Aliaje de zinc: descriere, structură și proprietăți

Metalele și aliajele sunt atât de strâns integrate în viața noastră, încât uneori nici măcar nu ne gândim la ele. Chiar și în 4-3 mileniu î.Hr. a existat o primă cunoaștere a unui om cu nuggeturi. De atunci, a trecut mult timp, iar în fiecare an prelucrarea metalului sa îmbunătățit.

Un rol important în acest lucru a fost jucat de metal, cum ar fi zincul. Aliajele bazate pe acesta sunt folosite în multe industrii. În acest articol vom lua în considerare aliaje de zinc și rolul lor în viața noastră.

Metal de tranziție

Se știe că zincul este un metal de tranziție fragil alb-albastru. Este extras din minereuri semi-metalice. Procesul de obținere a zincului pur este destul de complex și consumă mult timp. Mai întâi, minereul care conține zinc 1-4% este îmbogățit cu flotație selectivă. Acest proces produce concentrate (55% Zn). Mai mult, este necesar să se obțină oxid de zinc. Pentru a face acest lucru, în cuptoarele din patul fluidizat, concentratele rezultate sunt arse. Doar din oxid de zinc este posibil să se obțină acest metal în forma sa pură și pentru aceasta există două metode.

Se obține zinc

Primul - electrolitic, se bazează pe tratarea oxidului de zinc cu acid sulfuric. Ca urmare a acestei reacții, se formează o soluție de sulfat, care este purificată din impurități și supusă electrolizei. Pe catozi din aluminiu, se depune zinc, care apoi se topește în cuptoare de inducție. Puritatea zincului obținut în acest mod este de aproximativ 99,95%.

A doua metodă, cea mai veche este cea de distilare. Concentratele se încălzesc la o temperatură foarte ridicată (aproximativ 1000 ° C), se degajă vapori de zinc, care prin condensare se așează pe vase de lut. Dar această metodă nu dă o astfel de puritate ca prima. Vaporii care rezultă conțin aproximativ 3% din diferite impurități, incluzând un element atât de important ca cadmiul. Prin urmare, în continuare, Zn este purificat prin segregare. La o temperatură de 500 ° C, se apără o perioadă de timp și se obține o puritate de 98%. Pentru producția ulterioară de aliaje, acest lucru este suficient, deoarece atunci zincul este încă aliat cu aceleași elemente. Dacă acest lucru nu este suficient, rectificarea este utilizată și se obține zincul cu o puritate de 99,995%. Astfel, ambele metode fac posibilă obținerea de zinc cu puritate ridicată.

Perechea metalică nepermisă

Ca regulă, plumbul este prezent în compoziția aliajelor de zinc ca impuritate. În natură, această pereche de metale inseparabile apare destul de des. Dar, de fapt, un conținut mare de plumb într-un aliaj de zinc își degradează proprietățile fizice, creând o tendință de coroziune intergranulară dacă conținutul său depășește 0,007%. Cel mai adesea, plumbul și zincul se găsesc împreună în bronz de tablă și alamă.

Dacă vorbim despre eutecticul acestor două elemente, este important de observat că până la o temperatură de 800 ° C nu se amestecă unul cu celălalt și reprezintă două lichide diferite. Cu răcire rapidă, o distribuție uniformă a Pb are loc sub formă de incluziuni rotunjite de-a lungul granițelor granulelor. Zincul-aliaj de plumb este folosit pentru a face un cliche imprimare datorită faptului că se dizolvă foarte rapid în acid. Cel mai adesea, impuritățile de plumb sunt îndepărtate din zinc printr-un proces de distilare.

Aliaj de cupru cu zinc

Alama este un aliaj cunoscut chiar înainte de epoca noastră. În acele zile, zincul nu a fost încă descoperit, dar minereul a fost folosit destul de mult. Anterior, alama a fost obținută prin topirea smithsonite (minereu de zinc) și cupru. Numai în secolul al XVIII-lea, pentru prima dată, acest aliaj a fost realizat folosind metal zinc.

În zilele noastre există mai multe tipuri de alamă: monofazate și două faze. Primul conține aproximativ 35% zinc, iar al doilea - 50% și 4% plumb. Alamă monofazată este foarte plastică, în timp ce al doilea tip este fragil și dur. După examinarea diagramei de fază a acestor două elemente, se poate concluziona că acestea formează o serie de faze ale formei electronice: beta-, gamma-, epsilon-. O varietate interesantă de alamă este un tombak. Conține doar 10% zinc și, datorită acestui fapt, are o plasticitate foarte ridicată. Tompak este utilizat cu succes pentru placarea oțelului și obținerea de bimetale. Obișnuia să fie folosit pentru a face monede și a imita aur.

