Как выглядит цинк: цена, сплавы, характеристика, химические и физические свойства

alexxlab | 02.06.1994 | 0 | Разное

Содержание

Как отличить цинк от алюминия

Отличить алюминий от других металлов легко благодаря его легкости. Металл относится к широко распространенным, востребован в промышленной и пищевой промышленности. Отличить цинк от алюминия самостоятельно не составит труда. Для этого достаточно владеть необходимыми знаниями и методиками. Предлагаем ознакомиться с ними подробнее.

Как отличить цинк от алюминия?

Альтернативными вариантами, позволяющими ответить на вопрос как отличить цинк от алюминия, доступными в домашних условиях, являются следующие.

  1. Распознавание по физико-химическим характеристикам

Минимальных школьных знаний достаточно для определения состава и разновидности элемента. Алюминий имеет серебристый оттенок, малый вес, гибкий. Цинк имеет голубоватый оттенок, тяжелей предыдущего материала, при обычных условиях не гнется. Хрупкий, быстро ломается.

  1. Определение по параметрам плотности

Для определения разновидности металла по плотности понадобится мерный цилиндр и вода. Суть методики заключается в постепенном погружении изделия в жидкость. При погружении тела в воду происходит высвобождение определенного количества жидкости. Применение простейшей физической формулы позволяет вычислить плотность материала. Остальное остается за табличными данными. Если полученный показатель близок к 2,7/мл, значит перед вами стопроцентный алюминий.

  1. Распознавание металла магнитом

Многим элементом свойственно притягивание магнитом. Однако, это свойство не применимо к Al. Поэтому для определения качественных характеристик достаточно к изделию поднести магнит. Если металл никаким образом не отреагирует, и он имеет серебристый оттенок, значит перед вами алюминий.

Единственным отрицательным моментом методики является невозможность выделения сплав. Если в нем содержится большое количество алюминия, магнит также на него не окажет воздействия. Поэтому для определения чистоты сплава придется использовать дополнительные методики.

  1. Тестирование по параметрам теплопроводности

Параметры теплопроводности алюминия намного выше, чем у других элементов таблицы Менделеева. Поэтому одинаковый объем жидкости при одинаковых условиях в алюминиевой посуде доводится до кипения намного быстрее. Максимальная температура плавления Al составляет 660 градусов.

  1. Распознавание алюминия химическими методами

Определить Al легко. Достаточно на предварительно очищенную поверхность нанести щелочь. Через некоторое время поверхность окислится, что можно будет увидеть визуально.

Аналогичная реакция происходит при воздействии на металл кислоты, в том числе  и сока лимона. Агрессивное воздействие кислоты проявляется появлением темно-серых пятен, нарушающих внешний вид изделия.

Отличие алюминия от сплавов на их основе

Чтобы найти различия между алюминием сплавами на его основе потребуется проведение лабораторных исследований. Однако, Кулибины нашли несколько способов, которые можно использовать самим, в домашних условиях.

При механическом воздействии на дюраль, от сплава не исходит высокого частотного звона. Удар по Al провоцирует появление звонких частот, обладает особым блеском, благодаря котором можно увидеть собственное отражение.

Вторым способом определения наличия дополнительных элементов в составе алюминия является проверка его перекисью водорода. При нанесении на поверхностный слой нескольких капель перекиси водорода сплав начнет изменять цвет в сторону потемнения, чего нельзя сказать про алюминий.

Более точно определить состав изделия можно посредством проведения экспертизы профессиональными экспертами.

Заключение

Несмотря на схожесть между металлами, определить, где какой легко. Многочисленные методики подтверждают, что самым популярным из них является определение изделия по весу. Различить изделия между собой поможет масса и цвет. Серебристый алюминий намного легче цинка. Если вы сомневаетесь, предлагаем воспользоваться другими, вышеуказанными методиками.

 

Токсикология цинка и его соединений


Posted by Менеджер

in Плавка сплавов цветных металлов

Цинк является тяжелым легкоплавким металлом; Тпл = 420 °С, р = 7,13 кг/дм3. Низкая температура кипения цинка (*кип = 907 °С) ограничивает допустимую температуру металла при плавке всех сплавов, в которые он входит. Энтальпия цинка при 500 °С (около 300 кДж/кг) в три раза ниже, чем энтальпия расплавленного алюминия. Удельное электрическое сопротивление расплава цинка 0,35-10~6 Омм.

При низких температурах на воздухе цинк окисляется, образуя плотную защитную пленку из Zn03* 3Zn(OH)2. Однако в плавильных печах цинк окисляется по реакциям: 2Zn + 02 = 2ZnO, Zn + h30 = ZnO + h3, Zn + C02 = ZnO + CO.

Для защиты от окисления можно вести плавку в защитной или нейтральной атмосфере, например в среде азота. Однако на практике в большинстве случаев оказывается достаточным не допускать перегрева металла выше температуры 480 °С, при которой начинается интенсивное окисление и насыщение газами цинка. При данной температуре цинк и его сплавы не оказывают заметного влияния на огнеупорную футеровку печи и чугунный или стальной тигель. Повышение температуры приводит к растворению железа тигля в расплаве цинка.

История

Сплав цинка с медью — латунь — был известен ещё в Древней Греции, Древнем Египте, Индии (VII в.), Китае (XI в.). Долгое время не удавалось выделить чистый цинк. В 1738 году в Англии Уильямом Чемпионом был запатентован дистилляционный способ получения цинка. В промышленном масштабе выплавка цинка началась также в XVIII в.: в 1743 году в Бристоле вступил в строй первый цинковый завод, основанный Уильямом Чемпионом, где получение цинка проводилось дистилляционным способом. В 1746 А. С. Маргграф в Германии разработал похожий способ получения чистого цинка путём прокаливания смеси его оксида с углём без доступа воздуха в глиняных огнеупорных ретортах с последующей конденсацией паров цинка в холодильниках. Маргграф описал свой метод во всех деталях и этим заложил основы теории производства цинка. Поэтому его часто называют первооткрывателем цинка.

В 1805 году Чарльз Гобсон и Чарльз Сильвестр из Шеффилда запатентовали способ обработки цинка — прокатка при 100—150 °C . Первый в России цинк был получен на 1 января 1905 года. Первые заводы, где цинк получали электролитическим способом, появились в 1915 году в Канаде и США.

Производство

Как говорилось, цинк не содержится в природе в чистом виде. Его в основном получают из полимерных руд. В этих рудах цинк присутствует в форме сульфида. С ним всегда идут сопутствующие металлы, перечисленные выше.

С помощью процесса обогащения селективной флотацией получают концентрат цинка. Параллельно этому процессу из полиметаллических руд выходят другие концентраты веществ. Например, свинцовые и медные.

Полученные цинковые концентраты обжигают в печи. В результате действия высоких температур цинк переходит из сульфидного состояния в оксидное. В процессе производства выделяется сернистый газ, который идет на производство серной кислоты. Чистый цинк получают из оксида цинка двумя способами: пирометаллургическим и электролитическим.

  • Пирометаллургический способ имеет очень давнюю историю. Концентрат обжигают и подвергают процессу спекания. Затем цинк восстанавливают с применение угля или кокса. Цинк, полученный этим способом, доводят до чистого состояния с помощью отстаивания.
  • При электролитическом способе концентрат цинка обрабатывают с помощью серной кислоты. В результате получается раствор, который подвергают процессу электролиза. Здесь цинк осаждается и его подвергают плавлению в специальных печах.

Читать также: Удельная плотность стали таблица

Нахождение в природе

Известно 66 минералов цинка, в частности цинкит, сфалерит, виллемит, каламин, смитсонит, франклинит. Наиболее распространённый минерал — сфалерит, или цинковая обманка. Основной компонент минерала — сульфид цинка ZnS, а разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета. Из-за трудности определения этого минерала его называют обманкой (др.-греч. σφαλερός — обманчивый). Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы элемента № 30: смитсонит ZnCO3, цинкит ZnO, каламин 2ZnO · SiO2 · Н2O. На Алтае нередко можно встретить полосатую «бурундучную» руду — смесь цинковой обманки и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.


Сфалерит

Среднее содержание цинка в земной коре — 8,3⋅10-3%, в основных извержённых породах его несколько больше (1,3⋅10-2%), чем в кислых (6⋅10-3%). Цинк — энергичный водный мигрант, особенно характерна его миграция в термальных водах вместе со свинцом. Из этих вод осаждаются сульфиды цинка, имеющие важное промышленное значение. Цинк также энергично мигрирует в поверхностных и подземных водах, главным осадителем для него является сероводород, меньшую роль играет сорбция глинами и другие процессы.

Цинк — важный биогенный элемент, в живых организмах содержится в среднем 5⋅10-4% цинка. Но есть и исключения — так называемые организмы-концентраторы (например, некоторые фиалки).

Месторождения

Месторождения цинка известны в Иране, Австралии, Боливии, Казахстане. В России крупнейшим производителем свинцово-цинковых концентратов является ОАО «ГМК Дальполиметалл».

Что такое цинк

Понятие и особенности

Для начала вашему вниманию предлагается общая характеристика цинка. Этот продукт является не только необходимым производственным металлом, но и важным биологическим элементом. В любом живом организме он присутствует до 4 % от всех элементов.Самые богатые месторождения цинка это Боливия, Иран, Казахстан и Австралия. В нашей стране одним из крупных производителей считается предприятие ОАО «ГМК Дальполиметалл».

Если рассматривать цинк со стороны периодической системе Менделеева, то он относится к переходным металлам и имеет следующие характеристики:

  • Номер по порядку: 30
  • Масса: 65,37.
  • Степень окисления — +2.
  • Цвет: синевато-белый.

Если рассматривать цинк со стороны простого вещества, то этот материал имеет следующие характеристики:

  • Вид материала – металл.
  • Цвет – серебристо-голубой.
  • Покрытие – защищен оксидной пленкой, под которой скрывается блеск и сияние.

Цинк содержится в коре земли. Доля металла в ней не очень большая: всего 0,0076%.

Как единичного материала цинка не существует. Он входит в состав многих руд и минералов.

  • Наиболее распространенными являются: цинковая обманка, клейофан, марматит. Кроме этого, цинк можно встретить в следующих природных материалах: вюртцит, франкленит, цинкит, смитсонит, каламин, виллемит.
  • Спутниками цинка обычно являются: германий, кадмий, таллий, галлий, индий, кадмий.
  • Наиболее популярными являются сплавы цинка и алюминия, меди, олова, никеля.

О роли цинка в нашей жизни расскажут специалист в этом видео:

Металлы-конкуренты

С цинком могут конкурировать только 4 металла: титан, алюминий, хром и медь. Описанные материалы имеют следующие характеристики:

  1. Алюминий: серебристо-белый цвет, хорошо проводит электричество и тепло, поддается обработке давлением, устойчив к коррозии, имеет низкую плотность, применяется в процессе производства стали (для повышения жаростойкости).
  2. Титан: серебристо-белый цвет, большая температура плавления, при соприкосновении с воздухом окисляется, низкая теплопроводность, легко поддается ковке и штамповке, при высокой температуре на поверхности образуется прочная защитная пленка.
  3. Хром: синевато-блестящий цвет, высокая твердость, хрупкость, стойкость к окислению в условиях атмосферы и воды, используется для декоративного покрытия.
  4. Медь: красный металл, имеет высокую пластичность, хорошую электропроводность, высокую теплопроводность, стойкость к коррозионным процессам, применяется в кровельных материалах.

Для строительных целей наиболее часто (кроме цинка) применяют и другие цветные металлы. К ним относятся: бронза, латунь, силумин, баббит, дюралюминий и несколько других.

Плюсы и минусы

Плюсы:

  • Хорошая жидкотекучесть, благодаря чему легко заполняются литейные формы.
  • Высокая пластичность во время проката.
  • Чистый цинк хорошо поддается ковке.
  • Благодаря своим свойствам и воздействию температуры способен принимать различные состояния.
  • Отлично защищает изделие от коррозии, благодаря чему охотно пользуется спросом в строительстве и машиностроении.
  • При нагреве вместе с фосфором или серой может взорваться.
  • На воздухе теряет блеск.
  • При комнатной температуре имеет маленькую пластичность.
  • Не находится в природе в чистом виде.

