Metaller och legeringar har kommit in i våra liv så nära att vi ibland inte ens tänker på dem. Redan 4-3 årtusenden f. Kr. ägde människans första bekantskap med nuggets rum. Mycket tid har gått sedan dess, och metallbearbetningen har bara förbättrats för varje år.
Zink spelade en stor roll i detta. Legeringar baserade på det används i många industrier. I den här artikeln kommer vi att titta på zinklegeringar och deras roll i våra liv.
Övergångsmetall
Zink är känt för att vara en blåvit spröd övergångsmetall. Det bryts från halvmetalliska malmer. Processen att erhålla ren zink är ganska komplex och tidskrävande. Först och främst anrikas malm som innehåller från 1-4 % zink genom selektiv flotation. Genom denna process erhålls koncentrat (55% Zn). Därefter måste du få zinkoxid. För detta kalcineras de resulterande koncentraten i ugnar i en fluidiserad bädd. Endast frånzinkoxid, du kan få den här metallen i sin rena form, och det finns två sätt att göra detta.
Få zink
Den första är elektrolytisk, baserad på behandling av zinkoxid med svavelsyra. Som ett resultat av denna reaktion bildas en sulfatlösning, som renas från föroreningar och utsätts för elektrolys. Zink avsätts på aluminiumkatoder, som sedan smälts i induktionsugnar. Den sålunda erhållna renheten för zink är cirka 99,95%.
Den andra metoden, den äldsta, är destillation. Koncentraten värms upp till en mycket hög temperatur (ca 1000 ° C), zinkångor frigörs, som genom kondens sätter sig på lerkärl. Men denna metod ger inte sådan renhet som den första. Den resulterande ångan innehåller cirka 3 % av olika föroreningar, inklusive ett så värdefullt element som kadmium. Därför renas Zn ytterligare genom segregering. Vid en temperatur av 500°C försvaras den under en tid och en renhet på 98 % erhålls. För vidare tillverkning av legeringar räcker detta, för då legeras zink fortfarande med samma grundämnen. Om detta inte räcker används rektifikation och zink erhålls med en renhet på 99,995 %. Båda metoderna tillåter alltså att erhålla zink med hög renhet.
Ett oskiljaktigt metallpar
Bly finns vanligtvis i zinklegeringar som en förorening. I naturen finns detta oskiljaktiga metallpar ganska ofta. Men i själva verket försämrar en hög blyh alt i en zinklegering dess fysikaliska egenskaper, vilket skapar en tendens till intergranulär korrosion om den ärinnehållet överstiger 0,007 %. Bly och zink finns oftast tillsammans i tennbrons och mässing.
Om vi talar om eutektiken hos dessa två grundämnen är det viktigt att notera att upp till en temperatur på 800°C blandas de inte med varandra och representerar två olika vätskor. Vid snabb kylning uppstår en jämn fördelning av Pb i form av rundade inneslutningar längs korngränserna. Zink-blylegering används för att göra tryckplåtar på grund av att det löser sig mycket snabbt i syra. Oftast avlägsnas blyföroreningar från zink med en destillationsmetod.
Kopparzinklegering
Mässing är en legering känd redan innan vår tideräkning. Då hade man ännu inte upptäckt zink, men malmen användes flitigt. Tidigare erhölls mässing genom att legera smithsonit (zinkmalm) och koppar. Det var först på 1700-talet som denna legering först tillverkades med metallisk zink.
I vår tid finns det flera varianter av mässing: enfas och tvåfas. De förra innehåller cirka 35 % zink, medan de senare innehåller 50 % och 4 % bly. Enfasmässing är mycket seg, medan den andra sorten kännetecknas av sprödhet och hårdhet. Efter att ha betraktat tillståndsdiagrammet för dessa två element kan vi dra slutsatsen att de bildar en serie elektroniska faser: β, γ, ε. En intressant variant av mässing är tompak. Den innehåller endast upp till 10 % zink och har på grund av detta en mycket hög duktilitet. Tompak används framgångsrikt för stålbeklädnad och bimetallproduktion. före honomanvänds för att tillverka mynt och imitationer av guld.
