Մետաղներն ու համաձուլվածքներն այնքան սերտորեն են մտել մեր կյանք, որ երբեմն նույնիսկ չենք էլ մտածում դրանց մասին: Դեռ մ.թ.ա 4-3 հազարամյակներում տեղի ունեցավ մարդու առաջին ծանոթությունը նագեթների հետ։ Այդ ժամանակից ի վեր շատ ժամանակ է անցել, և ամեն տարի մետաղի մշակումը միայն բարելավվել է։
Դրանում մեծ դեր է խաղացել ցինկը։ Դրա վրա հիմնված համաձուլվածքներն օգտագործվում են բազմաթիվ արդյունաբերություններում։ Այս հոդվածում մենք կանդրադառնանք ցինկի համաձուլվածքներին և դրանց դերին մեր կյանքում:
Անցումային մետաղ
Հայտնի է, որ Ցինկը կապտասպիտակավուն փխրուն անցումային մետաղ է: Արդյունահանվում է կիսամետաղական հանքաքարերից։ Մաքուր ցինկի ստացման գործընթացը բավականին բարդ է և ժամանակատար։ Առաջին հերթին, 1-4% ցինկ պարունակող հանքաքարը հարստացվում է սելեկտիվ ֆլոտացիայով։ Այս գործընթացի միջոցով ստացվում են խտանյութեր (55% Zn): Հաջորդը, դուք պետք է ստանաք ցինկի օքսիդ: Դրա համար ստացված խտանյութերը կալցինացվում են վառարաններում հեղուկացված անկողնում: Միայն իցցինկի օքսիդ, դուք կարող եք ստանալ այս մետաղը իր մաքուր տեսքով, և դա անելու երկու եղանակ կա:
Ցինկի ստացում
Առաջինը էլեկտրոլիտիկ է՝ հիմնված ցինկի օքսիդի ծծմբաթթվով մշակման վրա։ Այս ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է սուլֆատի լուծույթ, որը մաքրվում է կեղտից և ենթարկվում էլեկտրոլիզի։ Ցինկը նստում է ալյումինի կաթոդների վրա, որոնք այնուհետև հալեցնում են ինդուկցիոն վառարաններում։ Այսպիսով ստացված ցինկի մաքրությունը կազմում է մոտ 99,95%։
Երկրորդ մեթոդը, ամենահինը, թորումն է: Խտանյութերը տաքացնում են մինչև շատ բարձր ջերմաստիճան (մոտ 1000 ° C), ցինկի գոլորշիներ են արտանետվում, որոնք խտացման արդյունքում նստում են կավե անոթների վրա։ Բայց այս մեթոդը չի տալիս այնպիսի մաքրություն, ինչպիսին առաջինն էր: Ստացված գոլորշին պարունակում է մոտ 3% տարբեր կեղտեր, ներառյալ այնպիսի արժեքավոր տարր, ինչպիսին է կադմիումը: Հետևաբար, Zn-ը հետագայում զտվում է տարանջատման միջոցով: 500°C ջերմաստիճանում որոշ ժամանակ պաշտպանվում է և ստացվում է 98% մաքրություն։ Համաձուլվածքների հետագա արտադրության համար դա բավարար է, քանի որ այդ դեպքում ցինկը դեռ համաձուլվում է նույն տարրերով։ Եթե դա բավարար չէ, ապա օգտագործվում է ռեկտիֆիկացում, և ցինկը ստացվում է 99,995% մաքրությամբ: Այսպիսով, երկու մեթոդներն էլ թույլ են տալիս ստանալ բարձր մաքրության ցինկ։
Անբաժանելի զույգ մետաղներ
Սովորաբար կապարը առկա է ցինկի համաձուլվածքներում որպես կեղտ: Բնության մեջ մետաղների այս անբաժան զույգը բավականին հաճախ է հանդիպում։ Բայց իրականում, ցինկի համաձուլվածքում կապարի բարձր պարունակությունը քայքայում է դրա ֆիզիկական հատկությունները՝ առաջացնելով միջհատիկային կոռոզիայի միտում, եթե այնպարունակությունը գերազանցում է 0,007%-ը։ Կապարն ու ցինկը ամենից հաճախ միասին հանդիպում են թիթեղյա բրոնզի և արույրի մեջ:
