מתכות וסגסוגות נכנסו לחיינו כל כך מקרוב שלפעמים אנחנו אפילו לא חושבים עליהם. כבר ב-4-3 אלפי שנים לפני הספירה, התרחשה ההיכרות הראשונה של האדם עם נאגטס. הרבה זמן עבר מאז, ובכל שנה עיבוד המתכות רק השתפר.
אבץ שיחק תפקיד גדול בזה. סגסוגות המבוססות עליו משמשות בתעשיות רבות. במאמר זה, נבחן סגסוגות אבץ ותפקידן בחיינו.
מתכת מעבר
אבץ ידוע כמתכת מעבר שבירה-כחלחלה-לבנה. הוא נכרה מעפרות מתכתיות למחצה. תהליך השגת אבץ טהור הוא די מורכב ודורש זמן. קודם כל, עפרה המכילה 1-4% אבץ מועשרת על ידי ציפה סלקטיבית. בתהליך זה מתקבלים תרכיזים (55% Zn). לאחר מכן, אתה צריך לקבל תחמוצת אבץ. לשם כך, התרכיזים המתקבלים מבוהלים בתנורים במיטה נוזלית. רק מתחמוצת אבץ, אתה יכול להשיג את המתכת הזו בצורתה הטהורה, ויש שתי דרכים לעשות זאת.
השגת אבץ
הראשון הוא אלקטרוליטי, המבוסס על טיפול בתחמוצת אבץ עם חומצה גופרתית. כתוצאה מתגובה זו, נוצרת תמיסת סולפט, המטוהרת מזיהומים ונתונה לאלקטרוליזה. אבץ מופקד על קתודות אלומיניום, אשר לאחר מכן מומס בתנורי אינדוקציה. טוהר האבץ המתקבל כך הוא בערך 99.95%.
השיטה השנייה, הוותיקה ביותר, היא זיקוק. התרכיזים מחוממים לטמפרטורה גבוהה מאוד (כ-1000 מעלות צלזיוס), משתחררים אדי אבץ, אשר, על ידי עיבוי, מתיישבים על כלי חרס. אבל שיטה זו אינה נותנת טוהר כמו הראשונה. האדים המתקבלים מכילים כ-3% של זיהומים שונים, כולל יסוד יקר ערך כמו קדמיום. לכן, Zn מטוהר עוד יותר על ידי הפרדה. בטמפרטורה של 500 מעלות צלזיוס הוא מוגן למשך זמן מה ומתקבל טוהר של 98%. לייצור נוסף של סגסוגות, זה מספיק, כי אז אבץ עדיין סגסוגת עם אותם אלמנטים. אם זה לא מספיק, משתמשים בתיקון ומתקבל אבץ בטוהר של 99.995%. לפיכך, שתי השיטות מאפשרות השגת אבץ בטוהר גבוה.
זוג מתכות בלתי נפרד
בדרך כלל, עופרת קיימת בסגסוגות אבץ כטומאה. בטבע, זוג מתכות בלתי נפרד זה נמצא לעתים קרובות למדי. אבל למעשה, תכולת עופרת גבוהה בסגסוגת אבץ פוגעת בתכונות הפיזיקליות שלה, ויוצרות נטייה לקורוזיה בין-גרגירית אם היאהתוכן עולה על 0.007%. עופרת ואבץ נמצאים לרוב יחד בברונזה מפח ופליז.
אם מדברים על האאוטטיקה של שני היסודות הללו, חשוב לציין שעד טמפרטורה של 800°C הם לא מתערבבים זה עם זה ומייצגים שני נוזלים שונים. במהלך קירור מהיר, מתרחשת התפלגות אחידה של Pb בצורה של תכלילים מעוגלים לאורך גבולות התבואה. סגסוגת עופרת אבץ משמשת לייצור לוחות הדפסה בשל העובדה שהיא מתמוססת מהר מאוד בחומצה. לרוב, זיהומי עופרת מוסרים מהאבץ בשיטת זיקוק.
סגסוגת אבץ נחושת
פליז היא סגסוגת ידועה עוד לפני תקופתנו. באותה תקופה עדיין לא התגלה אבץ, אך נעשה שימוש נרחב בעפרה. בעבר, פליז הושג על ידי סגסוגת smithsonite (עפרת אבץ) ונחושת. רק במאה ה-18 סגסוגת זו נוצרה לראשונה באמצעות אבץ מתכתי.
בתקופתנו ישנם מספר זנים של פליז: חד-פאזי ודו-פאזי. הראשונים מכילים כ-35% אבץ, בעוד שהאחרונים מכילים 50% ו-4% עופרת. פליז חד פאזי הם רקיעים מאוד, בעוד שהזן השני מאופיין בשבירות וקשיות. לאחר ששקלנו את דיאגרמת המצב של שני האלמנטים הללו, אנו יכולים להסיק שהם יוצרים סדרה של שלבים אלקטרוניים: β, γ, ε. מגוון מעניין של פליז הוא טומפאק. הוא מכיל רק עד 10% אבץ ובשל כך הוא בעל גמישות גבוהה מאוד. Tompak משמש בהצלחה לחיפוי פלדה וייצור דו-מתכת. לפניומשמש לייצור מטבעות וחיקוי זהב.
