Цинк теплопроводность – Свойства цинка: плотность, теплопроводность, теплоемкость
alexxlab | 25.03.2019 | 1 | Вопросы и ответы
Свойства цинка: плотность, теплопроводность, теплоемкость
В таблице представлена температурная зависимость теплофизических свойств цинка Zn таких, как плотность цинка, теплоемкость, температуропроводность, теплопроводность и его удельное электрическое сопротивление. Теплофизические свойства цинка указаны при температуре от 50 до 1000 К (-223 до 727°С).
Цинк при нормальных условиях довольно хрупкий и тусклый металл, который плавится при температуре 692,7 К (около 420°С). При комнатной температуре плотность цинка равна 7130 кг/м3, что меньше плотности стали, но значительно больше (в 2,64 раза) плотности алюминия.
Плотность цинка при увеличении его температуры снижается, поскольку происходит увеличение удельного объема этого металла (цинк расширяется). Например, при температуре 1000 К цинк находится уже в жидком состоянии, и плотность цинка становится равной 6570 кг/м3.
Свойства цинка в жидком состоянии претерпевают значительные изменения. Из таблицы хорошо видно, что плотность жидкого цинка имеет меньшее значение, чем плотность твердого металла.
Также существенно снижаются значения таких свойств цинка, как температуропроводность и теплопроводность. Температуропроводность цинка в твердом состоянии убывает с повышением температуры и возрастает — в жидком. Теплопроводность цинка в твердом состоянии имеет отрицательный температурный коэффициент и положительный — в жидком, она носит электронный характер. При комнатной температуре теплопроводность цинка равна 115 Вт/(м·град), что сопоставимо с теплопроводностью алюминиевых сплавов.
Зависимость удельной теплоемкости цинка от температуры является типичной для простых металлов. Выше температуры Дебая теплоемкость слабо зависит от значения температуры. Дебаевская температура цинка близка к комнатной температуре. Теплоемкость цинка при его плавлении увеличивается с 453 до 480,3 Дж/(кг·град)
и при дальнейшем нагреве до 1000 К практически не изменяется.Удельное электрическое сопротивление цинка при переходе его в жидкое состояние значительно увеличивается. По сравнению с другими металлами, цинк отличается удивительно малой анизотропией удельного электрического сопротивления при температуре выше 100 К. В целом, температурная зависимость удельного электросопротивления цинка близка к линейной, хотя и наблюдается некоторый рост температурного коэффициента с повышением температуры.
Источник:
В. Е. Зиновьев. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.
thermalinfo.ru
Коэффициент теплопроводности металлов (Таблица)
Теплопроводность многих металлов следует соотношению k = 2,5·10-8σT, где Т обозначает температуру в °К, а σ — электропроводность в единицах (ом·см)
Соотношение kpcp=const, где р обозначает плотность, а ср — удельную теплоемкость при постоянном давлении, было предложено Стормом для того, чтобы объяснить температурные изменения этих величин для некоторых металлов и сплавов.
Таблица коэффициент теплопроводности металлов
Элементы с металлической электропроводностью (числа, набранные курсивом, относятся к жидкой фазе)
Металл | Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С | ||||
– 100 | 0 | 100 | 300 | 700 | |
Алюминий | 2,45 | 2,38 | 2,30 | 2,26 | 0,9 |
Бериллий | 4,1 | 2,3 | 1,7 | 1,25 | 0,9 |
Ванадий | — | — | 0,31 | 0,34 | — |
Висмут | 0,11 | 0,08 | 0,07 | 0,11 | 0,15 |
