Metalle und Legierungen sind so fest in unser Leben eingedrungen, dass wir manchmal nicht einmal an sie denken. Bereits 4-3 Jahrtausende v. Chr. fand die erste Bekanntschaft des Menschen mit Nuggets statt. Seitdem ist viel Zeit vergangen, und jedes Jahr hat sich die Metallverarbeitung nur verbessert.
Zink spielte dabei eine große Rolle. Darauf basierende Legierungen werden in vielen Branchen eingesetzt. In diesem Artikel werden wir uns mit Zinklegierungen und ihrer Rolle in unserem Leben befassen.
Übergangsmetall
Zink ist bekanntlich ein bläulich-weißes, sprödes Übergangsmetall. Es wird aus halbmetallischen Erzen abgebaut. Der Prozess zur Gewinnung von reinem Zink ist recht komplex und zeitaufwändig. Zunächst wird Erz mit 1-4 % Zink durch selektive Flotation angereichert. Durch dieses Verfahren werden Konzentrate (55 % Zn) erh alten. Als nächstes müssen Sie Zinkoxid erh alten. Dazu werden die entstehenden Konzentrate in Öfen im Wirbelbett kalziniert. Erst abZinkoxid, Sie können dieses Metall in seiner reinen Form erh alten, und es gibt zwei Möglichkeiten, dies zu tun.
Zinkgewinnung
Die erste ist elektrolytisch, basierend auf der Behandlung von Zinkoxid mit Schwefelsäure. Als Ergebnis dieser Reaktion wird eine Sulfatlösung gebildet, die von Verunreinigungen gereinigt und einer Elektrolyse unterzogen wird. Zink wird auf Aluminiumkathoden abgeschieden, die dann in Induktionsöfen geschmolzen werden. Die Reinheit des so erh altenen Zinks beträgt etwa 99,95 %.
Die zweite Methode, die älteste, ist die Destillation. Die Konzentrate werden auf eine sehr hohe Temperatur (ca. 1000 ° C) erhitzt, Zinkdämpfe werden freigesetzt, die sich durch Kondensation auf Tongefäßen absetzen. Aber diese Methode ergibt keine solche Reinheit wie die erste. Der entstehende Dampf enthält etwa 3 % verschiedener Verunreinigungen, darunter ein so wertvolles Element wie Cadmium. Daher wird Zn durch Segregation weiter gereinigt. Bei einer Temperatur von 500°C wird es einige Zeit verteidigt und eine Reinheit von 98% erreicht. Für die weitere Herstellung von Legierungen reicht dies aus, denn dann wird Zink immer noch mit den gleichen Elementen legiert. Wenn dies nicht ausreicht, wird rektifiziert und Zink mit einer Reinheit von 99,995 % gewonnen. Somit ermöglichen beide Methoden die Gewinnung von hochreinem Zink.
Ein untrennbares Metallpaar
Typischerweise ist Blei in Zinklegierungen als Verunreinigung vorhanden. In der Natur kommt dieses untrennbare Metallpaar recht häufig vor. Tatsächlich verschlechtert jedoch ein hoher Bleigeh alt in einer Zinklegierung deren physikalische Eigenschaften und führt zu einer Neigung zu interkristalliner Korrosion, falls dies der Fall istGeh alt übersteigt 0,007 %. Blei und Zink kommen am häufigsten gemeinsam in Zinnbronzen und Messing vor.
Wenn wir über das Eutektikum dieser beiden Elemente sprechen, ist es wichtig zu beachten, dass sie sich bis zu einer Temperatur von 800°C nicht miteinander vermischen und zwei verschiedene Flüssigkeiten darstellen. Beim schnellen Abkühlen tritt eine gleichmäßige Verteilung von Pb in Form von abgerundeten Einschlüssen entlang der Korngrenzen auf. Zink-Blei-Legierung wird zur Herstellung von Druckplatten verwendet, da sie sich sehr schnell in Säure auflöst. Am häufigsten werden Bleiverunreinigungen mithilfe eines Destillationsverfahrens aus Zink entfernt.
Kupfer-Zink-Legierung
Messing ist eine Legierung, die schon vor unserer Zeitrechnung bekannt war. Damals war Zink noch nicht entdeckt, aber das Erz war weit verbreitet. Früher wurde Messing durch Legieren von Smithsonit (Zinkerz) und Kupfer gewonnen. Erst im 18. Jahrhundert wurde diese Legierung erstmals aus metallischem Zink hergestellt.
In unserer Zeit gibt es verschiedene Arten von Messing: einphasig und zweiphasig. Erstere enth alten etwa 35 % Zink, während letztere 50 % und 4 % Blei enth alten. Einphasige Messinge sind sehr dehnbar, während sich die zweite Sorte durch Sprödigkeit und Härte auszeichnet. Nachdem wir das Zustandsdiagramm dieser beiden Elemente betrachtet haben, können wir schlussfolgern, dass sie eine Reihe elektronischer Phasen bilden: β, γ, ε. Eine interessante Messingsorte ist Tompak. Es enthält nur bis zu 10 % Zink und hat dadurch eine sehr hohe Duktilität. Tompak wird erfolgreich für die Stahlverkleidung und die Bimetallproduktion eingesetzt. vor ihmverwendet, um Münzen und Goldimitationen herzustellen.
