Metali i legure toliko su ušli u naše živote da ponekad i ne razmišljamo o njima. Već 4-3 milenijuma prije nove ere dogodilo se prvo upoznavanje čovjeka sa grumenima. Od tada je prošlo dosta vremena, a svake godine obrada metala se samo poboljšavala.
Cink je igrao veliku ulogu u ovome. 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 plavičasto-bijeli krhki prijelazni metal. Iskopava se iz polumetalnih ruda. Proces dobijanja čistog cinka je prilično složen i dugotrajan. Prije svega, selektivnom flotacijom obogaćuje se ruda koja sadrži od 1-4% cinka. Ovim postupkom se dobijaju koncentrati (55% Zn). Zatim morate nabaviti cink oksid. Za to se dobijeni koncentrati kalciniraju u pećima u fluidiziranom sloju. Samo odcink oksid, ovaj metal možete dobiti u čistom obliku, a postoje dva načina da to uradite.
Dobijanje cinka
Prvi je elektrolitički, baziran na tretmanu cink 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 dobijenog cinka je oko 99,95%.
Druga metoda, najstarija, je destilacija. Koncentrati se zagrijavaju na vrlo visoku temperaturu (oko 1000°C), oslobađaju se pare cinka koje se kondenzacijom talože na glinenim posudama. Ali ova metoda ne daje takvu čistoću kao prva. Dobivena para sadrži oko 3% raznih nečistoća, uključujući tako vrijedan element kao što je kadmij. Stoga se Zn dalje prečišćava segregacijom. Na temperaturi od 500°C se brani neko vrijeme i dobije se čistoća od 98%. Za dalju proizvodnju legura to je dovoljno, jer se tada cink i dalje legira sa istim elementima. Ako to nije dovoljno, koristi se rektifikacija i dobija se cink čistoće od 99,995%. Dakle, obe metode omogućavaju dobijanje cinka visoke čistoće.
Nerazdvojni par metala
Tipično, 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 leguri cinka degradira njena fizička svojstva, stvarajući sklonost intergranularnoj koroziji ako jesadržaj prelazi 0,007%. Olovo i cink se najčešće nalaze zajedno u limenoj bronzi i mesingu.
Ako govorimo o eutektici ova dva elementa, važno je napomenuti da se do temperature od 800°C ne miješaju jedan s drugim i predstavljaju dvije različite tekućine. Prilikom brzog hlađenja javlja se ravnomjerna raspodjela Pb u obliku zaobljenih inkluzija duž granica zrna. Legura cinka i olova koristi se za izradu štamparskih ploča zbog činjenice da se vrlo brzo rastvara u kiselini. Najčešće se olovne nečistoće uklanjaju iz cinka metodom destilacije.
Legura bakra i cinka
Mesing je legura poznata i pre naše ere. U to vrijeme cink još nije bio otkriven, ali je ruda bila široko korištena. Ranije se mesing dobijao legiranjem smitsonita (rude cinka) i bakra. Tek u 18. veku ova legura je prvi put napravljena korišćenjem metalnog cinka.
U našem vremenu postoji nekoliko varijanti mesinga: jednofazni i dvofazni. Prvi sadrže oko 35% cinka, dok drugi sadrže 50% i 4% olova. Monofazni mesingi su vrlo duktilni, dok se druga vrsta odlikuje krhkošću i tvrdoćom. Uzimajući u obzir dijagram stanja ova dva elementa, možemo zaključiti da oni čine niz elektronskih faza: β, γ, ε. Zanimljiva sorta mesinga je tompak. Sadrži samo do 10% cinka i zbog toga ima vrlo visoku duktilnost. Tompak se uspješno koristi za čelične obloge i proizvodnju bimetala. pre njegakoristi se za pravljenje novčića i imitaciju zlata.
Cink i čelik
Gotovo u svakom domu možete pronaći pocinčane stvari: kante, lonce, kipuću vodu, itd. Sve su pouzdano zaštićene od rđe zahvaljujući cinku. Slikovito rečeno, naravno, čelik je obložen ovim metalom, a logično, ne govorimo o leguri. S druge strane, znajući kako dolazi do galvanizacije, može se tvrditi suprotno. Činjenica je da se cink topi na vrlo niskoj temperaturi (oko 400°C), a kada uđe u površinu čelika u tečnom stanju, difundira u nju.
