Содержание в природе
Как самостоятельный элемент цинк в природе не встречается. Его можно добыть из 66 минералов, среди которых сфалерит, каламин, франклинит, цинкит, виллемит, смитсонит. Первый является наиболее распространенным источником металла, его часто называют «цинковой обманкой». Он состоит из сульфида цинка и примесей, которые придают минералу разнообразные цвета. Это осложняет его поиск и правильное определение.
Найти цинк можно в кислых и изверженных породах — во последних его немного больше. Часто металл в виде сульфида вместе со свинцом встречается в термальных водах, мигрирует в поверхностных и подземных источниках.
Свойства и характеристики
Итак, какими свойствами обладает цинк?
Физические
- Является металлом средней твердости.
- Цинк не имеет полиморфных модификаций.
- Холодный цинк становится хрупким металлом.
- Приобретает пластичность при температуре 100-100 ºС.
- При более высокой температуре в 250 ºС снова превращается в хрупкий металл.
- Температура плавления твердого цинка равна 419,5 ºС.
- Температура перехода в пар – 913ºС.
- Температура кипения равна 906 ºС.
- Плотность цинка в твердом состоянии равна 7,133 г/см 3 , в жидком — 6, 66 г/см 3.
- Относительное удлинение 40-50%.
- Легко растворим в кислотах.
- Легко растворим в щелочах.
О том, как правильно плавить цинк, смотрите в видеоролике:
Химические
Химические свойства цинка:
- 3d 10 4s 2 — конфигурация атома.
- Цинк считается активным металлом.
- Является энергетическим восстановителем.
- Электродный потенциал: -0,76 В.
- При температуре ниже 100 ºС теряет блеск и имеет покрытие пленкой.
- Во влажном воздухе (особенно если в нем есть углекислый газ) металл разрушается.
- Во время сильного нагрева цинк сильно сгорает с образованием голубоватого пламя.
- Степень окисления: .
- Кислоты и щелочи действуют на цинк различно в зависимости от присутствия в металле различных примесей.
- При нагревании цинка в воде происходит процесс гидролизации с образованием белого осадка.
- Минеральные кислоты большой силы способны легко растворить цинк.
Смеси и сплавы
Для усиления прочности и увеличения температуры плавления металл смешивают с медью, алюминием, оловом, магнием и свинцом.
Самым известным и востребованным сплавом является латунь. Это смесь меди с добавлением цинка, иногда встречаются и олово, никель, марганец, железо, свинец. Плотность латуни достигает 8700 кг/м 3 . Температура, нужная для плавления, держится на отметке 880 C о — 950 C о : чем больше в ней содержание цинка, тем она ниже. Сплав отлично сопротивляется неблагоприятной внешней среде, хоть и чернеет на воздухе, если не покрыта лаком, прекрасно полируется и сваривается контактной сваркой.
Существует два вида латуни:
- Альфа-латунь: более пластична, хорошо гнется в любом состоянии, но сильнее изнашивается.
- Альфа+бета-латунь: деформируется только при нагревании, при этом более износостойка. Часто сплавляют с магнием, алюминием, свинцом и железом. Это позволяет увеличить прочность, но уменьшает пластичность.
Сплав Zamak или Zamac состоит из цинка, алюминия, меди и магния. Само название образовано из первых букв латинских названий: Zink — Aluminium — Magnesium — Kupfer / Cuprum (Цинк-Алюминий-Магний-Медь). В СССР сплав был известен как ЦАМ: Цинк-Алюминий-Медь. Активно применяется в литье под давлением, плавление начинается при низкой температуре (381 C о — 387 C о ) и имеет низкий коэффициент трения (0,07). Обладает повышенной прочностью, что позволяет получать изделия сложной формы, которые не боятся сломаться: дверные ручки, клюшки для гольфа, затворы огнестрельного оружия, строительную фурнитуру, застежки разных видов и рыболовные снасти.
Читать также: Ручной степлер для мебели
Небольшой процент цинка (не более 0,01%) содержится в гартовых сплавах, применяемых в полиграфии для отливки типографских шрифтов и линеек, печатных форм и машинного набора. Это устаревшие смеси, на место которых пришел чистый цинк с небольшим добавлением примесей.
