Metaller og legeringer er kommet så tæt ind i vores liv, at vi nogle gange ikke engang tænker på dem. Så tidligt som 4-3 årtusinder f. Kr. fandt menneskets første bekendtskab med guldklumper sted. Der er gået meget tid siden da, og metalforarbejdningen er kun blevet forbedret hvert år.
Zink spillede en stor rolle i dette. Legeringer baseret på det bruges i mange industrier. I denne artikel vil vi se på zinklegeringer og deres rolle i vores liv.
Overgangsmetal
Zink er kendt for at være et blåligt-hvidt skørt overgangsmetal. Det udvindes fra semimetalliske malme. Processen med at opnå ren zink er ret kompleks og tidskrævende. Først og fremmest beriges malm indeholdende fra 1-4% zink ved selektiv flotation. Gennem denne proces opnås koncentrater (55% Zn). Dernæst skal du få zinkoxid. Til dette calcineres de resulterende koncentrater i ovne i et fluidiseret leje. Kun frazinkoxid, kan du få dette metal i sin rene form, og der er to måder at gøre dette på.
Opnåelse af zink
Den første er elektrolytisk, baseret på behandling af zinkoxid med svovlsyre. Som et resultat af denne reaktion dannes en sulfatopløsning, som renses fra urenheder og udsættes for elektrolyse. Zink aflejres på aluminiumskatoder, som derefter smeltes i induktionsovne. Den således opnåede renhed af zink er ca. 99,95%.
Den anden metode, den ældste, er destillation. Koncentraterne opvarmes til en meget høj temperatur (ca. 1000 ° C), zinkdampe frigives, som ved kondens sætter sig på lerkar. Men denne metode giver ikke sådan renhed som den første. Den resulterende damp indeholder omkring 3% af forskellige urenheder, herunder et så værdifuldt element som cadmium. Derfor renses Zn yderligere ved adskillelse. Ved en temperatur på 500°C forsvares det i nogen tid, og der opnås en renhed på 98%. Til videre produktion af legeringer er det nok, for så er zink stadig legeret med de samme grundstoffer. Hvis dette ikke er nok, anvendes rektifikation og opnås zink med en renhed på 99,995%. Begge metoder gør det således muligt at opnå højrent zink.
Et uadskilleligt par metaller
Bly er typisk til stede i zinklegeringer som en urenhed. I naturen findes dette uadskillelige par metaller ret ofte. Men faktisk forringer et højt blyindhold i en zinklegering dens fysiske egenskaber, hvilket skaber en tendens til intergranulær korrosion, hvis det erindhold overstiger 0,007%. Bly og zink findes oftest sammen i tinbronze og messing.
Hvis vi taler om eutektikken af disse to grundstoffer, er det vigtigt at bemærke, at op til en temperatur på 800°C blandes de ikke med hinanden og repræsenterer to forskellige væsker. Ved hurtig afkøling sker der en ensartet fordeling af Pb i form af afrundede indeslutninger langs korngrænserne. Zink-bly legering bruges til at lave trykplader på grund af det faktum, at det opløses meget hurtigt i syre. Oftest fjernes blyurenheder fra zink ved hjælp af en destillationsmetode.
Kobberzinklegering
Messing er en legering kendt allerede før vor tidsregning. På det tidspunkt var zink endnu ikke blevet opdaget, men malmen blev meget brugt. Tidligere blev messing opnået ved at legere smithsonit (zinkmalm) og kobber. Det var først i det 18. århundrede, at denne legering først blev fremstillet ved hjælp af metallisk zink.
I vores tid er der flere varianter af messing: enfaset og tofaset. Førstnævnte indeholder omkring 35 % zink, mens sidstnævnte indeholder 50 % og 4 % bly. Enfaset messing er meget sejt, mens den anden sort er kendetegnet ved skørhed og hårdhed. Efter at have overvejet tilstandsdiagrammet for disse to elementer, kan vi konkludere, at de danner en række elektroniske faser: β, γ, ε. En interessant variant af messing er tompak. Den indeholder kun op til 10% zink og har på grund af dette en meget høj duktilitet. Tompak anvendes med succes til stålbeklædning og bimetalproduktion. foran hambruges til at lave mønter og imiteret guld.