Zink och stål
Nästan i varje hem kan du hitta galvaniserade saker: hinkar, kastruller, kokande vatten, etc. Alla är tillförlitligt skyddade från rost tack vare zink. Bildligt talat är naturligtvis stål belagt med denna metall, och logiskt sett talar vi inte om en legering. Å andra sidan, om man vet hur galvanisering sker, kan motsatsen hävdas. Faktum är att zink smälter vid en mycket låg temperatur (cirka 400 ° C), och när den kommer in i stålytan i flytande tillstånd, diffunderar den in i den.
Atomerna i båda ämnena är mycket hårt bundna till varandra och bildar en järn-zink-legering. Av denna anledning kan vi säkert säga att Zn inte är "lagd" på produkten, utan "inbäddad" i den. Detta kan observeras i en normal hushållssituation. Till exempel uppstår en repa på en galvaniserad hink. Börjar det rosta här? Svaret är entydigt - nej. Det beror på att när fukt kommer in börjar zinkföreningar brytas ned, men de bildar samtidigt något slags skydd för stål. Så i de flesta fall är sådana zinklegeringar utformade för att skydda produkter från korrosion. Naturligtvis kan andra ämnen, som krom eller nickel, också användas för dessa ändamål, men kostnaden för dessa produkter kommer att bli många gånger högre.
Plåt och zink
Denna legering är inte mindre populär än de andra vi redan har recenserat. 1917-1918 i Bulgarien användes den i stor utsträckning för att tillverka speciella kärl som höll varm vätska under lång tid.(analoger av moderna termosar). Nuförtiden används zink-tennlegering mycket flitigt inom radio- och elindustrin. Detta beror på det faktum att kompositionen med en Zn-h alt på 20 % löds mycket väl, och avsättningspoleringen bibehålls under lång tid.
Naturligtvis, som en rostskyddsbeläggning kan denna legering också användas. Dess egenskaper är mycket lika kadmiumbeläggning, men samtidigt billigare.
Egenskaper hos zinklegeringar
Naturligtvis skiljer sig alla kompositioner med denna metall från varandra i sin procentandel. I allmänhet har zinklegeringar goda gjutnings- och mekaniska egenskaper. Först och främst är korrosionsbeständigheten. Mest av allt manifesterar det sig i en atmosfär av torr ren luft. Möjliga manifestationer av korrosion kan ses i industristäder. Detta beror på närvaron av s altsyraångor, klor och svaveloxider i luften, som kondenserar med fukt gör det svårt att bilda en skyddande film. Koppar-tenn-zink är en legering som kännetecknas av höga skyddsegenskaper. Det är denna sammansättning som är minst mottaglig för korrosion, särskilt i en industriell atmosfär. Om vi talar om gjutningsegenskaperna hos zink, så beror de naturligtvis på legeringselementen i dess legeringar.
Så till exempel gör aluminium deras struktur homogen, finkornig, förädlar den, minskar den negativa effekten av järn. Ett annat viktigt legeringselement är koppar. Det ökar styrkan och minskarinterkristallin korrosion. Koppar-zinklegeringen har hög slaghållfasthet, men förlorar samtidigt delvis sina gjutegenskaper.
Användningsområden för zink och dess legeringar
Faktum är att delar gjorda av zinklegeringar är ganska vanliga i vår tid. Trots att plast ersätter metallprodukter kan de i vissa fall inte undvaras. Till exempel är fordonsindustrin en industri som inte klarar sig utan zinklegeringar. Filter, sumpar, hus för förgasare och bränslepumpar, hjulkåpor, ljuddämpare - allt detta och mycket mer görs med hjälp av föreningar av detta kemiska element.
På grund av att zinklegeringar har goda gjutegenskaper, gjuts komplexa delar av olika former av dem med en minsta väggtjocklek. Konstruktion är ett annat område där dessa legeringar är oumbärliga. Valsad zink används till tak, rör och hängrännor. Trots att det finns en tendens att minska produktionen av zinklegeringar är det inte möjligt att överge deras produktion på grund av materialets relativa billighet och mekaniska egenskaper.