Масса, механические, химические и физические свойства цинка, его основные характеристики будут рассмотрены нами ниже.

Получение

Цинк в природе как самородный металл не встречается.

Цинк добывают из полиметаллических руд, содержащих 1—4 % Zn в виде сульфида, а также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руды обогащают селективной флотацией, получая цинковые концентраты (50—60 % Zn) и одновременно свинцовые, медные, а иногда также пиритные концентраты. Цинковые концентраты обжигают в печах в кипящем слое, переводя сульфид цинка в оксид ZnO; образующийся при этом сернистый газ SO2 расходуется на производство серной кислоты. Чистый цинк из оксида ZnO получают двумя способами. По пирометаллургическому (дистилляционному) способу, существующему издавна, обожжённый концентрат подвергают спеканию для придания зернистости и газопроницаемости, а затем восстанавливают углём или коксом при 1200—1300 °C: ZnO + С = Zn + CO. Образующиеся при этом пары металла конденсируют и разливают в изложницы. Сначала восстановление проводили только в ретортах из обожжённой глины, обслуживаемых вручную, позднее стали применять вертикальные механизированные реторты из карборунда, затем — шахтные и дуговые электропечи; из свинцово-цинковых концентратов цинк получают в шахтных печах с дутьём. Производительность постепенно повышалась, но цинк содержал до 3 % примесей, в том числе ценный кадмий. Дистилляционный цинк очищают ликвацией (то есть отстаиванием жидкого металла от железа и части свинца при 500 °C), достигая чистоты 98,7 %. Применяющаяся иногда более сложная и дорогая очистка ректификацией дает металл чистотой 99,995 % и позволяет извлекать кадмий.

Основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). Обожжённые концентраты обрабатывают серной кислотой; получаемый сульфатный раствор очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу в ваннах, плотно выложенных внутри свинцом или винипластом. Цинк осаждается на алюминиевых катодах, с которых его ежесуточно удаляют (сдирают) и плавят в индукционных печах. Обычно чистота электролитного цинка — 99,95 %, полнота извлечения его из концентрата (при учёте переработки отходов) — 93—94 %. Из отходов производства получают цинковый купорос, Pb, Cu, Cd, Au, Ag; иногда также In, Ga, Ge, Tl.

Структура и состав цинка

Разберем цинк как элемент. В периодической системе Менделеева цинку присвоен порядковый номер 30.Только что добытый цинк (не переработанный) содержит в себе стабильные изотопы с массовыми числами 64, 66 и 67 и электроны, которые распределились следующим образом: 2-8-18-2.

В масштабах всей Земли по распространенности цинк стоит на 23 месте среди всех элементов.

В полиметаллических рудах описываемый химический элемент содержится в виде сульфида. Кроме этого, природный цинк имеет следующие примеси: Pb, Cd, Fe, Cu, Ag, Аu, Bi. В зависимости от количественного содержание самого цинкового элемента и примесей, цинк имеет несколько марок. По той же системе Менделеева атомная масса цинка составляет 65,409.

О том, какое оборудование требуется для изготовления цинка, какой вред от него на производстве, мы расскажем ниже.

О составе цинка и его структуре расскажет видео ниже:

Физические свойства

В чистом виде — довольно пластичный серебристо-белый металл. Обладает гексагональной решеткой с параметрами а

= 0,26649 нм,
с
= 0,49431 нм, пространственная группа
P
63/mmc, Z = 2. При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем «крик олова»). При 100—150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка. Собственная концентрация носителей заряда в цинке — 13,1⋅1028 м−3.

Свойства и характеристики

Итак, какими свойствами обладает цинк?

Физические

  • Является металлом средней твердости.
  • Цинк не имеет полиморфных модификаций.
  • Холодный цинк становится хрупким металлом.
  • Приобретает пластичность при температуре 100-100 ºС.
  • При более высокой температуре в 250 ºС снова превращается в хрупкий металл.
  • Температура плавления твердого цинка равна 419,5 ºС.
  • Температура перехода в пар – 913ºС.
  • Температура кипения равна 906 ºС.
  • Плотность цинка в твердом состоянии равна 7,133 г/см 3 , в жидком — 6, 66 г/см 3.
  • Относительное удлинение 40-50%.
  • Легко растворим в кислотах.
  • Легко растворим в щелочах.

О том, как правильно плавить цинк, смотрите в видеоролике:

Химические

Химические свойства цинка:

  • 3d 10 4s 2 — конфигурация атома.
  • Цинк считается активным металлом.
  • Является энергетическим восстановителем.
  • Электродный потенциал: -0,76 В.
  • При температуре ниже 100 ºС теряет блеск и имеет покрытие пленкой.
  • Во влажном воздухе (особенно если в нем есть углекислый газ) металл разрушается.
  • Во время сильного нагрева цинк сильно сгорает с образованием голубоватого пламя.
  • Степень окисления: .
  • Кислоты и щелочи действуют на цинк различно в зависимости от присутствия в металле различных примесей.
  • При нагревании цинка в воде происходит процесс гидролизации с образованием белого осадка.
  • Минеральные кислоты большой силы способны легко растворить цинк.

Применение

Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа.

Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, не подверженных механическим воздействиям, или металлизация — для мостов, емкостей, металлоконструкций).

Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах, например: марганцево-цинковый элемент, серебряно-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,85 В, 150 Вт·ч/кг, 650 Вт·ч/дм³, малое сопротивление и колоссальные разрядные токи), ртутно-цинковый элемент (ЭДС 1,35 В, 135 Вт·ч/кг, 550—650 Вт·ч/дм³), диоксисульфатно-ртутный элемент, йодатно-цинковый элемент, медно-окисный гальванический элемент (ЭДС 0,7—1,6 Вольт, 84—127 Вт·ч/кг, 410—570 Вт·ч/дм³), хром-цинковый элемент, цинк-хлоросеребряный элемент, никель-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,82 Вольт, 95—118 Вт·ч/кг, 230—295 Вт·ч/дм³), свинцово-цинковый элемент, цинк-хлорный аккумулятор, цинк-бромный аккумулятор и др.

Очень важна роль цинка в цинк-воздушных аккумуляторах, которые отличаются весьма высокой удельной энергоёмкостью. Они перспективны для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор — 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух — 220—300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км).

Пластины цинка широко используются в полиграфии, в частности, для печати иллюстраций в многотиражных изданиях. Для этого с XIX века применяется цинкография — изготовление клише на цинковой пластине при помощи вытравливания кислотой рисунка в ней. Примеси, за исключением небольшого количества свинца, ухудшают процесс травления. Перед травлением цинковую пластину подвергают отжигу и прокатывают в нагретом состоянии.

Цинк вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления.

Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски — цинковых белил.

Цинк — важный компонент латуни. Сплавы цинка с алюминием и магнием (ЦАМ, ZAMAK) благодаря сравнительно высоким механическим и очень высоким литейным качествам очень широко используются в машиностроении для точного литья. В частности, в оружейном деле из сплава ZAMAK (-3, −5) иногда отливают затворы пистолетов, особенно рассчитанных на использование слабых или травматических патронов. Также из цинковых сплавов отливают всевозможную техническую фурнитуру, вроде автомобильных ручек, корпусы карбюраторов, масштабные модели и всевозможные миниатюры, а также любые другие изделия, требующие точного литья при приемлемой прочности.

Хлорид цинка — важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры.

Сульфид цинка используется при изготовлении люминофоров краткого послесвечения и других люминесцирующих составов, обычно это смеси ZnS и CdS, активированные ионами других металлов. Люминофоры на базе сульфидов цинка и кадмия также применяются в электронной промышленности для изготовления светящихся гибких панелей и экранов в качестве электролюминофоров и составов с коротким временем высвечивания.

Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка — широко применяемые полупроводники. Сульфид цинка — составная часть многих люминофоров. Фосфид цинка используется в качестве отравы для грызунов.

Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах.

На разные применения цинка приходится:

  • цинкование — 45—60 %
  • медицина (оксид цинка как антисептик) — 10 %
  • производство сплавов — 10 %
  • производство резиновых шин — 10 %
  • масляные краски — 10 %

Мировое производство


Слитки цинка на складе
Основная статья: Список стран по выплавке цинка

Цинк — четвёртый по использованию металл в мире после железа, алюминия и меди, и третий среди цветных металлов. Производство цинка в мире за 2009 год составило 11,277 млн т, что на 3,2 % меньше, чем в 2008 г.

Список стран по производству цинка

в 2006 году (на основе «Геологического обзора Соединенных Штатов»):

Список стран по производству цинка
МестоСтранаПроизводительность (тонн)
Весь мир10,000,000
1Китай2,600,000
2Австралия1,380,000
3Перу1,201,794
4США727,000
5Канада710,000
6Мексика480,000
7Ирландия425,700
8Индия420,800
9Казахстан400,000
10Швеция192,400
11Россия190,000
12Бразилия176,000
13Боливия175,000
14Польша135,600
15Иран130,000
16Марокко73,000
17Намибия68,000
18Северная Корея67,000
19Турция50,000
20Вьетнам48,000
21Таиланд45,000
22Гондурас37,646
23Финляндия35,700
24ЮАР34,444
25Чили31,725
26Аргентина30,300
27Болгария17,300
28Румыния9,600
29Япония7,169
30Алжир5,000
31Саудовская Аравия1,500
32Грузия400
33Босния и Герцеговина300
34Мьянма100

Области применения

Цинк, как элемент, содержится в достаточном количестве в земной коре и в водных ресурсах.

  • При производстве масляных красок.
  • При изготовлении резиновых шин.
  • В медицине.
  • Способен восстанавливать благородные металлы.
  • Применяется в качестве защитного средства от коррозии.
  • Используется в полиграфической промышленности.
  • Применяется при изготовлении аккумуляторов.

Половина всего производства цинка идет на выполнение функции «защита от коррозии». Благодаря свои свойством из цинка с успехом отливают ответственные детали (например, для самолетов). Цинк широко применяется совместно с медью и свинцом.

Цинк так же использует в виде порошка для осуществления ряда химико-технологических процессов.

О том, как снять цинк, вам поведает данное видео:

Цинк — элемент побочной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 30. Обозначается символом Zn (лат. Zincum). Простое вещество цинк при нормальных условиях — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).

В четвертом периоде цинк является последним d-элементом, его валентные электроны 3d 10 4s 2 .

В образовании химических связей участвуют только электроны внешнего энергетического уровня, поскольку конфигурация d 10 является очень устойчивой. В соединениях для цинка характерна степень окисления +2.

Цинк – химически активный металл, обладает выраженными восстановительными свойствами, по активности уступает щелочно-земельным металлам. Проявляет амфотерные свойства.

Взаимодействие цинка с неметаллами

При сильном нагревании на воздухе сгорает ярким голубоватым пламенем с образованием оксида цинка: 2Zn + O2 → 2ZnO.

При поджигании энергично реагирует с серой: Zn + S → ZnS.

С галогенами реагирует при обычных условиях в присутствии паров воды в качестве катализатора: Zn + Cl2 → ZnCl2.

При действии паров фосфора на цинк образуются фосфиды: Zn + 2P → ZnP2 или 3Zn + 2P → Zn3P2.

С водородом, азотом, бором, кремнием, углеродом цинк не взаимодействует.

Взаимодействие цинка с водой

Реагирует с парами воды при температуре красного каления с образованием оксида цинка и водорода: Zn + h3O → ZnO + h3.

Взаимодействие цинка с кислотами

В электрохимическом ряду напряжений металлов цинк находится до водорода и вытесняет его из неокисляющих кислот: Zn + 2HCl → ZnCl2 + h3; Zn + h3SO4 → ZnSO4 + h3.

