Metalele și aliajele au intrat atât de aproape în viața noastră încât uneori nici nu ne gândim la ele. Încă din anii 4-3 milenii î. Hr., a avut loc prima cunoaștere a omului cu pepitele. A trecut mult timp de atunci și în fiecare an prelucrarea metalelor s-a îmbunătățit.
Zincul a jucat un rol important în asta. Aliajele pe bază de acesta sunt folosite în multe industrii. În acest articol, vom analiza aliajele de zinc și rolul lor în viața noastră.
Metal de tranziție
Zincul este cunoscut a fi un metal de tranziție fragil alb-albăstrui. Este extras din minereuri semimetalice. Procesul de obținere a zincului pur este destul de complex și necesită timp. În primul rând, minereul care conține 1-4% zinc este îmbogățit prin flotație selectivă. Prin acest procedeu se obtin concentrate (55% Zn). Apoi, trebuie să obțineți oxid de zinc. Pentru aceasta, concentratele rezultate sunt calcinate în cuptoare în pat fluidizat. Numai de laoxid de zinc, puteți obține acest metal în forma sa pură și există două moduri de a face acest lucru.
Obținerea zincului
Primul este electrolitic, bazat pe tratarea oxidului de zinc cu acid sulfuric. În urma acestei reacții, se formează o soluție de sulfat, care este purificată de impurități și supusă electrolizei. Zincul este depus pe catozii de aluminiu, care este apoi topit în cuptoarele cu inducție. Puritatea zincului astfel obținut este de aproximativ 99,95%.
A doua metodă, cea mai veche, este distilarea. Concentratele sunt încălzite la o temperatură foarte ridicată (aproximativ 1000 ° C), se eliberează vapori de zinc care, prin condensare, se depun pe vasele de lut. Dar această metodă nu oferă o asemenea puritate ca prima. Vaporii rezultați conține aproximativ 3% din diverse impurități, inclusiv un element atât de valoros precum cadmiul. Prin urmare, Zn este purificat în continuare prin segregare. La o temperatura de 500°C se apara ceva timp si se obtine o puritate de 98%. Pentru producția ulterioară de aliaje, acest lucru este suficient, deoarece apoi zincul este încă aliat cu aceleași elemente. Dacă acest lucru nu este suficient, se folosește rectificarea și se obține zinc cu o puritate de 99,995%. Astfel, ambele metode permit obținerea zincului de în altă puritate.
O pereche inseparabilă de metale
De obicei, plumbul este prezent în aliajele de zinc ca impuritate. În natură, această pereche inseparabilă de metale se găsește destul de des. Dar, de fapt, un conținut ridicat de plumb într-un aliaj de zinc își degradează proprietățile fizice, creând o tendință de coroziune intergranulară dacă esteconținutul depășește 0,007%. Plumbul și zincul se găsesc cel mai frecvent împreună în bronzurile de staniu și alamă.
Dacă vorbim despre eutectica acestor două elemente, este important de reținut că până la o temperatură de 800°C nu se amestecă între ele și reprezintă două lichide diferite. În timpul răcirii rapide, are loc o distribuție uniformă a Pb sub formă de incluziuni rotunjite de-a lungul limitelor de cereale. Aliajul zinc-plumb este folosit pentru realizarea plăcilor de imprimare datorită faptului că se dizolvă foarte repede în acid. Cel mai adesea, impuritățile de plumb sunt îndepărtate din zinc folosind o metodă de distilare.
Aliaj cupru-zinc
Alama este un aliaj cunoscut chiar înainte de epoca noastră. La acea vreme, zincul nu fusese încă descoperit, dar minereul era folosit pe scară largă. Anterior, alama era obținută prin alierea smithsonitei (minereu de zinc) și cuprului. Abia în secolul al XVIII-lea, acest aliaj a fost fabricat pentru prima dată folosind zinc metalic.
În vremea noastră, există mai multe varietăți de alamă: monofazată și bifazată. Primele conțin aproximativ 35% zinc, în timp ce cele din urmă conțin 50% și 4% plumb. Alama monofazată este foarte ductilă, în timp ce a doua varietate se caracterizează prin fragilitate și duritate. Având în vedere diagrama de stare a acestor două elemente, putem concluziona că ele formează o serie de faze electronice: β, γ, ε. O varietate interesantă de alamă este tompak. Contine doar pana la 10% zinc si datorita acestui fapt are o ductilitate foarte mare. Tompak este utilizat cu succes pentru placarea din oțel și producția de bimetal. înaintea luifolosit pentru a face monede și imitație de aur.
