Le leghe di zinco possono creare pareti spesse anche solo 0,3 mm, grazie alla loro eccellente fluidità in stato fuso e al ridotto ritiro, inferiore all’1%. Il materiale riproduce fedelmente i dettagli complessi degli stampi e risulta circa il 30% più veloce da lavorare rispetto all’alluminio. Per componenti come ingranaggi miniaturizzati utilizzati nei dispositivi elettronici o per alloggiamenti di connettori impiegati sia nell’elettronica che nelle apparecchiature mediche, lo zinco è attualmente la scelta privilegiata. In termini di precisione, le fusioni mantengono generalmente una tolleranza di circa ±0,05 mm, il che significa che le fabbriche dedicano molto meno tempo a ulteriori operazioni di lavorazione meccanica — o talvolta nessun tempo affatto — consentendo così di ridurre i costi e accelerare i cicli produttivi.
La densità del materiale determina le priorità funzionali:
La scelta dipende dalla gerarchia dell'applicazione: zinco quando prevalgono precisione, rigidità o smorzamento; alluminio quando la riduzione di massa determina le prestazioni a livello di sistema
Per quanto riguarda la resistenza a trazione, le leghe di zinco superano effettivamente in modo significativo l'alluminio, con valori compresi tra 260 e 410 MPa rispetto alla fascia 230–350 MPa dell'alluminio. Ciò rende lo zinco particolarmente adatto a mantenere l'integrità strutturale di componenti sottoposti a pressione costante o a cicli ripetuti di sollecitazione, come ad esempio alloggiamenti per ingranaggi o custodie protettive per sensori sensibili. La maggiore densità del materiale significa inoltre una migliore capacità di assorbire le vibrazioni, un aspetto estremamente importante negli ambienti di produzione di precisione, dove anche scosse minime possono causare problemi. L'alluminio presenta tuttavia i suoi vantaggi specifici. Per applicazioni in cui il peso è il fattore predominante, come componenti aeronautici o dispositivi mobili, l'alluminio mantiene ancora il primato, poiché il suo rapporto resistenza/peso non ha eguali. A volte gli ingegneri necessitano semplicemente di un materiale più leggero, anziché del più resistente possibile.
Quando si tratta di gestire il calore, l'alluminio si distingue per la sua conducibilità termica, che varia approssimativamente da 120 a 230 W/m·K. È per questo motivo che lo troviamo così spesso utilizzato in applicazioni come dissipatori di calore e involucri per elettronica di potenza. Lo zinco non è altrettanto efficace nella conduzione del calore, poiché la sua conducibilità si attesta intorno a 110 W/m·K, il che significa che le sue prestazioni risultano scadenti in presenza di elevate esigenze termiche. Tuttavia, lo zinco eccelle in un altro campo: resiste naturalmente alla corrosione in ambienti umidi, in prossimità di acque salate o persino in condizioni leggermente acide. I test dimostrano che lo zinco subisce corrosione circa cinque volte più lentamente rispetto all'alluminio nei comuni test di nebbia salina. Questa proprietà consente effettivamente di ridurre i costi relativi ai rivestimenti protettivi per componenti destinati all’uso esterno o per apparecchiature mediche, dove tali rivestimenti sarebbero altrimenti obbligatori.
| Proprietà | Iniezione a getto di zinco | Gettito sotto Pressione in Alluminio |
|---|---|---|
| Resistenza alla trazione | 260–410 MPa | 230–350 MPa |
| Conduttività termica | ≈110 W/m·K | 120–230 W/m·K |
| Resistenza alla corrosione | Superiore in condizioni di umidità; richiede un rivestimento minimo | Richiede anodizzazione o conversione cromatica in ambienti aggressivi |
| Caso d'uso ottimale | Involucri marini, medici e ad alta precisione | Dissipatori di calore, supporti aerospaziali, sistemi strutturali leggeri |
Il processo a camera calda per lo zinco funziona meglio perché questo metallo fonde a circa 419 gradi Celsius, rispetto ai molto più elevati 660 gradi dell’alluminio. Questa differenza comporta che i cicli di fusione dello zinco possono essere completati circa dal 30 al 50 percento più velocemente rispetto a quelli dell’alluminio. Inoltre, ogni ciclo richiede complessivamente circa il quaranta percento in meno di energia. Per quanto riguarda la durata degli utensili, lo zinco si distingue ulteriormente: la maggior parte degli stampi in zinco dura ben oltre le 100.000 cicli prima di richiedere sostituzione, mentre gli utensili per l’alluminio tendono a mostrare segni di usura già intorno alle 80.000 cicli. Un altro vantaggio degno di nota è rappresentato dal sistema di iniezione integrato, che riduce la manipolazione manuale del metallo fuso e abbassa i rischi di ossidazione durante le produzioni. Questi fattori, combinati tra loro, consentono di ottenere risultati più costanti e tassi di produzione più elevati nella realizzazione di grandi volumi di componenti.