Невысокая температура, которая требуется для плавления цинка, часто компенсируется за счет сплавов с другими металлами, но бывает и наоборот. Если температура, необходимая для плавления «чистого» металла, составляет 419,5 C о , то сплав с оловом снижается до 199 C о , а с оловом и свинцом — до 150 C о . И хотя такие сплавы можно паять и варить, чаще всего смеси с цинком применяют только для заделки имеющихся дефектов из-за их слабой прочности. Например, сплав олова, свинца и цинка рекомендуется применять только на никелированных изделиях.
Чаще всего цинковые сплавы применяют для создания карбюраторов, рам спидометров, радиаторных решеток, гидравлических тормозов, насосов и декоративных элементов, деталей для стиральных машин, миксеров и кухонного оборудования, часовых корпусов, пишущих машинок, кассовых аппаратов и бытовой техники. Эти детали нельзя применять в промышленном производстве: при повышении температуры до 100 C о прочность изделия снижается на треть, а твердость — почти на 40%. При понижении температуры до 0 C о цинк становится слишком хрупким, что может привести к поломке.
Оцинковка кузова автомобиля. Методы борьбы с коррозией на кузове.
Оцинковка кузова автомобиля. Одно из самых распространённых заболеваний современных автомобилей – коррозия. Иными словами говоря, происходит разрушение металла. В некоторых регионах страны ржавеют не только Жигули и Ниссаны. Тойоты, Мазды, Мерседесы, все равны перед влажным морским воздухом. Но по факту не так страшна ржавчина, как бездействие. Среднестатистический автолюбитель ведь не любит тратить время и деньги на антикоррозийную обработку кузова – «на следующей недели поеду», « нет, весной уже, за зиму не сгниёт», а весной уже выясняется, что удаление ржавчины не такая уж дешёвая процедура. В общем всё откладывается на другой раз, в итоге мысли о том, чтобы продать автомобиль в другом городе, чтобы машину никто не смог разоблачить.
Возникает вопрос: когда автомобиль нуждается в антикоррозийной обработке?
Новые отечественные машины лучше защищать сразу и полностью. Подержанным машинам рекомендуется раз в год производить полную антикоррозийную обработку.
Какой бывает оцинковка кузова автомобиля?
Чтобы защитить автомобиль от коррозии и продлить тем самым срок его службы, гораздо проще один раз провести полную оцинковку всего кузова один раз. Обычно производители автомобилей эту процедуру проводят только с днищем, так как это самое уязвимое место.
Современные технологии позволяют использовать три вида оцинковки кузова автомобиля:
Холодная оцинковка. Такой метод не особо надёжный, зато гораздо дешевле других видов защиты кузова. На корпус автомобиля наносят мелкодисперсный цинк в виде краски.
Термическая оцинковка. Такой вид оцинковки очень надёжный. Готовый собранный кузов полностью опускается в жидкий цинковый расплав. Сегодня выпускают машины с оцинкованным кузовом: Volvo, Ford, GM и Porsche.
Гальваническая оцинковка. Эта технология распространена среди японских и европейских крупных производителей автомобилей. Готовую деталь помещают в ёмкость с цинковым электролитом и подают ток. В таком режиме деталь выдерживают некоторое время. В результате цинк прилипает к металлу намертво.
Методы цинкования металла
Перед описанием распространённых в современной промышленности технологий цинкования предлагаем рассмотреть общие различия между ними
Это важно, поскольку выбранный метод существенно влияет в той или иной степени на получаемый результат. На практике это означает, что в зависимости от сферы эксплуатации металлических изделий и конструкций экономически выгодно применять далеко не все технологии оцинковки. В целом, методы цинкования отличаются между собой следующими свойствами:
В целом, методы цинкования отличаются между собой следующими свойствами:
- Толщина защитного покрытия — если для габаритных металлоконструкций чем большим будет слой защиты, тем лучше, то для высокоточных мелких деталей необходимо применять цинкование, при котором можно выбирать и контролировать толщину антикоррозионного покрытия. Реализовать это позволяет далеко не всякая технология.
