Как отличить цинк от других металлов

Цинк в строительстве: особенности металла, его плюсы и минусы

Цинк давно зарекомендовал себя как важный химический элемент. Еще до нашей эры люди знали о нем многое и широко применяли в различных сферах. Свойства этого материала позволяют использовать цинк во многих отраслях и в быту. Материал с успехом применяют в химической промышленности, в машиностроении и в строительстве. Поэтому сегодня мы рассмотрим полезные свойства и характеристика металла цинка и сплавов на его основе, цену за кг, особенности использования, а также изготовления материала.

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.

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.

Структура и состав

Формула цинка следующая: Zn. Конфигурация внешнего слоя атома — 4s 2 . Цинк имеет химическую связь металлическую, кристаллическую решетку – гексагональную, плотную.

Цинк в природе состоит их трех стабильных изотопов (перечислим их: 64 Zn (48,6%), 66 Zn (26,9%) и 67 Zn (4,1%)) и нескольких радиоактивных. Самый важный из радиоактивных имеет полураспад равный 244 суткам.

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.

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:

Как различать оцинкованную сталь

При изготовлении металлических ёмкостей или сооружений (например распространённое строительство ангаров или складов) значение имеет качество металла, и, в частности, его коррозионная стойкость. С этой целью широко применяют стали с защитными (чаще – цинковыми) покрытиями, а также нержавеющую сталь и алюминий. Как можно различить эти металлы, обезопасив себя от действий недобросовестных дилеров?

Отличаем алюминий от оцинковки

С целью снижения нагрузки на несущие конструкции их часто выполняют из алюминия. Отличить алюминий от оцинковки просто, особенно, если перед покупателем – не готовая сборка, а заготовки из листового или профильного проката. Основные способы:

• По плотности/весу. Плотность алюминия (2700 кг/м3) чуть ли втрое меньше плотности стали (7600…7900 кг/м3).
• По твёрдости поверхности – алюминий мягче, и при царапании оставит на гладкой поверхности более глубокую борозду.
• По воздействию на тканевые органы пальцев. Тончайшая плёнка из диоксида алюминия при фрикционном контакте с влажной кожей рук оставит частички алюминия на поверхности пальцев. При касании их с листом чистой бумаги или картона на нём останутся тёмно-серые полосы.

Внешне алюминий выглядит более серебристым, чем сталь, особенно – горячекатаная.

Различаем оцинкованную и неоцинкованную стали

И нержавейка, и оцинковка характеризуются хорошей стойкостью против коррозии, поэтому при небольших сроках эксплуатации сооружений (до 10 лет) меньшая цена оцинкованной стали может стать решающим выбором. Иное дело, если конструкция рассчитывается на менее длительное время применения, и возникает резон использовать обычную сталь. В таких случаях может потребоваться отличить оцинкованную сталь от неоцинкованной.

Разницу между обычной и оцинкованной сталью поможет установить простой тест:

• Готовим раствор из трёх частей поваренной (не йодированной!) соли и одной части тёплой воды.
• Окунаем в раствор чистую тряпку/тканевую салфетку и протираем ею поверхность испытуемой стали.
• Выдерживаем образец в течение суток в обычном помещении при комнатной температуре (на солнце оставлять нельзя).
• Осматриваем образец: если на нём не проявляются следы ржавчины, а фактура поверхности неоднородна на обработанных и необработанных участках, то перед вами – оцинкованная сталь.

Основа проверки заключается в том, что в результате гальванического цинкования – горячего или холодного – цинк активно проникает вглубь основного металла, внедряясь в его структуру, которая приобретает антикоррозионную стойкость. Обычная сталь такого защитного покрытия не имеет, поэтому насыщенный физиологический раствор активизирует процесс окисления с образованием окиси железа светло-красного цвета.

Другой способ отличить оцинкованную сталь от неоцинкованной основан на разных магнитных свойствах металлов. Цинк, например, немагнитен, поэтому приложив к неокрашенной поверхности заготовки обычный магнит, можно установить, имеется ли в её составе цинк или нет.

Если поверхность заготовки уже окрашена термостойкой краской, магнит не поможет. Необходимо проводить лабораторные испытания. Наибольшую точность даст тестирование на электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). ЭПР показывает содержание молекул материала на осциллографе, поэтому оцинкованный прокат будет иметь высокое содержание цинка на внешней поверхности и его наличие во внутренних слоях. При окраске никакого цинка в покрытии не обнаружится.

