Les métaux et les alliages sont entrés si étroitement dans nos vies que parfois nous n'y pensons même pas. Dès 4-3 millénaires avant JC, la première connaissance de l'homme avec des pépites a eu lieu. Beaucoup de temps s'est écoulé depuis lors et chaque année, le traitement des métaux n'a fait que s'améliorer.
Zinc a joué un grand rôle à cet égard. Les alliages à base de celui-ci sont utilisés dans de nombreuses industries. Dans cet article, nous examinerons les alliages de zinc et leur rôle dans nos vies.
Métal de transition
Le zinc est connu pour être un métal de transition cassant blanc bleuâtre. Il est extrait de minerais semi-métalliques. Le processus d'obtention de zinc pur est assez complexe et prend du temps. Tout d'abord, le minerai contenant de 1 à 4 % de zinc est enrichi par flottation sélective. Grâce à ce procédé, des concentrés (55% Zn) sont obtenus. Ensuite, vous devez obtenir de l'oxyde de zinc. Pour cela, les concentrés obtenus sont calcinés dans des fours en lit fluidisé. Seulement del'oxyde de zinc, vous pouvez obtenir ce métal sous sa forme pure, et il y a deux façons de le faire.
Obtenir du zinc
Le premier est électrolytique, basé sur le traitement de l'oxyde de zinc avec de l'acide sulfurique. À la suite de cette réaction, une solution de sulfate est formée, qui est purifiée des impuretés et soumise à une électrolyse. Le zinc est déposé sur des cathodes d'aluminium, qui est ensuite fondu dans des fours à induction. La pureté du zinc ainsi obtenu est d'environ 99,95 %.
La deuxième méthode, la plus ancienne, est la distillation. Les concentrés sont chauffés à très haute température (environ 1000°C), des vapeurs de zinc se dégagent qui, par condensation, se déposent sur des récipients en argile. Mais cette méthode ne donne pas une telle pureté que la première. La vapeur résultante contient environ 3% de diverses impuretés, y compris un élément aussi précieux que le cadmium. Par conséquent, le Zn est encore purifié par ségrégation. A une température de 500°C, il est défendu pendant un certain temps et une pureté de 98% est obtenue. Pour la production ultérieure d'alliages, cela suffit, car le zinc est alors toujours allié aux mêmes éléments. Si cela ne suffit pas, une rectification est utilisée et le zinc est obtenu avec une pureté de 99,995 %. Ainsi, les deux méthodes permettent d'obtenir du zinc de haute pureté.
Une paire inséparable de métaux
Généralement, le plomb est présent dans les alliages de zinc en tant qu'impureté. Dans la nature, cette paire inséparable de métaux se retrouve assez souvent. Mais en fait, une teneur élevée en plomb dans un alliage de zinc dégrade ses propriétés physiques, créant une tendance à la corrosion intergranulaire s'il estle contenu dépasse 0,007 %. Le plomb et le zinc se trouvent le plus souvent ensemble dans les bronzes à l'étain et le laiton.
Si on parle de l'eutectique de ces deux éléments, il est important de noter que jusqu'à une température de 800°C ils ne se mélangent pas et représentent deux liquides différents. Lors d'un refroidissement rapide, une distribution uniforme de Pb se produit sous la forme d'inclusions arrondies le long des joints de grains. L'alliage zinc-plomb est utilisé pour fabriquer des plaques d'impression en raison du fait qu'il se dissout très rapidement dans l'acide. Le plus souvent, les impuretés de plomb sont éliminées du zinc à l'aide d'une méthode de distillation.
Alliage cuivre-zinc
Le laiton est un alliage connu avant même notre ère. A cette époque, le zinc n'avait pas encore été découvert, mais le minerai était largement utilisé. Auparavant, le laiton était obtenu par alliage de smithsonite (minerai de zinc) et de cuivre. Ce n'est qu'au XVIIIe siècle que cet alliage a été fabriqué pour la première fois à partir de zinc métallique.
A notre époque, il existe plusieurs variétés de laiton: monophasé et biphasé. Les premiers contiennent environ 35 % de zinc, tandis que les seconds contiennent 50 % et 4 % de plomb. Les laitons monophasés sont très ductiles, tandis que la seconde variété se caractérise par sa fragilité et sa dureté. Après avoir considéré le diagramme d'état de ces deux éléments, nous pouvons conclure qu'ils forment une série de phases électroniques: β, γ, ε. Une variété intéressante de laiton est le tompak. Il ne contient que jusqu'à 10 % de zinc et, de ce fait, il a une ductilité très élevée. Tompak est utilisé avec succès pour le revêtement en acier et la production de bimétal. avant luiutilisé pour fabriquer des pièces de monnaie et de l'imitation de l'or.