- Равномерность толщины оцинковки — опять же, чем мельче и точнее металлическая деталь, тем выше требования к наносимому на неё защитному покрытию. Например, опоре ЛЭП всё равно, насколько равномерно она будет укрыта цинком, тогда как для деталей, имеющих прецизионные отверстия, резьбу, фаски и прочее — равномерность слоя цинка крайне важна.
- Прочность удержания защитного покрытия на металле — сильно зависит от того, каким методом было выполнено цинкование. Например, при рассмотренном далее горячем и термодиффузионном цинковании цинк не только покрывает поверхность изделия, но также соединяется с ним на молекулярном уровне, что существенно повышает прочность удержания защиты на металле.
- Внешний вид оцинкованной детали — в зависимости от применяемой технологии поверхностный слой оксида цинка может быть матовым, глянцевым, а также отличаться оттенками от тёмно-серого до голубоватого.
- Стойкость к механическим повреждениям — чем она выше, тем дольше продержится защита на изделиях, подвергающихся тем или иным физическим нагрузкам.
- Способность к самовосстановлению — по большей части зависит от толщины нанесённого на металл цинка и характера эксплуатации конструкции или изделия.
- Коррозионная устойчивость — является общим свойством обработанного изделия, которое складывается из совокупности нескольких факторов. В том числе, устойчивость оцинкованной детали к коррозии зависит от толщины цинкового слоя, его равномерности, прочности удержания, а также от стойкости к механическим повреждениям и способности к самовосстановлению.
В зависимости от применяемой технологии цинкования меняются эти свойства, а также сложность технологического процесса, доступные объёмы и скорость обработки, себестоимость процесса и, в конце концов, его целесообразность. По сути, всё рассмотренное и перечисленное выше — является наглядными критериями сравнения методов цинкования.
В современной промышленности наибольшей распространённостью отличаются следующие пять технологий цинкования:
- Горячее — выполняется посредством погружения обрабатываемых изделий в расплавленный цинк.
- Холодное — осуществляется по абсолютной аналогии с обычным окрашиванием вручную или при помощи напыления.
- Гальваническое — реализуется путём погружения обрабатываемых деталей в цинкосодержащий электролит, через который пропускается электрический ток.
- Термодиффузионное — слой защитного покрытия формируется при помещении обрабатываемой детали в среду, насыщенную порошкообразным цинком.
- Газотермическое — на обрабатываемую деталь направляется газовая горелка и в пятно наибольшего нагрева подаётся цинковая проволока или цинковый порошок.
Теперь рассмотрим эти методы цинкования более детально. В частности, «заглянем» внутрь технологического процесса, сравним по вышеописанным свойствам, приведём преимущества, особенности и недостатки.
Области применения цинка
Цинку выделяется отдельное место среди многих металлов промышленности. Он относится к числу молодых металлов.
Производить его стали в начале XIX века. Тогда объем производства составлял не более 900 тонн в год. Сегодня крупнейшими производителями цинка являются зарубежные страны (США, Канада, Австралия), на долю которых приходится 60 млн. тонн в год.
Итак, каково же применение цинка в промышленности?
О применении цинка расскажет это видео:
Основные сферы
Основными сферами применения цинка являются:
- Производство оцинкованной стали. Этой сфере соответствует половина (50%) от всего объема использования цинка.
- Изготовление бронзы и латуни. На эту сферу приходится примерно 20-25%.
- Изготовление сплавов на основе цинка.
- Производство химикатов. Самая маленькая по своему объему сфера расходования (всего 10%).
Как материал для конструкции нелегированный цинк не используется. Для этих целей он не обладает необходимыми технологическими, механическими и физическими свойствами.
В случае легирования, вышеперечисленные свойства существенно улучшаются. Поэтому очень часто цинк используют во время изготовления сплавов на основе алюминия, меди, свинца и латуни.
У цинка есть несколько марок. В зависимости от них металл может использоваться:
- Для оцинковки стали.
- Для изготовления цинковых сплавов.
- Для производства полуфабрикатов из цинка.
- Для изготовления цинковых соединений.
Продукция из металла
- Наиболее востребованными в строительстве и промышленности являются цинковые листы. Они бывают разными по толщине. Толщина самого тонкого листа может составлять 0,15 мм, а самого толстого – 1,5 мм и более.