Вольфрам | 2,05 | 1,90 | 1,65 | 1,45 | 1,2 |
Гафний | — | — | 0,22 | 0,21 | — |
Железо | 0,94 | 0,76 | 0,69 | 0,55 | 0,34 |
Золото | 3,3 | 3,1 | 3,1 | — | — |
Индий | — | 0,25 | — | — | — |
Иридий | 1,51 | 1,48 | 1,43 | — | — |
Кадмий | 0,96 | 0,92 | 0,90 | 0,95 | 0,44 (400°) |
Калий | — | 0,99 | — | 0,42 | 0,34 |
Кальций | — | 0,98 | — | — | — |
Кобальт | — | 0,69 | — | — | — |
Литий | — | 0,71 | 0,73 | — | — |
Магний | 1,6 | 1,5 | 1,5 | 1,45 | — |
Медь | 4,05 | 3,85 | 3,82 | 3,76 | 3,50 |
Молибден | 1,4 | 1,43 | — | — | 1,04 (1000°) |
Натрий | 1,35 | 1,35 | 0,85 | 0,76 | 0,60 |
Никель | 0,97 | 0,91 | 0,83 | 0,64 | 0,66 |
Ниобий | 0,49 | 0,49 | 0,51 | 0,56 | |
Олово | 0,74 | 0,64 | 0,60 | 0,33 | — |
Палладий | 0,69 | 0,67 | 0,74 | — | — |
Платина | 0,68 | 0,69 | 0,72 | 0,76 | 0,84 |
Рений | — | 0,71 | — | — | — |
Родий | 1,54 | 1,52 | 1,47 | — | — |
Ртуть | 0,33 | 0,09 | 0.1 | 0,115 | — |
Свинец | 0,37 | 0,35 | 0,335 | 0,315 | 0,19 |
Серебро | 4,22 | 4,18 | 4,17 | 3,62 | — |
Сурьма | 0,23 | 0,18 | 0,17 | 0,17 | 0,21 |
Таллий |
| 0,41 | 0,43 | 0,49 | 0,25 (400 0) |
Тантал | 0,54 | 0,54 | — | — | — |
Титан | — | — | 0,16 | 0,15 | — |
Торий | — | 0,41 | 0,39 | 0,40 | 0,45 |
Уран | — | 0,26 | 0,31 | 0,40 | |
Хром | — | 0,86 | 0,85 | 0,80 | 0,63 |
Цинк | 1,14 | 1,13 | 1,09 | 1,00 | 0,56 |
Цирконий | — | 0,21 | 0,20 | 0,19 | — |
Таблица коэффициент теплопроводности полупроводники и изоляторы
Вещество | Коэффициент теплопроводности при температура, °С | ||||
– 100 | 0 | 100 | 500 | 700 | |
Германий | 1,05 | 0,63 | — | — | — |
Графит | — | 0,5—4,0 | 0,5—3,0 | 0,4-1,7 | 0,4-0,9 |
Йод | — | 0,004 | — | — | — |
Углерод | — | 0,016 | 0,017 | 0,019 | 0,023 |
Селен | — | 0,0024 | — | — | — |
Кремний | — | 0,84 | — | — | — |
Сера | — | 0,0029 | 0,0023 | — | — |
Теллур | — | 0,015 | — | — | — |
infotables.ru
Теплопроводность полупроводников
Представлена таблица теплопроводности полупроводников при низкой отрицательной и положительной температурах — в интервале от -263 до 27°С.
Процесс теплопереноса в твердом теле в общем случае протекает за счет движения свободных носителей заряда и колебаний решетки атомов. Соответственно, выделяют две составляющие теплопроводности: решеточную и электронную. Общая теплопроводность материала определяется суммой этих величин.
В металлах количество свободных электронов достаточно велико, и электронная составляющая теплопроводности вносит основной вклад в общую теплопроводность — движение свободных заряженных частиц является основным механизмом переноса тепла в металлах. Электронная составляющая определяется в первую очередь удельным электрическим сопротивлением металлов и их температурой — чем эти параметры меньше, тем выше теплопроводность большинства металлов.
Диэлектрикам свойственна решеточная (или фононная) теплопроводность, при которой процесс переноса тепла происходит за счет передачи энергии тепловых колебаний соседних атомов решетки. Электронная составляющая переноса тепла в диэлектриках практически отсутствует из-за малого количества свободных носителей заряда.
Теплопроводность полупроводников обычно обусловлена решеточной составляющей теплопроводности. Однако, некоторые полупроводники с высоким содержанием легированных добавок, содержат большое количество свободных электронов (или дырок) и имеют высокий уровень электронной теплопроводности и низкую фононную проводимость. К таким полупроводникам можно отнести, например, теллурид свинца PbTe и висмута Bi2Te3.