Взаимодействует с разбавленной азотной кислотой, образуя нитрат цинка и нитрат аммония: 4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + Nh5NO3 + 3h3O.

Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами с образованием соли цинка и продуктов восстановления кислот: Zn + 2h3SO4 → ZnSO4 + SO2 + 2h3O; Zn + 4HNO3 → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2h3O

Взаимодействие цинка со щелочами

Реагирует с растворами щелочей с образованием гидроксокомплексов: Zn + 2NaOH + 2h3O → Na2[Zn(OH)4] + h3

при сплавлении образует цинкаты: Zn + 2KOH → K2ZnO2 + h3.

Взаимодействие с аммиаком

С газообразным аммиаком при 550–600°С образует нитрид цинка: 3Zn + 2Nh4 → Zn3N2 + 3h3; растворяется в водном растворе аммиака, образуя гидроксид тетраамминцинка: Zn + 4Nh4 + 2h3O → [Zn(Nh4)4](OH)2 + h3.

Взаимодействие цинка с оксидами и солями

Цинк вытесняет металлы, стоящие в ряду напряжения правее него, из растворов солей и оксидов: Zn + CuSO4 → Cu + ZnSO4; Zn + CuO → Cu + ZnO.

Оксид цинка (II) ZnO

– белые кристаллы, при нагревании приобретают желтую окраску. Плотность 5,7 г/см 3 , температура возгонки 1800°С. При температуре выше 1000°С восстанавливается до металлического цинка углеродом, угарным газом и водородом: ZnO + C → Zn + CO; ZnO + CO → Zn + CO2; ZnO + h3 → Zn + h3O.

С водой не взаимодействует. Проявляет амфотерные свойства, реагирует с растворами кислот и щелочей: ZnO + 2HCl → ZnCl2 + h3O; ZnO + 2NaOH + h3O → Na2[Zn(OH)4].

При сплавлении с оксидами металлов образует цинкаты: ZnO + CoO → CoZnO2.

При взаимодействии с оксидами неметаллов образует соли, где является катионом: 2ZnO + SiO2 → Zn2SiO4, ZnO + B2O3 → Zn(BO2)2.

Гидроксид цинка (II) Zn(OH)2

– бесцветное кристаллическое или аморфное вещество. Плотность 3,05 г/см 3 , при температуре выше 125°С разлагается: Zn(OH)2 → ZnO + h3O.

Гидроксид цинка проявляет амфотерные свойства, легко растворяется в кислотах и щелочах: Zn(OH)2 + h3SO4 → ZnSO4 + 2h3O; Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4];

также легко растворяется в водном растворе аммиака с образованием гидроксида тетраамминцинка: Zn(OH)2 + 4Nh4 → [Zn(Nh4)4](OH)2.

Получается в виде осадка белого цвета при взаимодействии солей цинка со щелочами: ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2 + 2NaCl.

Цинк или Zincum является 30 элементом периодической системы химических элементов Менделеева и обозначается символом Zn . В основном он используется при создании деформированных полуфабрикатов и в составе разного рода смесей. В чистом виде выглядит как хрупкий металл голубовато-серебристого цвета, быстро окисляется и покрывается защитной пленкой (оксидом), из-за которой заметно тускнеет.

Добывают его в Казахстане, Австралии, Иране и Боливии. Из-за сложностей в определении металла его часто называют «обманкой».

Биологическая роль

В организме взрослого человека содержится в среднем около 2 г цинка, в виде его соединений, который концентрируется преимущественно в мышцах, печени и поджелудочной железе. Более 400 ферментов содержат цинк. Среди них ферменты, катализирующие гидролиз пептидов, белков и сложных эфиров, образование альдегидов, полимеризацию ДНК и РНК. Ионы Zn2+ в составе ферментов вызывают поляризацию молекул воды и органических веществ, содействуя их депротонированию по реакции:

Zn2+ + h3O = ZnOH+ + H+

Наиболее изучен фермент карбоангидраза — белок, содержащий цинк и состоящий примерно из 260 аминокислотных остатков. Этот фермент содержится в эритроцитах крови и способствует превращению углекислого газа, образующегося в тканях в процессе их жизнедеятельности, в гидрокарбонат-ионы и угольную кислоту, которая кровью переносится в легкие, где выводится из организма в виде углекислого газа. В отсутствие фермента превращение CO2 в анион HCO3- протекает с очень низкой скоростью. В молекуле карбоангидразы атом цинка связан с тремя имидазольными группами остатков аминокислоты гистидина и молекулой воды, которая легко депротонируется, превращаясь в координированный гидроксид. Атом углерода молекулы углекислого газа, на котором находится частичный положительный заряд, вступает во взаимодействие с атомом кислорода гидроксильной группы. Таким образом, координированная молекула CO2 превращается в гидрокарбонат-анион, который покидает активный центр фермента, замещаясь на молекулу воды. Фермент ускоряет эту реакцию гидролиза в 10 миллионов раз.

Цинк

:

  • необходим для продукции спермы и мужских гормонов
  • необходим для метаболизма витамина E.
  • важен для нормальной деятельности простаты.
  • участвует в синтезе разных анаболических гормонов в организме, включая инсулин, тестостерон и гормон роста.
  • необходим для расщепления алкоголя в организме, так как входит в состав алкогольдегидрогеназы.

Содержание в продуктах питания

Рекомендуемая дневная норма цинка в рационе — 11 мг для мужчин и 8 мг для женщин. Среди продуктов, употребляемых в пищу человеком, наибольшее содержание цинка — в устрицах, тыквенных и подсолнечных семечках, кунжуте, мясе, сыре, овсяной крупе, бобовых, шоколаде.

Содержание цинка в продуктах на 100 г:

  • Орехи и семечки: тыквенные семечки — 10 мг, кунжут — 7 мг, семена подсолнечника — 5,3 мг, миндаль — 3 мг, грецкие орехи — 3 мг.
  • Мясо: говяжья печень — 4 мг, говядина — 3—8,4 мг, баранина — 2—6 мг, курица — 0,8—3,5 мг, свинина — 0,8—3,5 мг.
  • Бобовые: чечевица — 4,78 мг, арахис — 4 мг, горох — 1,2 мг, соевые бобы — 3 мг.
  • Молочные продукты: твёрдый сыр — 3—4 мг, мороженое, йогурт — 0,7—0,8 мг, молоко — 0,4 мг.
  • Злаки и хлеб: овёс — 3,97, пшеница — 3,46 мг, рожь — 2,65 мг, рис — 1 мг, хлеб — 0,7—1,5 мг, печенье — 0,5—1 мг, мука пшеничная — 0,8 мг.
  • Рыба и морепродукты: устрицы — 16—40 мг, анчоусы — 1,72 мг, осьминог — 1,68 мг, карп — 1,48 мг, икра — 1 мг, сельдь — 0,99 мг.
  • Овощи и фрукты: зелёный горошек — 1,24 мг, ростки бамбука — 1,10 мг, кукуруза (варёная, консервированная) — 0,5—0,6 мг, финики — 0,44 мг, малина — 0,42 мг, брокколи — 0,41 мг, свёкла — 0,35 мг, картофель — 0,29 мг, чёрная смородина — 0,27 мг, инжир, бананы — 0,15 мг, апельсины — 0,07 мг, грейпфрут — 0,07 мг, лимоны — 0,06 мг, яблоки — 0,04 мг.
  • Сладости: какао-порошок (неподслащенный) — 6,81 мг, шоколад — 2,3 мг, шоколадные конфеты — 1—2 мг, мёд — 0,22 мг.

Также цинк может присутствовать в минеральной воде.

Основные проявления дефицита цинка

Недостаток цинка в организме приводит к ряду расстройств. Среди них — раздражительность, утомляемость, потеря памяти, депрессивные состояния, снижение остроты зрения, уменьшение массы тела, накопление в организме некоторых элементов (железа, меди, кадмия, свинца), снижение уровня инсулина, аллергические заболевания, анемия и другие.

Для оценки содержания цинка в организме определяют его содержание в волосах, крови и её сыворотке.

Смеси и сплавы

Для усиления прочности и увеличения температуры плавления металл смешивают с медью, алюминием, оловом, магнием и свинцом.

Самым известным и востребованным сплавом является латунь. Это смесь меди с добавлением цинка, иногда встречаются и олово, никель, марганец, железо, свинец. Плотность латуни достигает 8700 кг/м 3 . Температура, нужная для плавления, держится на отметке 880 C о — 950 C о : чем больше в ней содержание цинка, тем она ниже. Сплав отлично сопротивляется неблагоприятной внешней среде, хоть и чернеет на воздухе, если не покрыта лаком, прекрасно полируется и сваривается контактной сваркой.

Существует два вида латуни:

  1. Альфа-латунь: более пластична, хорошо гнется в любом состоянии, но сильнее изнашивается.
  2. Альфа+бета-латунь: деформируется только при нагревании, при этом более износостойка. Часто сплавляют с магнием, алюминием, свинцом и железом. Это позволяет увеличить прочность, но уменьшает пластичность.

Сплав Zamak или Zamac состоит из цинка, алюминия, меди и магния. Само название образовано из первых букв латинских названий: Zink — Aluminium — Magnesium — Kupfer / Cuprum (Цинк-Алюминий-Магний-Медь). В СССР сплав был известен как ЦАМ: Цинк-Алюминий-Медь. Активно применяется в литье под давлением, плавление начинается при низкой температуре (381 C о — 387 C о ) и имеет низкий коэффициент трения (0,07). Обладает повышенной прочностью, что позволяет получать изделия сложной формы, которые не боятся сломаться: дверные ручки, клюшки для гольфа, затворы огнестрельного оружия, строительную фурнитуру, застежки разных видов и рыболовные снасти.

Читать также: Паяльная станция из строительного фена

Небольшой процент цинка (не более 0,01%) содержится в гартовых сплавах, применяемых в полиграфии для отливки типографских шрифтов и линеек, печатных форм и машинного набора. Это устаревшие смеси, на место которых пришел чистый цинк с небольшим добавлением примесей.

Невысокая температура, которая требуется для плавления цинка, часто компенсируется за счет сплавов с другими металлами, но бывает и наоборот. Если температура, необходимая для плавления «чистого» металла, составляет 419,5 C о , то сплав с оловом снижается до 199 C о , а с оловом и свинцом — до 150 C о . И хотя такие сплавы можно паять и варить, чаще всего смеси с цинком применяют только для заделки имеющихся дефектов из-за их слабой прочности. Например, сплав олова, свинца и цинка рекомендуется применять только на никелированных изделиях.

Чаще всего цинковые сплавы применяют для создания карбюраторов, рам спидометров, радиаторных решеток, гидравлических тормозов, насосов и декоративных элементов, деталей для стиральных машин, миксеров и кухонного оборудования, часовых корпусов, пишущих машинок, кассовых аппаратов и бытовой техники. Эти детали нельзя применять в промышленном производстве: при повышении температуры до 100 C о прочность изделия снижается на треть, а твердость — почти на 40%. При понижении температуры до 0 C о цинк становится слишком хрупким, что может привести к поломке.

Токсичность

При длительном поступлении в организм в больших количествах все соли цинка, особенно сульфаты и хлориды, могут вызывать отравление из-за токсичности ионов Zn2+. 1 грамма сульфата цинка ZnSO4 достаточно, чтобы вызвать тяжелое отравление. В быту хлориды, сульфаты и оксид цинка могут образовываться при хранении пищевых продуктов в цинковой и оцинкованной посуде.

Отравление ZnSO4 приводит к малокровию, задержке роста, бесплодию.

Отравление оксидом цинка происходит при вдыхании его паров. Оно проявляется в появлении сладковатого вкуса во рту, снижении или полной потере аппетита, сильной жажде. Появляется усталость, чувство разбитости, стеснение и давящая боль в груди, сонливость, сухой кашель.

