Metali i legure ušli su u naše živote tako blisko da ponekad i ne razmišljamo o njima. Već 4-3 tisućljeća prije Krista dogodilo se prvo upoznavanje čovjeka s grumenima. Od tada je prošlo mnogo vremena, a svake godine obrada metala se samo poboljšavala.
Cink je igrao veliku ulogu u tome. Legure na njegovoj osnovi koriste se u mnogim industrijama. U ovom članku ćemo pogledati legure cinka i njihovu ulogu u našim životima.
Tranzicioni metal
Cink je poznat kao plavkasto-bijeli krhki prijelazni metal. Iskopava se iz polumetalnih ruda. Proces dobivanja čistog cinka je prilično složen i dugotrajan. Prije svega, selektivnom flotacijom obogaćuje se ruda koja sadrži od 1-4% cinka. Ovim postupkom dobivaju se koncentrati (55% Zn). Zatim morate dobiti cink oksid. Za to se dobiveni koncentrati kalciniraju u pećima u fluidiziranom sloju. Samo odcink oksid, ovaj metal možete dobiti u čistom obliku, a postoje dva načina da to učinite.
Dobivanje cinka
Prvi je elektrolitički, baziran na tretmanu cinkovog oksida sumpornom kiselinom. Kao rezultat ove reakcije nastaje otopina sulfata, koja se pročišćava od nečistoća i podvrgava elektrolizi. Cink se taloži na aluminijske katode, koji se zatim topi u indukcijskim pećima. Čistoća tako dobivenog cinka je oko 99,95%.
Druga metoda, najstarija, je destilacija. Koncentrati se zagrijavaju na vrlo visoku temperaturu (oko 1000 °C), oslobađaju se cinkove pare koje se kondenzacijom talože na glinenim posudama. Ali ova metoda ne daje takvu čistoću kao prva. Rezultirajuća para sadrži oko 3% raznih nečistoća, uključujući tako vrijedan element kao što je kadmij. Stoga se Zn dalje pročišćava segregacijom. Na temperaturi od 500°C brani se neko vrijeme i dobije se čistoća od 98%. Za daljnju proizvodnju legura to je dovoljno, jer se tada cink još legira s istim elementima. Ako to nije dovoljno, koristi se rektifikacija i dobiva se cink čistoće od 99,995%. Dakle, obje metode omogućuju dobivanje cinka visoke čistoće.
Nerazdvojni par metala
Uobičajeno, olovo je prisutno u legurama cinka kao nečistoća. U prirodi se ovaj nerazdvojni par metala nalazi prilično često. Ali u stvari, visok sadržaj olova u cinkovoj slitini degradira njezina fizička svojstva, stvarajući sklonost intergranularnoj koroziji ako jesadržaj prelazi 0,007%. Olovo i cink najčešće se nalaze zajedno u kositrenoj bronci i mesingu.
Ako govorimo o eutektici ova dva elementa, važno je napomenuti da se do temperature od 800°C ne miješaju međusobno i predstavljaju dvije različite tekućine. Tijekom brzog hlađenja dolazi do ujednačene raspodjele Pb u obliku zaobljenih inkluzija duž granica zrna. Legura cinka i olova koristi se za izradu tiskarskih ploča zbog činjenice da se vrlo brzo otapa u kiselini. Najčešće se olovne nečistoće uklanjaju iz cinka metodom destilacije.
Legura bakra cinka
Med je legura poznata i prije naše ere. U to vrijeme cink još nije bio otkriven, ali je ruda bila široko korištena. Ranije se mjed dobivao legiranjem smithsonita (cinkova ruda) i bakra. Tek je u 18. stoljeću ova legura prvi put napravljena korištenjem metalnog cinka.
U našem vremenu postoji nekoliko vrsta mjedi: jednofazni i dvofazni. Prvi sadrže oko 35% cinka, dok drugi sadrže 50% i 4% olova. Monofazni mjedi su vrlo duktilni, dok drugu sortu karakterizira krhkost i tvrdoća. Uzimajući u obzir dijagram stanja ova dva elementa, možemo zaključiti da oni tvore niz elektronskih faza: β, γ, ε. Zanimljiva sorta mjedi je tompak. Sadrži samo do 10% cinka i zbog toga ima vrlo visoku duktilnost. Tompak se uspješno koristi za čelične obloge i proizvodnju bimetala. prije njegakoristi se za izradu kovanica i imitaciju zlata.
