Metāli un sakausējumi ir tik cieši ienākuši mūsu dzīvē, ka dažreiz mēs par tiem pat neaizdomājamies. Jau 4-3 gadu tūkstotī pirms mūsu ēras notika pirmā cilvēka iepazīšanās ar tīrradņiem. Kopš tā laika ir pagājis daudz laika, un ar katru gadu metālapstrāde ir tikai uzlabojusies.
Cinkam tajā bija liela loma. Uz tā bāzes izgatavotie sakausējumi tiek izmantoti daudzās nozarēs. Šajā rakstā mēs apskatīsim cinka sakausējumus un to nozīmi mūsu dzīvē.
Pārejas metāls
Cinks ir zināms kā zilgani b alts trausls pārejas metāls. To iegūst no pusmetāla rūdām. Tīra cinka iegūšanas process ir diezgan sarežģīts un laikietilpīgs. Pirmkārt, rūda, kas satur no 1-4% cinka, tiek bagātināta ar selektīvu flotāciju. Ar šo procesu tiek iegūti koncentrāti (55% Zn). Tālāk jums jāiegūst cinka oksīds. Šim nolūkam iegūtos koncentrātus kalcinē krāsnīs verdošā slānī. Tikai nocinka oksīds, jūs varat iegūt šo metālu tīrā veidā, un ir divi veidi, kā to izdarīt.
Cinka iegūšana
Pirmais ir elektrolītisks, pamatojoties uz cinka oksīda apstrādi ar sērskābi. Šīs reakcijas rezultātā veidojas sulfāta šķīdums, kas tiek attīrīts no piemaisījumiem un pakļauts elektrolīzei. Cinks tiek nogulsnēts uz alumīnija katodiem, kas pēc tam tiek izkausēts indukcijas krāsnīs. Šādi iegūtā cinka tīrība ir aptuveni 99,95%.
Otrā metode, vecākā, ir destilācija. Koncentrāti tiek uzkarsēti līdz ļoti augstai temperatūrai (apmēram 1000 ° C), izdalās cinka tvaiki, kas kondensācijas rezultātā nosēžas uz māla traukiem. Bet šī metode nedod tādu tīrību kā pirmā. Iegūtais tvaiks satur apmēram 3% dažādu piemaisījumu, tostarp tādu vērtīgu elementu kā kadmijs. Tāpēc Zn tālāk tiek attīrīts ar segregāciju. 500°C temperatūrā tas kādu laiku tiek aizsargāts un tiek iegūta 98% tīrība. Tālākai sakausējumu ražošanai ar to pietiek, jo tad cinks joprojām tiek leģēts ar tiem pašiem elementiem. Ja ar to nepietiek, izmanto rektifikāciju un iegūst cinku ar tīrību 99,995%. Tādējādi abas metodes ļauj iegūt augstas tīrības pakāpes cinku.
Neatdalāms metālu pāris
Parasti svins kā piemaisījums atrodas cinka sakausējumos. Dabā šis neatdalāmais metālu pāris ir sastopams diezgan bieži. Bet patiesībā augsts svina saturs cinka sakausējumā pasliktina tā fizikālās īpašības, radot tieksmi uz starpkristālu koroziju, ja tā irsaturs pārsniedz 0,007%. Svins un cinks visbiežāk sastopami kopā alvas bronzā un misiņā.
Ja runājam par šo divu elementu eitektiku, ir svarīgi atzīmēt, ka līdz 800°C temperatūrai tie nesajaucas viens ar otru un pārstāv divus dažādus šķidrumus. Ātras dzesēšanas laikā vienmērīgs Pb sadalījums notiek noapaļotu ieslēgumu veidā gar graudu robežām. Cinka-svina sakausējums tiek izmantots iespiedplašu izgatavošanai, jo tas ļoti ātri šķīst skābē. Visbiežāk svina piemaisījumus no cinka atdala, izmantojot destilācijas metodi.
Vara cinka sakausējums
Misiņš ir sakausējums, kas pazīstams jau pirms mūsu ēras. Tajā laikā cinks vēl nebija atklāts, bet rūda tika plaši izmantota. Iepriekš misiņš tika iegūts, sakausējot smitsonītu (cinka rūdu) un varu. Tikai 18. gadsimtā šis sakausējums pirmo reizi tika izgatavots, izmantojot metālisku cinku.
Mūsu laikā ir vairākas misiņa šķirnes: vienfāzes un divfāzes. Pirmie satur apmēram 35% cinka, bet otrie satur 50% un 4% svina. Vienfāzes misiņš ir ļoti plastisks, savukārt otrajai šķirnei raksturīgs trauslums un cietība. Ņemot vērā šo divu elementu stāvokļa diagrammu, varam secināt, ka tie veido elektronisko fāžu virkni: β, γ, ε. Interesanta misiņa šķirne ir tompaks. Tas satur tikai līdz 10% cinka, un tāpēc tam ir ļoti augsta elastība. Tompak tiek veiksmīgi izmantots tērauda apšuvumam un bimetāla ražošanai. pirms viņaizmanto, lai izgatavotu monētas un zelta imitāciju.