Ещё один метод заключается в микрофотографировании отшлифованного поперечного сечения образца. При цинковании в структуре чётко заметны три интерметаллических слоя, отсутствующие в обычных сталях.

В завершение приведём и экзотический, способ – нужно просто… лизнуть стальную поверхность. Оцинкованная сталь, в отличие от обычной, имеет меловой привкус, причём очень отчётливый.

Различаем оцинкованную и нержавеющую стали

Визуально отличить нержавейку от оцинковки непросто, поскольку разница в плотности малозаметна (как, впрочем, и внешний вид металла). Приходится применять следующие виды испытаний:

• На механическую прочность в исходном состоянии. Большинство сортов нержавейки имеют предел прочности на разрыв не менее 450 МПа. Для оцинковки этот показатель намного ниже – до 300…350 МПа.
• На твёрдость по Бринеллю НВ. Для нержавейки нормальными показателями считаются НВ 230…300, для оцинкованной стали – НВ 200…250.
• На пластичность. Удельное усилие, при котором на заготовке появляются трещины, составляет — для оцинкованной стали 170…230 МПа, а для нержавеющей – 350…400 МПа.

Если механических испытаний недостаточно, проводят химические исследования, в которых используется соляная кислота. Метод основан на свойствах цинка, который, взаимодействуя с покрытием из оцинкованного листа, активно выделяет водород. Небольшой капли соляной кислоты достаточно для того, чтобы оцинкованная поверхность начала покрываться пузырями, при этом слой цинка постепенно исчезает. Поверхность нержавейки химически неактивна.

Для оценки можно использовать и электромагнитные различия между цинкованной и нержавеющей сталью. Если магнит притягивается к заготовке, то с высокой степенью достоверности можно сказать, что это оцинкованная сталь, в то время как большинство нержавеющих сталей немагнитно.

Как проверить качество оцинкованной стали?

Оцинкованная сталь – материал, который активно применяется при производстве изделий для строительных и отделочных работ. Именно оцинкованный стальной лист — основное сырье для изготовления фасадных панелей, деталей для металлических ограждений и т.д.

При этом от качества оцинковки напрямую зависят не только механические характеристики изделий, но и их долговечность. Цинковое покрытие предотвращает развитие коррозионных процессов, и если оно будет достаточно качественным – то и фасадные панели, и потолочные рейки, и ламели металлической ограды могут прослужить очень долго даже при регулярном контакте с влагой и при перепадах температуры.

Параметры оцинкованной стали

Выбор качественного оцинкованного металла для изготовления любых изделий очень важен. Да, низкосортная продукция стоит дешевле, и попытки ее использования позволяют снизить себестоимость готовой продукции. Но на практике обычно оказывается, что низкое качество цинкового покрытия приводит к снижению эффективности защиты от коррозии. В результате экономия оказывается мнимой: изделия значительно раньше начинают ржаветь, требовать ремонта или замены.

Важно! Низкое качество цинкового покрытия наносит ущерб и металлу, на который наносится полимерный слой (полиэстер, пластизол, ПВДФ). Связано это с тем, что низкая связанность основы и оцинковки приводит к отслоению полимерного слоя.

Качество оцинкованного металла определяется рядом нормативов. Наиболее важными будут:

• ГОСТ Р 52246-2004 «Прокат листовой горячеоцинкованный».
• ГОСТ Р 52146-2003. «Прокат тонколистовой холоднокатаный и холоднокатаный горячеоцинкованный с полимерным покрытием с непрерывных линий».
• ГОСТ 14918-80. «Сталь тонколистовая оцинкованная с непрерывных линий. Технические условия» и др.

В этих и других документах содержатся сведения о том, каким требованиям должна отвечать оцинкованная сталь. В этом разделе мы кратко охарактеризуем наиболее важные параметры.

Первый аспект – качество стальной основы. Цинкованнию могут подвергаться любые изделия, но для производства профилированной продукции используется листовая сталь толщиной от 0,4 до 2,0 мм. Идеальным вариантом будет применение металла, предназначенного для холодной штамповки (ХШ) или холодного профилирования (ХП). Также допускается использование стали общего назначения (ОН).

Следующий важный нюанс – тип наносимого состава:

• Чаще всего при производстве строительно-отделочных материалов используется горячецинковое покрытие (ГЦ).
• Иногда в качестве альтернативы применяется железоцинковое покрытие (ГЖЦ) которое тоже наносится горячим способом.

