Els metalls i els aliatges han entrat tan a prop a les nostres vides que de vegades ni pensem en ells. Ja al 4-3 mil·lennis aC, es va produir el primer coneixement de l'home amb pepitas. Ha passat molt de temps des d'aleshores i cada any el processament del metall només ha millorat.
El zinc va tenir un paper important en això. Els aliatges basats en ell s'utilitzen en moltes indústries. En aquest article, analitzarem els aliatges de zinc i el seu paper a les nostres vides.
Metal de transició
El zinc és conegut per ser un metall de transició trencadís de color blanc blavós. S'extreu de minerals semimetàl·lics. El procés d'obtenció de zinc pur és bastant complex i requereix molt de temps. En primer lloc, el mineral que conté entre un 1 i un 4% de zinc s'enriqueix per flotació selectiva. Mitjançant aquest procés s'obtenen concentrats (55% Zn). A continuació, cal obtenir òxid de zinc. Per a això, els concentrats resultants es calcinen en forns en llit fluiditzat. Només des deòxid de zinc, podeu obtenir aquest metall en la seva forma pura i hi ha dues maneres de fer-ho.
Obtenció de zinc
El primer és electrolític, basat en el tractament de l'òxid de zinc amb àcid sulfúric. Com a resultat d'aquesta reacció, es forma una solució de sulfat, que es purifica de les impureses i es sotmet a electròlisi. El zinc es diposita sobre càtodes d'alumini, que després es fon en forns d'inducció. La puresa del zinc així obtinguda és d'uns 99,95%.
El segon mètode, el més antic, és la destil·lació. Els concentrats s'escalfen a una temperatura molt alta (uns 1000 ° C), s'alliberen vapors de zinc que, per condensació, s'instal·len en recipients d'argila. Però aquest mètode no dóna tanta puresa com el primer. El vapor resultant conté aproximadament un 3% de diverses impureses, inclòs un element tan valuós com el cadmi. Per tant, el Zn es purifica més per segregació. A una temperatura de 500°C es defensa durant un temps i s'obté una puresa del 98%. Per a la producció posterior d'aliatges, això és suficient, perquè llavors el zinc encara s'alia amb els mateixos elements. Si això no és suficient, s'utilitza la rectificació i s'obté zinc amb una puresa del 99,995%. Així, ambdós mètodes permeten obtenir zinc d' alta puresa.
Un parell inseparable de metalls
Típicament, el plom està present als aliatges de zinc com a impuresa. A la natura, aquest parell inseparable de metalls es troba amb força freqüència. Però de fet, un alt contingut de plom en un aliatge de zinc degrada les seves propietats físiques, creant una tendència a la corrosió intergranular si éscontingut supera el 0,007%. El plom i el zinc es troben més comunament junts en bronzes d'estany i llautó.
Si parlem de l'eutèctic d'aquests dos elements, és important tenir en compte que fins a una temperatura de 800°C no es barregen entre ells i representen dos líquids diferents. Durant el refredament ràpid, es produeix una distribució uniforme de Pb en forma d'inclusions arrodonides al llarg dels límits del gra. L'aliatge de zinc-plom s'utilitza per fer planxes d'impressió a causa del fet que es dissol molt ràpidament en àcid. Molt sovint, les impureses de plom s'eliminen del zinc mitjançant un mètode de destil·lació.
Aliatge de coure-zinc
El llautó és un aliatge conegut fins i tot abans de la nostra era. En aquella època encara no s'havia descobert el zinc, però el mineral era molt utilitzat. Anteriorment, el llautó s'obtenia aliant smithsonita (mineral de zinc) i coure. Va ser només al segle XVIII que aquest aliatge es va fer per primera vegada amb zinc metàl·lic.
En la nostra època, hi ha diverses varietats de llautó: monofàsica i bifàsica. Els primers contenen aproximadament un 35% de zinc, mentre que els segons contenen un 50% i un 4% de plom. Els llautons monofàsics són molt dúctils, mentre que la segona varietat es caracteritza per la fragilitat i la duresa. Un cop considerat el diagrama d'estats d'aquests dos elements, podem concloure que formen una sèrie de fases electròniques: β, γ, ε. Una varietat interessant de llautó és tompak. Conté només fins a un 10% de zinc i per això té una ductilitat molt elevada. Tompak s'utilitza amb èxit per a la producció de revestiments d'acer i bimetall. davant ells'utilitza per fer monedes i imitació d'or.
