Τα μέταλλα και τα κράματα έχουν μπει τόσο κοντά στη ζωή μας που μερικές φορές δεν τα σκεφτόμαστε καν. Ήδη από τις 4-3 χιλιετίες π. Χ., έγινε η πρώτη γνωριμία του ανθρώπου με τα ψήγματα. Από τότε έχει περάσει πολύς χρόνος και κάθε χρόνο η επεξεργασία μετάλλων βελτιώνεται μόνο.
Ο Ο ψευδάργυρος έπαιξε μεγάλο ρόλο σε αυτό. Τα κράματα που βασίζονται σε αυτό χρησιμοποιούνται σε πολλές βιομηχανίες. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε τα κράματα ψευδαργύρου και τον ρόλο τους στη ζωή μας.
Μεταβατικό μέταλλο
Ο ψευδάργυρος είναι γνωστό ότι είναι ένα μπλε-λευκό εύθραυστο μέταλλο μετάπτωσης. Εξορύσσεται από ημιμεταλλικά μεταλλεύματα. Η διαδικασία λήψης καθαρού ψευδαργύρου είναι αρκετά περίπλοκη και χρονοβόρα. Πρώτα απ 'όλα, μετάλλευμα που περιέχει από 1-4% ψευδάργυρο εμπλουτίζεται με επιλεκτική επίπλευση. Μέσω αυτής της διαδικασίας λαμβάνονται συμπυκνώματα (55% Zn). Στη συνέχεια, πρέπει να πάρετε οξείδιο ψευδαργύρου. Για αυτό, τα προκύπτοντα συμπυκνώματα πυρώνονται σε φούρνους σε ρευστοποιημένη κλίνη. Μόνο απόοξείδιο ψευδαργύρου, μπορείτε να πάρετε αυτό το μέταλλο στην καθαρή του μορφή και υπάρχουν δύο τρόποι για να το κάνετε αυτό.
Λήψη ψευδάργυρου
Το πρώτο είναι ηλεκτρολυτικό, βασισμένο στην επεξεργασία του οξειδίου του ψευδαργύρου με θειικό οξύ. Ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης, σχηματίζεται ένα θειικό διάλυμα, το οποίο καθαρίζεται από ακαθαρσίες και υποβάλλεται σε ηλεκτρόλυση. Ο ψευδάργυρος εναποτίθεται σε καθόδους αλουμινίου, οι οποίοι στη συνέχεια τήκονται σε επαγωγικούς κλιβάνους. Η καθαρότητα του ψευδάργυρου που λαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο είναι περίπου 99,95%.
Η δεύτερη μέθοδος, η παλαιότερη, είναι η απόσταξη. Τα συμπυκνώματα θερμαίνονται σε πολύ υψηλή θερμοκρασία (περίπου 1000 ° C), απελευθερώνονται ατμοί ψευδαργύρου, οι οποίοι, με συμπύκνωση, κατακάθονται σε πήλινα δοχεία. Αλλά αυτή η μέθοδος δεν δίνει τέτοια καθαρότητα όπως η πρώτη. Ο προκύπτων ατμός περιέχει περίπου 3% από διάφορες ακαθαρσίες, συμπεριλαμβανομένου ενός τόσο πολύτιμου στοιχείου όπως το κάδμιο. Επομένως, ο Zn καθαρίζεται περαιτέρω με διαχωρισμό. Σε θερμοκρασία 500°C προστατεύεται για κάποιο χρονικό διάστημα και επιτυγχάνεται καθαρότητα 98%. Για περαιτέρω παραγωγή κραμάτων, αυτό είναι αρκετό, γιατί τότε ο ψευδάργυρος εξακολουθεί να κραματώνεται με τα ίδια στοιχεία. Εάν αυτό δεν είναι αρκετό, χρησιμοποιείται διόρθωση και λαμβάνεται ψευδάργυρος με καθαρότητα 99,995%. Έτσι, και οι δύο μέθοδοι επιτρέπουν τη λήψη ψευδάργυρου υψηλής καθαρότητας.
Ένα αχώριστο ζευγάρι μετάλλων
Τυπικά, ο μόλυβδος υπάρχει στα κράματα ψευδαργύρου ως πρόσμειξη. Στη φύση, αυτό το αχώριστο ζεύγος μετάλλων βρίσκεται αρκετά συχνά. Αλλά στην πραγματικότητα, η υψηλή περιεκτικότητα σε μόλυβδο σε ένα κράμα ψευδαργύρου υποβαθμίζει τις φυσικές του ιδιότητες, δημιουργώντας μια τάση για διακοκκώδη διάβρωση εάν είναιπεριεκτικότητα υπερβαίνει το 0,007%. Ο μόλυβδος και ο ψευδάργυρος βρίσκονται συνήθως μαζί σε μπρούτζο και ορείχαλκο.
