Cink legure: opis, struktura i svojstva

Metali i legure su tako usko integrirani u naše živote da ponekad ni ne razmišljamo o njima. Čak i 4-3 tisućljeća prije Krista došlo je do prve poznanstva čovjeka s nuggetsima. Od tada je prošlo puno vremena, a svake godine obrada metala samo se poboljšala.

Veliku ulogu u tome igrao je metal kao što je cink. Slitine na temelju toga koriste se u mnogim industrijama. U ovom ćemo članku razmotriti legure cinka i njihovu ulogu u našim životima.

Prijelazni metal

Poznato je da je cink plavičasto bijeli krhki prijelazni metal. Izvlači se iz polu-metalnih ruda. Postupak dobivanja čistog cinka je prilično složen i dugotrajan. Prije svega, ruda koja sadrži 1-4% cink je obogaćena selektivnom flotacijom. Ovaj proces proizvodi koncentrate (55% Zn). Nadalje, potrebno je dobiti cinkov oksid. Da bi se to postiglo, u pećima u fluidiziranom sloju, dobiveni koncentrati se spaljuju. Samo iz cinkovog oksida moguće je dobiti metal u čistom obliku, a za to postoje dvije metode.

Dobivanje cinka

Prvi - elektrolitički, temelji se na tretiranju cinkovog oksida s sumpornom kiselinom. Kao rezultat ove reakcije nastaje otopina sulfata koja se pročišćava od nečistoća i podvrgava elektrolizi. Na aluminijskim katodama nanosi se cink, koji se zatim rastopi u indukcijskim pećima. Tako dobivena čistoća cinka iznosi oko 99,95%.

Druga metoda, najstarija je destilacija. Koncentrati se zagrijavaju na vrlo visokoj temperaturi (oko 1000 ° C), otpuštaju se para cinkova, koje se kondenziraju na glinenim posudama. Ali ova metoda ne daje takvu čistoću kao prvi. Dobivena para sadrži oko 3% raznih nečistoća, uključujući takav vrijedan element kao kadmij. Stoga daljnji Zn se pročišćava segregacijom. Na temperaturi od 500 ° C se neko vrijeme brani i dobije čistoću od 98%. Za daljnju proizvodnju legura, ovo je dovoljno, jer tada se cink još uvijek legije s tim istim elementima. Ako to nije dovoljno, koristi se korekcija i dobiva se cink s čistoćom od 99,995%. Dakle, obje metode omogućuju dobivanje cinka visoke čistoće.

Nerijetko metalni par

U pravilu, olovo je prisutan u sastavu legura cinka kao nečistoća. U prirodi, taj neodvojivi par metala pojavljuje se vrlo često. No, u stvari, veliki sadržaj olova u legurama cinka razgrađuje njezina fizička svojstva, stvarajući tendenciju intergranularne korozije ako sadržaj prelazi 0,007%. Najčešće se olovo i cink nalaze zajedno u limenim brončanima i mjedi.

Ako govorimo o eutektiji tih dvaju elemenata, važno je napomenuti da se do temperature od 800 ° C ne miješaju jedna s drugom i predstavljaju dvije različite tekućine. Kod brzog hlađenja dolazi do jednolike raspodjele Pb u obliku zaobljenih inkluzija duž granica zrna. Cink-olovna legura koristi se za stvaranje tiskarskog klišea zbog činjenice da se vrlo brzo otapa u kiselini. Najčešće, nečistoće olova uklanjaju se iz cinka procesom destilacije.

Legura bakra s cinkom

Mjed je legura, poznata i prije naše ere. U one dane, cink još nije otkriven, ali ruda je bila dovoljno široka. Prije toga, mesing je dobiven fuzijom smithsonite (cinkova ruda) i bakra. Tek je u XVIII. Stoljeću po prvi puta ova legura izrađena od cinkovog metala.

Danas postoji nekoliko vrsta mjedi: jednofazni i dvostupanjski. Prvi sadrže oko 35% cinka, a drugi - 50% i 4% olova. Jednofazni mjedi su vrlo plastični, dok je drugi tip krhki i tvrdi. Proučavajući fazni dijagram ovih dvaju elemenata, može se zaključiti da oni čine niz faza elektroničkog oblika: beta-, gama-, epsilon-. Zanimljiva vrsta mesinga je tombak. Sadrži samo 10% cinka i zbog toga ima vrlo visoku plastičnost. Tompak se uspješno koristi za oblaganje čelika i dobivanje bimetala. Nekada se koristi za izradu novčića i oponašanje zlata.

