Kovy a zliatiny vstúpili do našich životov tak blízko, že niekedy na ne ani nepomyslíme. Už v 4-3 tisícročiach pred naším letopočtom došlo k prvému zoznámeniu človeka s nugetami. Odvtedy ubehlo veľa času a spracovanie kovov sa každým rokom len zlepšovalo.
Veľkú úlohu v tom zohral zinok. Zliatiny na jeho základe sa používajú v mnohých priemyselných odvetviach. V tomto článku sa pozrieme na zliatiny zinku a ich úlohu v našich životoch.
Prechodový kov
Zinok je známy ako modrasto-biely krehký prechodný kov. Ťaží sa z polokovových rúd. Proces získavania čistého zinku je pomerne zložitý a časovo náročný. V prvom rade sa selektívnou flotáciou obohacuje ruda s obsahom 1-4% zinku. Týmto procesom sa získajú koncentráty (55 % Zn). Ďalej musíte získať oxid zinočnatý. Na tento účel sa výsledné koncentráty kalcinujú v peciach vo fluidnom lôžku. Iba odoxid zinočnatý, môžete získať tento kov v jeho čistej forme a existujú dva spôsoby, ako to urobiť.
Získanie zinku
Prvý je elektrolytický, založený na úprave oxidu zinočnatého kyselinou sírovou. V dôsledku tejto reakcie sa vytvorí síranový roztok, ktorý sa čistí od nečistôt a podrobí sa elektrolýze. Zinok sa nanáša na hliníkové katódy, ktorý sa potom taví v indukčných peciach. Čistota takto získaného zinku je približne 99,95 %.
Druhá metóda, najstaršia, je destilácia. Koncentráty sa zahrievajú na veľmi vysokú teplotu (asi 1000 °C), uvoľňujú sa zinkové pary, ktoré sa kondenzáciou usadzujú na hlinených nádobách. Ale táto metóda nedáva takú čistotu ako prvá. Výsledná para obsahuje asi 3% rôznych nečistôt, vrátane takého cenného prvku, akým je kadmium. Preto sa Zn ďalej čistí segregáciou. Pri teplote 500 °C sa nejaký čas chráni a získa sa čistota 98 %. Na ďalšiu výrobu zliatin to stačí, pretože potom sa zinok leguje stále tými istými prvkami. Ak to nestačí, použije sa rektifikácia a získa sa zinok s čistotou 99,995 %. Obidva spôsoby teda umožňujú získať vysoko čistý zinok.
Nerozlučná dvojica kovov
Olovo je zvyčajne prítomné v zliatinách zinku ako nečistota. V prírode sa táto nerozlučná dvojica kovov vyskytuje pomerne často. V skutočnosti však vysoký obsah olova v zliatine zinku zhoršuje jej fyzikálne vlastnosti a vytvára tendenciu k medzikryštalickej korózii, ak jeobsah presahuje 0,007 %. Olovo a zinok sa najčastejšie nachádzajú spolu v cínových bronzoch a mosadzi.
Ak hovoríme o eutektike týchto dvoch prvkov, je dôležité si uvedomiť, že do teploty 800°C sa navzájom nemiešajú a predstavujú dve rôzne kvapaliny. Pri rýchlom ochladzovaní dochádza k rovnomernej distribúcii Pb vo forme zaoblených inklúzií pozdĺž hraníc zŕn. Zliatina zinku a olova sa používa na výrobu tlačových platní vďaka tomu, že sa veľmi rýchlo rozpúšťa v kyseline. Najčastejšie sa nečistoty olova zo zinku odstraňujú pomocou destilačnej metódy.
Zliatina medi a zinku
Mosadz je zliatina známa ešte pred naším letopočtom. V tom čase ešte nebol objavený zinok, ale ruda bola široko používaná. Predtým sa mosadz získavala legovaním smithsonitu (zinková ruda) a medi. Až v 18. storočí bola táto zliatina prvýkrát vyrobená s použitím kovového zinku.
V našej dobe existuje niekoľko druhov mosadze: jednofázové a dvojfázové. Prvé obsahujú asi 35% zinku, zatiaľ čo druhé obsahujú 50% a 4% olova. Jednofázové mosadze sú veľmi ťažné, zatiaľ čo druhá odroda sa vyznačuje krehkosťou a tvrdosťou. Po zvážení stavového diagramu týchto dvoch prvkov môžeme konštatovať, že tvoria sériu elektronických fáz: β, γ, ε. Zaujímavou odrodou mosadze je tompak. Obsahuje len do 10% zinku a vďaka tomu má veľmi vysokú ťažnosť. Tompak sa úspešne používa na oceľové opláštenie a výrobu bimetalov. pred nímpoužíva sa na výrobu mincí a imitácií zlata.