- Цинковые листы часто используются при производстве оцинкованной посуды, сточных желобов и обычных труб.
- А так же цинковые листы хорошо применяют для изготовления печатных форм для типографии, для изготовления химических источников тока и кровельного покрытия.
- Кроме этого, наиболее широкое распространение получили цинксиликатные и цинкполимерные материалы. Содержание цинка в них может достигать 98%. Эти материалы наносятся на строительные конструкции с помощью специальных установок лакокрасочного покрытия. В результате получается очень прочное покрытие с отличными изолирующими характеристиками.
- Особое распространение цинковое покрытие получило у изделий, которые в дальнейшим должны эксплуатироваться в условиях агрессивной среды. То есть покрытие цинком с успехом применяют для эксплуатации изделий в условиях моря, реки, озера, пластовой и подтоварной воды, при воздействии на них слабощелочных растворов, а так же в условиях атмосферы. Цинковые покрытия нашли свое применение в строительстве танков, морских судов, трубопроводов, морских платформ и во многих других конструкциях.
С помощью напыления цинкосодержащих красок на самих строительных объектах обрабатываются сварные швы.
ПРИМЕНЕНИЕ
Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа.
Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, не подверженных механическим воздействиям, или металлизация — для мостов, емкостей, металлоконструкций).
Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах.
Пластины цинка широко используются в полиграфии, в частности, для печати иллюстраций в многотиражных изданиях. Для этого с XIX века применяется цинкография — изготовление клише на цинковой пластине при помощи вытравливания кислотой рисунка в ней. Примеси, за исключением небольшого количества свинца, ухудшают процесс травления. Перед травлением цинковую пластину подвергают отжигу и прокатывают в нагретом состоянии.
Цинк вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления.
Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски — цинковых белил.
Цинк — важный компонент латуни. Сплавы цинка с алюминием и магнием (ЦАМ, ZAMAK) благодаря сравнительно высоким механическим и очень высоким литейным качествам очень широко используются в машиностроении для точного литья. В частности, в оружейном деле из сплава ZAMAK (-3, −5) иногда отливают затворы пистолетов, особенно рассчитанных на использование слабых или травматических патронов. Также из цинковых сплавов отливают всевозможную техническую фурнитуру, вроде автомобильных ручек, корпусы карбюраторов, масштабные модели и всевозможные миниатюры, а также любые другие изделия, требующие точного литья при приемлемой прочности.
Хлорид цинка — важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры.
Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка — широко применяемые полупроводники. Сульфид цинка — составная часть многих люминофоров. Фосфид цинка используется в качестве отравы для грызунов.
Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах.
Цинк (англ. Zinc) — Zn
| Молекулярный вес | 65.39 г/моль |
| Происхождение названия | Слово «цинк» впервые встречается в трудах Парацельса, который назвал этот металл словом «zincum» или «zinken» в книге Liber Mineralium II |
| IMA статус | действителен, описан впервые до 1959 (до IMA) |
Свойства цинка (таблица): температура, плотность, давление и пр.:
Подробные сведения на сайте ChemicalStudy.ru
| 100 | Общие сведения | |
| 101 | Название | Цинк |
| 102 | Прежнее название | |
| 103 | Латинское название | Zincum |
| 104 | Английское название | Zinc |
| 105 | Символ | Zn |
| 106 | Атомный номер (номер в таблице) | 30 |
| 107 | Тип | Металл |
| 108 | Группа | Амфотерный, переходный, цветной металл |
| 109 | Открыт | Известен с глубокой древности |
| 110 | Год открытия | до 1000 года до н. э. |
| 111 | Внешний вид и пр. | Хрупкий металл голубовато-белого цвета |
| 112 | Происхождение | Природный материал |
| 113 | Модификации | |
| 114 | Аллотропные модификации | |