Zinc și oțel
Aproape în fiecare casă găsești lucruri galvanizate: găleți, oale, apă clocotită etc. Toate sunt protejate în mod fiabil de rugină datorită zincului. Figurat vorbind, desigur, oțelul este acoperit cu acest metal și, logic, nu vorbim despre un aliaj. Pe de altă parte, știind cum are loc galvanizarea, se poate argumenta contrariul. Cert este că zincul se topește la o temperatură foarte scăzută (aproximativ 400 ° C), iar atunci când intră pe suprafața oțelului în stare lichidă, difuzează în ea.
Atomii ambelor substanțe sunt foarte strâns legați, formând un aliaj fier-zinc. Din acest motiv, putem spune cu siguranță că Zn nu este „așezat” pe produs, ci „încorporat” în acesta. Acest lucru poate fi observat într-o situație casnică normală. De exemplu, o zgârietură apare pe o găleată galvanizată. Începe să ruginească aici? Răspunsul este fără echivoc - nu. Acest lucru se datorează faptului că atunci când umiditatea intră, compușii de zinc încep să se descompună, dar în același timp formează un fel de protecție pentru oțel. Deci, în majoritatea cazurilor, astfel de aliaje de zinc sunt concepute pentru a proteja produsele împotriva coroziunii. Desigur, în aceste scopuri pot fi folosite și alte substanțe, precum cromul sau nichelul, dar costul acestor produse va fi de multe ori mai mare.
Stan și zinc
Acest aliaj nu este mai puțin popular decât celel alte pe care le-am revizuit deja. În 1917-1918, în Bulgaria, a fost folosit pe scară largă pentru a face vase speciale care au păstrat lichid cald pentru o lungă perioadă de timp.(analogii termosurilor moderne). În zilele noastre, aliajul zinc-staniu este utilizat pe scară largă în industria radio și electrică. Acest lucru se datorează faptului că compoziția cu un conținut de Zn de 20% este lipită foarte bine, iar lustruirea depozitului se menține timp îndelungat.
Desigur, ca acoperire anticoroziune, acest aliaj poate fi folosit și. Caracteristicile sale sunt foarte asemănătoare cu acoperirea cu cadmiu, dar în același timp mai puțin costisitoare.
Proprietățile aliajelor de zinc
Bineînțeles, toate compozițiile cu acest metal diferă unele de altele în procentul său. În general, aliajele de zinc au proprietăți mecanice și de turnare bune. În primul rând, este rezistența la coroziune. Cel mai mult, se manifestă într-o atmosferă de aer curat și uscat. Posibile manifestări ale coroziunii pot fi observate în orașele industriale. Acest lucru se datorează prezenței vaporilor de acid clorhidric, clorului și oxizilor de sulf în aer, care, condensând cu umiditate, îngreunează formarea unei pelicule protectoare. Cupru-staniu-zinc este un aliaj care se caracterizează prin proprietăți de protecție ridicate. Această compoziție este cea mai puțin susceptibilă la coroziune, în special într-o atmosferă industrială. Dacă vorbim despre proprietățile de turnare ale zincului, atunci, desigur, acestea depind de elementele de aliere din aliajele sale.
Deci, de exemplu, aluminiul își face structura omogenă, cu granulație fină, o înnobilează, reduce efectul negativ al fierului. Un alt element de aliere important este cuprul. Mărește puterea și reducecoroziunea intercristalină. Aliajul cupru-zinc are o rezistență ridicată la impact, dar, în același timp, își pierde parțial proprietățile de turnare.
Domenii de aplicare a zincului și aliajelor sale
De fapt, piesele din aliaje de zinc sunt destul de comune în timpul nostru. În ciuda faptului că plasticul înlocuiește produsele metalice, în unele cazuri nu se poate renunța la acestea. De exemplu, industria auto este o industrie care nu se poate lipsi de aliaje de zinc. Filtre, baghete, carcase de carburator și pompe de combustibil, capace de roți, tobe de eșapament - toate acestea și multe altele sunt realizate folosind compuși ai acestui element chimic.
Datorita faptului ca aliajele de zinc au proprietati bune de turnare, din ele sunt turnate piese complexe de diferite forme cu o grosime minima a peretelui. Construcția este un alt domeniu în care aceste aliaje sunt indispensabile. Zincul laminat este folosit pentru acoperișuri, țevi și jgheaburi. În ciuda faptului că există o tendință de reducere a producției de aliaje de zinc, nu este posibil să se abandoneze producția acestora din cauza ieftinității relative și a proprietăților mecanice ale materialului.