Zink und Stahl
Fast in jedem Haush alt findet man verzinkte Dinge: Eimer, Töpfe, kochendes Wasser etc. Alle sind dank Zink zuverlässig vor Rost geschützt. Bildlich gesprochen wird natürlich Stahl mit diesem Metall beschichtet, und logischerweise sprechen wir nicht von einer Legierung. Auf der anderen Seite kann mit dem Wissen, wie Galvanisierung erfolgt, das Gegenteil argumentiert werden. Tatsache ist, dass Zink bei einer sehr niedrigen Temperatur (etwa 400 ° C) schmilzt und wenn es in flüssigem Zustand in die Stahloberfläche eintritt, darin diffundiert.
Die Atome beider Substanzen sind sehr eng miteinander verbunden und bilden eine Eisen-Zink-Legierung. Aus diesem Grund können wir mit Sicherheit sagen, dass Zn nicht auf das Produkt „gelegt“, sondern darin „eingebettet“wird. Dies kann in einer normalen Haush altssituation beobachtet werden. Beispielsweise erscheint ein Kratzer auf einem verzinkten Eimer. Fängt es hier an zu rosten? Die Antwort ist eindeutig - nein. Denn wenn Feuchtigkeit eindringt, beginnen sich Zinkverbindungen zu zersetzen, bilden aber gleichzeitig eine Art Schutz für Stahl. Daher sind solche Zinklegierungen in den meisten Fällen darauf ausgelegt, Produkte vor Korrosion zu schützen. Natürlich können auch andere Stoffe wie Chrom oder Nickel für diese Zwecke verwendet werden, aber die Kosten dieser Produkte werden um ein Vielfaches höher sein.
Zinn und Zink
Diese Legierung ist nicht weniger beliebt als die anderen, die wir bereits getestet haben. In den Jahren 1917-1918 wurde es in Bulgarien häufig zur Herstellung spezieller Gefäße verwendet, die lange Zeit warme Flüssigkeiten enthielten.(Analoga moderner Thermoskannen). Heutzutage wird Zink-Zinn-Legierung sehr häufig in der Radio- und Elektroindustrie verwendet. Dies liegt daran, dass die Zusammensetzung mit einem Zn-Geh alt von 20 % sehr gut lötbar ist und die Ablagerungspolitur lange erh alten bleibt.
Natürlich kann diese Legierung auch als Korrosionsschutzbeschichtung verwendet werden. Seine Eigenschaften sind der Cadmiumbeschichtung sehr ähnlich, aber gleichzeitig kostengünstiger.
Eigenschaften von Zinklegierungen
Natürlich unterscheiden sich alle Kompositionen mit diesem Metall in ihrem Anteil voneinander. Generell haben Zinklegierungen gute gießtechnische und mechanische Eigenschaften. An erster Stelle steht die Korrosionsbeständigkeit. Vor allem manifestiert es sich in einer Atmosphäre trockener, sauberer Luft. Mögliche Manifestationen von Korrosion sind in Industriestädten zu sehen. Dies ist auf das Vorhandensein von Salzsäuredämpfen, Chlor und Schwefeloxiden in der Luft zurückzuführen, die durch Kondensation mit Feuchtigkeit die Bildung eines Schutzfilms erschweren. Kupfer-Zinn-Zink ist eine Legierung, die sich durch hohe Schutzeigenschaften auszeichnet. Diese Zusammensetzung ist am wenigsten korrosionsanfällig, insbesondere in Industrieatmosphäre. Wenn wir über die Gießeigenschaften von Zink sprechen, dann hängen diese natürlich von den Legierungselementen in seinen Legierungen ab.
So macht beispielsweise Aluminium ihre Struktur homogen, feinkörnig, veredelt sie, mindert die negative Wirkung von Eisen. Ein weiteres wichtiges Legierungselement ist Kupfer. Es erhöht die Kraft und reduziertinterkristalline Korrosion. Die Kupfer-Zink-Legierung hat eine hohe Schlagzähigkeit, verliert aber gleichzeitig teilweise ihre Gießeigenschaften.
Anwendungsgebiete von Zink und seinen Legierungen
Tatsächlich sind Teile aus Zinklegierungen in unserer Zeit weit verbreitet. Obwohl Kunststoff Produkte aus Metall ersetzt, kann in einigen Fällen nicht darauf verzichtet werden. Beispielsweise ist die Automobilindustrie eine Branche, die auf Zinklegierungen nicht verzichten kann. Filter, Ölwannen, Vergaser- und Kraftstoffpumpengehäuse, Radkappen, Schalldämpfer – all dies und noch viel mehr wird aus Verbindungen dieses chemischen Elements hergestellt.
Aufgrund der guten Gießeigenschaften von Zinklegierungen werden daraus komplexe Teile unterschiedlichster Form mit minimaler Wandstärke gegossen. Auch im Bauwesen sind diese Legierungen unverzichtbar. Walzzink wird für Dächer, Rohre und Dachrinnen verwendet. Trotz der Tendenz, die Produktion von Zinklegierungen zu reduzieren, ist es nicht möglich, ihre Produktion aufgrund der relativen Billigkeit und der mechanischen Eigenschaften des Materials aufzugeben.