| 115 | Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга | |
| 116 | Конденсат Бозе-Эйнштейна | |
| 117 | Двумерные материалы | |
| 118 | Содержание в атмосфере и воздухе (по массе) | 0 % |
| 119 | Содержание в земной коре (по массе) | 0,0078 % |
| 120 | Содержание в морях и океанах (по массе) | 5,0·10-7 % |
| 121 | Содержание во Вселенной и космосе (по массе) | 0,00003 % |
| 122 | Содержание в Солнце (по массе) | 0,0002 % |
| 123 | Содержание в метеоритах (по массе) | 0,018 % |
| 124 | Содержание в организме человека (по массе) | 0,0033 % |
| 200 | Свойства атома | |
| 201 | Атомная масса (молярная масса) | 65,38(2) а. е. м. (г/моль) |
| 202 | Электронная конфигурация | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 |
| 203 | Электронная оболочка | K2 L8 M18 N2 O0 P0 Q0 R0
|
| 204 | Радиус атома (вычисленный) | 142 пм |
| 205 | Эмпирический радиус атома* | 135 пм |
| 206 | Ковалентный радиус* | 122 пм |
| 207 | Радиус иона (кристаллический) | Zn2+ 74 (4) пм, 88 (6) пм, 104 (8) пм (в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле) |
| 208 | Радиус Ван-дер-Ваальса | 139 пм |
| 209 | Электроны, Протоны, Нейтроны | 30 электронов, 30 протонов, 35 нейтронов |
| 210 | Семейство (блок) | элемент d-семейства |
| 211 | Период в периодической таблице | 4 |
| 212 | Группа в периодической таблице | 12-ая группа (по старой классификации – побочная подгруппа 2-ой группы) |
| 213 | Эмиссионный спектр излучения | |
| 300 | Химические свойства | |
| 301 | Степени окисления | -2, 0, +1, +2 |
| 302 | Валентность | II |
| 303 | Электроотрицательность | 1,65 (шкала Полинга) |
| 304 | Энергия ионизации (первый электрон) | 906,4 кДж/моль (9,394197(6) эВ) |
| 305 | Электродный потенциал | Zn2+ + 2e– → Zn, Eo = -0,763 В |
| 306 | Энергия сродства атома к электрону | 0 кДж/моль |
| 400 | Физические свойства | |
| 401 | Плотность* | 7,14 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело), 6,57 г/см3 (при температуре плавления 419,53 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость), 6,4 г/см3 (при 800 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость) |
| 402 | Температура плавления* | 419,53 °C (692,68 K, 787,15 °F) |
| 403 | Температура кипения* | 907 °C (1180 K, 1665 °F) |
| 404 | Температура сублимации | |
| 405 | Температура разложения | |
| 406 | Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом | |
| 407 | Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)* | 7,32 кДж/моль |
| 408 | Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)* | 115 кДж/моль |
| 409 | Удельная теплоемкость при постоянном давлении | |
| 410 | Молярная теплоёмкость* | 25,47Дж/(K·моль) |
| 411 | Молярный объём | 9,2 см³/моль |
| 412 | Теплопроводность | 116 Вт/(м·К) (при стандартных условиях), 116 Вт/(м·К) (при 300 K) |
| 500 | Кристаллическая решётка | |
| 511 | Кристаллическая решётка #1 | |
| 512 | Структура решётки | Гексагональная плотноупакованная
|
| 513 | Параметры решётки | a = 2,6648 Å, c = 4,9468 Å |
| 514 | Отношение c/a | 1,856 |
| 515 | Температура Дебая | 234 K |
| 516 | Название пространственной группы симметрии | P63/mmc |
| 517 | Номер пространственной группы симметрии | 194 |
| 900 | Дополнительные сведения | |
| 901 | Номер CAS | 7440-66-6 |
Примечание:
205* Эмпирический радиус атома цинка согласно и составляет 134 пм и 138 пм соответственно.
206* Ковалентный радиус цинка согласно и составляет 122±4 пм и 125 пм соответственно.
401* Плотность цинка согласно и составляет 7,133 г/см3 (при 0 °C/20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело), согласно составляет 6,59 г/см3 (при 500 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость).
402* Температура плавления цинка согласно и составляет 419,6 °С (692,75 K, 787,28 °F) и 419,5 °С (692,65 K, 787,1 °F).
403* Температура кипения цинка согласно и составляет 906,2 °С (1179,35 K, 1663,16 °F) и 906 °C (1179,15 К, 1662,8 °F) соответственно.
407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) цинка согласно и составляет 7,28 кДж/моль и 7,24 кДж/моль соответственно.