Αν μιλάμε για την ευτηκτική αυτών των δύο στοιχείων, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι μέχρι τη θερμοκρασία των 800°C δεν αναμιγνύονται μεταξύ τους και αντιπροσωπεύουν δύο διαφορετικά υγρά. Κατά την ταχεία ψύξη, εμφανίζεται μια ομοιόμορφη κατανομή του Pb με τη μορφή στρογγυλεμένων εγκλεισμάτων κατά μήκος των ορίων των κόκκων. Το κράμα ψευδάργυρου-μόλυβδου χρησιμοποιείται για την κατασκευή πλακών εκτύπωσης λόγω του γεγονότος ότι διαλύεται πολύ γρήγορα σε οξύ. Τις περισσότερες φορές, οι ακαθαρσίες μολύβδου αφαιρούνται από τον ψευδάργυρο χρησιμοποιώντας μια μέθοδο απόσταξης.
κράμα χαλκού ψευδάργυρου
Ο ορείχαλκος είναι ένα κράμα γνωστό ακόμη και πριν από την εποχή μας. Τότε, ο ψευδάργυρος δεν είχε ακόμη ανακαλυφθεί, αλλά το μετάλλευμα χρησιμοποιήθηκε ευρέως. Προηγουμένως, ο ορείχαλκος λαμβανόταν με κράμα σμιθσονίτη (μεταλλεύματος ψευδαργύρου) και χαλκού. Μόνο τον 18ο αιώνα αυτό το κράμα κατασκευάστηκε για πρώτη φορά χρησιμοποιώντας μεταλλικό ψευδάργυρο.
Στην εποχή μας, υπάρχουν διάφορες ποικιλίες ορείχαλκου: μονοφασικός και διφασικός. Τα πρώτα περιέχουν περίπου 35% ψευδάργυρο, ενώ τα δεύτερα περιέχουν 50% και 4% μόλυβδο. Οι μονοφασικοί ορείχαλκοι είναι πολύ όλκιμοι, ενώ η δεύτερη ποικιλία χαρακτηρίζεται από ευθραυστότητα και σκληρότητα. Έχοντας εξετάσει το διάγραμμα καταστάσεων αυτών των δύο στοιχείων, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι σχηματίζουν μια σειρά ηλεκτρονικών φάσεων: β, γ, ε. Μια ενδιαφέρουσα ποικιλία ορείχαλκου είναι το tompak. Περιέχει μόνο έως και 10% ψευδάργυρο και λόγω αυτού έχει πολύ υψηλή ολκιμότητα. Tompak χρησιμοποιείται με επιτυχία για επένδυση χάλυβα και παραγωγή διμετάλλων. πριν από αυτόνχρησιμοποιείται για την κατασκευή νομισμάτων και απομίμησης χρυσού.
Ψευδάργυρος και χάλυβας
Σχεδόν σε κάθε σπίτι μπορείτε να βρείτε γαλβανισμένα πράγματα: κουβάδες, γλάστρες, βραστό νερό κ.λπ. Όλα προστατεύονται αξιόπιστα από τη σκουριά χάρη στον ψευδάργυρο. Μεταφορικά βέβαια με αυτό το μέταλλο επικαλύπτεται ο χάλυβας και λογικά δεν μιλάμε για κράμα. Από την άλλη, γνωρίζοντας πώς συμβαίνει ο γαλβανισμός, μπορεί να υποστηριχθεί το αντίθετο. Το γεγονός είναι ότι ο ψευδάργυρος λιώνει σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία (περίπου 400 ° C) και όταν εισέλθει στην επιφάνεια του χάλυβα σε υγρή κατάσταση, διαχέεται σε αυτήν.
Τα άτομα και των δύο ουσιών είναι πολύ στενά συνδεδεμένα μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα κράμα σιδήρου-ψευδάργυρου. Για το λόγο αυτό, μπορούμε με ασφάλεια να πούμε ότι ο Zn δεν "στρώνεται" πάνω στο προϊόν, αλλά "ενσωματώνεται" σε αυτό. Αυτό μπορεί να παρατηρηθεί σε μια κανονική οικιακή κατάσταση. Για παράδειγμα, εμφανίζεται μια γρατσουνιά σε έναν γαλβανισμένο κάδο. Έχει αρχίσει να σκουριάζει εδώ; Η απάντηση είναι κατηγορηματική - όχι. Αυτό συμβαίνει γιατί όταν εισέρχεται υγρασία, οι ενώσεις ψευδαργύρου αρχίζουν να διασπώνται, αλλά ταυτόχρονα σχηματίζουν κάποιο είδος προστασίας για τον χάλυβα. Έτσι, στις περισσότερες περιπτώσεις, τέτοια κράματα ψευδαργύρου έχουν σχεδιαστεί για να προστατεύουν τα προϊόντα από τη διάβρωση. Φυσικά, άλλες ουσίες, όπως το χρώμιο ή το νικέλιο, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για αυτούς τους σκοπούς, αλλά το κόστος αυτών των προϊόντων θα είναι πολλές φορές υψηλότερο.