Zinc și oțel

Aproape în fiecare casă găsiți lucruri galvanizate: găleți, tigăi, fierte etc. Toate acestea sunt protejate în mod fiabil de rugină din cauza zincului. Figurativ vorbind, bineînțeles, depunerea acestui metal este aplicată oțelului și, conform logicii lucrurilor, nu vorbim despre un aliaj. Pe de altă parte, știind cum are loc galvanizarea, poți spune exact opusul. Faptul este că zincul se topește la o temperatură foarte scăzută (aproximativ 400 ° C), și când ajunge pe suprafața de oțel în stare lichidă, difuzează în ea.

Atomii ambelor substanțe se leagă foarte strâns împreună, formând un aliaj de fier-zinc. Din acest motiv, putem spune cu siguranță că Zn nu este "pus" pe produs, ci "încorporat" în el. Acest lucru poate fi observat într-o situație normală a gospodăriei. De exemplu, într-o găleată galvanizată există o zgârietură. Începe să ruineze în acest loc? Răspunsul este neechivoc - nu. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când umezeala intră, compușii de zinc încep să se descompună, dar ele formează un fel de protecție pentru oțel. Deci, în majoritatea cazurilor, astfel de aliaje de zinc sunt concepute pentru a proteja produsele de coroziune. Desigur, pentru aceste scopuri, puteți utiliza alte substanțe, cum ar fi cromul sau nichelul, dar costul acestor produse va fi de multe ori mai mare.

Tin și zinc

Acest aliaj nu este mai puțin popular decât celelalte, pe care le-am luat deja în considerare. În anii 1917-1918 în Bulgaria, a fost folosit pe scară largă pentru a face vase speciale care păstrează un lichid cald de mult timp (analogi termozelor moderne). În prezent, aliajul de zinc-staniu este utilizat pe scară largă în industria radio și electrică. Acest lucru se datorează faptului că compoziția cu conținut de zinc de 20% este foarte bine lipită, iar lustruirea sedimentului persistă mult timp.

Desigur, ca o acoperire anticorozivă, acest aliaj poate fi de asemenea utilizat. În caracteristicile sale, este foarte similar cu o acoperire cu cadmiu, dar este mai puțin costisitoare.

Proprietățile aliajelor de zinc

Desigur, toate compozițiile cu acest metal diferă între ele prin procentajul conținutului. În general, aliajele de zinc au proprietăți bune de turnare și proprietăți mecanice. Primul și cel mai important este rezistența la coroziune. Mai presus de toate, se manifestă într-o atmosferă de aer curat. Eventuale manifestări de coroziune pot fi observate în orașele industriale. Acest lucru se datorează prezenței aerului în vaporii de acid clorhidric, clor și oxizi de sulf, care condensează umezeala, inhiba formarea de film protector. Cupru-staniu-zinc - un aliaj care se caracterizează prin proprietăți de protecție ridicate. Această compoziție este cea mai puțin susceptibilă la coroziune, în special în condițiile atmosferei industriale. Dacă vorbim despre proprietățile de turnare ale zincului, atunci, desigur, acestea depind de elementele de aliere din aliajele sale.

Astfel, de exemplu, aluminiul face structura lor omogenă, granulată, înnobilează, reduce efectul negativ al fierului. Un alt element important de aliere este cuprul. Îmbunătățește caracteristicile de rezistență și reduce coroziunea intercristalină. Aliajul de cupru-zinc are o rezistență ridicată la impact, dar, în același timp, își pierde parțial proprietățile de turnătorie.

Aplicații ale zincului și ale aliajelor acestuia

De fapt, detaliile aliajelor de zinc sunt destul de comune în zilele noastre. În ciuda faptului că plasticul înlocuiește produsele metalice, în unele cazuri, acestea nu pot fi evitate. De exemplu, industria automobilelor este o industrie care nu poate face fără aliaje de zinc. Filtre, rezervoare de sedimentare, carcase pentru carburator și pompe de benzină, carcase pentru roți, amortizoare de zgomot - toate acestea și altele sunt realizate utilizând compușii acestui element chimic.

Datorită faptului că aliajele de zinc au proprietăți bune de turnare, ele sunt turnate cu detalii complexe de diferite forme cu o grosime minimă a peretelui. Construcția - o altă zonă în care nu puteți face fără aceste aliaje. Produsele din tablă zincată sunt utilizate pentru producția de acoperișuri, conducte și jgheaburi. În ciuda faptului că există o tendință de a reduce producția de aliaje de zinc, nu este posibilă abandonarea fabricării acestora din cauza relativității relative și a proprietăților mecanice ale materialului.