La microstruttura uniforme dello zinco, unita alle sue buone proprietà elettrochimiche, consente di nichelare e cromare direttamente il materiale dopo un semplice trattamento di pulizia alcalina. Ciò rende lo zinco particolarmente adatto alla realizzazione di componenti per involucri nell’elettronica di consumo, dove sono richieste finiture di Classe A. Al contrario, la lavorazione dell’alluminio è molto diversa: prevede diverse fasi preliminari di preparazione della superficie, tra cui un’immersione in zinco (zincatura) per rimuovere lo strato naturale di ossido, seguita da un trattamento di rame di base (copper strike) prima di poter procedere con la placcatura finale. Tutti questi passaggi aggiuntivi richiedono generalmente dal 20 al 30 percento in più di tempo rispetto alla lavorazione dello zinco e comportano ovviamente un aumento dei costi complessivi. Sebbene l’alluminio offra un’eccellente protezione contro l’usura e la corrosione quando viene anodizzato — specialmente per componenti strutturali — lo zinco si distingue per la sua pronta idoneità alla placcatura, senza necessità di trattamenti intermedi. Questa caratteristica consente di accelerare il lancio dei prodotti sul mercato e di ridurre gli scarti derivanti da problemi di finitura, aspetto di fondamentale importanza nelle applicazioni in cui l’aspetto estetico è critico.
La valutazione del costo totale di proprietà (TCO) per i componenti in pressofusione richiede di andare oltre il prezzo unitario per analizzare quattro fattori interdipendenti:
Quando si tratta di componenti in cui il peso ha un ruolo fondamentale, come i supporti per la sospensione o i supporti per le batterie dei veicoli elettrici (EV), la densità dell’alluminio, pari a circa 2,7 grammi per centimetro cubo, ne giustifica l’impiego nonostante i costi aggiuntivi legati alla lavorazione. I risparmi a lungo termine sui consumi di carburante o di energia compensano generalmente questi costi iniziali. D’altra parte, nella realizzazione di involucri elettronici che richiedono una buona schermatura contro le interferenze elettromagnetiche, dimensioni precise e forme complesse, lo zinco tende a offrire un costo totale di proprietà più vantaggioso. Perché? Perché genera minori scarti durante la lavorazione meccanica e accelera le operazioni di finitura superficiale. La scelta del materiale non si basa tuttavia esclusivamente su parametri numerici: i test su campo e le considerazioni pratiche rivestono sempre un ruolo fondamentale nel prendere la decisione più adeguata per ogni specifica applicazione.
Lo zinco offre una fluidità superiore e una minore contrazione, consentendo pareti più sottili e dettagli più fini nella pressofusione. Inoltre, grazie alla sua maggiore densità, presenta un migliore smorzamento delle vibrazioni e una maggiore rigidità strutturale.
Lo zinco resiste naturalmente alla corrosione in ambienti umidi o salini, mentre l’alluminio richiede rivestimenti protettivi aggiuntivi per resistere a condizioni analoghe.
L’alluminio offre una conducibilità termica superiore, rendendolo più adatto ad applicazioni che richiedono un’efficace dissipazione del calore, come i dissipatori termici.
I fattori includono l'economia dei materiali, l'investimento in attrezzature, la scalabilità della produzione e le esigenze di post-lavorazione. Lo zinco comporta spesso un minore consumo energetico, una maggiore durata degli utensili e una lavorazione semplificata rispetto all'alluminio.
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