Температурная зависимость коэффициента теплопроводности полупроводников определяется в основном их химическим составом и степенью легирования. Теплопроводность таких полупроводников, как ZnSb, CdS, CdSe, CdTe и других уменьшается при повышении температуры. Однако, влияние температуры на теплопроводность некоторых полупроводников таково, что при ее увеличении она сначала увеличивается, а затем начинает снижаться. К таким полупроводникам можно отнести: GaP, AlN, AlSb и некоторые другие.
Теплопроводность полупроводников при комнатной температуре находится в широком диапазоне. По данным таблицы видно, что при температуре 27°С ее величина имеет значение от 1,7 (у HgSe n-типа) до 490 Вт/(м·град) у SiC n-типа. Интересно отметить, что коэффициент теплопроводности полупроводника SiC n-типа имеет величину большую, чем теплопроводность меди и серебра при этой же температуре.
| t, °С → | -263 | -253 | -233 | -193 | -123 | 27 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Cd3As2 нелегированный, n=2·1018 см-3 | — | — | — | — | 2,7 | 2,8 |
| CdSb p-типа, n=(3…5)·1015 см-3 | — | — | — | 4,9 (-173°С) | 3,0 | 1,9 |
| ZnSb, чистота исходного материала 99,9999% | 260 | 210 | 40 | 11,5 | 5,2 | 5,0 |
| ZnO*1, концентрация примесей менее 2,5·1018 см-3 | 300 | 520 | 450 | 260 | 134 | 54 |
| ZnS, гексагональная структура, концентрация примесей менее 5·1017 см-3 | 300 | 380 | 310 | 155 | 70 | 27 |
| CdS, концентрация примесей более 1016 см-3, || оси c | 540 | 360 | 200 | 97 | 43 | 20 |
| CdSe n-типа, чистота исходного материала более 99,99%, нелегированный, || оси c | 230 | 200 | 72 | 32 | — | — |
| CdTe, концентрация примесей менее 2·1018 см-3 | 520 | 250 | 117 | 44 | 18,4 | 7,5 |
| HgSe n-типа, n(при 4,2 К)=2,1·1017 см-3 | 120 | 93 | 41 | 11 | 4,4 | 1,7 |
| HgTe p-типа, концентрация акцепторов 1018…1019 см-3 | — | — | 25 (-213°С) | 14 | 5,0 | 2,6 |
| BN*2 | — | 2,0 | 10 | 43 | 112 | 180 |
| GaP p-типа, R(при 27°С)=75 см3/Кл | 190 | 590 | 700 | 450 | 210 | 140 (-23°С) |
| GaAs n-типа, n(при -196°С)=2·1016 см-3 | 1400 | 2500 | 780 | 270 | 105 | 58 |
| GaSb p-типа, n=1,5·1017 см-3 | 140 | 340 | 320 | 180 | 85 | 36 |
| InP n-типа, n(при -196°С)=2·1016 см-3 | 1800 | 2700 | 1200 | 470 | 190 | 70 |
| InAs n-типа, n(при -196°С)=3·1016 см-3 | 2900 | 1700 | 600 | 170 | — | — |
| InSb n-типа, n=7·1013 см-3 | 2000 | 1100 | 370 | 90 | 42 | — |
| SiC n-типа, концентрация атомов 1017 см-3, || оси c | 350 | 1900 | 5100 | 4100 | 1500 | 490 |
| PbS p-типа, n(при 27°С)=1,7·1018 см-3 | 70 | 48 | 13 | 8,0 | — | — |
| PbS природный, n(при 27°С)=1,48·1017 см-3 | — | — | — | 5,5 (-173°С) | 3,9 | 2,6 |
| PbSe p-типа, n(при 27°С)=5,4·1018 см-3 | 70 | 37 | 11,5 | 5,2 | — | — |
| PbSe n-типа, n=6,4·1017 см-3, легированный медью | — | — | — | 5,0 | 3,0 | 1,8 |
| Bi2Te3 n-типа, n(при -196°С)=3·1017 см-3 | — | — | — | 6,4 | 3,5 | 2,9 |
| AlN*3 | 65 | 100 | 175 | 290 | 330 | 200 |
| AlSb p-типа, R(при 27°С)=7,0 см3/Кл | 72 | 280 | 330 | 210 | 115 | 69 (-23°С) |
Примечание:
*1 Приведены средние значения теплопроводности ZnO гексагональной структуры: λср=1/3(2λа+λс), где λа и λс — теплопроводности вдоль осей а и с соответственно. Для 30<Т<300 К λа/λс=1,2.