Zinc et acier
Presque dans toutes les maisons, vous pouvez trouver des objets galvanisés: des seaux, des casseroles, de l'eau bouillante, etc. Tous sont protégés de manière fiable contre la rouille grâce au zinc. Au sens figuré, bien sûr, l'acier est revêtu de ce métal, et logiquement, on ne parle pas d'un alliage. D'autre part, sachant comment se produit la galvanisation, on peut soutenir l'inverse. Le fait est que le zinc fond à très basse température (environ 400 ° C) et lorsqu'il pénètre dans la surface de l'acier à l'état liquide, il s'y diffuse.
Les atomes des deux substances sont très étroitement liés, formant un alliage fer-zinc. Pour cette raison, nous pouvons dire en toute sécurité que le Zn n'est pas "posé" sur le produit, mais "incorporé" dans celui-ci. Ceci peut être observé dans une situation de ménage normale. Par exemple, une rayure apparaît sur un seau galvanisé. Ça commence à rouiller ici ? La réponse est sans équivoque - non. En effet, lorsque l'humidité pénètre, les composés de zinc commencent à se décomposer, mais en même temps, ils forment une sorte de protection pour l'acier. Ainsi, dans la plupart des cas, ces alliages de zinc sont conçus pour protéger les produits de la corrosion. Bien sûr, d'autres substances, telles que le chrome ou le nickel, peuvent également être utilisées à ces fins, mais le coût de ces produits sera bien plus élevé.
Étain et zinc
Cet alliage n'est pas moins populaire que les autres que nous avons déjà examinés. En 1917-1918 en Bulgarie, il était largement utilisé pour fabriquer des récipients spéciaux qui retenaient longtemps un liquide chaud.(analogues des thermos modernes). De nos jours, l'alliage zinc-étain est très largement utilisé dans les industries radio et électrique. Cela est dû au fait que la composition avec une teneur en Zn de 20% est très bien soudée et que le polissage du dépôt est maintenu pendant longtemps.
Bien sûr, en tant que revêtement anti-corrosion, cet alliage peut également être utilisé. Ses caractéristiques sont très similaires au revêtement de cadmium, mais en même temps moins cher.
Propriétés des alliages de zinc
Bien sûr, toutes les compositions avec ce métal diffèrent les unes des autres par leur pourcentage. En général, les alliages de zinc ont de bonnes propriétés de coulée et mécaniques. Tout d'abord, la résistance à la corrosion. Surtout, il se manifeste dans une atmosphère d'air sec et pur. Des manifestations possibles de corrosion peuvent être observées dans les villes industrielles. Cela est dû à la présence de vapeurs d'acide chlorhydrique, de chlore et d'oxydes de soufre dans l'air qui, en se condensant avec l'humidité, rendent difficile la formation d'un film protecteur. Le cuivre-étain-zinc est un alliage qui se caractérise par des propriétés protectrices élevées. C'est cette composition qui est la moins sensible à la corrosion, notamment en atmosphère industrielle. Si nous parlons des propriétés de coulée du zinc, elles dépendent bien sûr des éléments d'alliage dans ses alliages.
Ainsi, par exemple, l'aluminium rend leur structure homogène, à grain fin, l'ennoblit, réduit l'effet négatif du fer. Un autre élément d'alliage important est le cuivre. Il augmente la force et réduitcorrosion intercristalline. L'alliage cuivre-zinc a une résistance élevée aux chocs, mais perd en même temps partiellement ses propriétés de coulée.
Domaines d'application du zinc et de ses alliages
En fait, les pièces en alliages de zinc sont assez courantes à notre époque. Malgré le fait que le plastique remplace les produits métalliques, dans certains cas, on ne peut pas s'en passer. Par exemple, l'industrie automobile est une industrie qui ne peut pas se passer des alliages de zinc. Filtres, puisards, carters de carburateur et de pompe à carburant, enjoliveurs, silencieux - tout cela et bien plus encore est fabriqué à l'aide de composés de cet élément chimique.
En raison du fait que les alliages de zinc ont de bonnes propriétés de coulée, des pièces complexes de différentes formes en sont coulées avec une épaisseur de paroi minimale. La construction est un autre domaine dans lequel ces alliages sont indispensables. Le zinc laminé est utilisé pour les toitures, les tuyaux et les gouttières. Malgré le fait qu'il existe une tendance à réduire la production d'alliages de zinc, il n'est pas possible d'abandonner leur production en raison du bon marché relatif et des propriétés mécaniques du matériau.