Zinok a oceľ
Takmer v každej domácnosti nájdete pozinkované veci: vedrá, hrnce, vriacu vodu atď. Všetky sú vďaka zinku spoľahlivo chránené pred hrdzou. Obrazne povedané, samozrejme, oceľ je potiahnutá týmto kovom a logicky nehovoríme o zliatine. Na druhej strane, ak vieme, ako dochádza k galvanizácii, možno tvrdiť opak. Faktom je, že zinok sa topí pri veľmi nízkej teplote (asi 400 °C) a keď sa dostane na povrch ocele v tekutom stave, difunduje doň.
Atómy oboch látok sú spolu veľmi pevne spojené a tvoria zliatinu železa a zinku. Z tohto dôvodu môžeme pokojne povedať, že Zn nie je na výrobku „položený“, ale je v ňom „zapustený“. To možno pozorovať v bežnej situácii v domácnosti. Napríklad na pozinkovanom vedre sa objaví škrabanec. Začína to tu hrdzavieť? Odpoveď je jednoznačná – nie. Pri vstupe vlhkosti sa totiž zlúčeniny zinku začnú rozkladať, no zároveň tvoria určitú ochranu ocele. Takže vo väčšine prípadov sú takéto zliatiny zinku určené na ochranu výrobkov pred koróziou. Samozrejme, na tieto účely možno použiť aj iné látky, ako je chróm alebo nikel, no cena týchto produktov bude mnohonásobne vyššia.
Cín a zinok
Táto zliatina nie je o nič menej populárna ako ostatné, ktoré sme už recenzovali. V rokoch 1917-1918 sa v Bulharsku široko používal na výrobu špeciálnych nádob, ktoré dlho uchovávali teplú tekutinu.(analógy moderných termosiek). V súčasnosti je zliatina zinku a cínu veľmi široko používaná v rádiovom a elektrotechnickom priemysle. Je to spôsobené tým, že zloženie s obsahom Zn 20% je veľmi dobre spájkované a leštenie nánosu je zachované po dlhú dobu.
Samozrejme, ako antikorózny náter je možné použiť aj túto zliatinu. Jeho vlastnosti sú veľmi podobné kadmiovému náteru, no zároveň sú lacnejšie.
Vlastnosti zinkových zliatin
Samozrejme, všetky kompozície s týmto kovom sa navzájom líšia v percentách. Vo všeobecnosti majú zliatiny zinku dobré odlievacie a mechanické vlastnosti. V prvom rade je to odolnosť proti korózii. Najviac sa to prejavuje v atmosfére suchého čistého vzduchu. Možné prejavy korózie možno vidieť v priemyselných mestách. Je to spôsobené prítomnosťou pár kyseliny chlorovodíkovej, chlóru a oxidov síry vo vzduchu, ktoré kondenzáciou s vlhkosťou sťažujú vytvorenie ochranného filmu. Meď-cín-zinok je zliatina, ktorá sa vyznačuje vysokými ochrannými vlastnosťami. Práve táto kompozícia je najmenej náchylná na koróziu, najmä v priemyselnej atmosfére. Ak hovoríme o odlievacích vlastnostiach zinku, potom, samozrejme, závisia od legujúcich prvkov v jeho zliatinách.
Takže napríklad hliník robí ich štruktúru homogénnou, jemnozrnnou, zušľachťuje ju, znižuje negatívny vplyv železa. Ďalším dôležitým legujúcim prvkom je meď. Zvyšuje pevnosť a znižujemedzikryštalická korózia. Zliatina medi a zinku má vysokú rázovú pevnosť, ale zároveň čiastočne stráca svoje odlievacie vlastnosti.
Oblasti použitia zinku a jeho zliatin
Súčasti vyrobené zo zliatin zinku sú v našej dobe v skutočnosti celkom bežné. Napriek tomu, že plast nahrádza kovové výrobky, v niektorých prípadoch ich nemožno obísť. Napríklad automobilový priemysel je odvetvie, ktoré sa nezaobíde bez zliatin zinku. Filtre, vane, kryty karburátorov a palivových čerpadiel, kryty kolies, tlmiče výfuku – to všetko a ešte oveľa viac je vyrobené pomocou zlúčenín tohto chemického prvku.
Vzhľadom na to, že zliatiny zinku majú dobré odlievacie vlastnosti, odlievajú sa z nich zložité diely rôznych tvarov s minimálnou hrúbkou steny. Stavebníctvo je ďalšou oblasťou, v ktorej sú tieto zliatiny nenahraditeľné. Valcovaný zinok sa používa na strešné krytiny, rúry a odkvapy. Napriek tomu, že je tendencia znižovať výrobu zinkových zliatin, nie je možné upustiť od ich výroby vzhľadom na relatívnu lacnosť a mechanické vlastnosti materiálu.
