Kovy a slitiny vstoupily do našich životů tak těsně, že o nich někdy ani nepřemýšlíme. Již ve 4-3 tisíciletí před naším letopočtem došlo k prvnímu seznámení člověka s nugety. Od té doby uplynulo hodně času a zpracování kovů se každým rokem jen zlepšovalo.
Zinek v tom hrál velkou roli. Slitiny na jeho bázi se používají v mnoha průmyslových odvětvích. V tomto článku se podíváme na slitiny zinku a jejich roli v našich životech.
Transition metal
Zinek je známý jako modrobílý křehký přechodový kov. Těží se z polokovových rud. Proces získávání čistého zinku je poměrně složitý a časově náročný. Nejprve se selektivní flotací obohacuje ruda obsahující 1-4 % zinku. Tímto procesem se získají koncentráty (55 % Zn). Dále musíte získat oxid zinečnatý. K tomu se výsledné koncentráty kalcinují v pecích ve fluidním loži. Pouze odoxid zinečnatý, můžete tento kov získat v jeho čisté formě a existují dva způsoby, jak to udělat.
Získání zinku
První je elektrolytický, založený na úpravě oxidu zinečnatého kyselinou sírovou. V důsledku této reakce vzniká síranový roztok, který je očištěn od nečistot a podroben elektrolýze. Na hliníkových katodách se nanáší zinek, který se pak taví v indukčních pecích. Čistota takto získaného zinku je asi 99,95 %.
Druhá metoda, nejstarší, je destilace. Koncentráty se zahřívají na velmi vysokou teplotu (asi 1000 °C), uvolňují se zinkové páry, které se kondenzací usazují na hliněných nádobách. Ale tato metoda nedává takovou čistotu jako první. Výsledná pára obsahuje asi 3 % různých nečistot, včetně tak cenného prvku, jako je kadmium. Proto se Zn dále čistí segregací. Při teplotě 500 °C se nějakou dobu brání a získá se čistota 98 %. Pro další výrobu slitin to stačí, protože pak se zinek leguje stále stejnými prvky. Pokud to nestačí, použije se rektifikace a získá se zinek o čistotě 99,995 %. Obě metody tedy umožňují získat vysoce čistý zinek.
Neoddělitelná dvojice kovů
Olovo je obvykle přítomno ve slitinách zinku jako nečistota. V přírodě se tato nerozlučná dvojice kovů vyskytuje poměrně často. Ale ve skutečnosti vysoký obsah olova ve slitině zinku zhoršuje její fyzikální vlastnosti a vytváří tendenci k mezikrystalové korozi, pokud jeobsah přesahuje 0,007 %. Olovo a zinek se nejčastěji vyskytují společně v cínových bronzech a mosazi.
Pokud mluvíme o eutektice těchto dvou prvků, je důležité si uvědomit, že do teploty 800°C se vzájemně nemísí a představují dvě různé kapaliny. Při rychlém ochlazení dochází k rovnoměrnému rozložení Pb ve formě zaoblených vměstků podél hranic zrn. Slitina zinku a olova se používá k výrobě tiskových desek díky tomu, že se velmi rychle rozpouští v kyselině. Nejčastěji se nečistoty olova ze zinku odstraňují pomocí destilační metody.
Slitina mědi a zinku
Mosaz je slitina známá ještě před naším letopočtem. V té době ještě nebyl objeven zinek, ale ruda byla hojně využívána. Dříve se mosaz získávala legováním smithsonitu (zinkové rudy) a mědi. Teprve v 18. století byla tato slitina poprvé vyrobena s použitím kovového zinku.
V naší době existuje několik druhů mosazi: jednofázové a dvoufázové. První obsahují asi 35 % zinku, zatímco druhé obsahují 50 % a 4 % olova. Jednofázové mosazi jsou velmi tažné, zatímco druhá odrůda se vyznačuje křehkostí a tvrdostí. Po zvážení stavového diagramu těchto dvou prvků můžeme dojít k závěru, že tvoří řadu elektronických fází: β, γ, ε. Zajímavou odrůdou mosazi je tompak. Obsahuje pouze do 10% zinku a díky tomu má velmi vysokou tažnost. Tompak se úspěšně používá pro ocelové opláštění a výrobu bimetalů. před nímpoužívá se k výrobě mincí a imitace zlata.