408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) цинка согласно и составляет 114,8 кДж/моль и 115,3 кДж/моль соответственно.
410* Молярная теплоёмкость цинка согласно составляет 25,4 Дж/(K·моль).
Нахождение в природе
Всего ученые насчитывают около 66 минералов цинка или его производных. Этот металл научились смешивать с другими элементами, тем самым получая разнообразные смеси и различные цвета.
Первичным минералом считается так называемая цинковая обманка, которая была обнаружена еще в Древней Греции. В природе она встречается в виде смеси с бурым шпатом.
В земной коре содержится около 10% цинка. Также его можно найти в извергаемых земных породах. В кислых содержится значительно меньше. Также в природе встречается и гидроксид цинка. Всего насчитывается 5 его модификаций.
Цинк имеет свойство мигрировать в термальных водах. Кроме того, его можно обнаружить и в подземных и поверхностных водах, где он также успешно мигрирует.
Ученые выяснили, что и в живых организмах находится относительно большое количество цинка. Он необходим им для успешной жизнедеятельности.
Способы оцинкования
Металлургические заводы отличительны не только своим оборудованием, но и применяемыми методами производства. Это зависит от ценовой политики, и месторасположения (природных ресурсов, используемых для металлургической промышленности). Есть несколько методов оцинкования, которые рассматриваются ниже.
Горячий способ оцинкования
Данный способ заключается в обмакивании металлической детали в жидком растворе. Происходит это так:
- Деталь или изделие обезжиривается, очищается, промывается и сушится.
- Далее, цинк расплавляется до жидкого состояния при температуре до 480 °С.
- В жидкий раствор опускается подготовленное изделие. При этом оно хорошо смачивается в растворе и образуется покрытие толщиной до 450 мкм. Это является 100% защитой от воздействия внешних факторов на изделие (влага, прямые солнечные лучи, вода с химическими примесями).
Горячее цинкование металлоконструкций
Но, данный метод имеет ряд недостатков:
- Цинковая пленка на изделии получается неравномерного слоя.
- Нельзя использовать данный метод для деталей, отвечающих точным стандартам по ГОСТу. Где каждый миллиметр считается браком.
- После горячего оцинкования, не каждая деталь останется прочной и износостойкой, поскольку после прохождения высокой температуры появляется хрупкость.
А также данный метод не подходит для изделий, покрытых лакокрасочными материалами.
Холодное оцинкование
Этот метод носит 2 названия: гальванический и электролитический. Методика покрытия изделия защитой от коррозии такова:
- Металлическая деталь, изделие подготавливается (обезжиривается, очищается).
- После этого проводится «метод окрашивания» — применяется специальный состав, имеющий главный компонент – цинк.
- Деталь покрывается данным составом методом распыления.
Холодное цинкование
Благодаря этому методу защитой покрываются детали с точным допуском, изделия, покрытые лакокрасочными материалами. Повышается стойкость к внешним факторам, приводящим к коррозии.
Недостатки данного метода: тонкий защитный слой – до 35 мкм. Это приводит к меньшей защите и небольшим срокам защиты.
Термодиффузионный способ
Данный метод делает покрытие, которое является электродом с положительной полярностью, в то время как металл изделия (сталь) становится отрицательной полярности. Появляется электрохимический защитный слой.
Метод применим только в случае, если детали произведены из углеродистой стали, чугуна, стали с примесями. Цинк используется таким образом:
- При температуре от 290 °С до 450 °С в порошковой среде, поверхность детали насыщается Zn. Здесь маркировка стали, а также тип изделия имеют значение – выбирается соответствующая температура.
- Толщина защитного слоя достигает 110 мкм.
- В закрытый резервуар помещается изделие из стали, чугуна.
- Добавляется туда специальная смесь.
- Последним шагом является специальная обработка изделия от появления белых высолов от солёной воды.
Термодиффузионное цинкование
В основном данным методом пользуются в случае, если требуется покрыть детали, имеющие сложную форму: резьбу, мелкие штрихи. Образование равномерного защитного слоя является важным, поскольку данные детали претерпевают множественное воздействие внешней агрессивной среды (постоянная влага).