Cinks un tērauds
Gandrīz katrā mājā var atrast cinkotas lietas: spaiņus, katlus, verdošu ūdeni utt. Pateicoties cinkam, tās visas ir droši aizsargātas no rūsas. Tēlaini izsakoties, protams, tērauds ir pārklāts ar šo metālu, un loģiski, ka mēs nerunājam par sakausējumu. No otras puses, zinot, kā notiek cinkošana, var apgalvot pretējo. Fakts ir tāds, ka cinks kūst ļoti zemā temperatūrā (apmēram 400 ° C), un, nonākot tērauda virsmā šķidrā stāvoklī, tas tajā izkliedējas.
Abu vielu atomi ir ļoti cieši saistīti kopā, veidojot dzelzs un cinka sakausējumu. Šī iemesla dēļ mēs varam droši teikt, ka Zn nav "uzlikts" uz izstrādājuma, bet gan "iestrādāts" tajā. To var novērot parastā mājsaimniecības situācijā. Piemēram, uz cinkota kausa parādās skrāpējums. Vai te sāk rūsēt? Atbilde ir nepārprotama - nē. Tas ir tāpēc, ka, mitrumam nonākot, cinka savienojumi sāk sadalīties, bet tajā pašā laikā tie veido tērauda aizsardzību. Tātad vairumā gadījumu šādi cinka sakausējumi ir paredzēti, lai aizsargātu izstrādājumus no korozijas. Protams, šiem nolūkiem var izmantot arī citas vielas, piemēram, hromu vai niķeli, taču šo produktu izmaksas būs daudzkārt lielākas.
Alva un cinks
Šis sakausējums ir ne mazāk populārs kā citi, ko jau esam pārskatījuši. 1917.-1918.gadā Bulgārijā to plaši izmantoja īpašu trauku izgatavošanai, kas ilgu laiku turēja siltu šķidrumu.(mūsdienu termosu analogi). Mūsdienās cinka-alvas sakausējumu ļoti plaši izmanto radio un elektriskajā rūpniecībā. Tas ir saistīts ar to, ka sastāvs ar Zn saturu 20% ir ļoti labi pielodēts, un nogulsnes pulēšana tiek saglabāta ilgu laiku.
Protams, šo sakausējumu var izmantot arī kā pretkorozijas pārklājumu. Tā īpašības ir ļoti līdzīgas kadmija pārklājumam, taču tajā pašā laikā tas ir lētāks.
Cinka sakausējumu īpašības
Protams, visas kompozīcijas ar šo metālu atšķiras viena no otras tā procentos. Kopumā cinka sakausējumiem ir labas liešanas un mehāniskās īpašības. Pirmkārt un galvenokārt, tā ir izturība pret koroziju. Visvairāk tas izpaužas sausa tīra gaisa atmosfērā. Iespējamās korozijas izpausmes vērojamas industriālajās pilsētās. Tas ir saistīts ar sālsskābes tvaiku, hlora un sēra oksīdu klātbūtni gaisā, kas, kondensējoties ar mitrumu, apgrūtina aizsargplēves veidošanos. Vara-alvas-cinka sakausējums, kam raksturīgas augstas aizsardzības īpašības. Tieši šis sastāvs ir vismazāk uzņēmīgs pret koroziju, īpaši rūpnieciskā atmosfērā. Ja runājam par cinka liešanas īpašībām, tad tās, protams, ir atkarīgas no sakausējumos esošajiem leģējošajiem elementiem.
Tātad, piemēram, alumīnijs padara to struktūru viendabīgu, smalkgraudainu, uzlabo to, samazina dzelzs negatīvo ietekmi. Vēl viens svarīgs leģējošais elements ir varš. Tas palielina spēku un samazinastarpkristāliskā korozija. Vara-cinka sakausējumam ir augsta triecienizturība, bet tajā pašā laikā tas daļēji zaudē liešanas īpašības.
Cinka un tā sakausējumu pielietojuma jomas
Patiesībā detaļas, kas izgatavotas no cinka sakausējumiem, mūsdienās ir diezgan izplatītas. Neskatoties uz to, ka plastmasa aizstāj metāla izstrādājumus, dažos gadījumos no tiem nevar iztikt. Piemēram, automobiļu rūpniecība ir nozare, kas nevar iztikt bez cinka sakausējumiem. Filtri, karburatori, karburatora un degvielas sūkņa korpusi, riteņu pārsegi, trokšņa slāpētāji - tas viss un daudz kas cits ir izgatavots, izmantojot šī ķīmiskā elementa savienojumus.
Sakarā ar to, ka cinka sakausējumiem ir labas liešanas īpašības, no tiem tiek atlietas dažādu formu sarežģītas detaļas ar minimālu sieniņu biezumu. Būvniecība ir vēl viena joma, kurā šie sakausējumi ir neaizstājami. Valcēts cinks tiek izmantots jumta segumam, caurulēm un notekcaurulēm. Neskatoties uz to, ka ir tendence samazināt cinka sakausējumu ražošanu, no to ražošanas nav iespējams atteikties materiāla relatīvā lētuma un mehānisko īpašību dēļ.