*2 Горячепрессованная поликристаллическая керамика плотностью 97% теоретической, размер зерен 20 мкм, концентрация примесей O и C меньше 2·1019 см-3.
*3 Синтетический монокристалл, атомное содержание кислорода (1…5)·1020 см-3.
Обозначения: n — концентрация носителей тока; R — постоянная Хола.
Источники:
- Охотин А.С., Боровикова Р.П. и др. Теплопроводность твердых тел. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1984. — 320 с.
- Физические величины. Справочник. Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
- Кайданов В.И., Нуромский А.Б. Электропроводность, термоэлектрические явления и теплопроводность полупроводников. Учебное пособие. Ленинград, 1981. — 79 с.
- Стильбанс Л. С. Физика полупроводников. М.: Советское радио, 1967. — 451 с.
thermalinfo.ru
Свойства оксидов металлов
Теплофизические свойства оксидов металлов
В таблице представлены теплофизические свойства оксидов (спеченных окислов) металлов при различной температуре. Даны значения свойств следующих плотных спеченных окислов: оксиды алюминия и магния Al2O3, MgO, оксид кальция CaO, оксид кремния SiO2, оксид никеля NiO, оксид титана TiO, оксид циркония ZrO2, оксид урана UO2, оксид тория ThO2, оксид плутония PuO2
Теплопроводность спеченных окислов в таблице указана при температуре от 127 до 1727 °С в зависимости от пористости. Коэффициент линейного теплового расширения (КТР) указан при температуре от 300 до 400 К. Плотность оксидов металлов дана при комнатной температуре.
Теплопроводность спеченных оксидов металлов зависит от чистоты и кристаллической структуры исходных порошков, метода и степени прессования и режимов спекания. Теплопроводность порошкообразных окислов зависит от плотности, размера зерен и влажности; для любых порошкообразных оксидов металлов (не спеченных) теплопроводность лежит в пределах 0,1…1,1 Вт/(м·град).
В таблице даны следующие свойства оксидов металлов:
- температура плавления, К;
- коэффициент линейного теплового расширения (КТР), 1/град;
- плотность, кг/м3;
- пористость, %;
- коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град).
Основные свойства оксидов металлов
В таблице приведены основные свойства оксидов металлов при комнатной температуре.
Свойства указаны для следующих оксидов металлов: Al2O3, MgO, TiO, Ti2O3, TiO2, ZrO2, оксид цинка ZnO, оксиды железа FeO, Fe3O4, Fe2O3, NiO, оксид меди CuO, оксид ванадия V2O5, оксид вольфрама WO3, оксид марганца MnO2, оксид бария BaO2.
Даны следующие свойства оксидов металлов:
- молекулярная масса оксида;
- плотность, кг/м3;
- температура плавления, К;
- теплота плавления, кДж/кг;
- температура кипения, К;
- теплота испарения при кипении, кДж/кг;
- температура полиморфного превращения, К;
- теплота полиморфного превращения, кДж/кг.
Теплопроводность плотных спеченных оксидов металлов
В таблице представлены значения теплопроводности плотных спеченных оксидов металлов (пористость равна нулю) в зависимости от температуры.
Теплопроводность дана для следующих оксидов металлов: оксид алюминия Al2O3, оксид бериллия BeO, оксид кальция CaO, оксид кремния SiO2, оксид магния MgO, оксид никеля NiO, оксид титана TiO2, оксид циркония ZrO2. Теплопроводность окислов металлов приведена при температуре от 100 до 2000 К.
Видно, что в основном, теплопроводность оксидов снижается при росте температуры. В таблице также указана плотность оксидов металлов (оксидная керамика) при комнатной температуре.
Влияние нейтронного облучения на теплопроводность спеченных оксидов металлов
В таблице представлены значения теплопроводности плотных спеченных оксидов металлов до и после облучения потоком быстрых нейтронов.
Теплопроводность оксидов дана при комнатной температуре и при сверхнизких температурах (5…100 К).
Значения указаны для следующих оксидов металлов: BeO, Al2O3, SiO2 (α-кварц), плавленый кварц, ZrSiO4, шпинель, форстерит, фарфор, слюда.
