivets ou collerettes venus de fonderie. Ceux-ci sont très intéressants sur le plan économique, ont de bonnes propriétés de frottement qui conduisent à des applications telles que des engrenages ou évitent dans la plupart des cas de recourir à l’emploi de bagues autolubrifiantes.

Certaines de leurs propriétés physiques sont également dignes d’intérêts, notamment leur conductivité thermique, qui en font un matériau de choix pour les applications nécessitant une bonne évacuation des calories. Leur conductivité électrique similaire à celle du laiton permet également de les utiliser pour des pièces conductrices de courant.

Les alliages de zinc sont également utilisés pour le blindage contre les interférences électromagnétiques et pour sa masse atomique qui est un obstacle aux rayons X.
On peut noter également leur très haute pureté chimique qui favorise la constance de leurs propriétés.

Quelles sont les dimensions limites des pièces moulées en alliage de zinc ?

Il n’y a pratiquement pas de limite aux formes et aux dimensions des pièces moulées en alliages de zinc, sinon celles d’ordre économique qui peuvent être différentes selon la technique de moulage employée.

En moulage sous pression par exemple, il est courant de produire des pièces de quelques dizaines de milligrammes seulement avec des épaisseurs pouvant être limitées à 0.3 mm et des diamètres d’alésage également de l’ordre du millimètre.

En moulage sous pression, les plus grosses machines utilisées en France ont une force de fermeture de 1000 tonnes et permettent de couler des pièces pesant jusqu’à 3 kg.

Les pièces des quelques dixièmes de grammes à 2 kg sont néanmoins les plus représentatives du marché actuel des alliages de zinc moulés sous pression.

Quel est l’intérêt des alliages de zinc sur le plan économique ?

L’utilisation la plus traditionnelle des alliages de zinc est le moulage sous pression. Ce procédé conduit à des cadences de production élevées avec une excellente reproductibilité des caractéristiques et des dimensions. Il contribue à l’utilisation la plus rationnelle des propriétés de l’alliage (par exemple : renforcement des caractéristiques par l’emploi des parois minces).

Il s’agit là d’une remarquable complémentarité entre le matériau et le procédé. Celle-ci apporte des avantages déterminants pour les fabrications de grandes séries grâce à une très faible usure des outillages. Un exemple répandu dans le secteur automobile est celui des rétroviseurs extérieurs. Constitués de 2 pièces principales : une embase et un support, ces pièces en zamak ont un tracé très fouillé et assurent de multiples fonctions, notamment l’absorption des vibrations provoquées par le véhicule.

Le même moule autorise la production journalière de plusieurs milliers de rétroviseurs, la longévité de l’outillage pouvant atteindre 1 million d’injections avec une maintenance restreinte.

Dans le cas de petites pièces, l’outillage peut assurer plusieurs millions d’injections, ce qui, dans le cas de moules à empreintes multiples, peut représenter une production de plusieurs dizaines de millions de pièces.

Les moules à empreintes multiples permettent également d’accroître la productivité du procédé. Dans certaines fabrications de très grandes séries, le même moule peut assurer la production journalière d’environ 1 million de pièces. C’est le cas, par exemple, des mécanismes de briquets jetables.

Quels sont les traitements que l’on peut appliquer sur les pièces en alliages de zinc ?

Grâce à leur excellent comportement à la corrosion, les pièces en alliages de zinc n’ont pas spécialement besoin d’être protégées dans la plupart de leurs utilisations. Néanmoins, lorsque les pièces sont utilisées dans une atmosphère particulièrement agressive ou lorsqu’elles doivent répondre à ces critères esthétiques, elles se prêtent à une très grande diversité de traitements de finition ou de revêtements.
- Les traitements de conversion les plus couramment appliqués aux alliages de zinc pour renforcer leur résistance à la corrosion sont la chromatation, la phosphatation ou l’anodisation. Il est également possible de réaliser un noircissement chimique des pièces.
- Les revêtements électrolytiques peuvent répondre aussi bien à des exigences de tenue à la corrosion que de décoration. Le chromage comporte successivement des dépôts de cuivre, de nickel et de chrome qui assurent respectivement un bon accrochage du revêtement, sa résistance à la corrosion et la durabilité de l’aspect qui peut être mat, satiné ou brillant.

Il est également possible de revêtir les pièces avec des dépôts métalliques d’or, d’argent, de laiton, de bronze ou d’étain. L’application de multiples patines sur ces dépôts permet de réaliser n’importe quel aspect décoratif.
- Les revêtements organiques tels que les peintures ou les vernis complètent la gamme des revêtements utilisables.

Dans quels secteurs les alliages de zinc sont-ils les plus utilisés ?

La gamme étendue de propriétés des alliages de zinc, les possibilités de formes et de dimensions illimitées offertes par les différents procédés de moulage, leur facilité et leur économie de mise en œuvre confèrent à ces alliages un caractère d’universalité.
On rencontre les pièces en alliages de zinc aussi bien :
- dans un flacon de parfum que dans un four à micro-ondes
- dans une boucle d’oreille que dans une boucle de ceinture de sécurité,
- dans une fermeture à glissière que dans un verrou,
- dans un châssis de voiture modèle réduit que dans celui d’un ordinateur,
- dans une console de cuisinière que dans une console de visualisation Airbus ou dans le TGV
- dans une bougie d’allumage que dans un chandelier