Но ключевой параметр, от которого зависит и прочность покрытия, и эффективность защиты от коррозии — это толщина оцинковки. По этому параметру оцинкованную сталь делят на 3 класса

Чем выше класс покрытия, тем выше себестоимость металла (а значит, и изделий из него), но тем больше будет надежность и эффективность защиты стальной основы от коррозии.

Лабораторные методики контроля

Определение качества защитного цинкового покрытия — важная задача, стоящая перед сотрудниками ОТК и предприятий, которые производят сырье, и компаний, которые занимаются переработкой такого металла. Для проверки качества покрытия используются методики контроля, описанные в ГОСТ 9.307-89.

Вот наиболее часто применяемые технологии:

1. Магнитный метод проверки толщины цинкового покрытия. Метод основан на регистрации изменения магнитного сопротивления в зависимости от толщины покрытия. В качестве измерительных приборов используют магнитные толщиномеры. Относительная погрешность метода — +/-10%.
2. Металлографический метод контроля толщины покрытия. Из оцинкованного листа или готового изделия вырезается образец, который затем шлифуется для получения четкой картины поперечного сечения. Шлиф среза изучается под микроскопом с проведением замеров.

3.Гравиметрический метод оценки качества покрытия заключается в сравнении масс образца до нанесения покрытия и после обработки, либо сравнения масс обработанной детали после нанесения оцинковки и после снятия цинкового покрытия с применением раствора хлористой сурьмы.

4.Контроль химического состава расплава, применяемого при цинковании (доля цинка должна составлять не менее 98%).

5.Контроль качества сцепления покрытия с основой. Для этого на поверхность либо наносится сетка царапин (используется стальное острие, расстояние между царапинами должно составлять от 2 до 3 мм, глубина – до стальной основы). Образец с толщиной покрытия до 50 мкм признается качественным, если при нанесении 5-7 царапин между ними не отслаивается оцинковка.

Важно! Также для контроля качества сцепления покрытия с основой применяются щетки-карцовки (латунные или стальные, скорость вращения до 1500-2800 оборотов в минуту) и поворотные молотки. Выбор методики контроля зависит от толщины металлического основания и от толщины защитного цинкового слоя.

6.Метод нагрева. Образец, качество которого проверяется в ходе эксперимента, нагревают до 190°С и выдерживают при такой температуре в течение 45-60 минут. После охлаждения на воздухе на поверхности цинкового защитного слоя не должно появляться отслаивающихся или вздутых участков.

Как проверить качество стали самостоятельно?

Основной минус большинства лабораторных методик, используемых при контроле качества цинкового покрытия – высокая сложность. Реализовать их «в домашних условиях» не получится, потому очень часто при покупке сырья или готовой продукции заказчики ориентируются только на маркировку изделий, указанную в документах.

Но все же оценить – пусть и приблизительно – качество оцинковки можно даже вне лаборатории, причем буквально за несколько минут. Наиболее простым, доступным и надежным способом будет визуальный осмотр (его, кстати, применяют и при контроле качества по ГОСТ).

Важно! Осматривать оцинкованный лист нужно с расстояния на более 25-30 см, при достаточном освещении (естественном или искусственном).

При визуальном контроле обращаем внимание на:

1. Равномерность нанесения оцинковки. Если на поверхности листа или изделия есть необработанные участки, то это свидетельствует о некачественной подготовке поверхности к оцинковке. Именно на этих участках коррозия будет развиваться быстрее всего.
2. Отсутствие разнотолщинности. Визуальная толщина цинкового покрытия должна быть примерно одинаковой по всех площади.
3. Отсутствие дефектов. К дефектам относятся вздутия, наплывы, раковины, включения, пористые участки и т.д. Присутствие таких артефактов в значительном количестве свидетельствует о низкой культуре производства – чаще всего дефекты проявляются при недостаточной чистоте состава, который применяется для оцинковки металла.
4. Равномерность рисунка оцинковки. В зависимости от состава, применяемого для оцинковки металла, рисунок может отличаться (по цвету, узору, блеску, текстуре). Важно, чтобы эти параметры были одинаковы на всей обработанной поверхности.

Важно! Этот пункт применяется только для металла, который был обработан сравнительно недавно. Со временем оттенок защитного покрытия практически выравнивается.