Симптомы и признаки отравления цинком

Литейной лихорадкой называют симптомы отравления парами цинка, которые чаще всего встречаются на металлургическом производстве. Кроме металлургов, очень сильный вред с развитием литейной лихорадки возникает при сварке цинком, но не обязательно необходимо иметь дело со сплавом, который содержит большое количество металла. Необязательно отливать или выплавлять латунь или бронзу, когда возникает в воздухе большое количество паров оксида металла. Можно быть обычным газорезчиком, и резать большое количество металлических конструкций, поверхность которых была покрыта гальванизированным цинком, или, проще говоря, при резке оцинкованного железа.

Горячее цинкование – покрытие металлоконструкций цинком в цинковых ваннах

Вред паров цинка для здоровья проявляется в следующих симптомах литейной лихорадки: у человека внезапно возникает высокая температура, потливость и тошнота. Часто появляется приступ немотивированной дрожи, постоянно хочется пить, возникает чувство полного упадка сил и мышечной боли в конечностях.

В некоторых случаях приступ литейной лихорадки сопровождается головокружением и сонливостью, нарушается координация движений, появляется рвота. Иногда отмечались боли в суставах с выраженной отечностью, а также геморрагическая сыпь в виде мелких, точечных кровоизлияний на коже. Не следует думать, что отравление цинком при сварке вызывает только общие симптомы. У электрогазосварщиков с большим стажем работы часто выявляются различные дерматиты, поражение глаз, или конъюнктивиты, отмечается гастрит с пониженной кислотностью и высокий уровень билирубина в крови.

С точки зрения токсикологии, пары этого металла в организме человека окисляются, а оксид глубоко проникает в легочную ткань, и связывается с белками, изменяя их конфигурацию, или производит денатурацию белка. Денатурированные белки, проникая в кровоток, вызывают лихорадочную реакцию, похожую на инфекционное заболевание, или появлению симптомов аллергии на цинк. Чтобы понять, что такое денатурация белка, можно вспомнить обычный процесс варки куриного яйца. Под воздействием высокой температуры прозрачный яичный белок превращается в плотную белую массу. Это произошел процесс денатурации альбумина.

Интересно, что такой выброс изменённых белков в кровь приводит к развитию незначительного иммунитета, и при повторных условиях отравления постепенно развивается устойчивость к такому вредному действию. Организм рабочего находит возможность бороться с проявлениями литейной лихорадки. Но такое состояние является недолгим. Постоянное и чрезмерное проникновение в организм металла приводит к постоянному истощению организма, и симптомы аллергии на цинк вновь возобновляются. В результате развивается остеопороз костной ткани, повышается риск развития злокачественных новообразований. При длительном воздействии развивается бесплодие, и риск возникновения уродств у плода.

Характерные симптомы отравления цинком вызывает и вдыхание металлической пыли. Если длительно контактировать с металлом, то возникает снижение слуха, слабость и потливость, рабочие становятся раздражительными, возникает стойкая бессонница и снижение памяти. В анализах крови можно отметить анемию, при проведении рентгена легких отмечаются симптомы эмфиземы и пневмосклероза.

Цинковая пыль

Этот металл накапливается в ногтях, и в волосах. Особенно велик риск хронических отравлений у пайщиков, оцинковщиков, и работников электролизных цехов. В некоторых случаях металл способствует развитию контактных дерматитов, а также хронических вялотекущих воспалительных заболеваний носоглотки. Рабочие часто болеют ангинами, тонзиллитами и ринитами. Довольно часто характерным симптомом является сухость слизистой носовой полости, сухой кашель. По данным анализа крови отмечается снижение уровня гемоглобина.

Немного особняком стоит отравление фосфидом цинка. Это соединение является нестойким, и постоянно разрушается, выделяя газ фосфин, или соединение водорода с фосфором. Этот газ сильно пахнет чесноком, так же, как и само соединение. Приманки, изготовленные из фосфида цинка, пользуются популярностью у грызунов, опять-таки, в связи с сильным ароматом.

Фосфад цинка – входит в состав крысинного яда

При работе с этим ядохимикатом у человека всегда происходит раздражение дыхательных путей при вдыхании фосфина, а при длительном контакте может развиться тяжёлый отёк лёгких с развитием летального исхода. Незначительное количество фосфина, попавшего в организм, вызывает такие симптомы как озноб, общую слабость, возникает тошнота и рвота, появляется жажда и понос. Для таких отравлений характерна боль или чувство тяжести в грудной клетке, появляется чувство страха. Если контакт с фосфидом цинка не прекратить, то прогрессирование приведет к развитию острой дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточности, и последствия отравления цинком и фосфористым водородом могут быть самыми печальными. Каково же лечение отравления цинком и его соединениями?

Температура – плавление – цинк

Температура плавления цинка 419 С, Цинк обладает невысокими механическими свойствами, при нормальной температуре хрупкий, от ударов молотка крошится, а при температуре 100 – 150 С становится ковким и тягучим и хорошо прокатывается в листы. Кислоты и щелочи разъедают цинк, а чистая вода не разрушает его. Из-за низких механических свойств цинк в чистом виде для изготовления деталей не применяется. [1]

При температуре плавления цинка 419 практически установлено, что температура цинковой ванны должна быть около 450 и не выше 480, так как в противном случае толщина покрытия падает, растет угар цинка и повышается износ стенок ванны, обычно изготовляемой из железа. Расплавленный цинк должен быть возможно более чистым. Содержание железа в расплавленном цинке не допускается выше 0 05 %, так как в противном случае повышается температура плавления цинка. Вследствие того, что покрытие цинком становится тем более хрупким, чем выше содержание в нем железоцинкового сплава, в практике внимательно следят за систематическим удалением со дна ванны гартцинка и за соблюдением особых мер, предупреждающих его взмучивание. Накопление окиси цинка в расплавленном металле за счет окисления цинка кислородом воздуха приводит к увеличению вязкости расплава, а также к образованию хрупких покрытий. [2]

Производить шерардизацию при температурах выше температуры плавления цинка , не рекомендуется, так как в этом случае расплавленные частицы цинка обволакиваются пленкой окиси цинка, создающей препятствие для взаимного слияния расплавленных частиц. После нагревания барабан охлаждается до комнатной температуры. Неостывший барабан открывать нельзя, так как возможно сгорание шерардизирующей смеси. Готовые изделия выбрасываются в сито, через которое отсеивается цинковая пыль. [3]

Если измерения вести при температурах ниже температуры плавления цинка , то кривые по повышению напряжения хорошо совпадают с кривыми по понижению напряжения. На катоде при этом выделяется цинк в форме дендритов. При измерениях выше температуры плавления цинка некоторое деполяризующее действие оказывает реакция восстановления цинком сульфатов до сульфидов, хотя и в этом случае после охлаждения в католите можно обнаружить цинк в виде королька. [4]

Во время нагревания температура нагревания должна быть немного ниже температуры плавления цинка . [5]

При прохождении тока короткого замыкания суженные места вставки быстро нагреваются до температуры плавления цинка , и плавкая вставка плавится одновременно во всех суженных местах. [6]

Должен знать: кинематические, электрические схемы оцинковального агрегата непрерывного действия в пределах выполняемой работы и правила наладки его; температуру плавления цинка и влияние температуры расплавленного цинка на толщину слоя покрытия; физико-химические свойства цинка и химикатов, применяемых для оцинкования, в пределах выполняемой работы; виды дефектов и причины некачественной подготовки поверхности листов и стальной проволоки. [7]

Цинк в чистом виде применяют в основном для оцин-кования стали, в электрических батареях и элементах. Температура плавления цинка равна 419 С. [8]

Так, например, при температуре плавления цинка 419 С и олова 232 С латунь и бронза имеют температуру плавления 800 – 950 С. Возникает опасность испарения легкоплавких компонентов. [10]

Повышение температуры вызывает более интенсивное образование диффузионных слоев покрытия, но при толщине выше некоторой предельной покрытие становится рыхлым, легко спадает с поверхности изделия на дно ванны. Температура расплава в ванне ( при температуре плавления цинка 419 С) поддерживается на уровне 450 С и не превышает 480 С. При более высокой температуре недопустимо снижается толщина покрытия, уменьшается срок службы стенок ванны, изготовляемой обычно из стали. Холодные ванны ( при температуре расплава менее 450 С) дают грубые и не-равномерные по толщине покрытия при повышенном расходе цинка на покрытие. Необходимо систематически удалять со дна ванны гартцинк и соблюдать особые меры, предупреждающие взмучивание его. Расплавленный металл постепенно загрязняется окисью цинка вследствие окисления цинка кислородом воздуха. Это увеличивает вязкость расплава, а также вызывает образование хрупких покрытий. [11]

Читать также: Как сделать полуавтомат из инвертора ресанта

Повышение Температуры вызывает более интенсивное образование диффузионных слоев покрытия, но при толщине выше некоторой предельной покрытие становится рыхлым, легко спадает с поверхности изделия на дно ванны. Температура расплава в ванне ( при температуре плавления цинка 419 С) поддерживается1 на уровне 450 С и не превышает 480 С. При более высокой тймпературе недопустимо снижается толщина покрытия, уменьшается срок службы стенок ванны, изготовляемой обычно из стали. Холодные ванны ( при температуре расплава менее 450 С) дают грубые и неравномерные по толщине покрытия при повышенном расходе цинка на покрытие. Необходимо систематически удалять со дна ванны гартцинк и соблюдать особые меры, предупреждающие взмучивание его. Расплавленный металл постепенно загрязняется окисью цинка вследствие окисления цинка кислородом воздуха. Это увеличивает вязкость расплава, а также вызывает образование хрупких покрытий. [13]

Применение цинковых плавких вставок в предохранителях ПР объясняется не только указанными выше преимуществами их по сравнению с вставками из свинца и из его сплавов с оловом. Большое значение имеет и то, что при применении цинковой вставки температура внутри трубки в эксплуатации не может быть выше температуры плавления цинка , равной 420 С. С, что может привести к сильному обугливанию внутренней поверхности фибровой трубки и порче изоляции подводящих проводов. [15]

Цинк — хрупкий металл белого цвета с голубым оттенком. На воздухе покрывается тонкой оксидной плёнкой. Латунь (медно-цинковый сплав) использовали ещё до нашей эры в Древней Греции и Древнем Египте. На сегодняшний день цинк — один из самых важных для многих отраслей человеческой деятельности. Он незаменим в промышленности, медицине. Важен для нормального функционирования человеческого организма

Месторождения и получение

Самородного цинка в природе не существует. Сегодня используется около 70 минералов, из которых его выплавляют. Самый известный — сфалерит (цинковая обманка), который содержится в незначительных количествах в организме человека и животных, а также в некоторых растениях. Больше всего — в фиалке.

Цинковые минералы добывают в Казахстане, Боливии, Австралии, Иране, России. Лидеры по производству — Китай, Австралия, Перу, США, Канада, Мексика, Ирландия, Индия.

На сегодняшний день самый популярный метод получения чистого металла — электролитический. Чистота получаемого металла почти стопроцентная (возможны лишь небольшие примеси в объёме не более нескольких сотых процента. В целом они незначительны, поэтому такой цинк считается чистым).

Общее производство цинка во всём мире оценивается примерно в более чем десять миллионов тонн в год.

Читать также: Вибратор поверхностный что это такое

Цинк, спасающий железо – журнал “АБС-авто”

Немного теории

Как «работает» электрохимическая коррозия? Давайте вспомним азы. Есть в химии такое понятие – электрохимический ряд напряжений металлов. Смотрим на рисунок: литий, калий, …алюминий, цинк, хром, железо, никель, олово, …серебро, платина, золото. Слева расположены более активные металлы, справа – менее активные.

Если в какой-либо детали имеется соединение двух металлов с различными потенциалами, то в присутствии электролита они образуют гальваническую пару. И чем дальше разнесены металлы в ряду напряжений, тем больше гальванический ток и соответственно сильнее разрушения активного металла. Разрушаясь, он препятствует коррозионному поражению менее активного соседа.

Проиллюстрируем сказанное простым примером. Положим, в стальной автомобильной панели появилась медная заклепка. Медь менее активна, значит коррозионное разрушение железа в месте соединения обеспечено. А если заклепка алюминиевая, картина меняется: разрушаться будет алюминий.