Как видно из таблицы, значение коэффициента теплопроводности оксидов металлов при их облучении потоком быстрых нейтронов, в основном снижается.
Теплоемкость оксидов металлов
В таблице указаны значения истинной и средней удельных теплоемкостей оксидов металлов в зависимости от температуры.
Теплоемкости (размерность кДж/(кг·град)) даны при температуре от 0 до 1500°С.
Значения представлены для следующих оксидов металлов (компонентов огнеупорных материалов и шлаков): SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, MnO, CaO.
Примечание: Истинная теплоемкость соответствует указанной температуре, а значение средней теплоемкости Cm приведено для интервала температуры от 0°С до указанной в таблице. По данным таблицы видно, что удельная (массовая) теплоемкость оксидов металлов при увеличении их температуры также увеличивается.
Источники:
- Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
- Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1967 — 474 с.
- Шелудяк Ю.Е., Кашпоров Л.Я. и др. Теплофизические свойства компонентов горючих систем. М. 1992. — 184 с.
- Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. 2–е издание, дополненное и переработанное, Казанцев Е.И. М.: «Металлургия», 1975. — 368 с.
thermalinfo.ru
Свойства атома Цинка | |
Название | Цинк / Zincum |
Символ | Zn |
Номер | 30 |
Атомная масса (молярная масса) | 65,38 (2) а. е. м. (г/моль) |
Электронная конфигурация | [Ar] 3d10 4s2 |
Радиус атома | 138 пм |
Химические свойства Цинка | |
Ковалентный радиус | 125 пм |
Радиус иона | (+2e) 74 пм |
Электроотрицательность | 1,65 (шкала Полинга) |
Электродный потенциал | -0,76 В |
Степени окисления | 0; +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 плавления | 419,6 °C |
Температура кипения | 906,2 °C |
Уд. теплота плавления | 7,28 кДж/моль |
Уд. теплота испарения | 114,8 кДж/моль |
Молярная теплоёмкость | 25,4 Дж/(K·моль) |
Молярный объём | 9,2 см3/моль |
Кристаллическая решётка простого вещества | |
Структура решётки | гексагональная |
Параметры решётки | a=2,6648 c=4,9468 Å |
Отношение c/a | 1,856 |
Температура Дебая | 234 K |
Прочие характеристики Цинка | |
Теплопроводность | (300 K) 116 Вт/(м·К) |
Номер CAS | 7440-66-6 |
infotables.ru
: Металлургия: образование, работа, бизнес :: MarkMet.ru
СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЦИНКА
Цинк (Zn) — металл голубовато-белого цвета, блестящий в изломе. Название элемента происходит от латинского слова «цинк» — бельмо, белый валет — характерная окраска его соединений. Цинк относительно мягкий металл — он мягче олова, но тверже свинца. В холодном состоянии он хрупок, но при нагревании до 100—150°С делается пластичным и его можно прокатывать в тонкие листы или протянуть в проволоку. Пластичность литого цинка после деформации значительно увеличивается. Цинк и его сплавы имеют низкий предел ползучести и значительно изменяют свои свойства и размеры при естественном старении. Электропроводность цинка равна примерно 28%, а теплопроводность 24% от соответствующих показателей серебра. Основные (физические и механические свойства цинка) приведены ниже:
Атомная масса | 65,37 |
Плотность при 20°С, г/см3 | 7,13 |
Температура, °С |
|
плавления | 419,5 |
кипения | 907 |
Удельная теплота плавления, кал/г | 27,03 |
Удельная теплоемкость при 18°С, кал/(г·град) | 0,1275 |
Теплопроводность при 20°С, кал/(см·сек·град) | 0,268 |
Удельное электросопротивление при 20°С, ом· мм2/м | 0,063 |
Модуль нормальной упругости, кГ/мм2 | 800-1300 |
Модуль сдвига, кГ/мм2 | 800 |
Предел текучести цинка, кГ/мм2 |
|
литого | 7,5 |
деформированного | 8-10 |
Временное сопротивление цинка, кГ/мм2 |
|
литого | 12-14 |
деформированного | 12-17 |
отожженного | 7-10 |
Относительное удлинение цинка, % |
|
литого | 0,3-0,5 |
деформированного | 42-50 |
отожженного | 10-20 |
Твердость НВ цинка, кГ/мм2 | 30-40 |
Ударная вязкость , кГ/мм2 | 0,6-0,75 |
В сухом воздухе цинк не подвергается коррозии. В воде, содержащей углекислый газ, и во влажном воздухе он покрывается тонкой плотной пленкой основного карбоната, которая защищает его от дальнейшей коррозии. Пары воды и углекислый газ окисляют цинк. Цинк растворяется в щелочах с образованием цинкатов и в кислотах с образованием соответствующих солей. Чистый цинк почти не растворяется в серной кислоте. При 500°С цинк горит с образованием порошка окиси цинка белого цвета. При нагревании окись цинка переходит в кристаллическую форму лимонно-желтого цвета. Это вещество при нагревании до 1100°С и выше возгоняется. Окись цинка хорошо растворяется в разбавленной серной кислоте. Со многими металлами цинк образует сплавы, в том числе с железом, никелем, медью, алюминием, серебром, золотом, висмутом и др.