Также визуально может быть оценена толщина защитного покрытия. Да, тонкослойное нанесение затрудняет точную оценку качества по этому параметру без использования специальных приборов (микрометр, толщиномер). Потому желательно:

• Либо приобрести специальный толщиномер, позволяющий работать с цинковыми и железоцинковыми покрытиями. Такие приборы часто продаются в автомагазинах для проверки качества противокоррозионной обрабюотки корпуса машин.

Либо оценивать толщину оцинковки в сравнении с эталонным образцом (точность будет тоже невысокой, но все же лучше, чем без эталона)

Еще один «народный» метод – механическая оценка прочности. Проще говоря, берется стальной инструмент, которым пробуют соскрести цинковое покрытие с металлической основы 9аналог нанесения сетки царапин, описанной в ГОСТе). Если металл достаточно качественный, то закаленная сталь, конечно, сможет процарапать оцинковку (особенно при достаточном усилии), но добиться отслоения материала не получится. А вот при нарушении технологии горячего оцинкования покрытие будет отслаиваться от основы характерными пластинами.

Минус этой методики заключается в том, что она индикативна, т.е. позволяет отличить только очень низкое качество оцинкованной стали. С другой стороны, при покупке достаточно дешевого сырья этот метод позволит «отобрать» самый откровенный брак.

Контроль качества оцинкованной стали очень важен и для производителя продукции для строительных и отделочных работ, и для покупателя. В первом случае важно определить, насколько фактические характеристики покрытия соответствуют заявленным, во втором – понять, сможет ли изделие эффективно противостоять внешним воздействиям, в первую очередь перепадам температуры и коррозии. В любом случае даже при отсутствии специальных инструментов можно оценить качество оцинковки, и сделать выбор в пользу более долговечных – пусть и несколько более дорогих – изделий!

Как отличить алюминий от других металлов

Один из самых «бородатых» анекдотов студентов – химиков: «Алюминий – это такое железо, только легкое». Ну а если серьезно, элемент периодический системы №13 – самый легкий металл, который может существовать в чистом виде в воздушной атмосфере. Относительную химическую инертность обеспечивает тончайшая пленка, состоящая из оксида и гидроксида, которая пассивирует поверхность и предотвращает дальнейшую реакцию с атмосферным кислородом или слабыми растворами щелочей и кислот.

Где можно найти алюминиевый лом?

Знакомые с детства алюминиевые кастрюли столовые приборы, и даже фольга от шоколадки – далеко не полный перечень изделий, которые изготавливаются из алюминия. Во времена СССР цена алюминиевых изделий никак не соответствовала его реальной стоимости, что формировало ошибочное мнение о дешевизне этого материала. В любом гараже или сарае найдутся десятки алюминиевых предметов: оконная фурнитура, старые алюминиевые радиаторы, детали велосипедов, походные чайники и котелки, остатки кабеля – перечислять можно долго. Из-за бесхозяйственности 80-90-х годов на промышленных свалках можно найти даже целые чушки товарного алюминия.

Для народного хозяйства этот металл имеет стратегическое значение. Промышленное получение осуществляется методом электролиза расплава, что связано с огромными энергозатратами. Переработка вторичного сырья гораздо дешевле (экономия электроэнергии до 75%, сокращение вредных выбросов в атмосферу – до 90%), кроме того, этот металл можно переплавлять многократно без ухудшения физических свойств. Алюминиевый лом без ограничений покупается почти во всех пунктах приема металлолома и стоит намного дороже, чем лом черных металлов. После приема производится дальнейшая сортировка, после которой вторичное сырье подвергается классификации с присвоением класса, группы и сорта. Общее количество разновидностей алюминиевого вторичного сырья превышает 20 наименований.

Физика и химия вещества

Из школьного курса химии известно, то алюминий – металл серебристо-белого цвета, обладающий низкой плотностью, высокой тепло- и электропроводностью. На воздухе покрывается защитной пленкой, которая легко растворяется в горячих растворах щелочей и кислот, некоторые его соединения обладают амфотерными свойствами. Даже на основе таких поверхностных сведений можно предложить несколько способов, как отличить алюминий от других металлов.