Еще пример. Если покрыть кузовную панель оловом, сначала все будет хорошо. Олово создает пассивный защитный слой, не допуская к стали (железу) влагу и соли. Но когда защитный слой получает повреждение, картина меняется. Между сталью (железом) и оловом мгновенно возникает гальваническая пара. А поскольку олово является менее активным металлом, сталь под воздействием гальванического тока начинает разрушаться.

Вспомним судьбу консервных банок, изготовленных из луженой жести. Все бывает хорошо, пока банку не поцарапаешь. А уж коль случилось такое, «всей птичке пропасть»: луженая сталь в месте повреждения ржавеет гораздо быстрее нелуженой.

Иная картина с цинком. Защищающий металл (цинк) в ряду напряжений расположен левее железа. Следовательно, и коррозия в поврежденном месте протекает иначе, чем в случае с оловом. Гальваническая пара тоже возникает, но разрушается уже не сталь, а цинк. Но разрушается он очень медленно, сохраняя сталь (железо) на долгие-долгие годы.

Применяется ли это свойство цинка на практике? Конечно, и довольно давно. Но технологии оцинковки непрерывно совершенствуются.

В роли секьюрити

Человечество неплохо научилось бороться с коррозией металла. Причем под лозунгом «бей врага его же оружием». Или «лечи подобное подобным» – как вам больше нравится. Например, кузова большинства современных автомобилей оцинковывают на заводах. Покрытие толщиной от 2 до 10 мкм обеспечивает прекрасную защиту от возникновения и распространения коррозионных поражений.

Однако промышленные методы оцинковки – будь то горячее окунание или гальваностегия – не применимы в сервисных и гаражных условиях. Поэтому появление так называемых препаратов холодного цинкования оказалось для ремонтников весьма кстати. Наносимые подобно грунтовке или краске, эти материалы обеспечивают стальной поверхности двойную защиту: активную, как у горячей оцинковки, и пассивную, как у лакокрасочного слоя.

Давайте познакомимся с ними на примере препаратов Dinitrol 443 и Dinitrol 444, выпускаемых шведским химическим концерном DInol AB.

«Характер нордический»

В препаратах Dinitrol 443 содержится 95% химически чистого цинка

Эти препараты представляют собой готовые к применению жидкие однокомпонентные составы, содержащие технически чистый гальванический цинк. «Технически чистый» означает 99,995% Zn, что является очень высоким показателем для промышленного продукта. И вот такого, практически не содержащего примесей, цинка в препаратах Dinitrol 443 и Dinitrol 444 ни много ни мало – 95%. Остальные 5% приходятся на синтетические смолы, безопасный растворитель и некоторые специальные добавки.

Химики знают, что пороговая величина для активизации электрохимического цинкового щита – 92%, а тут все 95! Значит, при прочих равных условиях, пленку материала можно сделать тоньше, а материала потратить меньше – и это тоже относится к заслугам шведских технологий.

Нельзя не сказать и о размерах цинковых частиц – они ограничиваются величиной 3,5 мкм. Искушенные читатели вправе задать естественный вопрос: «А частицы цинка не слипнутся?» Действительно, любая суспензия может потерять однородность. Частицы соберутся в более крупные конгломераты – и прощайте технологические возможности и эксплуатационные козыри.

В препаратах Dinitrol 444 наряду с цинком содержится и диспергированный алюминий

Что сказать на это? Просто суспензия как таковая может преподнести неприятный сюрприз, а вот Dinitrol 443 и Dinitrol 444 – нет. Им помогают те самые специальные добавки, о которых упоминалось выше. Они действуют подобно пептизаторам в коллоидных растворах, поддерживая частицы цинка во взвешенном состоянии и предотвращая их слипание.

Очень важна роль синтетической каучуковой смолы, входящей в рецептуру препарата. Благодаря ей слой Dinitrol 443 или 444 обладает отменной адгезией. Но это еще не все: при высыхании он сохраняет эластичность, без проблем выдерживая механические и тепловые деформации.

Кстати, о тепле. А как обстоят дела с термостойкостью? А вот как: пленка препарата выдерживает температуры от –40 до +150 °С без потери эксплуатационных свойств. Так что добро пожаловать и в Сибирь, и в окрасочно-сушильную камеру!

Что касается стойкости к химической агрессии, то «шведы» могут находиться в среде с рН от 5 до 10. Для тех, кто химию подзабыл, напомним: дистиллированная вода имеет рН = 7. Значит, Dinitrol 443 и 444 выдерживает как щелочную, так и кислотную «баню».

Важно знать, что скорость разрушения активного цинкового слоя составляет от 1 до 6 мкм в год. Это гарантирует сохранность защиты в течение 25–50 лет в зависимости от толщины пленки и условий окружающей среды. Словом, на автомобильный век хватит.

Как наносим?

«Холодный цинк» марки Dinitrol можно наносить методом воздушного или безвоздушного распыления, кистью, валиком или окунанием.

В фирменной документации говорится, что нанесение препаратов не требует высокой квалификации работника. Это действительно так, особенно если воспользоваться аэрозольным баллончиком. А вот подготовка поверхности требует тщательности и профессионализма. Главное – обеспечить требуемую чистоту и шероховатость.

Говорите, стальные диски ржавеют? Теперь не будут.И это лишь одно из многих применений «холодного цинка» Dinitrol

Препарат можно наносить на вертикальные и наклонные поверхности. Важно добиваться ровного слоя, без подтеков и пузырей. При толщине пленки 40 мкм расход составит 0,25 кг/м2. Высыхание длится 48 ч при комнатной температуре (на отлип – 10 мин). Для ускорения сушки деталь можно поместить в камеру и выдержать 30–60 мин при 60 °С. Повторный слой материала наносится через час. Полученную пленку можно окрашивать практически всеми видами ЛКМ.

И в заключение отметим, что области применения новых шведских препаратов весьма обширны: автомобильный и другой транспорт, мосты, дороги, тоннели, строительные конструкции, промышленные и городские объекты, гидросооружения, нефтегазовая промышленность. Так что не автосервисом единым… Материалы Dinitrol 443 и Dinitrol 444 пригодятся во многих сферах человеческой деятельности.

описание и свойства металла, способы получения, сферы применения и месторождения

Цинк прочно прописался в жизни людей. Это и оцинкованная посуда, и сетка-рабица, и компонент витаминно-минеральных аптечных комплексов. Но металл коварен, взаимодействие с ним требует осмотрительности.

Что представляет собой

Цинк – это химический элемент, простое по составу вещество. При обычных условиях – хрупкий блестящий белый металл с голубоватостью.

По классификации цветных металлов причислен к «тяжелой» группе.

Международное обозначение – Zn (Zincum).

История

В древнем мире знали латунь (медно-цинковый сплав). Получить цинк как металл удалось к XVIII веку англичанину Вильяму Чемпиону. Он же основал первый завод. Позже его соотечественники разработали способ прокатки металла.

Однако первооткрывателем в историю вошел немец Андреас Маргграф. Он отработал схожий метод, детально прописав технологию.

В России пробную партию цинка получили к 1905 году.

Через десять лет в Северной Америке цинк добыли электролитическим способом.

Термины zincum, zinken первым применил химик и лекарь Средневековья Парацельс. Оно созвучно немецкому слову «зубец». Так выглядят фрагменты металлического цинка.

Физико-химические характеристики

На воздухе блестящий металл покрывается пленкой-оксидом. Из-за такого химического свойства выглядит тусклым.

Свойства атома
Название, символ, номерЦинк / Zincum (Zn), 30
Атомная масса
(молярная масса)
65,38(2) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация[Ar] 3d10 4s2
Радиус атома138 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус125 пм
Радиус иона(+2e) 74 пм
Электроотрицательность1,65 (шкала Полинга)
Электродный потенциал-0,76 В
Степени окисления0; +2
Энергия ионизации
(первый электрон)
 905,8(9,39) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)7,133 г/см³
Температура плавления419,6 °C
Температура кипения906,2 °C
Уд. теплота плавления7,28 кДж/моль
Уд. теплота испарения114,8 кДж/моль
Молярная теплоёмкость25,4 Дж/(K·моль)
Молярный объём9,2 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решёткигексагональная
Параметры решёткиa=2,6648 c=4,9468 Å
Отношение c/a1,856
Температура Дебая234 K
Прочие характеристики
Теплопроводность(300 K) 116 Вт/(м·К)
Номер CAS7440-66-6

Взаимодействие с металлами начинается при 450°С.

Главный минус металла: увеличение хрупкости в разы от малой толики примесей.

Сгибая цинковую пластинку, можно услышать треск. Его порождает структура решетки.

Нахождение в природе

Нахождение в природе самородного цинка не зафиксировано, только почти семь десятков минералов.

Самый «раскрученный» – сфалерит. Это сульфид цинка плюс примеси, придающие разноцветность.

Сфалерит

Второе название – цинковая обманка – обусловлено трудностью определения элемента (от древнегреческого σφαλερός – обманщик). Он классифицируется как первичный, «родитель» других минералов: смитсонита, цинкита, каламина. А также «бурундучной» руды. Так окрестили жители Алтая пестрый конгломерат цинковой обманки с бурым шпатом.

Запасы

Маркеры при добыче цинка – кислые либо основные породы вулканического происхождения.

Среднее содержание металла в коре планеты – 8,3х10-3%.

Это подвижный активный элемент: реки, термальные, грунтовые воды переносят его со свинцом, сероводородом, глинами. В результате формируется осадок из сульфидов цинка.

Крупными запасами располагают Австралия, Боливия, Казахстан, Иран.

У России это Таймыр, Красноярский край. Запасы оцениваются полумиллионом тонн.

Технология получения

Благодаря химическим и физическим свойствам металл – четвертый в мире по востребованности (впереди только железо, алюминий, медь). Мировое производство исчисляется миллионами тонн ежегодно.

Его добывают из полиметаллических руд (0,9-3,9% цинка). Руды обогащают методом разделительной флотации. Получаются концентраты: цинковые (52-61%), свинцовые, медные.

Электролитический (гидрометаллургический) метод

Главный метод получения чистого цинка:

  1. Концентраты обжигают, воздействуют серной кислотой.
  2. Получается растворенный сульфат, который избавляют от примесей, осаждая цинковой пылью.
  3. Продуктом загружают ванны с внутренним свинцовым либо пластиковым покрытием.
  4. Запускают ток (процесс электролиза).
  5. Цинк аккумулируют на себе катоды.

Оттуда его соскребают, отправляют на выплавку в печи.

Пирометаллургический (дистилляционный) метод

Концентрат обжигают, спекают, после чего восстанавливают коксом либо углем. Образующиеся пары металла превращают в конденсат, разливают по изложницам.

Жидкий металл очищают от железа, свинца отстаиванием при 500°C. Примесей остается 1,3%. Чистоты 99,994% (плюс извлечение кадмия) добиваются ректификацией.

Способы оцинкования

Металлы ржавеют в воде, влажном воздухе. Для решения этой проблемы их покрывают защитным слоем. Самый распространенный материал – цинк. Попутно обеспечивается защита от воздействия тока и химикалий.

Различные способы оцинкования металла создают покрытие толщиной 0,005 – 1,5 мм.

Слой металла наносят несколькими способами.

Холодный

Применяется на любых материалах, кроме сплавов магния и высокопрочной стали.

Поверхность очищают от пыли, грязи, ржавчины, окалины. Наносят состав для холодной цинковки.

Холодное оцинкование – единственный из методов, который возможно проводить в домашней мастерской.

Горячий

Образец очищается, моется, протравливается, погружается в ванну с расплавленным цинком. На поверхности формируется покрытие в 0,035-0,097 мм.

Горячий способ оцинкования оптимален по соотношению цена – надежность – универсальность.

Гальванический

На очищенную поверхность способом электролиза наносится слой цинка. Электролитом служит водно-цинковая среда.

