Metaller ve alaşımlar hayatımıza o kadar yakından girdi ki bazen aklımıza bile gelmiyor. 4-3 bin yıl gibi erken bir tarihte, insanın külçelerle ilk tanışması gerçekleşti. O zamandan bu yana çok zaman geçti ve metal işleme her yıl sadece gelişti.
Çinko bunda büyük rol oynadı. Buna dayalı alaşımlar birçok endüstride kullanılmaktadır. Bu yazıda çinko alaşımlarına ve hayatımızdaki rolüne bakacağız.
Geçiş metali
Çinko, mavimsi beyaz kırılgan bir geçiş metali olarak bilinir. Yarı metalik cevherlerden çıkarılır. Saf çinko elde etme süreci oldukça karmaşık ve zaman alıcıdır. Öncelikle %1-4 çinko içeren cevher seçici flotasyon ile zenginleştirilir. Bu işlem sayesinde konsantreler (%55 Zn) elde edilir. Ardından, çinko oksit almanız gerekir. Bunun için elde edilen konsantreler, akışkan yataklı fırınlarda kalsine edilir. Sadece buradançinko oksit, bu metali saf haliyle elde edebilirsiniz ve bunu yapmanın iki yolu vardır.
Çinko elde etmek
İlki, çinko oksidin sülfürik asit ile işlenmesine dayanan elektrolitiktir. Bu reaksiyonun bir sonucu olarak, safsızlıklardan arındırılan ve elektrolize tabi tutulan bir sülfat çözeltisi oluşur. Çinko alüminyum katotlarda biriktirilir ve daha sonra indüksiyon fırınlarında eritilir. Bu şekilde elde edilen çinkonun saflığı yaklaşık %99,95'tir.
İkinci yöntem, en eskisi damıtmadır. Konsantreler çok yüksek bir sıcaklığa (yaklaşık 1000 ° C) ısıtılır, yoğunlaşma yoluyla kil kaplara yerleşen çinko buharları salınır. Ancak bu yöntem, ilki gibi saflık vermez. Ortaya çıkan buhar, kadmiyum gibi değerli bir element dahil olmak üzere çeşitli safsızlıkların yaklaşık %3'ünü içerir. Bu nedenle, Zn segregasyon yoluyla daha da saflaştırılır. 500°C sıcaklıkta bir süre korunur ve %98 saflık elde edilir. Daha fazla alaşım üretimi için bu yeterlidir, çünkü çinko hala aynı elementlerle alaşımlıdır. Bu da yetmezse rektifikasyon yapılır ve %99,995 saflıkta çinko elde edilir. Böylece her iki yöntem de yüksek saflıkta çinko elde edilmesini sağlar.
Ayrılmaz bir metal çifti
Tipik olarak, kurşun çinko alaşımlarında safsızlık olarak bulunur. Doğada, bu ayrılmaz metal çifti oldukça sık bulunur. Ama aslında, bir çinko alaşımındaki yüksek kurşun içeriği, fiziksel özelliklerini bozar ve eğer öyleyse taneler arası korozyon eğilimi yaratır.içerik %0,007'yi aşıyor. Kurşun ve çinko en çok kalay bronzları ve pirinçte birlikte bulunur.
Bu iki elementin ötektiği hakkında konuşursak, 800°C'ye kadar birbirleriyle karışmadıklarını ve iki farklı sıvıyı temsil ettiklerini belirtmek önemlidir. Hızlı soğutma sırasında, tane sınırları boyunca yuvarlak kapanımlar şeklinde düzgün bir Pb dağılımı meydana gelir. Çinko-kurşun alaşımı, asitte çok hızlı çözünmesi nedeniyle baskı plakalarının yapımında kullanılır. Çoğu zaman, kurşun safsızlıkları bir damıtma yöntemi kullanılarak çinkodan çıkarılır.
Bakır çinko alaşımı
Pirinç çağımızdan önce bile bilinen bir alaşımdır. O zamanlar çinko henüz keşfedilmemişti, ancak cevher yaygın olarak kullanılıyordu. Daha önce pirinç, smithsonit (çinko cevheri) ve bakırın alaşımlanmasıyla elde ediliyordu. Bu alaşım ancak 18. yüzyılda metalik çinko kullanılarak yapılmıştır.
Günümüzde, birkaç çeşit pirinç vardır: tek fazlı ve iki fazlı. İlki yaklaşık %35 çinko içerirken, ikincisi %50 ve %4 kurşun içerir. Tek fazlı pirinçler çok sünektir, ikinci çeşit ise kırılganlık ve sertlik ile karakterize edilir. Bu iki elementin durum diyagramını göz önünde bulundurarak, bunların bir dizi elektronik faz oluşturduğu sonucuna varabiliriz: β, γ, ε. İlginç bir pirinç çeşidi tompaktır. Sadece %10'a kadar çinko içerir ve bu nedenle çok yüksek sünekliğe sahiptir. Tompak, çelik kaplama ve bimetal üretiminde başarıyla kullanılmaktadır. ondan öncemadeni para ve taklit altın yapmak için kullanılır.