Данный метод дает самый большой процент защиты изделия от коррозии
Оцинкованное напыление является износостойким и практически нестираемым, что очень важно для деталей, которые время о времени крутятся и разбираются
Сплавы цинка
Как уже упоминалось выше, существует самый распространенный сплав цинка — латунь. Именно он известен с самой древности и активно используется людьми до сих пор. Что же он собой представляет?
Латунь — это медь и цинк, которые гармонично сочетаются с несколькими другими металлами, придающими дополнительный блеск, прочность и тугоплавкость сплаву. Цинк в составе как легирующий элемент, медь — как основной. Цвет материала желтый, блестящий, однако на открытом воздухе во влажной среде способен чернеть. Температура плавления около 950 оС, может варьироваться в зависимости от содержания цинка (чем больше его, тем температура ниже).
Материал хорошо прокатывается в листы, трубы, сваривается контактным способом. Имеет хорошие технические характеристики, поэтому из него изготавливаются следующие элементы:.
- Детали машин и различные технические приборы.
- Гильзы и штампованные изделия.
- Гайки, болты, патрубки.
- Арматуры, втулки, антикоррозийные детали разных видов транспорта.
- Детали часов.
Большая часть добываемого в мире рассматриваемого нами металла уходит именно на изготовление данного сплава.
Еще один вид интерметаллического соединения — антимонид цинка. Формула его Zn4Sb3. Это также сплав, который используется как полупроводник в транзисторах, тепловизорах, магниторезистивных устройствах.
Очевидно, что применение цинка и его соединений очень широко и практически повсеместно. Данный металл так же популярен, как медь и алюминий, серебро и золото, марганец и железо. Особенно велико его значение в технических целях как антикоррозионного материала. Ведь именно цинком покрываются разные сплавы и изделия для защиты от этого разрушающего природного процесса.
Применение
В нынешнее время применение сплавов цинка с другими металлами можно увидеть в различных отраслях производства.
Для защиты металлов от коррозии
Чтобы защитить другие металлы от развития коррозии, используется чистый материал, которым покрывается уязвимая поверхность. Процесс покрытия называется металлизация.
В автомобильной отрасли
Цинк и сплавы с его добавлением получили большую популярность в автомобильной отрасли. Смеси металлов используют для декоративного покрытия отдельных элементов автомобиля (ручки, бампера, решетки, зеркала). Зубчатые механизмы, рычажные механизмы, покрышки, аккумуляторах — содержат это вещество.
В производстве ювелирных украшений
Бижутерия и украшения из цинковых сплавов известны уже длительное время. Цинк часто смешивается с золотом. Для изготовления белого золота также используют этот металл. Он осветляет готовое изделие.
В строительстве
В строительстве широкое применение получили сплавы из цинка и других металлов. Например, их используют при производстве кровли. Из оцинковки изготавливается не только кровельное покрытие, но и различные трубы, желоба, ветровые планки, подшивка для свесов крыши.
В медицине
Если говорить о медицине, окись цинка часто используется в качестве антисептического средства. Также ее добавляют в составы использующиеся для ускорения регенерации.
Применение цинка в медицине
Историческая справка
Само название «цинк» впервые было упомянуто в книге « Liber Mineralium » Парацельса. По некоторым данным оно означало «зубец». Сплав цинка с медью или латунь известен давно. Его применяли в Древней Греции, Индии и Древнем Египте, позднее материал стал известен в Китае. В чистом виде металл удалось получить лишь в первой половине XVIII века в 1738 году в Великобритании при помощи дистилляционного способа. Его открывателем стал Уильям Чемпион. Промышленное производство началось через 5 лет, а в 1746 году в Германии химик Андреас Сигизмунд Маргграф разработал и в деталях описал собственный способ получения цинка. Он предлагал использовать метод прокаливания смеси окиси металл с углем в огнеупорных ретортах из глины без доступа воздуха. Последующая конденсация паров должна была проходить в холодильнике. Из-за подробного описания и кропотливых разработок Маргграфа часто называют первооткрывателем вещества.
В начале XIX века был найден способ выделения металла путем прокатки при 100 C о-150 C о. В начале следующего века научились добывать цинк электролитическим способом. В России первый металл получили только в 1905 году.