Воздействие постоянного тока на поверхность заготовки (катод) осаждает ионы цинка (выделяются электролитом). Анодом выбирают цинковый материал.

Технология позволяет создавать слой 0,005 – 0,5 мм.

Преимущества метода:

  • Высокая производительность.
  • Низкая себестоимость.
  • Равномерность покрытия.
  • Работа с формами любой структуры, включая пористую.
  • Создание декоративной оцинковки.

Эти характеристики сделали метод самым востребованным.

Минусы: губительность для экологии, хрупкость изделия при нарушении технологии.

Газотермический

Струя цинковой взвеси напыляется на поверхность изделия под углом.

Минусы:

  • Неравномерность толщины слоя.
  • Сложность контроля процесса.
  • Дороговизна (втрое-вчетверо) по сравнению с другими способами.

Плюс: годится для обработки изделий любых форм, габаритов. Термодиффузионный

Реторту с шихтой и образцами помещают в камеру, снабженную индуктором. Тепло от реторты, изделий нагревает шихту.

В магнитном поле индуктора в изделиях образуются токи, нагревающие их за полчаса до 500-800°C.

Результат: 98% верхнего слоя покрытия – чистый цинк.

Толщина металлического слоя при термодиффузионном способе определяется параметрами изделий, шихты, временем прогрева, температурой.

Где применяется

Свойства металла, его сплавов, соединений обусловили их использование в металлургии, электротехнике, медицине.

Чистый металл

Основные направления:

  • Отрицательный электрод батареек, аккумуляторов.
  • Восстановитель благородных металлов.
  • Защитное покрытие стали от коррозии.
  • Компонент твердых припоев для повышения легкоплавкости.
  • Извлекатель металлов из чернового свинца.

До середины XX века популярной сферой применения цинка была полиграфия. Для создания черно-белых иллюстраций в газетах или книгах использовался метод цинкографии. На цинковой пластине кислотой вытравливалось изображение. Затем с нее на печатной машине делались оттиски.

Слитки цинка

Сплавы

Цинк востребован как компонент сплавов с металлами. Например, латуни.

Она используется машиностроителями для точного литья:

  • Автомобильная фурнитура.
  • Оболочка карбюраторной коробки.
  • Затворы травматических пистолетов.

Пятая часть сырья идет на производство автошин и масляных красок.

Соединения

Применение нашли соединения металла, созданные природой или человеком:

  • Хлорид – паяние металлов, изготовление фибры.
  • Теллурид, селенид, фосфит – полупроводники.
  • Селенид задействован при изготовлении специальных сортов стекла для лазеров.
  • Окись – исходник для цинковых белил.
  • Сульфид – компонент люминофоров (гибкие панели, экраны).

Фосфитом металла изничтожают грызунов.

Значение для человека

Цинк – незаменимый компонент тканей тела. Второй по количеству после железа микроэлемент. Без него не синтезируются белок, нуклеиновые кислоты.

Жизненные процессы

Металл задействован при следующих процессах:

  • Регенерация тканей.
  • Метаболизм витамина Е.
  • Синтез тестостерона, инсулина, гормонов роста, других.
  • Расщепление алкоголя.
  • Функционирование простаты, продуцирование спермы.

Организм человека средней комплекции содержит до 2 г соединений цинка.

Места аккумуляции металла – мышечная ткань, печень, поджелудочная железа, простата.

Питание

Суточный «норматив» цинка для женщин/мужчин – 9/12 мг.

Богаты цинком:

  • Семечки тыквы, подсолнечника.
  • Мясо.
  • Твердые сорта сыра.
  • Устрицы.
  • Овсянка.
  • Горох, фасоль, нут, маш.
  • Горький шоколад.

Дефицит цинка порождает раздражительность, депрессию. На физическом плане – анемичность, немотивированное истощение, амнезию, ослабление зрения, аллергию.

Применение металла медициной – окись цинка (цинковая мазь). Это популярный антисептик, противовоспалительное средство.

Предостережение

Неконтролируемое поступление металла в организм вызывает отравление. Его порождают сульфаты или хлориды. Они могут образоваться при хранении пищи в оцинкованной посуде.

Симптомы отравления парами цинка:

  • Сильная жажда.
  • Сладковатый привкус во рту.
  • Утрата либо снижение аппетита.
  • Сухой кашель.

Человек чувствует себя разбитым, усталым. Ощущает сонливость, боль в груди.

Для тяжелой формы отравления достаточно 1 грамма сульфата цинка.

Выводить токсины нужно немедленно. Их присутствие провоцирует малокровие, торможение роста, бесплодие.

Цены

Стоимость цинка определяется Лондонской биржей металлов. В конце января 2021 года за тонну выкладывали $2800.

Цинковая чушка (цинк в чушках)

Цинковая чушка – представляет собой изделие в виде металлического слитка, изготовленного из цинка или его сплавов. Цинк в чушках – это заготовка, полуфабрикат, который используется для производства другой цинксодержащей продукции. Содержание чистого цинка в слитках – от 98 до 100%, например, марка Ц0 содержит 99,975% чистого металла, а Ц0А – 99,98%. Цвет цинка в чушках – серебристо-белый.

Купить цинк в розницу и оптом можно, заполнив форму заявки. Доставка по Москве и по России.

Свойства и характеристики цинка в чушках

Различают литой цинк, изготовленный из руды (первичный) и из лома (вторичный). Сорт определяется содержанием примесей.

Основным преимуществом литого цинка является его очень высокая коррозионная стойкость и способность защищать металлы от коррозии. Цинк в чушках считается металлом со средней твердостью. При комнатной температуре (в холодном состоянии) металл довольно хрупок, но уже при нагревании до 100 – 150 градусов по Цельсию – приобретает высокую пластичность, благодаря чему легко прокатывается в фольгу или листы. Плавиться при относительно невысокой температуре – 419,6 градусов по Цельсию, приобретая при этом хорошую жидкотекучесть – легко заполняет формы для литья. Легко поддается ковке в нагретом состоянии. При контакте с воздухом цинковая чушка достаточно быстро теряет металлический блеск ввиду образования на поверхности окислов (пассивной пленки), которые защищают металл от коррозионного разрушения.

ГОСТами не регламентирована определенная форма цинковых чушек, главное – она должна быть удобной для пакетирования (укладки цинка в чушках в пакеты для транспортировки). Масса слитка – 19-25 кг, блоков – 500 и 1000 кг. Отклонение блоков по массе – не более 10%. Химически чистый цинк ЦВ00 в чушках может иметь массу 8 – 10 или 4 – 5кг.

Купить цинк в чушках можно и в другом весе, по предварительному согласованию.  Для легкости разлома слиток должен иметь на поверхности канавки.

Качественный цинк в чушках не содержит на поверхности шлака и других посторонних включений, а на срезе либо изломе – однородный, без включений.

Все цинковые чушки обязательно должны подвергаться маркировке ЛКМ в виде одной полосы различного цвета: марки Ц0А и Ц0 – белой, ЦВ – желтой, ЦВ0 – голубой, Ц1 – зеленой, Ц2 – красной, Ц3 – коричневой. ЦВ00 маркируется отдельно, ЛКМ наносят не на сам металл, а на тару либо ярлык – две голубые полосы.

ГОСТы на цинк в чушках

Цинковые чушки из литейного сплава ЦАМ4-1 производятся согласно требованиям стандарта  ГОСТ 19424-97, который регламентирует химический состав сплава, вес, форму, качество, маркировку, правила приемки, испытаний, хранения и транспортировки изделий цинкового проката. Цинк в чушках Ц0, ЦВ, Ц0А изготавливаются по ГОСТ 3640-94.

Цинк Ц0А в чушках

Ц0А – первичный цинк, с минимальным содержанием основного элемента 99,98% и не более 0,02% примесей железа, меди, алюминия, кадмия, олова, свинца, мышьяка. Применяется цинк в чушках Ц0А для: производства цинкового порошка, легирования сплавов алюминия, отливки под давлением высокоточных и ответственных деталей для автомобильной и авиапромышленностей, изготовления цинковых листов, отливки сплавов цинка, полуфабрикатов для цинковых белил, гальванического и горячего цинкования.

Цинковая чушка ЦАМ4-1

ЦАМ4-1 – это сплав цинка с магнием и алюминием, который характеризуется очень высокими литейными свойствами, относительно высокими механическими показателями. Согласно ГОСТ 19424-97 химический состав сплава включает 3,5 – 4,3 % алюминия, 0,7 – 1,2% меди, и примеси кремния, железа, магния, олова, свинца и кадмия в малых количествах. Чушки ЦАМ4-1 востребованы в машиностроении при отливке высокоточных деталей.

Применение цинковых чушек

Область применения цинка в чушках очень широка. Основным потребителем являются предприятия металлургии, т.к. слитки цинка используются в качестве сырья при плавках различных цинксодержащих сплавов. Цинк, в качестве легирующей добавки к сплавам и металлам, в частности, сплавам с алюминием, магнием, железом, никелем, серебром, золотом, медью, висмутом, придает им дополнительные полезные свойства – стойкость к коррозии, прочность, улучшает литейные свойства (например, при литье деталей автомобилей и других агрегатов). Сплавы с цинком (специальные латуни и другие)  востребованы в оружейной промышленности и машиностроении.

Цинк в чушках в огромных количествах потребляют заводы горячего цинкования (в том числе, с непрерывным циклом производства) и гальванические производства, для этого используется чистый металл, т.к. качество цинковой чушки оказывает непосредственное влияние на качество защитного покрытия. На формирование защитных покрытий потребляется около половины производимого металла. Оцинкованная сталь затем применяется в строительстве, быту и многих других сферах.

Из цинка в чушках производят:

– цинковая проволока – используется в производстве холодильных установок, конденсаторов, машин и пр.;

– цинковые аноды – используются в гальванике для формирования цинковых защитных покрытий;

– цинковые листы – изготовление гальванических элементов, отливка некоторых сложных деталей для приборов авто и авиационного оборудования;

– ленты из цинка – из них затем изготавливают кнопки, предохранители и другие элементы авто.

Цинковые чушки используются для изготовления сухих цинковых белил (печных и муфельных),  при лужении жести (приготовление флюса), производства цинкового порошка. Цинковый порошок, в свою очередь, широко используется в химической отрасли, в производстве цинкнаполненных лакокрасочных материалов, металлургии.

Цинковые чушки нашли применение и в полиграфической, автомобильной отраслях, даже в электротехнике (производство реактивов). Активно применяется литой цинк в химической промышленности.