Zink og stål
Næsten i ethvert hjem kan du finde galvaniserede ting: spande, gryder, kogende vand osv. Alle er pålideligt beskyttet mod rust takket være zink. Billedligt t alt er stål naturligvis belagt med dette metal, og logisk nok taler vi ikke om en legering. På den anden side, ved at vide, hvordan galvanisering opstår, kan det modsatte argumenteres. Faktum er, at zink smelter ved en meget lav temperatur (ca. 400 ° C), og når den kommer ind i ståloverfladen i flydende tilstand, diffunderer den ind i den.
Atomerne i begge stoffer er meget tæt bundet sammen og danner en jern-zink-legering. Af denne grund kan vi roligt sige, at Zn ikke er "lagt" på produktet, men "indlejret" i det. Dette kan observeres i en normal husholdningssituation. For eksempel opstår der en ridse på en galvaniseret spand. Er det begyndt at ruste her? Svaret er entydigt - nej. Det skyldes, at når der kommer fugt ind, begynder zinkforbindelser at nedbrydes, men samtidig danner de en form for beskyttelse for stål. Så i de fleste tilfælde er sådanne zinklegeringer designet til at beskytte produkter mod korrosion. Selvfølgelig kan andre stoffer, såsom chrom eller nikkel, også bruges til disse formål, men prisen på disse produkter vil være mange gange højere.
Tin og zink
Denne legering er ikke mindre populær end de andre, vi allerede har anmeldt. I 1917-1918 i Bulgarien blev det meget brugt til at lave specielle fartøjer, der holdt varm væske i lang tid.(analoger af moderne termokander). I dag er zink-tin-legering meget udbredt i radio- og elindustrien. Dette skyldes, at sammensætningen med et Zn-indhold på 20 % er loddet rigtig godt, og aflejringspoleringen opretholdes i lang tid.
Selvfølgelig kan denne legering også bruges som en anti-korrosionsbelægning. Dens egenskaber minder meget om cadmiumbelægning, men er samtidig billigere.
Egenskaber af zinklegeringer
Selvfølgelig adskiller alle sammensætninger med dette metal sig fra hinanden i deres procentdel. Generelt har zinklegeringer gode støbe- og mekaniske egenskaber. Først og fremmest er korrosionsbestandighed. Mest af alt manifesterer det sig i en atmosfære af tør ren luft. Mulige manifestationer af korrosion kan ses i industribyer. Dette skyldes tilstedeværelsen af s altsyredampe, klor og svovloxider i luften, som ved kondensering med fugt gør det vanskeligt at danne en beskyttende film. Kobber-tin-zink er en legering, der er kendetegnet ved høje beskyttende egenskaber. Det er denne sammensætning, der er mindst modtagelig for korrosion, især i en industriel atmosfære. Hvis vi taler om zinks støbeegenskaber, så afhænger de selvfølgelig af legeringselementerne i dets legeringer.
Så for eksempel gør aluminium deres struktur homogen, finkornet, forædler den, reducerer den negative effekt af jern. Et andet vigtigt legeringselement er kobber. Det øger styrken og reducererinterkrystallinsk korrosion. Kobber-zink-legeringen har høj slagstyrke, men mister samtidig delvist sine støbeegenskaber.
Anvendelsesområder for zink og dets legeringer
Faktisk er dele lavet af zinklegeringer ret almindelige i vores tid. På trods af at plast erstatter metalprodukter, kan de i nogle tilfælde ikke undværes. For eksempel er bilindustrien en industri, der ikke kan undvære zinklegeringer. Filtre, sumpe, karburator- og brændstofpumpehuse, hjulkapsler, lyddæmpere - alt dette og meget mere er lavet ved hjælp af forbindelser af dette kemiske element.
På grund af det faktum, at zinklegeringer har gode støbeegenskaber, støbes komplekse dele af forskellige former af dem med en minimumsvægtykkelse. Byggeri er et andet område, hvor disse legeringer er uundværlige. Valset zink bruges til tagdækning, rør og tagrender. På trods af at der er en tendens til at reducere produktionen af zinklegeringer, er det ikke muligt at opgive deres produktion på grund af materialets relative billighed og mekaniske egenskaber.
