Metais e ligas entraram em nossas vidas tão de perto que às vezes nem pensamos neles. Já em 4-3 milênios aC, ocorreu o primeiro contato do homem com pepitas. Muito tempo se passou desde então, e a cada ano o processamento de metal só melhora.
Zinco desempenhou um grande papel nisso. Ligas baseadas nele são usadas em muitas indústrias. Neste artigo, veremos as ligas de zinco e seu papel em nossas vidas.
Metal de transição
Zinco é conhecido por ser um metal de transição frágil branco-azulado. É extraído de minérios semi-metálicos. O processo de obtenção de zinco puro é bastante complexo e demorado. Em primeiro lugar, o minério contendo 1-4% de zinco é enriquecido por flotação seletiva. Através deste processo são obtidos concentrados (55% Zn). Em seguida, você precisa obter óxido de zinco. Para isso, os concentrados resultantes são calcinados em fornos em leito fluidizado. Apenas deóxido de zinco, você pode obter esse metal em sua forma pura, e há duas maneiras de fazer isso.
Obtenção de zinco
O primeiro é eletrolítico, baseado no tratamento do óxido de zinco com ácido sulfúrico. Como resultado dessa reação, forma-se uma solução de sulfato, que é purificada das impurezas e submetida à eletrólise. O zinco é depositado em cátodos de alumínio, que é então fundido em fornos de indução. A pureza do zinco assim obtido é de cerca de 99,95%.
O segundo método, o mais antigo, é a destilação. Os concentrados são aquecidos a uma temperatura muito alta (cerca de 1000 ° C), são liberados vapores de zinco que, por condensação, se depositam em vasos de barro. Mas este método não dá tanta pureza quanto o primeiro. O vapor resultante contém cerca de 3% de várias impurezas, incluindo um elemento tão valioso como o cádmio. Portanto, o Zn é ainda purificado por segregação. A uma temperatura de 500°C é defendido por algum tempo e obtém-se uma pureza de 98%. Para produção adicional de ligas, isso é suficiente, porque o zinco ainda é ligado com os mesmos elementos. Se isso não for suficiente, a retificação é usada e o zinco é obtido com uma pureza de 99,995%. Assim, ambos os métodos permitem obter zinco de alta pureza.
Um par de metais inseparáveis
Normalmente, o chumbo está presente nas ligas de zinco como impureza. Na natureza, esse par inseparável de metais é encontrado com bastante frequência. Mas, de fato, um alto teor de chumbo em uma liga de zinco degrada suas propriedades físicas, criando uma tendência à corrosão intergranular se forconteúdo excede 0,007%. Chumbo e zinco são mais comumente encontrados juntos em bronzes de estanho e latão.
Se falarmos da eutética desses dois elementos, é importante notar que até uma temperatura de 800°C eles não se misturam e representam dois líquidos diferentes. Durante o resfriamento rápido, ocorre uma distribuição uniforme de Pb na forma de inclusões arredondadas ao longo dos contornos de grão. A liga zinco-chumbo é usada para fazer chapas de impressão devido ao fato de se dissolver muito rapidamente em ácido. Na maioria das vezes, as impurezas de chumbo são removidas do zinco usando um método de destilação.
Liga de cobre e zinco
O latão é uma liga conhecida antes mesmo de nossa era. Naquela época, o zinco ainda não havia sido descoberto, mas o minério era amplamente utilizado. Anteriormente, o latão era obtido pela liga de smithsonita (minério de zinco) e cobre. Foi apenas no século 18 que esta liga foi feita pela primeira vez usando zinco metálico.
Em nosso tempo, existem diversas variedades de latão: monofásico e bifásico. Os primeiros contêm cerca de 35% de zinco, enquanto os últimos contêm 50% e 4% de chumbo. Os latões monofásicos são muito dúcteis, enquanto a segunda variedade é caracterizada por fragilidade e dureza. Tendo considerado o diagrama de estado desses dois elementos, podemos concluir que eles formam uma série de fases eletrônicas: β, γ, ε. Uma variedade interessante de latão é tompak. Contém apenas até 10% de zinco e, devido a isso, possui uma ductilidade muito alta. Tompak é usado com sucesso para revestimento de aço e produção de bimetálicos. antes deleusado para fazer moedas e imitações de ouro.