Եթե խոսենք այս երկու տարրերի էվեկտիկայի մասին, ապա կարևոր է նշել, որ մինչև 800°C ջերմաստիճանի դեպքում դրանք չեն խառնվում միմյանց և ներկայացնում են երկու տարբեր հեղուկներ։ Արագ սառեցման ժամանակ առաջանում է Pb-ի միատեսակ բաշխում հացահատիկի սահմանների երկայնքով կլորացված ներդիրների տեսքով։ Ցինկ-կապարի համաձուլվածքը օգտագործվում է տպագրական թիթեղներ պատրաստելու համար, քանի որ այն շատ արագ լուծվում է թթվային մեջ։ Ամենից հաճախ կապարի կեղտը հանվում է ցինկից թորման մեթոդով։
պղնձի ցինկի խառնուրդ
Արույրը համաձուլվածք է, որը հայտնի է դեռ մեր դարաշրջանից առաջ: Այն ժամանակ ցինկը դեռ չէր հայտնաբերվել, բայց հանքաքարը լայնորեն օգտագործվում էր։ Նախկինում արույրը ստացվում էր սմիթսոնիտի (ցինկի հանքաքար) և պղնձի համաձուլմամբ։ Միայն 18-րդ դարում էր, որ այս համաձուլվածքն առաջին անգամ պատրաստվեց մետաղական ցինկ օգտագործելով:
Մեր ժամանակներում կան արույրի մի քանի տեսակներ՝ միաֆազ և երկֆազ։ Առաջինները պարունակում են մոտ 35% ցինկ, իսկ երկրորդները պարունակում են 50% և 4% կապար։ Միաֆազ արույրները շատ ճկուն են, մինչդեռ երկրորդ տեսակը բնութագրվում է փխրունությամբ և կարծրությամբ: Այս երկու տարրերի վիճակի դիագրամը դիտարկելով՝ կարող ենք եզրակացնել, որ դրանք կազմում են էլեկտրոնային փուլերի մի շարք՝ β, γ, ε։ Արույրի հետաքրքիր տեսականի է թոմպակը։ Այն պարունակում է միայն մինչև 10% ցինկ և դրա շնորհիվ ունի շատ բարձր ճկունություն։ Tompak-ը հաջողությամբ օգտագործվում է պողպատե երեսպատման և բիմետալ արտադրության համար: նրա առաջօգտագործվում էր մետաղադրամներ պատրաստելու և ոսկու նմանակման համար։
Ցինկ և պողպատ
Գրեթե յուրաքանչյուր տանը կարող եք գտնել ցինկապատ իրեր՝ դույլեր, կաթսաներ, եռման ջուր և այլն: Ցինկի շնորհիվ դրանք բոլորը հուսալիորեն պաշտպանված են ժանգից: Պատկերավոր ասած, իհարկե, պողպատը պատված է այս մետաղով, և տրամաբանորեն, խոսքը խառնուրդի մասին չէ։ Մյուս կողմից, իմանալով, թե ինչպես է առաջանում ցինկապատումը, կարելի է հակառակը պնդել: Բանն այն է, որ ցինկը հալվում է շատ ցածր ջերմաստիճանում (մոտ 400 ° C), և երբ հեղուկ վիճակում մտնում է պողպատի մակերեսը, ցրվում է դրա մեջ։
Երկու նյութերի ատոմները շատ սերտորեն կապված են միմյանց հետ՝ առաջացնելով երկաթ-ցինկ համաձուլվածք: Այդ իսկ պատճառով կարելի է վստահորեն ասել, որ Zn-ը ոչ թե «դնում» է արտադրանքի վրա, այլ «ներդրված» է դրա մեջ։ Սա կարելի է դիտարկել սովորական կենցաղային իրավիճակում: Օրինակ, ցինկապատ դույլի վրա հայտնվում է քերծվածք: Այստեղ սկսվու՞մ է ժանգոտվել։ Պատասխանը միանշանակ է՝ ոչ։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ երբ խոնավությունը մտնում է, ցինկի միացությունները սկսում են քայքայվել, բայց միևնույն ժամանակ նրանք ստեղծում են որոշակի պաշտպանություն պողպատի համար: Այսպիսով, շատ դեպքերում նման ցինկի համաձուլվածքները նախատեսված են արտադրանքը կոռոզիայից պաշտպանելու համար: Իհարկե, այդ նպատակների համար կարող են օգտագործվել նաև այլ նյութեր, ինչպիսիք են քրոմը կամ նիկելը, սակայն այդ ապրանքների արժեքը շատ անգամ ավելի բարձր կլինի։
Անագ և ցինկ