Κασσίτερος και ψευδάργυρος
Αυτό το κράμα δεν είναι λιγότερο δημοφιλές από τα άλλα που έχουμε ήδη εξετάσει. Το 1917-1918 στη Βουλγαρία χρησιμοποιήθηκε ευρέως για την κατασκευή ειδικών αγγείων που κρατούσαν ζεστό υγρό για μεγάλο χρονικό διάστημα.(ανάλογα των σύγχρονων θερμοσίφωνων). Σήμερα, το κράμα ψευδάργυρου-κασσιτέρου χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία ραδιοφώνου και ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η σύνθεση με περιεκτικότητα σε Zn 20% συγκολλάται πολύ καλά και το γυάλισμα κατάθεσης διατηρείται για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Φυσικά, ως αντιδιαβρωτική επίστρωση, αυτό το κράμα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί. Τα χαρακτηριστικά του είναι πολύ παρόμοια με την επίστρωση καδμίου, αλλά ταυτόχρονα λιγότερο ακριβά.
Ιδιότητες των κραμάτων ψευδαργύρου
Φυσικά, όλες οι συνθέσεις με αυτό το μέταλλο διαφέρουν μεταξύ τους ως προς το ποσοστό τους. Γενικά, τα κράματα ψευδαργύρου έχουν καλές ιδιότητες χύτευσης και μηχανικές. Πρώτα και κύρια είναι η αντοχή στη διάβρωση. Πάνω απ 'όλα, εκδηλώνεται σε μια ατμόσφαιρα ξηρού καθαρού αέρα. Πιθανές εκδηλώσεις διάβρωσης μπορούν να παρατηρηθούν σε βιομηχανικές πόλεις. Αυτό οφείλεται στην παρουσία ατμών υδροχλωρικού οξέος, χλωρίου και οξειδίων του θείου στον αέρα, τα οποία, συμπυκνώνοντας με υγρασία, δυσκολεύουν το σχηματισμό προστατευτικής μεμβράνης. Ο χαλκός-κασσίτερος-ψευδάργυρος είναι ένα κράμα που χαρακτηρίζεται από υψηλές προστατευτικές ιδιότητες. Είναι αυτή η σύνθεση που είναι λιγότερο ευαίσθητη στη διάβρωση, ειδικά σε βιομηχανική ατμόσφαιρα. Αν μιλάμε για τις ιδιότητες χύτευσης του ψευδαργύρου, τότε, φυσικά, εξαρτώνται από τα κραματικά στοιχεία στα κράματά του.
Έτσι, για παράδειγμα, το αλουμίνιο κάνει τη δομή τους ομοιογενή, λεπτόκοκκη, την εξευγενίζει, μειώνει την αρνητική επίδραση του σιδήρου. Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο κράματος είναι ο χαλκός. Αυξάνει τη δύναμη και μειώνειδιακρυσταλλική διάβρωση. Το κράμα χαλκού-ψευδάργυρου έχει υψηλή αντοχή σε κρούση, αλλά ταυτόχρονα χάνει εν μέρει τις ιδιότητες χύτευσης.
Πεδία εφαρμογής ψευδαργύρου και των κραμάτων του
Στην πραγματικότητα, τα μέρη από κράματα ψευδαργύρου είναι αρκετά διαδεδομένα στην εποχή μας. Παρά το γεγονός ότι το πλαστικό αντικαθιστά μεταλλικά προϊόντα, σε ορισμένες περιπτώσεις δεν μπορούν να παραβλεφθούν. Για παράδειγμα, η αυτοκινητοβιομηχανία είναι μια βιομηχανία που δεν μπορεί να κάνει χωρίς κράματα ψευδαργύρου. Φίλτρα, κάρτερ, περιβλήματα καρμπυρατέρ και αντλίας καυσίμου, καλύμματα τροχών, σιγαστήρες - όλα αυτά και πολλά άλλα γίνονται χρησιμοποιώντας ενώσεις αυτού του χημικού στοιχείου.
Λόγω του γεγονότος ότι τα κράματα ψευδαργύρου έχουν καλές ιδιότητες χύτευσης, σύνθετα μέρη διαφόρων σχημάτων χυτεύονται από αυτά με ελάχιστο πάχος τοιχώματος. Οι κατασκευές είναι ένας άλλος τομέας στον οποίο αυτά τα κράματα είναι απαραίτητα. Ο έλασης ψευδάργυρος χρησιμοποιείται για στέγες, σωλήνες και υδρορροές. Παρά το γεγονός ότι υπάρχει μια τάση μείωσης της παραγωγής κραμάτων ψευδαργύρου, δεν είναι δυνατόν να εγκαταλειφθεί η παραγωγή τους λόγω της σχετικής φθηνότητας και των μηχανικών ιδιοτήτων του υλικού.