Zinco e aço
Quase em todas as casas você pode encontrar coisas galvanizadas: baldes, panelas, água fervente, etc. Todos eles são protegidos de forma confiável contra ferrugem graças ao zinco. Figurativamente falando, é claro, o aço é revestido com esse metal e, logicamente, não estamos falando de uma liga. Por outro lado, sabendo como ocorre a galvanização, pode-se argumentar o contrário. O fato é que o zinco derrete a uma temperatura muito baixa (cerca de 400 ° C) e, quando entra na superfície do aço em estado líquido, se difunde nela.
Os átomos de ambas as substâncias estão fortemente ligados, formando uma liga de ferro-zinco. Por esta razão, podemos dizer com segurança que o Zn não está "colocado" no produto, mas "embutido" nele. Isso pode ser observado em uma situação familiar normal. Por exemplo, um arranhão aparece em um balde galvanizado. Está começando a enferrujar aqui? A resposta é inequívoca - não. Isso ocorre porque quando a umidade entra, os compostos de zinco começam a se decompor, mas ao mesmo tempo formam algum tipo de proteção para o aço. Portanto, na maioria dos casos, essas ligas de zinco são projetadas para proteger os produtos da corrosão. É claro que outras substâncias, como cromo ou níquel, também podem ser usadas para esses fins, mas o custo desses produtos será muitas vezes maior.
Estanho e zinco
Esta liga não é menos popular que as outras que já analisamos. Em 1917-1918 na Bulgária, foi amplamente utilizado para fazer vasos especiais que continham líquido quente por um longo tempo.(análogos de garrafas térmicas modernas). Atualmente, a liga de zinco-estanho é amplamente utilizada nas indústrias de rádio e elétrica. Isso se deve ao fato de que a composição com um teor de Zn de 20% é muito bem soldada e o polimento do depósito é mantido por um longo tempo.
Claro que, como revestimento anticorrosivo, esta liga também pode ser utilizada. Suas características são muito semelhantes ao revestimento de cádmio, mas ao mesmo tempo mais barato.
Propriedades das ligas de zinco
Claro, todas as composições com esse metal diferem umas das outras em sua porcentagem. Em geral, as ligas de zinco apresentam boas propriedades mecânicas e de fundição. Em primeiro lugar é a resistência à corrosão. Acima de tudo, manifesta-se em uma atmosfera de ar limpo e seco. Possíveis manifestações de corrosão podem ser vistas em cidades industriais. Isso se deve à presença de vapores de ácido clorídrico, cloro e óxidos de enxofre no ar, que, ao se condensarem com a umidade, dificultam a formação de uma película protetora. O cobre-estanho-zinco é uma liga caracterizada por altas propriedades protetoras. É esta composição que é menos suscetível à corrosão, especialmente em uma atmosfera industrial. Se falamos sobre as propriedades de fundição do zinco, é claro que elas dependem dos elementos de liga em suas ligas.
Então, por exemplo, o alumínio torna sua estrutura homogênea, de granulação fina, enobrece, reduz o efeito negativo do ferro. Outro elemento de liga importante é o cobre. Aumenta a resistência e reduzcorrosão intercristalina. A liga cobre-zinco possui alta resistência ao impacto, mas ao mesmo tempo perde parcialmente suas propriedades de fundição.
Campos de aplicação do zinco e suas ligas
Na verdade, peças feitas de ligas de zinco são bastante comuns em nosso tempo. Apesar do plástico estar substituindo os produtos de metal, em alguns casos eles não podem ser dispensados. Por exemplo, a indústria automotiva é uma indústria que não pode prescindir de ligas de zinco. Filtros, cárteres, carcaças de carburador e bomba de combustível, tampas de rodas, silenciadores - tudo isso e muito mais é feito com compostos desse elemento químico.
Devido ao fato de que as ligas de zinco têm boas propriedades de fundição, peças complexas de várias formas são fundidas a partir delas com uma espessura de parede mínima. A construção é outra área em que estas ligas são indispensáveis. O zinco laminado é usado para telhados, tubos e calhas. Apesar da tendência de redução da produção de ligas de zinco, não é possível abandonar sua produção devido ao relativo baixo custo e propriedades mecânicas do material.