Çinko ve çelik
Neredeyse her evde galvanizli şeyler bulabilirsiniz: kovalar, tencereler, kaynar su vb. Çinko sayesinde hepsi paslanmaya karşı güvenilir bir şekilde korunur. Mecazi olarak konuşursak, elbette çelik bu metalle kaplanır ve mantıksal olarak bir alaşımdan bahsetmiyoruz. Öte yandan, galvanizlemenin nasıl gerçekleştiğini bilerek, bunun tam tersi tartışılabilir. Gerçek şu ki çinko çok düşük bir sıcaklıkta (yaklaşık 400 °C) erir ve sıvı halde çelik yüzeye girdiğinde onun içine yayılır.
Her iki maddenin atomları birbirine çok sıkı bir şekilde bağlıdır ve bir demir-çinko alaşımı oluşturur. Bu nedenle Zn'nin ürün üzerine "döşeme" değil, "gömme" olduğunu rahatlıkla söyleyebiliriz. Bu, normal bir hane durumunda gözlemlenebilir. Örneğin, galvanizli bir kova üzerinde bir çizik belirir. Burada paslanmaya mı başladı? Cevap kesindir - hayır. Bunun nedeni, nem girdiğinde çinko bileşiklerinin parçalanmaya başlaması, ancak aynı zamanda çelik için bir tür koruma oluşturmalarıdır. Bu nedenle, çoğu durumda, bu tür çinko alaşımları, ürünleri korozyondan korumak için tasarlanmıştır. Elbette bu amaçlar için krom veya nikel gibi başka maddeler de kullanılabilir ancak bu ürünlerin maliyeti çok daha fazla olacaktır.
Kalay ve çinko
Bu alaşım, daha önce incelediğimiz diğerlerinden daha az popüler değil. 1917-1918'de Bulgaristan'da, uzun süre ılık sıvı tutan özel kaplar yapmak için yaygın olarak kullanıldı.(modern termosların analogları). Günümüzde çinko-kalay alaşımı radyo ve elektrik endüstrilerinde çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun nedeni, %20 Zn içeriğine sahip bileşimin çok iyi lehimlenmesi ve tortu cilasının uzun süre korunmasıdır.
Tabii ki, korozyon önleyici kaplama olarak bu alaşım da kullanılabilir. Özellikleri kadmiyum kaplamaya çok benzer, ancak aynı zamanda daha ucuzdur.
Çinko alaşımlarının özellikleri
Tabii ki, bu metale sahip tüm bileşimler yüzde olarak birbirinden farklıdır. Genel olarak çinko alaşımları iyi döküm ve mekanik özelliklere sahiptir. İlk ve en önemlisi korozyon direncidir. Hepsinden önemlisi, kuru temiz hava atmosferinde kendini gösterir. Korozyonun olası belirtileri endüstriyel şehirlerde görülebilir. Bunun nedeni havadaki hidroklorik asit buharlarının, klorin ve kükürt oksitlerin bulunmasıdır, bu da nemle yoğunlaşarak koruyucu bir film oluşturmayı zorlaştırır. Bakır-kalay-çinko, yüksek koruyucu özelliklerle karakterize edilen bir alaşımdır. Özellikle endüstriyel bir atmosferde korozyona en az duyarlı olan bu bileşimdir. Çinkonun döküm özelliklerinden bahsedecek olursak, tabii ki bunlar alaşımlarındaki alaşım elementlerine bağlıdır.
Örneğin alüminyum, yapısını homojen hale getirir, ince taneli yapar, soylulaştırır, demirin olumsuz etkisini az altır. Bir diğer önemli alaşım elementi bakırdır. Gücü arttırır ve az altırkristaller arası korozyon. Bakır-çinko alaşımı yüksek darbe dayanımına sahiptir ancak aynı zamanda döküm özelliklerini kısmen kaybeder.
Çinko ve alaşımlarının uygulama alanları
Aslında çinko alaşımlarından yapılmış parçalar zamanımızda oldukça yaygındır. Plastiğin metal ürünlerin yerini almasına rağmen, bazı durumlarda bunlardan vazgeçilemez. Örneğin otomotiv sektörü çinko alaşımları olmadan yapamayacakları bir sektördür. Filtreler, karterler, karbüratör ve yakıt pompası gövdeleri, tekerlek kapakları, susturucular - tüm bunlar ve çok daha fazlası bu kimyasal elementin bileşikleri kullanılarak yapılır.
Çinko alaşımlarının iyi döküm özelliklerine sahip olması nedeniyle, bunlardan çeşitli şekillerde karmaşık parçalar minimum duvar kalınlığı ile dökülür. İnşaat, bu alaşımların vazgeçilmez olduğu bir diğer alandır. Haddelenmiş çinko çatı, boru ve oluklar için kullanılır. Çinko alaşımlarının üretimini az altma eğilimi olmasına rağmen, malzemenin göreceli ucuzluğu ve mekanik özellikleri nedeniyle üretimlerinden vazgeçmek mümkün değildir.