 

Поставщик: ООО РТГ “МетПромСтар”

Свинец и цинк – Газета Коммерсантъ № 30 (183) от 09.11.1992

&nbspСвинец и цинк

Тень швейцарской фирмы на фоне роста цен

       Ситуация со свинцом и цинком в России приобретает характер кризисной в связи с ростом дефицита на эти металлы.
       В концерне “Полиметалл” отделу бирж Ъ неофициальным путем удалось получить данные о том, что специалисты этого концерна провели оценку перспектив наполняемости внутреннего рынка полиметаллов и пришли к выводу о том, что перспективы эти, как ни печально, неблагоприятны для потребителей и явно приведут к росту цен. Главная причина такого положения, как отмечают наблюдатели, в определившемся обособлении бывших советских республик, которым уже не надо создавать видимость горячей дружбы с Россией.
       По оценкам специалистов, связанных с торговлей полиметаллами, наиболее тяжелое положение на данный момент сложилось со свинцом. Из производимых на территории бывшего Советского Союза приблизительно 450 тыс. т данного металла в России осталось лишь 34 тыс. т. Оставшиеся объемы разделились между Казахстаном (320 тыс. т) и Украиной (90 тыс. т). При этом большая часть его потребителей (в основном — заводов по производству аккумуляторов) сосредоточена в России.
       В отношении украинского свинца ситуация выглядит, казалось бы, не так уж плохо — основная доля производящегося там металла выпускается на основе российского, то есть привозного лома. Но украинскому предприятию-производителю свинца, изъявившему желание вступить в российский концерн, было на правительственном уровне рекомендовано оставаться независимым.
       В Казахстане же все чаще поднимается вопрос о загрязнении свинцовыми предприятиями окружающей среды и о необходимости продавать металл за рубеж (но не в Россию) для осуществления валютных инвестиций в реконструкцию.
       Производство цинка после развала СССР тоже разделилось между Россией и Казахстаном. В России остались производства мощностью около 130 тыс. т (120 тыс. т из которых приходятся на Челябинский комбинат), а в Казахстане осталось 325 тыс. т (цифры приводятся с учетом того, что из имеющихся в СНГ мощностей 825 тыс.т. используются только 540-570 тыс. т).
       Но вот основные потребители цинка (цветметобработка, химия, производство автомобильных покрышек) остались именно в России. Хотя объемы внутреннего потребления в Казахстане оцениваются в 60-75 тыс. т, поставка в Россию 110 тыс. т цинка не выполняется. Это, правда, заставляет планировать государственный импорт цинка.
       Вышеизложенное заставляет обращает особое внимание на конфиденциальную информацию из концерна “Полиметалл” о том, что импортные поставки цинка будут все равно осуществлены из Казахстана. По имеющейся информации, одна крупная швейцарская фирма, специализирующаяся на посреднических операциях с металлами и сырьем для их изготовления, ведет активные переговоры с предприятиями Казахстана. Это обстоятельство лучше любых расчетов указывает на эффективность импорта цинка в Россию из Казахстана при условии валютной оплаты контракта и достаточно больших партий в несколько десятков тысяч тонн — что вполне доступно среднему бизнесмену (при нынешней мировой цене этого металла чуть выше $1000 за тонну).
       
       ОТДЕЛ БИРЖ
       

Защитные и декоративные покрытия сталей и сплавов, способы их нанесения, применяемость

Для увеличения срока службы крепежных изделий и придания им товарного вида используются защитные и защитно-декоративные покрытия. В ЦКИ в основном используются следующие виды покрытий:

 

  • цинкование;
  • фосфатирование;
  • оксидирование;
  • латунирование;
  • никелерование;
  • порошковая окраска;
  • нитрид-титанирование (TiN).

 

 

Цинковые покрытия

 

Наиболее распространенное из них – цинковое. Оно значительно увеличивает срок службы изделия, технологично и недорого.

 

В ассортименте ЦКИ имеются изделия, оцинкованные по различным технологиям:


Защитное действие цинкового покрытия построено на том, что при наличии контакта с агрессивной средой (например, влажной атмосферой) процессы коррозии предпочтительно развиваются на цинке. Тем самым коррозия основного материала – железа (стали) временно подавляется. Однако защита подобного рода не слишком долговечна – она действует до полного окисления слоя цинка на поверхности стали. В машиностроении толщины цинковых покрытий обычно составляют 7-15 мкм, в строительной индустрии – 50-100 мкм.

Внешне процесс коррозии стали с гальваническим цинковым покрытием в камере соляного тумана (стандартная испытательная среда) выглядит так. Через несколько часов после начала испытаний на изделии появляется белый, сперва компактный, а позднее – рыхлый налет – оксид цинка. Затем через его поры начинается коррозия основного металла. Она проявляется в виде красно-коричневых точек и пятен – ржавчины, в тех местах, где цинковое покрытие уже стало проницаемым.

Технология электролитического цинкования основана на процессе электролиза. Схема установки для электролиза очень проста.



В ванне с электролитом помещаются стальное изделие (ложка), которое необходимо покрыть, и пластины чистого цинка. К ним через специальные зажимы подводится постоянный ток. При этом «-» подается на изделие (катод), а «+» — на цинковые пластины (аноды). Электролитом служат растворы различных кислот, щелочей и солей.  В процессе электролиза цинковый анод растворяется, его ионы переносятся катоду – изделию, где восстанавливаются до металла и осаждаются на поверхности покрываемого изделия. Следует иметь в виду, что одновременно с осаждением цинка на той же поверхности образуется газообразный водород. Он проникает в металл, формирует газовые пустоты, которые перестраивают кристаллическую решетку, снижая тем самым механические характеристики металла. Именно поэтому цинкование не рекомендуется применять для изделий из материала с классом прочности выше 8.8.

Для повышения коррозионной стойкости и придания изделиям улучшенного декоративного вида применяют пассивирование. Оно заключается в том, что непосредственно после нанесения и промывки цинковое покрытие погружают  на 5-10 минут в раствор бихромата натрия и серной кислоты. Цинковое покрытие при этом приобретает зеленовато-желтую окраску с радужными оттенками. Поэтому при неформальном общении его часто называют «желтым цинком». Если необходимо получить блестящее покрытие, применяют другой раствор, содержащий хромовый ангидрид, серную и азотную кислоты. Он не только пассивирует, но и осветляет поверхность изделия. Защитный эффект, вызываемый пассивированием, основан на заполнении пор цинкового покрытия соединениями хрома VI. Довольно часто употребляется термин «голубое» хроматирование. В этом случае речь идет о покрытиях, полученных при пассивировании составом, содержащим хром III.

На сегодняшний день электролитическое цинкование является самым распространённым способом защиты крепежных изделий от коррозии. Это обусловлено высокой производительностью гальванических агрегатов, низкой себестоимостью процесса и достаточно высокой защитной способностью.

Другой массовой технологией нанесения цинка является горячее цинкование. В этом случае стальные изделия погружают в расплавленный цинк при температуре от 445 до 460°C. Образование покрытия при этом происходит гораздо быстрее, чем при электролитическом способе: скорость горячего цинкования может достигать 80 мкм/мин. Это чрезвычайно удобно при нанесении покрытий на крупногабаритные детали.

 

 

Если обработке подвергаются мелкие детали, избыток цинка удаляют с помощью центрифуги, а детали сложной формы вообще к обработке в расплаве не допускаются.

Структура горячего покрытия состоят из двух слоев. Внутренний представляет собой сплав железо-цинк переменного состава (интерметаллид), а наружный – собственно металлическое цинковое покрытие. Существуют технологические приемы, позволяющие изменять толщину и структуру этих слоев. А высокая скорость формирования покрытия проявляется в крупном зерне внешнего цинкового слоя.

 

 

Узнать подробнее о технологии и свойствах горячего цинкования вы можете в технической статье. Кроме того, вы можете сравнить результаты испытаний горячеоцинкованного крепежа и метизов с гальваническим покрытием в статье ЦКИ “Горячеоцинкованный крепеж”.

 

 

Термодиффузное цинкование (шерардизация) – насыщение верхнего слоя металлического изделия цинком (термодиффузный слой). Достаточно сложная и дорогая технология нанесения защиты. Производится в разогретых вращающихся центрифугах с цинковой пылью. Температура в контейнере достигает 290–450 °C. Шерардизация позволяет получить толщину покрытия в диапазоне от 6 до 110 мкм, причём покрытие образуется ровное и беспористое, с высокой адгезией к подложке. Защитная способность такого покрытия в 3–5 раз выше, чем у гальванического, и сравнима с горячецинковым. Этот способ используется для защиты металлопродукции специального назначения, например, для деталей железнодорожного транспорта. К минусам стоит отнести небольшую производительность, лимитируемую объёмами камер для цинкования, ограничение размера деталей размером контейнера и отсутствие декоративных свойств у диффузионного покрытия (серые тона, отсутствие блеска).

 

 

Цинк-ламельное покрытие содержит до 80% цинковых чешуек (ламелей), 10% алюминиевых и связующую основу (акриловые, уретановые, эпоксидные и кремнийорганические смолы). Микроскопические чешуйки расположены параллельно, поэтому перекрывают друг друга, не оставляя «пробелов» на металлической поверхности, куда мог бы попасть кислород. Кроме того, скорость окисления алюминия ниже, чем цинка, поэтому цинк-алюминиевое покрытие в 3 раза устойчивее к коррозии, чем стандартное горячеоцинкованное покрытие.

Цинк-ламельное покрытие можно наносить не только на чёрный металл, но и на оцинкованную сталь, никель, алюминий, медь, нержавеющую сталь и другие металлы. При необходимости на базовое покрытие наносятся дополнительные слои, которые повышают коррозионную и химическую устойчивость, придают нужный цвет и увеличивают износостойкость. Как правило крепежные изделия покрываются цинк-ламелью методом погружения в раствор, остатки которого удаляются в центрифуге.

 

Среди всех видов покрытия цинк-ламельное заметно превосходит аналогичные, выигрывая по физическим и эстетическим параметрам. Несмотря на то, что детали покрываются тонким слоем состава и полностью сохраняют свою форму, они на 100% защищены от коррозии, а металл – от проникновения водорода и охрупчивания. Такое покрытие выдерживает максимальный класс нагрузки – С5. Его просто наносить на детали сложной формы, а требования к толщине материала базы минимальны. Несмотря на очевидные преимущества цинк-ламельного покрытия, в России его пока используют предприятия, которые можно сосчитать по пальцам одной руки.

 


Существуют также многочисленные варианты покрытий на цинковой основе.
На саморезах SPAX после нанесения гальванического цинкового покрытия производится заполнение его пор суспензией фторопласта. Это повышает коррозионную стойкость системы, а также, что не менее важно, ее антифрикционные свойства.
 

На практике цинковое покрытие наносится на крепежные детали в подавляющем большинстве случаев. Однако, когда это по каким-либо причинам невозможно (например, из-за наводороживания высокопрочных сталей) или когда к покрытию предъявляются какие-либо специальные требования, используются фосфатное и оксидное покрытия.

 

 

 

Фосфатное покрытие


Фосфатное покрытие – результат фосфатирования. Так называют процесс химической обработки стали (как, впрочем, и других металлов и сплавов), в растворах фосфорнокислых солей щелочных металлов или аммония. В результате фосфатирования на поверхности изделия возникает слой из труднорастворимых солей – фосфатов железа. Покрытие имеет цвет от темно-серого до черного и шероховатую поверхность. Обычная толщина защитного слоя составляет 2-5 мкм. Он устойчив против воздействия керосина, смазочных масел, кислорода воздуха, выдерживает кратковременный нагрев до 5000С и охлаждение до – 750С, но разрушается под действием кислот и щелочей. Часто используется как грунт – покрытие под окраску.


В нашем ассортименте фосфатные покрытия можно встретить:

 

 

Оксидное покрытие


Оксидное покрытие – результат оксидирования. Так называется процесс получения на поверхности изделия искусственно образованной пленки, состоящей преимущественно из оксидов покрываемого материала. В случае оксидировании сталей и чугунов на их поверхности образуется темная пленка, состоящая условно из оксида железа Fe3O4 толщиной всего несколько мкм. Среди прочих других, наиболее распространен способ химического оксидирования. При его реализации покрываемое изделие погружают в кипящий раствор, чаще всего состоящий из щелочи и окислителей — нитратов и нитритов. Получающаяся пленка плотно сцеплена с металлом основы, имеет черный цвет. Для повышения коррозионной стойкости пленку промасливают, благодаря чему ее поры заполняются и становятся непроницаемыми для внешней агрессивной среды. Одним из широко распространенных вариантов оксидирования является воронение. Название происходит от цвета покрытия. Оно черное с синим отливом, как крыло у ворона.
 

В нашем ассортименте оксидные покрытия можно встретить:

Латунирование и никелерование

Латунирование придает покрываемым изделиям декоративные свойства. Чаще всего используется при монтаже сантехники. Основными составляющими латуни являются медь и цинк в разных сочетаниях, но в принципе преобладает медь. Типичная латунь имеет золотистый цвет. Общепринятый состав электролитически осаждаемой латуни содержит около 60-70% меди и 30-40% цинка.

 

Латунированные детали представлены в ассортименте ЦКИ мебельными винтами и шурупами, а также мебельными декоративными гайками.

 

Никелерование используется для придания крепежу большей стойкости в соляном тумане. Толщина наносимого покрытия обычно составляет от 1 до 50 мкм. Никелированию подвергаются детали, изготовленные из стали и сплавов на основе меди, алюминия, железа, а также гальваническое никелирование может наноситься на изделия из титана, молибдена, вольфрама. При никелировании стальных деталей на них обычно наносится подслой меди.

