Свойства, история и сплавы цинка

Цинк (Zn) - это обильный металл, обнаруженный в земной коре с множеством промышленных и биологических применений.

При комнатной температуре цинк является хрупким и сине-белым цветом, но может быть отполирован до яркого конца.

Основной металл, цинк в первую очередь используется для гальванизации стали, для защиты металла от нежелательной коррозии. Но сплавы цинка, в том числе латунные, жизненно важны для широкого спектра применений: от коррозионно-стойких морских компонентов до музыкальных инструментов.

Физические свойства

• Сила: Цинк - слабый металл с прочностью на разрыв менее половины, чем у мягкой углеродистой стали. Как правило, он не используется в несущих нагрузках, хотя недорогие механические детали могут быть отлиты из цинка.
• Твердость: Чистый цинк имеет низкую вязкость и обычно хрупкий, но цинковые сплавы обычно имеют высокую ударную вязкость по сравнению с другими литейными сплавами.
• Пластичность: Между 212-302 ^o F цинк становится пластичным и ковким, но при повышенных температурах возвращается в хрупкое состояние. Опять же, сплавы цинка значительно улучшают это свойство по сравнению с чистым металлом, что позволяет использовать более сложные методы изготовления.
• Электропроводность: Проводимость цинка умеренная для металла. Однако его сильные электрохимические свойства хорошо работают в процессе гальванизации и щелочных батарей

История

Изделия из цинкового сплава, изготовленные человеком, были надежно датированы еще в 500 г. до н.э., а цинк был предварительно намеренно добавлен к меди с образованием латуни около 200-300 г. до н.э.

Латунь дополняла бронзу во время Римской империи при изготовлении монет, оружия и искусства и оставалась главным использованием цинка до 1746 года, когда Андреас Сигизмунд Маргграф сознательно изолировал чистый элемент. Поскольку он тщательно описывал свой процесс и как он работал, цинк вскоре был коммерчески доступен.

Алессандро Вольта создал первую батарею в 1800 году с использованием медных и цинковых пластин, введя новую эру электрических знаний. К 1837 году Станислав Сорель назвал свой новый процесс цинкования, гальванизации, после Луиджи Гальвани, который обнаружил оживляющий эффект электричества при аутопсии лягушек. Гальванизация, форма катодной защиты, может защитить большое количество металлов и в настоящее время является основным промышленным применением чистого цинка.

Цинк в торговой зоне

Цинк в основном извлекается из руды, содержащей сульфид цинка, цинковая обманка или сфалерит.

Страны, добывающие и выпускающие самый изысканный цинк в порядке убывания, - это Китай, Перу, Австралия, США и Канада. Согласно геологической службе США, в 2014 году было добыто около 13,4 млн. Тонн цинка в концентрате, на долю Китая приходится около 36 процентов от общего объема.

По данным Международной исследовательской группы свинца и цинка, в 2013 году в гальванических, латунных и бронзовых сплавах, цинковых сплавах, химическом производстве и литье под давлением было израсходовано около 13 миллионов метрических тонн цинка.

Цинк торгуется на LME как контракты «Special High Grade» при 99. 995% минимальной чистоте в 25-тонных слитках.

Общие сплавы

• Латунь: 3-45% Zn по весу. Используется в музыкальных инструментах, клапанах и оборудовании.
• Никелевое серебро: 20% Zn по весу. Используется для его блестящего серебряного внешнего вида в ювелирных изделиях, серебристом изделии, железнодорожных композициях и музыкальных инструментах.
• Сплавы цинкового литья: >> 78% по весу. Обычно содержат небольшие количества (менее нескольких процентов) Pb, Sn, Cu, Al и Mg для улучшения характеристик литья и механических свойств. Используется для изготовления мелких сложных форм и подходит для перемещения деталей в машинах. Самый дешевый из этих сплавов называют металлом горшка и служат недорогой заменой стали. Интересные факты

Цинк имеет решающее значение для всей жизни на Земле и используется более чем в 300 ферментах; дефицит цинка был признан клинической проблемой здоровья в 1961 году. Международная ассоциация цинка объясняет, что цинк имеет решающее значение для правильного клеточного роста и митоза, фертильности, функции иммунной системы, вкуса и запаха, здоровой кожи и зрения.

• Пенни Соединенных Штатов построены с ядром цинка, содержащим 98% их веса. Оставшиеся 2% являются электролитически покрытым медным покрытием. Количество меди, используемого в гроши, может быть изменено, если Казначейство США считает их слишком дорогими для производства. В США циркулирует целых два миллиарда монет в цинковых ядрах!