Окись цинка — вещество неплавкое: при нагревании выше 1800°С она испаряется без плавления. Температура начала восстановления цинка из окиси углеродом около 950°С. Сульфид цинка ZnS также неплавок и при температурах выше 1180°С обладает летучестью.
Основное количество производимого цинка расходуется в качестве защитного покрытия на изделиях из железа и стали, а также на производство сплавов: с медью (латуни), с медью и алюминием ((алюминиевая бронза), с никелем и медью ((нейзильбер и мельхиор) и др. Цинк входит также в состав подшипниковых сплавов.
Способность цинка давать сплавы с серебром и золотом используют в металлургии для извлечения благородных металлов. Цинковую пыль применяют для осаждения золота и серебра из растворов при их получении гидрометаллургическим способом, а также в химической промышленности и для очистки от меди и кадмия растворов цинка перед их электролизом.
Листовой цинк применяют в производстве аккумуляторов, для изготовления резервуаров и обшивки подводной части морских судов. Мелкие детали из цинка, отлитые под давлением, применяют в машиностроении. Окись цинка используют для изготовления белой краски (цинковых белил), а также в качестве добавок при изготовлении автомобильных шин, глазури и стекла, линолеума, клеенки и целлулоида.
Для защиты древесины от гниения служит раствор хлористого цинка. Сульфат цинка применяют в качестве реагента при флотации руд, в производстве клея, спичек и искусственного волокна. Соединения цинка находят применение в медицине.
Деформированные полуфабрикаты из цинка (листы, ленты) имеют различные свойства вдоль и поперек проката, в частности более высокое временное сопротивление поперек проката.
Свойства цинка значительно изменяются под влиянием примесей. Свинец, висмут, сурьма, мышьяк имеют очень малую растворимость в цинке и отрицательно влияют на его технологические свойства.
Олово, находящееся в цинке, при его затвердевании выделяется в виде эвтектики, плавящейся при температуре 199°C. Если в цинке одновременно присутствуют олово и свинец, образуется тройная эвтектика с температурой плавления 150°С. Располагаясь по границам кристаллитов, эвтектика нарушает их связь, а при горячей обработке давлением такой сплав легко разрушается.
Железо повышает твердость и хрупкость цинка. При содержании железа в цинке выше 0,2% прокатка цинка затрудняется из-за его повышенной хрупкости.
Алюминий, магний и медь положительно влияют на свойства цинка. При повышенном содержании свинца, олова, кадмия или магния скорость коррозии цинка возрастает, особенно под действием горячей воды или пара. В контакте с более электроположительными металлами скорость коррозии цинка резко возрастает. В связи с этим цинк применяют в качестве протектора для всех более благородных металлов, за исключением свинца.
Под действием органических кислот, например кислых пищевых (продуктов, цинк образует токсичные соли, (поэтому его не следует применять в пищевой промышленности. На цинк не действуют органические нейтральные соли.
markmet.ru
Мир современных материалов – Оксид цинка ZnO
Оксид цинка ZnO— полупроводниковое соединение. Оксид цинка – соединение белого цвета, которое сублимируется при 2000 К, плавится при температуре 2250 К, проявляет как основные, так и кислотные свойства, растворяется в кислотах и в щелочах.