Cink i čelik
Gotovo u svakom domu možete pronaći pocinčane stvari: kante, lonce, kipuću vodu itd. Sve su one pouzdano zaštićene od hrđe zahvaljujući cinku. Slikovito rečeno, naravno, čelik je obložen ovim metalom, a logično, ne govorimo o leguri. S druge strane, znajući kako dolazi do pocinčavanja, može se tvrditi suprotno. Činjenica je da se cink topi na vrlo niskoj temperaturi (oko 400°C), a kada uđe na površinu čelika u tekućem stanju, difundira u nju.
Atomi obiju tvari vrlo su čvrsto povezani, tvoreći slitinu željeza i cinka. Iz tog razloga možemo sa sigurnošću reći da Zn nije "položen" na proizvod, već "ugrađen" u njega. To se može primijetiti u normalnoj situaciji u kućanstvu. Na primjer, na pocinčanoj kanti pojavljuje se ogrebotina. Počinje li ovdje hrđati? Odgovor je nedvosmislen – ne. To je zato što kada uđe vlaga, spojevi cinka se počinju razlagati, ali u isto vrijeme tvore neku vrstu zaštite za čelik. Dakle, u većini slučajeva, takve legure cinka dizajnirane su za zaštitu proizvoda od korozije. Naravno, i druge tvari, poput kroma ili nikla, također se mogu koristiti u ove svrhe, ali cijena ovih proizvoda bit će višestruko veća.
kosit i cink
Ova legura nije ništa manje popularna od ostalih koje smo već pregledali. 1917.-1918. u Bugarskoj se naširoko koristio za izradu posebnih posuda koje su dugo držale toplu tekućinu.(analozi modernih termoza). Danas se legura cink-kositar vrlo široko koristi u radio i elektro industriji. To je zbog činjenice da je sastav s udjelom Zn od 20% vrlo dobro zalemljen, a poliranje naslaga se održava dugo vremena.
Naravno, kao antikorozivni premaz, ova se legura također može koristiti. Njegove karakteristike su vrlo slične kadmijevom premazu, ali u isto vrijeme jeftiniji.
Svojstva legura cinka
Naravno, sve kompozicije s ovim metalom razlikuju se jedna od druge po postotku. Općenito, legure cinka imaju dobra lijevana i mehanička svojstva. Prvo i najvažnije je otpornost na koroziju. Najviše se očituje u atmosferi suhog čistog zraka. Moguće manifestacije korozije mogu se vidjeti u industrijskim gradovima. To je zbog prisutnosti para klorovodične kiseline, klora i sumpornih oksida u zraku, koji kondenzacijom s vlagom otežavaju stvaranje zaštitnog filma. Bakar-kositar-cink je legura koja se odlikuje visokim zaštitnim svojstvima. Upravo je ovaj sastav najmanje osjetljiv na koroziju, osobito u industrijskoj atmosferi. Ako govorimo o svojstvima lijevanja cinka, onda, naravno, ovise o legirajućim elementima u njegovim legurama.
Tako, na primjer, aluminij njihovu strukturu čini homogenom, sitnozrnom, oplemenjuje je, smanjuje negativan učinak željeza. Drugi važan legirajući element je bakar. Povećava snagu i smanjujeinterkristalna korozija. Legura bakra i cinka ima visoku udarnu čvrstoću, ali u isto vrijeme djelomično gubi svojstva lijevanja.
Područja primjene cinka i njegovih legura
Zapravo, dijelovi izrađeni od legura cinka prilično su uobičajeni u naše vrijeme. Unatoč činjenici da plastika zamjenjuje metalne proizvode, u nekim se slučajevima ne mogu bez njih. Primjerice, automobilska industrija je industrija koja ne može bez legura cinka. Filtri, rezervoari, kućišta rasplinjača i pumpe za gorivo, poklopci kotača, prigušivači - sve to i još mnogo toga napravljeno je od spojeva ovog kemijskog elementa.
Zbog činjenice da legure cinka imaju dobra svojstva lijevanja, od njih se lijevaju složeni dijelovi različitih oblika s minimalnom debljinom stijenke. Graditeljstvo je još jedno područje u kojem su ove legure nezamjenjive. Valjani cink se koristi za krovove, cijevi i oluke. Unatoč činjenici da postoji tendencija smanjenja proizvodnje legura cinka, nije moguće odustati od njihove proizvodnje zbog relativne jeftinosti i mehaničkih svojstava materijala.