Главное отличие от нержавейки, железа, олова, свинца и других металлов, наиболее часто сдаваемых в металлолом, – низкая плотность, определить которую можно и в домашних условиях. Для этого понадобится мерный цилиндр и кухонные весы с точностью взвешивания до 1 грамма. Методика проста и не требует специальных знаний: предварительно взвешенную деталь из исследуемого материала опускаем в мерный цилинр, заполненный водой, и отмечаем изменение положения мениска жидкости. Далее делим массу детали на ее объем, равный разности уровня воды в цилиндре, и получаем плотность. Если получилось значение, близкое к 2,7 г/мл, то с высокой долей вероятности деталь сделана из алюминия.

В классической химии качественной реакцией на алюминий является проба с соляной кислотой и гидроксидом аммония. Если растворить алюминиевый образец в 10%-ом растворе соляной кислоты, а затем добавить обычный нашатырный спирт, то выпадет осадок Al(OH)3↓.

Внимание: реакция сопровождается бурным газообразованием (выделение водорода), поэтому необходимо соблюдать технику безопасности (защитные очки, перчатки, фартук).

Простейший способ, как отличить алюминий от железа – магнитная проба: алюминиевые детали не будут притягиваться к магниту. Однако, этот эффект является необходимым, но не достаточным подтверждением того, что исследуемый образец изготовлен из алюминия, поскольку парамагнитными свойствами обладают как алюминиевые сплавы, так и некоторые цветные металлы. Далее показан опыт с магнитом на маятнике и листом алюминия (в случае отсутствия магнетизма маятник бы не остановился по-середине и, по энерции, продолжил колебаться).

Отличие от дюраля

Несведущему человеку с первого взгляда достаточно сложно идентифицировать эти материалы, максимально точный результат можно получить лишь в химлаборатории. Предварительное заключение можно сделать, воспользовавшись советами, которыми делятся специалисты на профессиональных форумах. В паре алюминий/дюраль первый будет издавать высокий звон при ударе, не ломается при сгибании, а после снятия стружки поверхность блестит, как у серебра (кстати, спутать эти металлы практически невозможно, так как серебро отличается гораздо большим удельным весом). На изломе алюминий дает мелкозернистую структуру; при сверлении стружка отходит легко, не липнет на сверло.

Определить различия можно и химическими методами. Если исследуемый образец поместить в раствор азотной кислоты, а через некоторое время (2-3 часа) нейтрализовать его раствором щелочи (подойдет и обычная питьевая сода), то в случае чистого алюминия выпадет полупрозрачный белый осадок, а медь в дюрале придаст осадку голубоватый оттенок.

Отличие от ЦАМ

Сложности при идентификации этих материалов возникают довольно часто, так как ЦАМ – сплавы из трех металлов (цинк, алюминий, медь) внешне очень похожи на чистый металл. Достоверный способ определения — с помощью перекиси водорода, 20%-ого раствора сульфида натрия или 10%-го раствора медного купороса: при нанесении нескольких капель любого их вышеперечисленных реагентов на заточенную поверхность (свежий срез) алюминий останется серебристо-белым, а ЦАМ потемнеет.

Отличие от нержавейки

Отличить эти материалы можно в домашних условиях всего за несколько минут. В первую очередь стоит обратить внимание на внешние различия: алюминиевая поверхность на ощупь более шершавая и матовая, нержавейка всегда хорошо блестит, даже если образец не отполирован. Нержавеющая сталь тоже не притягивается магнитом, но изделия из нее существенно тяжелее алюминиевых (плотность выше минимум в три раза). Далее делаем пробу «на нож» — на поверхности алюминия останется след, а нержавейка из-за высокой твердости останется неповрежденной. Можно также провести деталью по белой бумаге: алюминиевый образец оставит серый след, в то время как след от нержавеющей стали останется бесцветным. Специалисты по металлообработке предлагают еще один простой способ – распилить образец болгаркой. Нержавеющая сталь даст много искр, от алюминия искры не летят.

Отличие от других цветных металлов

Несмотря на то, что свойства металлов в основном идентичны, у каждого элемента есть свои отличительные особенности, по которым можно легко отличить металл от алюминия. Так, медь обладает ярким красноватым оттенком, золото – желтым цветом, свинец – очень высокой плотностью и хрупкостью, олово – высокой пластичностью, серебро – ярким блеском, железо и его сплавы – магнитными свойствами. При необходимости достоверную информацию можно найти в специальной справочной литературе или на профессиональных тематических форумах.