Наиболее распространенная кристаллическая модификация — гексагональная типа вюрцит. Известна также более редкая кубическая типа сфалерит.
Оксид цинка может быть получен при сжигании или окислении цинка, обжигом на воздухе сернистого цинка, при прокаливании
солей, осаждением аммиаком из кипящего водного раствора азотнокислого цинка.
Компактные образцы оксида цинка (цинкит) получают прессованием заготовок из порошкообразного соединения и их последующего спекания. Предварительное спекание проводится при 1100 К. окончательное — при 1700… 1800 К. Нагревание осуществляется либо в специальных высокотемпературных печах, либо прямым пропусканием тока через образцы после их предварительного прогрева до температуры, при которой возникает достаточная электропроводность. При температуре окончательного спекания 1700… 1800 К образуются крупнозернистые образцы с кристаллами до 2 мм. Чтобы получить более мелкозернистую структуру, температуру спекания снижают до 1300… 1400 К. Монокристаллы оксида цинка выращивают гидротермальным способом и из газовой фазы.
Тонкие пленки оксида цинка ZnO можно получить испарением и конденсацией цинка на подложку в вакууме с последующим окислением пленки металла при нагревании в атмосфере кислорода или реактивным двухэлектродным ионным распылением Znв атмосфере Ar + О2.
Тонкие пленки ZnOобнаруживают пьезоэлектрический эффект.
Основные свойства оксида цинка
Молекулярная масса 81,38
Кристаллическая структура Г
Постоянные кристаллической решетки, нм:
а 0,3250
с 0,5206
Плотность, Мг/м3 5,67
Температура, К:
плавления 2250
кипения 2000
Удельная теплоемкость, Дж/(кг×К) 495
Температурный коэффициент линейного расширения для
монокристалла, α×I06, К-1 5,7|| а
5,2|| с
Удельное сопротивление, Ом×см 108…109
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м×К) 15…30
Твердость по шкале Мооса 4,0…5,0
Показатель преломления 1,96
Диэлектрическая проницаемость 8,5
Применение оксида цинка.
Оксид цинка применяется в радиоэлектронике для изготовления самоактивированного люминофора ZnO:Zn. Этот люминофор получают путем прокаливания ZnO в слабовосстановительной атмосфере оксида углерода при 1270 К- Цвет свечения люминофора— сине-зеленый, излучение характеризуется двумя максимумами., приходящимися на длины волн 0,385 мкм (ультрафиолетовая область) и 0,505 мкм (сине-зеленый участок спектра). Этот люминофор отличается очень коротким послесвечением, около 2 мкс.
Основное применение оксид цинка нашел в производстве варисторов, приборов, электрическое сопротивление которых сильно зависит от приложенного напряжения. На основе варисторов создаются ограничители перенапряжений (ОПН), подавляющие перенапряжения в электросетях.
Это обусловлено особым свойством варисторов – нелинейностью вольт-амперной характеристики. Нелинейностью вольт-амперной характеристики обладает и карбид кремния, но коэффициент нелинейности варисторов на основе оксида цинка на 1-1,5 порядка больше.
Для изготовления варисторов порошок ZnO субмикронного размера, оксиды других металлов ~5 % (висмута, кобальта, сурьмы, марганца, хрома) и неорганические связующие вещества смешивают, формуют под давлением ~104…106 МПа и производят обжиг в течение нескольких часов при температурах от 1200 до 1600 °С. В процессе реакционного взаимодействия происходит перенос материала через жидкую фазу от зерен оксида цинка с большой поверхностной энергией к зернам с меньшей поверхностной энергией. Материал в процессе спекания уплотняется, и в результате получается новая поликристаллическая структура.
Варистор на основе оксида цинка представляет собой поликристаллический полупроводниковый материал, отдельные зерна которого находятся в электрическом контакте друг с другом. В местах контакта зерен оксида цинка имеются тонкие изолирующие области, которые и обуславливают нелинейность вольт-амперной характеристики. Механизм нелинейности варисторов недостаточно изучен. Скорее всего, нелинейность обусловлена явлениями на межзеренных границах, а также определяющее влияние имеют и дополнительные добавки в составе варисторов.
Вас также может заинтересовать:
worldofmaterials.ru