Atomi obe supstance su veoma čvrsto povezani, formirajući leguru gvožđa i cinka. Iz tog razloga možemo sa sigurnošću reći da Zn nije "položen" na proizvod, već "ugrađen" u njega. Ovo se može primijetiti u normalnoj situaciji u domaćinstvu. Na primjer, na pocinčanoj kanti pojavljuje se ogrebotina. Počinje li ovdje rđati? Odgovor je nedvosmislen - ne. To je zato što kada uđe vlaga, spojevi cinka počinju da se razgrađuju, ali u isto vrijeme stvaraju neku vrstu zaštite za čelik. Dakle, u većini slučajeva takve legure cinka su dizajnirane da zaštite proizvode od korozije. Naravno, u ove svrhe se mogu koristiti i druge supstance, poput kroma ili nikla, ali će cijena ovih proizvoda biti višestruko veća.
Kositar i cink
Ova legura nije ništa manje popularna od ostalih koje smo već pregledali. Od 1917. do 1918. u Bugarskoj se naširoko koristio za pravljenje specijalnih posuda koje su dugo zadržavale toplu tečnost.(analozi modernih termoza). Danas se legura cink-kalaj vrlo široko koristi u radio i elektro industriji. To je zbog činjenice da je sastav sa sadržajem Zn od 20% vrlo dobro zalemljen, a poliranje naslaga se održava dugo vremena.
Naravno, ova legura se može koristiti i kao antikorozivni premaz. Njegove karakteristike su vrlo slične kadmijumskom premazu, ali u isto vrijeme jeftiniji.
Svojstva legura cinka
Naravno, sve kompozicije sa ovim metalom razlikuju se jedna od druge po procentu. Generalno, legure cinka imaju dobra livena i mehanička svojstva. Prvo i najvažnije je otpornost na koroziju. Najviše se manifestira u atmosferi suhog čistog zraka. Moguće manifestacije korozije mogu se vidjeti u industrijskim gradovima. To je zbog prisutnosti para klorovodične kiseline, klora i oksida sumpora u zraku, koji kondenzacijom s vlagom otežavaju stvaranje zaštitnog filma. Bakar-kalaj-cink je legura koja se odlikuje visokim zaštitnim svojstvima. Upravo je ovaj sastav najmanje podložan koroziji, posebno u industrijskoj atmosferi. Ako govorimo o svojstvima livenja cinka, onda, naravno, zavise od legirajućih elemenata u njegovim legurama.
Tako, na primer, aluminijum čini njihovu strukturu homogenom, sitnozrnom, oplemenjuje je, smanjuje negativan efekat gvožđa. Drugi važan legirajući element je bakar. Povećava snagu i smanjujeinterkristalna korozija. Legura bakra i cinka ima veliku otpornost na udar, ali u isto vrijeme djelimično gubi svojstva livenja.
Područja primjene cinka i njegovih legura
U stvari, dijelovi napravljeni od legura cinka su prilično česti u naše vrijeme. Unatoč činjenici da plastika zamjenjuje metalne proizvode, u nekim slučajevima se ne mogu bez njih. Na primjer, automobilska industrija je industrija koja ne može bez legura cinka. Filteri, rezervoari, kućišta karburatora i pumpe za gorivo, poklopci točkova, prigušivači - sve ovo i još mnogo toga je napravljeno od jedinjenja ovog hemijskog elementa.
Usled činjenice da legure cinka imaju dobra svojstva livenja, od njih se izlivaju složeni delovi različitih oblika sa minimalnom debljinom zida. Građevinarstvo je još jedna oblast u kojoj su ove legure nezamjenjive. Valjani cink se koristi za krovove, cijevi i oluke. Uprkos činjenici da postoji tendencija smanjenja proizvodnje legura cinka, nije moguće odustati od njihove proizvodnje zbog relativne jeftinosti i mehaničkih svojstava materijala.