Zinek a ocel
Téměř v každé domácnosti najdete pozinkované věci: kbelíky, hrnce, vařící vodu atd. Všechny jsou díky zinku spolehlivě chráněny před rzí. Obrazně řečeno je samozřejmě ocel tímto kovem potažena a logicky se nebavíme o slitině. Na druhou stranu, když víme, jak k galvanizaci dochází, lze tvrdit opak. Faktem je, že zinek se taví při velmi nízké teplotě (asi 400 °C), a když se dostane na povrch oceli v kapalném stavu, difunduje do něj.
Atomy obou látek jsou spolu velmi pevně spojeny a tvoří slitinu železa a zinku. Z tohoto důvodu můžeme s jistotou říci, že Zn není na výrobku „položen“, ale „zapuštěn“do něj. To lze pozorovat v běžné domácí situaci. Například na pozinkovaném kbelíku se objeví škrábanec. Začíná to tady rezivět? Odpověď je jednoznačná – ne. Při vstupu vlhkosti se totiž sloučeniny zinku začnou rozkládat, ale zároveň tvoří jakousi ochranu oceli. Takže ve většině případů jsou takové slitiny zinku určeny k ochraně výrobků před korozí. Pro tyto účely lze samozřejmě použít i jiné látky, jako je chrom nebo nikl, ale náklady na tyto produkty budou mnohonásobně vyšší.
Cín a zinek
Tato slitina není o nic méně oblíbená než ostatní, které jsme již recenzovali. V letech 1917-1918 byl v Bulharsku široce používán k výrobě speciálních nádob, které udržovaly teplou tekutinu po dlouhou dobu.(analogy moderních termosek). V současné době je slitina zinku a cínu velmi široce používána v rádiovém a elektrotechnickém průmyslu. To je způsobeno tím, že složení s obsahem Zn 20% je velmi dobře pájeno a leštění nánosu je zachováno po dlouhou dobu.
Tuto slitinu lze samozřejmě použít i jako antikorozní povlak. Jeho vlastnosti jsou velmi podobné kadmiovému povlaku, ale zároveň jsou levnější.
Vlastnosti slitin zinku
Samozřejmě, že všechna složení s tímto kovem se od sebe liší v procentech. Obecně mají slitiny zinku dobré odlévací a mechanické vlastnosti. Na prvním místě je odolnost proti korozi. Nejvíce se to projevuje v atmosféře suchého čistého vzduchu. Možné projevy koroze lze vidět v průmyslových městech. To je způsobeno přítomností par kyseliny chlorovodíkové, chlóru a oxidů síry ve vzduchu, které kondenzací s vlhkostí znesnadňují vytvoření ochranného filmu. Měď-cín-zinek je slitina, která se vyznačuje vysokými ochrannými vlastnostmi. Právě tato kompozice je nejméně náchylná ke korozi, zejména v průmyslové atmosféře. Pokud mluvíme o odlévacích vlastnostech zinku, pak samozřejmě závisí na legujících prvcích v jeho slitinách.
Například hliník činí jejich strukturu homogenní, jemnozrnnou, zušlechťuje ji, snižuje negativní vliv železa. Dalším důležitým legujícím prvkem je měď. Zvyšuje pevnost a snižujemezikrystalická koroze. Slitina mědi a zinku má vysokou rázovou houževnatost, ale zároveň částečně ztrácí své odlévací vlastnosti.
Oblasti použití zinku a jeho slitin
Ve skutečnosti jsou součásti vyrobené ze slitin zinku v naší době zcela běžné. Navzdory skutečnosti, že plast nahrazuje kovové výrobky, v některých případech se bez nich nelze obejít. Například automobilový průmysl je odvětví, které se bez slitin zinku neobejde. Filtry, vany, skříně karburátorů a palivových čerpadel, kryty kol, tlumiče - to vše a mnohem více je vyrobeno pomocí sloučenin tohoto chemického prvku.
Vzhledem k tomu, že slitiny zinku mají dobré licí vlastnosti, odlévají se z nich složité díly různých tvarů s minimální tloušťkou stěny. Stavebnictví je další oblastí, ve které jsou tyto slitiny nepostradatelné. Válcovaný zinek se používá na střešní krytiny, trubky a okapy. Navzdory tomu, že existuje tendence omezovat výrobu slitin zinku, není možné upustit od jejich výroby z důvodu relativní levnosti a mechanických vlastností materiálu.