Стоит отметить, что все вышеперечисленные методы являются лишь оценочными и приблизительными: точный химический состав металлолома определят специалисты аккредитованной лаборатории. На все вопросы по теме алюминиевого лома ответят специалисты пунктов приема металлов.

Где допустимо применение цинковых сплавов и какие у них свойства

В 4 тысячелетии до н. э. человек впервые познакомился с самородками из металла. В дальнейшем он научился его обрабатывать и изготавливать инструменты для решения бытовых задач и оружие. С тех пор человек продолжает знакомиться и совершенствоваться в способах добычи и обработки металлов. Ключевую роль в истории сыграл цинк и цинковый сплав.

Свойства цинковых сплавов

Чтобы понимать какими свойствами должны обладать цинковые сплавы, необходимо знать характеристики цинка. Литейные качества, температура плавления, твердость и другие параметры напрямую зависят от химических и физических свойств цинка. Он представляет собой голубоватый металл. Это вещество не встречается в природных месторождениях в чистом виде. В процессе длительной обработки получается оксид цинка, из которого можно получить чистый металл.

Характеристики и свойства цинка

Перед описанием цинковых сплавов и их применения в различных направлениях производства требуется разобраться со свойствами цинка.

• При длительном нагревании может вступать в реакции с Н2О и сероводородом. В ее процессе выделяется водород.
• Не вступает в контакт с углеродом и азотом.
• Смешивается с различными неметаллами — кислородом, фосфором и серой.
• При соединении с щелочами, образуются цинкаты (это соли цинковой кислоты).
• Если смешивать металл с серной кислотой, могут образовываться различные вещества. Все зависит от количества кислоты.
• При очень высокой температуре металл может контактировать с различными газами (йод в газообразном состоянии, хлор и фтор).

• Представляет собой прочный металл. При нагревании до 100–150°С он становится пластичным. При разогревании более 210 °С металл изменяет свою форму. В сравнении с другими металлами цинк плавится при низкой температуре.
• Обладает хорошей теплопроводностью — 116 Вт/м К.
• Кипение материала при температуре — 906°С.
• Плотность — 7.133 гр./см куб.
• Плавление материала — 419°С.
• Максимальная прочность при растяжении — 200–250 МН/м2.
• Удельная теплота испарения — 114.8 КДж/моль.

Количество примесей в составе металла напрямую зависит от способа добычи, обработки и изначальной породы материала. Часто встречающиеся примеси, содержащиеся в цинке — никель, фтор, хлор и свинец.

Свинец и цинк называют неразлучной парой. Хоть свинец и является примесью, содержащейся в цинке, в месторождениях они совместно встречаются не очень часто. Большое количество свинца, содержащееся в изначальном материале, ухудшает его свойства. Быстрее развивается межкристальная коррозия. Чтобы удалить примеси посторонних металлов, используется дистилляционный способ.

Как примеси изменяют свойства цинка

Посторонние примеси, содержащиеся в цинке, ухудшают характеристики этого металла (при большом содержании). Первостепенная задача производителей — снизить количество свинца, кадмия и олова в этом металле, чтобы избежать межкристаллической коррозии.

Воздействие примесей на цинк:

• Свинец — усиливает растворимость металла в воде.
• Медь — ухудшает показатель пластичности. Металл становится более уязвимым для коррозии, однако улучшается его прочность.
• Мышьяк — ухудшает прочность и пластичность цинка даже при минимальном содержании.
• Олово — увеличивает ломкость готовых отливок.
• Кадмий — снижает пластичность металла.
• Сурьма — в процессе прокатки при больших температурах, увеличивает прочность и ухудшает пластичность цинка.

Практически все примеси считаются вредными для готовых заготовок. Из-за этого производители в первую очередь проводят ряд процедур, чтобы содержание цинка в готовой отливке было наиболее высоким.

Виды сплавов

В процессе развития технологий появились различные сплавы цинка. Соединение двух металлов может быть гораздо лучше по характеристикам, чем чистое сырье, очищенное и переплавленное в заготовки. Поговорим о самых известных сплавах цинка с другими металлами.

Медь и цинк

Производная смесь меди и цинка — латунь. Сплав известен с древних времен. Изначально он изготавливался в процессе сплавки цинковой руды и меди. В XVIII в. был впервые изготовлен сплав с добавлением металлического цинка. Существует 3 вида латуни:

• Зеленая — 60% меди.
• Золотистая — 75% меди.
• Желтая — 67% меди.

