Tehnologia de elaborare a aliajelor pe bază de zinc

1. ZINCUL ELEMENTAR

Zincul este unul din metalele industriale importante, fiind utilizat în industria chimicã, industria poligraficã, în galvanotehnie şi în alte domenii ale tehnicii, atât sub formã metalicã, cât şi sub formã de aliaje.

Zincul se caracterizeazã printr-o plasticitate bunã la cald, proprietãţi mecanice medii şi o rezistenţã ridicatã la coroziune. Face parte din grupa a doua a sistemului lui Mendeleev, cu numãrul de ordine 30 şi cu o greutate atomicã de 65,38. Are 12 izotopi a cãror masã atomicã variazã între 62 şi 73, unii din ei fiind radioactivi. Cristalizeazã în sistemul hexagonal compact şi nu prezintã transformãri alotropice.

Cele mai importante proprietãţi fizico-mecanice ale zincului sunt date în tabelul2.8.

Tabelul 2.8

Proprietãţile fizico-mecanice ale zincului

Nr. crt. Proprietatea U.M. Valoarea

1 Temperatura de topire *C

419,5

2 Temperatura de fierbere *C

906,4

3 Densitatea metalului turnat kg/dm 7,13

4 Densitatea metalului topit kg/dm 6,92

5 Cãldura latentã de topire kcal/mol 0,153

6 Cãldura specificã la 20 kJ/g**C*4,18

0,09*10

7 Coeficient de dilatare liniarã între 20...250 J/cm*s**C*4,18

39,5*10

8 Rezistenţa la rupere la tracţiune, în stare turnatã [daN/mm] 8...10

9 Rezistenţa la rupere la tracţiune, în stare deformatã [daN/mm] 11...15

10 Rezistenţa la rupere la tracţiune, în stare recoaptã [daN/mm] 7...10

11 Rezistenţa la curgere a zincului turnat [daN/mm] 7,5

12 Rezistenţa la curgere a zincului deformat [daN/mm] 8...10

13 Alungirea relativã a zincului turnat % 0,3...0,5

14 Alungirea relativã a zincului deformat % 10...20

15 Alungirea relativã a zincului recopt % 40...50

16 Duritatea Brinell în stare turnatã [daN/mm] 30...40

17 Duritatea Brinell în stare deformatã [daN/mm] 35...45

Proprietãţi chimice. Zincul se dizolvã bine în acizi şi alcalii, iar încãlzit la roşu descompune energic vaporii de apã. Oxizii unor metale (Cd, Pb, Cu, Ni) sunt reduşi de zinc.

Pânã la temperaturi de 600 *C dizolvã hidrogenul, atât în stare solidã, cât şi dupã trecerea în stare lichidã.

Zincul în atmosferã uscatã nu se oxideazã, pãstrându-şi suprafaţa strãlucitoare mult timp; numai la temperaturi peste 150*C începe sã se formeze în mod vizibil oxidul de zinc. În oxigen perfect uscat oxidarea metalului are loc foarte lent, chiar la 400*C, însã, trecut în stare lichidã se oxideazã repede şi se acoperã la suprafaţã cu o crustã de culoare cenuşie. Pelicula de la suprafaţa bãii metalice este formatã dintr-un amestec de oxid de zinc cu particule de zinc metalic (explicându-se în acest mod culoarea sa cenuşie). S-a emis, de asemenea, ipoteza cã aceastã crustã ar fi un suboxid de zinc, ZnO, dar nu existã dovezi convingãtoare în acest sens.

Prezenţa unor fondanţi, a SO, a vaporilor de HCl sau de acizi organici, în atmosfera agregatului de elaborare accelereazã apariţia peliculei, iar amoniacul şi bioxidul de carbon au o acţiune inversã.

2.4.1.1. Influenţa elementelor însoţitoare asupra zincului

Cele mai frecvente elemente în zincul industrial sunt: staniul, plumbul, fierul, cadmiul, magneziul, cuprul, arseniul, stibiul etc.

Staniul formeazã cu zincul un eutectic uşor fuzibil, care se separã la limitele grãunţilor şi provoacã apariţia fisurilor la prelucrarea plasticã la cald a metalului. De aceea, zincul destinat pentru laminare nu trebuie sã conţinã mai mult de 0,002 % Sn.

Plumbul are o influenţã redusã asupra caracteristicilor mecanice, dar mãreşte solubilitatea metalului în acizi. De aceea, în aliajele de zinc destinate industriei poligrafice se introduce plumb, pânã la 1 %, pentru a uşura dizolvarea în acizi, la obţinerea clişeelor zincografice.

Fierul mãreşte duritatea, dar scade puternic plasticitatea. Zincul care conţine numai miimi de procente de fier recristalizeazã la temperatura camerei, în cazul în care conţinutul de fier ajunge la 0,01 %, recristalizarea se produce la temperaturi mai mari de 100*C. Acest element provocând întârzierea recristalizãrii, contribuie la obţinerea unor table ecruisate. La un conţinut de 0,2 % Fe, metalul devine atât de fragil, încât prelucrarea sa prin deformare plasticã este aproape imposibilã.

Cadmiul, deşi formeazã cu zincul un eutectic uşor fuzibil, la 266*C, influenţeazã în micã mãsurã proprietãţile de plasticitate, întrucât solubilitatea sa în zinc, în stare solidã, este de 2 %.

Magneziul produce durificarea şi fragilitatea zincului, datoritã formãrii de faze intermetalice dure.

Prezenţa simultanã în zinc a elementelor Pb, Sn şi Cd provoacã o reducere bruscã a rezistenţei la coroziune.

Cea mai mare cantitate de zinc este folositã la obţinerea alamelor. De asemenea este utilizat în diferite domenii ale tehnici, în special în industria constructoare de maşini, galvanotehnie, metalurgia aurului şi plumbului.

În afara folosirii în stare metalicã, zincul este întrebuinţat adesea în industria vopselelor, a cauciucului, în ceramicã şi în industria mãtãsii artificiale, sub formã de oxid şi sãruri ale diferiţilor acizi. În ultimul timp, clorura de zinc (ZnCl ) a cãpãtat o mare întrebuinţare la rafinarea aliajelor metalelor neferoase.