Cink i čelik

Gotovo u svakoj kući možete pronaći pocinčane stvari: kante, posude, kuhare itd. Svi su pouzdano zaštićeni od hrđe zbog cinka. Figurativno govoreći, naravno, taloženje ovog metala se nanosi na čelik, a prema logici stvari, ne govorimo o leguri. S druge strane, znajući kako dolazi do pocinčavanja, možete reći suprotno. Činjenica je da se pincasta topi na vrlo niskoj temperaturi (oko 400 ° C), a kad dođe do čelične površine u tekućem stanju, raspršuje se u nju.

Atomi obje supstance vežu se vrlo čvrsto zajedno, stvarajući leguru od željeza i cinka. Iz tog razloga možemo sigurno reći da Zn nije "položen" na proizvod, već "ugrađen" u njega. To se može primijetiti u normalnoj situaciji kućanstva. Na primjer, na pocinčani kantu postoji ogrebotina. Počinje hrđati na ovom mjestu? Odgovor je nedvosmislen - ne. To je zato što kada dolazi do vlage, cinkovi spojevi počinju se raspadati, ali oni čine oblik zaštite čelika. Dakle, u većini slučajeva, takve legure cinka su dizajnirane za zaštitu proizvoda od korozije. Naravno, za ove namjene možete koristiti druge tvari, poput kroma ili nikla, no trošak tih proizvoda bit će mnogo puta veći.

Tin i cink

Ova legura nije manje popularna od ostalih, što smo već razmotrili. U godinama 1917-1918. U Bugarskoj, naširoko se koristi za izradu posebnih posuda koje su dugo držale toplu tekućinu (analozi suvremenih termoza). Danas je legura cinka i kositra naširoko koristi u radio i elektroindustriji. To je zbog činjenice da je sastav s udjelom Zn od 20% vrlo dobro lemljen, a poliranje sedimenta i dalje traje dugo.

Naravno, kao antikorozivno premaz može se upotrijebiti i ova legura. U svojim karakteristikama vrlo je sličan kadmijevom premazu, ali je jeftiniji.

Svojstva legura cinka

Naravno, svi sastavi s ovim metalima se međusobno razlikuju po sadržaju postotka. Općenito, legure cinka imaju dobru lijevu i mehanička svojstva. Prva i najvažnija otpornost na koroziju. Najviše od svega, ona se manifestira u atmosferi suhog čistog zraka. Moguće manifestacije korozije mogu se vidjeti u industrijskim gradovima. To je zbog prisutnosti u zraku para kloridne kiseline, klora i sumpornih oksida, koje, kondenzirane vlagom, otežavaju formiranje zaštitnog filma. Copper-tin-cink - legura koja je karakterizirana visokim zaštitnim svojstvima. To je ovaj sastav koji je najmanje podložan koroziji, posebno u uvjetima industrijske atmosfere. Ako govorimo o svojstvima lijevanja cinka, naravno, oni ovise o legurama elemenata u njihovim legurama.

Tako, na primjer, aluminij čini njihovu strukturu homogenu, fino zrnatu, povećava, smanjuje negativni učinak željeza. Drugi važan element legiranja je bakar. Povećava karakteristike čvrstoće i smanjuje interkristalnu koroziju. Legura od bakrenog cinka ima visoku čvrstoću udarca, ali istodobno djelomično gubi svojstva ljevaonica.

Primjene cinka i njegovih legura

U stvari, dijelovi cinkove legure su prilično uobičajene u našem vremenu. Unatoč činjenici da je plastika zamjenjuje metalnih proizvoda, a ne bez njih u određenim slučajevima. Na primjer, automobilska industrija - industrija koja se ne može učiniti bez cinkove legure. Filteri, pročistača, stambenih rasplinjača i pumpe za gorivo, kotača kućišta pokriva, ispu ‰ ni lonci - sve to i još mnogo toga proizvodi se koriste spojevi kemijskog elementa.

S obzirom na činjenicu da legure cinka imaju dobra svojstva lijevanja, oni su oblikovani složenim detaljima različitih oblika s minimalnom debljinom stijenke. Izgradnja - drugo područje u kojem ne možete bez ovih legura. Proizvodi od cinkovog valjka koriste se za proizvodnju krovova, cijevi i kanala. Unatoč činjenici da postoji tendencija smanjenja proizvodnje legura cinka, nije moguće napustiti njihovu proizvodnju zbog relativne jeftinosti i mehaničkih svojstava materijala.