Раньше латунь использовалась при производстве монет и украшений.

Сталь и цинк

Оцинкованную сталь знает каждый человек. Ее можно встретить в любой квартире или на производстве. Эту смесь неразумно называть сплавом. На лист стали наносится слой цинкового напыления. При температуре в 400°С, жидкий цинк наносится на стальную поверхность. При такой температуре атомы двух металлов плотно связываются между друг другом и образуют железоцинковый сплав. Оцинкованные поверхности не ржавеют.

Олово и цинк

Сплав олова и цинка популярен в электропромышленности. Благодаря высокому показателю теплоемкости этот сплав использовался при изготовлении сосудов для хранения жидкости. Напитки длительное время оставались теплыми.

Алюминий и цинк

Сплавы алюминия и цинка с добавлением других металлов используются в литейном производстве. Получаемая смесь обладает хорошими литейными параметрами благодаря низкой температуре плавления.

Вреден ли цинковый сплав

С современным оборудованием производители добились снижения количества свинца и никеля в составе сплавов до минимума. Эти металлы несли в себе ключевую опасность для человеческого организма. Благодаря их уменьшению в составе готовый изделий бижутерия из цинковых сплавов считается безопасной для здоровья.

Применение

В нынешнее время применение сплавов цинка с другими металлами можно увидеть в различных отраслях производства.

Для защиты металлов от коррозии

Чтобы защитить другие металлы от развития коррозии, используется чистый материал, которым покрывается уязвимая поверхность. Процесс покрытия называется металлизация.

В автомобильной отрасли

Цинк и сплавы с его добавлением получили большую популярность в автомобильной отрасли. Смеси металлов используют для декоративного покрытия отдельных элементов автомобиля (ручки, бампера, решетки, зеркала). Зубчатые механизмы, рычажные механизмы, покрышки, аккумуляторах — содержат это вещество.

В производстве ювелирных украшений

Бижутерия и украшения из цинковых сплавов известны уже длительное время. Цинк часто смешивается с золотом. Для изготовления белого золота также используют этот металл. Он осветляет готовое изделие.

В строительстве

В строительстве широкое применение получили сплавы из цинка и других металлов. Например, их используют при производстве кровли. Из оцинковки изготавливается не только кровельное покрытие, но и различные трубы, желоба, ветровые планки, подшивка для свесов крыши.

В медицине

Если говорить о медицине, окись цинка часто используется в качестве антисептического средства. Также ее добавляют в составы использующиеся для ускорения регенерации.

Как происходит изготовление сплавов

Перед тем как разбираться с изготовлением сплавов, требуется понять, как получают чистый металл.

Самым известным способом считается дистилляционный. В первую очередь, концентрированный состав обжигается. Затем он разогревается до тех пор, пока не получится зернистая структура. После этого концентрированное вещество восстанавливается с помощью угля при нагревании до 1300°С. Пары, получаемые в этом процессе, конденсируют и разливают по формам. Далее жидкий металл отстаивается при температуре в 500°С. Из него выходит свинец и железо. После процесса дистилляции получается материал чистотой в 98–99%.

Также существует более сложный и дорогой способ обработки — ректификация. Во время этого процесса происходит теплообмен между жидкостью и паром. Теплообмен разделяет смеси и исключает примеси. На выходе получается материал чистотой в — 99–99.9%.

Есть еще один метод изготовления чистого материала — электролитический. После обжига концентрата его обрабатывают серной кислотой. Получившееся вещество подвергается очистке от примесей и проходит процесс электролиза (производится в свинцовых ваннах). В ваннах остается металл, который переплавляют с помощью индукционных печей. На выходе получается материал чистотой в 99.95%.

После получения чистого материала его расплавляют. В жидкий металл добавляют другие вещества для улучшения его технических характеристик. Чем лучше будет разогрет металл, тем лучше он будет заполнять литейные формы.

Цинковые сплавы используются в различных отраслях производства, изготовлении украшений и медицине (оксид). Оцинкованные листы и изготовленные из них материалы популярны в строительстве. При покупке сплава важно уточнить о содержании свинца и никеля в его составе. Эти 2 вещества вредны для здоровья человека.

Подписывайтесь на канал, ставьте лайки, делайте репосты, а мы будем размещать для Вас полезную информацию о металлах!
Так же Вы можете посетить наш информационный сайт все о металлах .