Այս համաձուլվածքը ոչ պակաս տարածված է, քան մյուսները, որոնք մենք արդեն վերանայել ենք: 1917-1918 թվականներին Բուլղարիայում լայնորեն օգտագործվում էր հատուկ անոթներ պատրաստելու համար, որոնք երկար ժամանակ տաք հեղուկ էին պահում։(ժամանակակից թերմոսների անալոգներ): Մեր օրերում ցինկ-անագ համաձուլվածքը շատ լայնորեն օգտագործվում է ռադիոյի և էլեկտրական արդյունաբերության մեջ։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ 20% Zn պարունակությամբ բաղադրությունը շատ լավ զոդված է, իսկ նստվածքային փայլեցումը պահպանվում է երկար ժամանակ։
Իհարկե, որպես հակակոռոզիոն ծածկույթ, այս համաձուլվածքը կարող է օգտագործվել նաև։ Նրա բնութագրերը շատ նման են կադմիումային ծածկույթին, բայց միևնույն ժամանակ ավելի քիչ թանկ են։
Ցինկի համաձուլվածքների հատկությունները
Իհարկե, այս մետաղով բոլոր կոմպոզիցիաներն իրենց տոկոսով տարբերվում են միմյանցից։ Ընդհանուր առմամբ, ցինկի համաձուլվածքները լավ ձուլման և մեխանիկական հատկություններ ունեն: Առաջին հերթին դա կոռոզիոն դիմադրությունն է: Ամենից շատ այն դրսևորվում է չոր մաքուր օդի մթնոլորտում։ Կոռոզիայի հնարավոր դրսեւորումները կարելի է տեսնել արդյունաբերական քաղաքներում։ Դա պայմանավորված է օդում աղաթթվի գոլորշիների, քլորի և ծծմբի օքսիդների առկայությամբ, որոնք, խոնավության հետ խտանալով, դժվարացնում են պաշտպանիչ թաղանթի ձևավորումը։ Պղինձ-անագ-ցինկը համաձուլվածք է, որը բնութագրվում է բարձր պաշտպանիչ հատկություններով: Հենց այս կազմն է ամենաքիչ ենթակա կոռոզիայից, հատկապես արդյունաբերական մթնոլորտում: Եթե խոսենք ցինկի ձուլման հատկությունների մասին, ապա, իհարկե, դրանք կախված են նրա համաձուլվածքների համաձուլման տարրերից։
Այսպես, օրինակ, ալյումինը նրանց կառուցվածքը դարձնում է միատարր, մանրահատիկ, ազնվացնում է այն, նվազեցնում երկաթի բացասական ազդեցությունը։ Մեկ այլ կարևոր համաձուլվածքային տարր է պղինձը: Այն մեծացնում է ուժը և նվազեցնումմիջբյուրեղային կոռոզիա. Պղինձ-ցինկի համաձուլվածքն ունի բարձր ազդեցության ուժ, բայց միևնույն ժամանակ մասամբ կորցնում է իր ձուլման հատկությունները:
Ցինկի և նրա համաձուլվածքների կիրառման ոլորտները
Իրականում ցինկի համաձուլվածքներից պատրաստված մասերը բավականին տարածված են մեր ժամանակներում: Չնայած այն հանգամանքին, որ պլաստիկը փոխարինում է մետաղական արտադրանքներին, որոշ դեպքերում դրանք չեն կարող հրաժարվել: Օրինակ, ավտոմոբիլային արդյունաբերությունը արդյունաբերություն է, որը չի կարող անել առանց ցինկի համաձուլվածքների: Զտիչներ, ջրամբարներ, կարբյուրատորի և վառելիքի պոմպի պատյաններ, անիվի ծածկոցներ, խլացուցիչներ. այս ամենը և շատ ավելին պատրաստված է այս քիմիական տարրի միացությունների միջոցով:
Շնորհիվ այն բանի, որ ցինկի համաձուլվածքներն ունեն լավ ձուլման հատկություն, դրանցից ձուլվում են տարբեր ձևերի բարդ մասեր՝ պատի նվազագույն հաստությամբ: Շինարարությունը ևս մեկ ոլորտ է, որտեղ այդ համաձուլվածքներն անփոխարինելի են: Գլորված ցինկը օգտագործվում է տանիքների, խողովակների և ջրհեղեղների համար: Չնայած այն հանգամանքին, որ կա ցինկի համաձուլվածքների արտադրության կրճատման միտում, հնարավոր չէ հրաժարվել դրանց արտադրությունից՝ նյութի հարաբերական էժանության և մեխանիկական հատկությունների պատճառով։