 

В ЦКИ никелем покрываются заклепки. С подробностями вы можете ознакомиться в разделе «Заклепки».

 

Лакокрасочные покрытия

 

Порошковая покраска придает изделиям декоративный вид и стойкость к коррозии. Покраска саморезов, заклепок и другого крепежа увеличивает срок его эксплуатации. Также плюсом является отсутствие «заливания» сложных шлицов на саморезах и винтахтаких как внутренний шестигранник и Torx, а также высокая адгезия к подложке.

 

Нитрид-титанирование (TiN)

Нитрид титана применяется для покрытия режущего инструмента и битах для увеличения ресурса.

 

В ассортименте ЦКИ вы можете найти следующие изделия с титан-нитридовым покрытием:

 

Сверло DIN 338 HSS-G TiN;

Бита TiN Felo.


Понравился материал? comments powered by HyperComments

Цинк | Музей наук о Земле

Вернуться к статьям о горных породах и минералах

Питер Рассел и Тарсика Тарманатан

Цинк (Zn) представляет собой голубовато-белый блестящий металл, который хрупок при комнатной температуре, но становится ковким при 100 градусах Цельсия. Цинк — один из самых распространенных элементов в земной коре. Он содержится в почве, воздухе и воде, а также в пищевых продуктах. Цинк использовался в Риме и Китае более 2000 лет назад в качестве компонента латуни ( см. What on Earth зима 2003 г. выпуск, сплав цинка с медью ).Коммерческое производство цинка началось в Европе только в середине 18 века, а в Соединенных Штатах – до 1860 года. Металлический цинк никогда не был обнаружен в природе. Подавляющее большинство месторождений цинка содержат минерал свинца, галенит, и минералы свинца и цинка добываются вместе. Другими металлами, которые встречаются с цинком, являются серебро и медь. Цинково-медные руды можно было переплавлять в латунь. Цинк также существует в виде различных солей и соединяется с другими элементами, такими как хлор, кислород и сера, с образованием соединений цинка.

Цинк

добывается более чем в 50 странах, при этом Канада является ведущим производителем, за ней следуют Россия, Австралия, Перу, США и Китай. Месторождения цинксодержащих руд обнаружены в большинстве провинций Канады, а также на Юконе и Северо-Западных территориях. Сульфид цинка (ZnS), сфалерит, является наиболее распространенным минералом, содержащим цинк.

Шахта Пайн-Пойнт

В 1898 году туземцы показали галенит старателям, отправлявшимся на золотые прииски Клондайк.К 1930 году компания Northern Lead Zinc Limited начала работу над воронками из свинца и цинка. Великая депрессия остановила эту работу. В отчетах компании указано более 500 000 тонн запасов. В 1951 году была основана компания Pine Point Mines. Затем в начале 1960-х годов гораздо более крупная компания Consolidated Mining and Smelting Company (теперь называемая Cominco) начала строительство большой мельницы и 50 домов. Вскоре в городке Пайн-Пойнт появились все удобства современного сообщества. В 1981 году население составляло 1861 человек.В то время добывалось около 10 000 тонн руды в сутки. За 25 лет Cominco добыла цинка и свинца на сумму более 2 миллиардов долларов (в сегодняшних ценах). Низкие цены на цветные металлы и высокие затраты на добычу вынудили Cominco закрыть производство в 1988 году, и рудник и город были восстановлены.

Шахта Ред Дог, Аляска

Пайн-Пойнт был закрыт в то же время, когда Коминко разрабатывала шахту Рыжий Пёс на Аляске. Комбинированное содержание свинца и цинка на руднике Red Dog составляет в среднем 24%, при этом содержание серебра составляет около 90 граммов серебра на тонну.Cominco решила сосредоточить свои ресурсы на разработке рудника Red Dog, который имеет самый большой годовой объем производства и является самым прибыльным цинковым рудником в мире.

Шахта Кидд-Крик (Фалконбридж)

Шахта Kidd Creek (Falconbridge) в Тимминсе, Онтарио, производит руду, содержащую цинк, медь, свинец, серебро и кадмий.

Цинковая руда. Нанисивик, Баффинова Земля, Нунавут. Собрание Музея наук о Земле Университета Ватерлоо.

Использование цинка

Цинк необходим для здоровой жизни людей и животных.Это необходимо для работы различных ферментов. Это необходимо для роста кожи и костей. Прежде всего, организм использует цинк для переработки пищи и питательных веществ. Когда цинк сплавляется с другими металлами, он становится хорошим проводником электричества. Цинк-бромидные и цинк-никелевые силовые элементы относятся к новейшим типам аккумуляторов.

Минералы, встречающиеся в природе в земной коре, играют жизненно важную роль в нашей повседневной жизни. Но мало кто из нас когда-либо устанавливает связь между этими предметами, приборами и материалами, которые мы используем и которые помогают нам облегчить нашу жизнь.Ниже приведен список нескольких материалов и приспособлений, в которых используется цинк.

  • Антисептические мази
  • Препараты от прыщей и ядовитого плюща
  • Препараты для ног спортсмена
  • Батарейные электроды
  • Латунь (20-45% цинка)
  • Лосьон Каламин для лечения кожных заболеваний
  • Керамические глазури
  • Химические катализаторы
  • Косметика
  • Шампуни от перхоти
  • Дезодорант
  • Мази от опрелостей
  • Сухие батареи
  • Краситель
  • Электронные устройства
  • Люминесцентные лампы
  • Антипирены
  • Клеи
  • Люминесцентные циферблаты на часах
  • Мази
  • Краски
  • Канадский и Ю.С. новые копейки
  • Фармацевтика
  • Пластмасса предотвращает растрескивание
  • Краски для печати
  • Замедляет коррозию корпусов судов, трубопроводов, автомобилей
  • Обшивка крыши
  • Резиновые изделия
  • Листовой цинк
  • Солнцезащитный крем
  • Текстиль
  • Телевизионные экраны
  • Консерванты для древесины
  • Рентген

Для защиты от ржавчины цинк наносится тонким слоем на изделия из железа и стали.Этот процесс называется цинкованием. Более половины потребляемого цинка идет на цинкование. Цинкование осуществляется несколькими способами. Обычно металл погружают в расплавленный цинк. Это также может быть сделано гальванопокрытием или нанесением краски на слой соединения цинка. Более половины потребляемого цинка идет на цинкование. Цинк продлевает жизнь среднему автомобилю. Около 7,7 кг цинка используется для защиты среднего автомобиля от ржавчины. Еще 9 килограммов используются для изготовления литых деталей из цинка, таких как дверные ручки и замки, и каждая шина содержит около четверти килограмма цинка, необходимого для отверждения резины.

В последнее время металлический цинк применяется в зданиях из-за его длительного срока службы без обслуживания и способности адаптироваться к различным стилям дизайна. Архитекторы хвалят тонкий цвет цинка, который говорит, что его цвет становится богаче по мере того, как материал адаптируется к конкретным атмосферным условиям и прекрасно сочетается с другими строительными материалами, такими как бетон и дерево. С ним также легко работать, чтобы формировать сложные формы.

В США цинк добывают в нескольких штатах. Аляска производит больше всего, за ней следуют Теннесси и Миссури.

Месторождения свинца и цинка в долине Миссисипи

Свинцово-цинковые месторождения долины Миссисипи представляют собой семейство рудных месторождений, образованных морской водой, протекающей через осадочные породы, включая известняк, доломит, соль и сланец. Рассолы (морская вода) текут через эти недавно отложившиеся отложения, реагируя с известняком и изменяя его добавлением магния из воды. Кальций в кальците замещается магнием, образуя минерал доломит. Эта реакция обычно разрушает окаменелости в известняке и образует отверстия в скалах, которые затем являются хорошими местами для образования свинцово-цинковых минералов.Рассолы, протекающие через другие отложения, такие как сланцы, могут поглощать из них свинец и цинк. Затем вода течет через доломиты, которые теперь находятся на глубине, где нефть мигрирует сквозь породу. Нефть мигрирует вверх, увлекая за собой серу. Сера из нефти взаимодействует с рассолами, содержащими сульфид свинца и цинка, в отверстиях доломита, отлагая галенит и сфалерит. Бактериальное действие способствует этому процессу. Позже образуются другие минералы, такие как кальцит.

месторождения долины Миссисипи находятся на среднем западе США.Их также можно найти в Нависивике на Баффиновой Земле. Аляска производит больше всего, за ней следуют Теннесси и Миссури.

Свинцово-цинковые месторождения обнаружены в доломитах южного Онтарио. Причина, по которой нас не добыли, заключается в том, что отверстия, образовавшиеся в доломите до минерализации, не были достаточно большими, чтобы вместить промышленные залежи. Эти типы месторождений распространены во всем мире.

Вулканогенные месторождения массивных сульфидов

Вулканогенные месторождения массивных сульфидов являются основным источником меди, цинка, свинца, серебра и золота.Было обнаружено, что эти отложения активно формируются при температуре 350 градусов по Цельсию. Гидротермальные источники на раскидистых гребнях дна океана, такие как те, что находятся в восточной части Тихого океана, активно осаждают сульфиды металлов. Эти отложения образуются в результате выброса раствора на морское дно.

Сфалерит или сульфат цинка. Коллекция Музея наук о Земле Университета Ватерлоо.

Минералы зоны окисления

Сульфид цинка окисляется и обогащается при взаимодействии с атмосферой, естественно кислой дождевой водой и близлежащими камнями и минералами (см. «Медь — красный металл», Wat on Earth, зимний выпуск 2003 г.).Сульфид цинка заменяют сульфатом цинка. Этот раствор просачивается через отложения. Образуются окисленные минералы, такие как гемиморфит, а ниже в отложениях сульфат реагирует с известняком и другими породами, содержащими кальций, с образованием карбоната цинка (смитсонит).

Медь в золоте

Медную монету помещают в чашу для выпаривания и нагревают со смесью раствора едкого натра и цинка. Становится серебристым. Пенни затем нагревают в пламени горелки, и он внезапно становится золотым!

Процедура

  1. Поместите около 5 г цинковой пыли в чашку для выпаривания.
  2. И достаточно раствора NaOH, чтобы покрыть цинк и заполнить блюдо примерно на одну треть.
  3. Поставьте посуду на плиту или плиту, пока раствор не закипит.
  4. Подготовьте медную монету, тщательно очистив ее легким абразивом (хорошо подойдут губки Brillo).
  5. Используя тигельные щипцы или пинцет, поместите очищенную монету в смесь в чашке.
  6. Подержите монету в тарелке 3-4 минуты.Вы сможете сказать, когда покрытие будет завершено.
  7. Выньте монетку, вымойте ее и промокните насухо бумажными полотенцами. (Не тереть.)
  8. С помощью пинцета поднесите монетку с покрытием к пламени горелки. Производство золотого цвета происходит немедленно.
  9. Через 3-5 секунд извлеките монету, промойте ее и высушите.

Реакции

  1. Первой реакцией является покрытие меди цинком: Цинк реагирует с гидроксидом натрия с образованием цинката натрия, Na2ZnO2.Этот продукт затем восстанавливается медным пенни до металлического цинка. Эта реакция придает монете серебристый цвет.
  2. Вторая реакция – образование латунного сплава. Этот сплав придает пенни золотой цвет. Тепло вызывает сплав цинка и меди.

Раствор

Раствор гидроксида натрия 6 М: Растворите 240 г NaOH на литр.

Этот эксперимент был взят из книги «Химическая демонстрация» Ли Р.Саммерлин и Джеймс Л. Или-младший, 1985 г., Американское химическое общество, Вашингтон, округ Колумбия.

Веб-ресурсы

*Ссылки были удалены, так как эта статья была опубликована в ноября 2003 г.  и ни один из веб-сайтов, использованных для написания этой статьи, до сих пор не использовался.

Цинк – Коалиция по образованию в области полезных ископаемых