Zinc i acer
Gairebé a totes les llars es poden trobar coses galvanitzades: galledes, olles, aigua bullint, etc. Tots ells estan protegits de manera fiable de l'òxid gràcies al zinc. En sentit figurat, és clar, l'acer està recobert amb aquest metall, i lògicament, no estem parlant d'un aliatge. D' altra banda, sabent com es produeix la galvanització, es pot argumentar el contrari. El fet és que el zinc es fon a una temperatura molt baixa (uns 400 °C) i quan entra a la superfície d'acer en estat líquid, s'hi difon.
Els àtoms d'ambdues substàncies estan molt lligats entre si, formant un aliatge ferro-zinc. Per aquest motiu, podem dir amb seguretat que el Zn no s'hi "posa" al producte, sinó que s'hi "incrusta". Això es pot observar en una situació domèstica normal. Per exemple, apareix una rascada en una galleda galvanitzada. S'està començant a oxidar aquí? La resposta és inequívoca: no. Això es deu al fet que quan entra humitat, els compostos de zinc comencen a descompondre's, però al mateix temps formen algun tipus de protecció per a l'acer. Així, en la majoria dels casos, aquests aliatges de zinc estan dissenyats per protegir els productes de la corrosió. Per descomptat, també es poden utilitzar altres substàncies, com el crom o el níquel, per a aquests propòsits, però el cost d'aquests productes serà moltes vegades més elevat.
Estany i zinc
Aquest aliatge no és menys popular que els altres que ja hem revisat. El 1917-1918 a Bulgària, es va utilitzar àmpliament per fer recipients especials que contenien líquid calent durant molt de temps.(anàlegs dels termos moderns). Avui en dia, l'aliatge de zinc-estany s'utilitza molt a les indústries de ràdio i elèctrica. Això es deu al fet que la composició amb un contingut de Zn del 20% està molt ben soldada i el poliment del dipòsit es manté durant molt de temps.
Per descomptat, aquest aliatge també es pot utilitzar com a recobriment anticorrosió. Les seves característiques són molt semblants al recobriment de cadmi, però alhora menys costós.
Propietats dels aliatges de zinc
Per descomptat, totes les composicions amb aquest metall difereixen entre si en el seu percentatge. En general, els aliatges de zinc tenen bones propietats mecàniques i de fosa. El primer i principal és la resistència a la corrosió. Sobretot, es manifesta en una atmosfera d'aire sec i net. Es poden observar possibles manifestacions de corrosió a les ciutats industrials. Això es deu a la presència de vapors d'àcid clorhídric, clor i òxids de sofre a l'aire que, condensant-se amb la humitat, dificulten la formació d'una pel·lícula protectora. El coure-estany-zinc és un aliatge que es caracteritza per altes propietats protectores. Aquesta composició és la menys susceptible a la corrosió, especialment en una atmosfera industrial. Si parlem de les propietats de fosa del zinc, llavors, per descomptat, depenen dels elements d'aliatge dels seus aliatges.
Així, per exemple, l'alumini fa que la seva estructura sigui homogènia, de gra fi, l'ennobleix, redueix l'efecte negatiu del ferro. Un altre element d'aliatge important és el coure. Augmenta la força i redueixcorrosió intercristal·lina. L'aliatge de coure-zinc té una gran resistència a l'impacte, però al mateix temps perd parcialment les seves propietats de fosa.
Camps d'aplicació del zinc i els seus aliatges
De fet, les peces fetes d'aliatges de zinc són força habituals al nostre temps. Tot i que el plàstic està substituint els productes metàl·lics, en alguns casos no es poden prescindir d'ells. Per exemple, la indústria de l'automòbil és una indústria que no pot prescindir dels aliatges de zinc. Filtres, carters, carcasses del carburador i de la bomba de combustible, cobertes de rodes, silenciadors: tot això i molt més es fa amb compostos d'aquest element químic.
A causa del fet que els aliatges de zinc tenen bones propietats de fosa, es fan peces complexes de diverses formes amb un gruix de paret mínim. La construcció és un altre àmbit en què aquests aliatges són indispensables. El zinc laminat s'utilitza per a cobertes, canonades i canalons. Tot i que hi ha una tendència a reduir la producció d'aliatges de zinc, no és possible abandonar la seva producció a causa de la relativa barata i propietats mecàniques del material.