אבץ ופלדה
כמעט בכל בית אפשר למצוא דברים מגולוונים: דליים, סירים, מים רותחים וכו'. כולם מוגנים בצורה אמינה מחלודה הודות לאבץ. באופן פיגורטיבי, כמובן, פלדה מצופה במתכת זו, ולפי היגיון, אנחנו לא מדברים על סגסוגת. מצד שני, בידיעה כיצד מתרחשת הגלוון, ניתן לטעון להיפך. העובדה היא שאבץ נמס בטמפרטורה נמוכה מאוד (כ-400 מעלות צלזיוס), וכאשר הוא נכנס למשטח הפלדה במצב נוזלי, הוא מתפזר לתוכו.
האטומים של שני החומרים קשורים זה בזה מאוד, ויוצרים סגסוגת ברזל-אבץ. מסיבה זו, אנו יכולים לומר בבטחה כי Zn אינו "מונח" על המוצר, אלא "מוטבע" בו. ניתן להבחין בכך במצב משק בית רגיל. לדוגמה, מופיעה שריטה על דלי מגולוון. מתחיל להחליד פה? התשובה היא חד משמעית - לא. הסיבה לכך היא שכאשר לחות נכנסת, תרכובות אבץ מתחילות להתפרק, אך במקביל הן יוצרות איזושהי הגנה לפלדה. אז, ברוב המקרים, סגסוגות אבץ כאלה נועדו להגן על מוצרים מפני קורוזיה. כמובן שניתן להשתמש גם בחומרים אחרים, כמו כרום או ניקל, למטרות אלו, אך העלות של מוצרים אלו תהיה גבוהה פי כמה.
פח ואבץ
הסגסוגת הזו פופולרית לא פחות מהאחרות שכבר סקרנו. בשנים 1917-1918 בבולגריה, נעשה בו שימוש נרחב לייצור כלים מיוחדים שהחזיקו נוזל חם לאורך זמן.(אנלוגים של תרמוסים מודרניים). כיום, סגסוגת אבץ-פח נמצאת בשימוש נרחב מאוד בתעשיות הרדיו והחשמל. זה נובע מהעובדה שההרכב עם תכולת Zn של 20% מולחם היטב, וליטוש הפיקדון נשמר לאורך זמן.
כמובן, כציפוי נגד קורוזיה, ניתן להשתמש גם בסגסוגת זו. המאפיינים שלו דומים מאוד לציפוי קדמיום, אך יחד עם זאת פחות יקר.
מאפיינים של סגסוגות אבץ
כמובן, כל הקומפוזיציות עם מתכת זו נבדלות זו מזו באחוז שלה. באופן כללי, לסגסוגות אבץ יש תכונות יציקה ותכונות מכניות טובות. בראש ובראשונה היא עמידות בפני קורוזיה. יותר מכל, זה מתבטא באווירה של אוויר נקי יבש. ניתן לראות ביטויים אפשריים של קורוזיה בערים תעשייתיות. זאת בשל נוכחותם של אדי חומצה הידרוכלורית, תחמוצות כלור וגופרית באוויר, אשר מתעבות בלחות מקשים על יצירת סרט מגן. נחושת-פח-אבץ היא סגסוגת המאופיינת בתכונות הגנה גבוהות. הרכב זה הוא הפחות רגיש לקורוזיה, במיוחד באווירה תעשייתית. אם אנחנו מדברים על תכונות היציקה של אבץ, אז, כמובן, הן תלויות ביסודות הסגסוגות בסגסוגות שלו.
אז, למשל, האלומיניום הופך את המבנה שלהם להומוגני, לדק, מאציל אותו, מפחית את ההשפעה השלילית של ברזל. אלמנט סגסוג חשוב נוסף הוא נחושת. זה מגביר כוח ומפחיתקורוזיה בין גבישית. לסגסוגת הנחושת-אבץ חוזק פגיעה גבוה, אך במקביל מאבדת חלקית את תכונות היציקה שלה.
שדות יישום של אבץ וסגסוגותיו
למעשה, חלקים העשויים מסגסוגות אבץ נפוצים למדי בתקופתנו. למרות העובדה שפלסטיק מחליף מוצרי מתכת, במקרים מסוימים לא ניתן לוותר עליהם. למשל, תעשיית הרכב היא תעשייה שלא יכולה בלי סגסוגות אבץ. מסננים, פחיות, בתי קרבורטור ומשאבות דלק, כיסויי גלגלים, משתיקי קול - כל זה ועוד הרבה יותר נעשה באמצעות תרכובות של יסוד כימי זה.
בשל העובדה שלסגסוגות אבץ תכונות יציקה טובות, יוצקים מהן חלקים מורכבים בצורות שונות בעובי דופן מינימלי. בנייה היא תחום נוסף שבו סגסוגות אלו הן הכרחיות. אבץ מגולגל משמש לקירוי, צינורות ומרזבים. למרות העובדה שקיימת נטייה להפחית את ייצור סגסוגות אבץ, לא ניתן לנטוש את ייצורן בשל הזולות היחסית ותכונותיו המכניות של החומר.
