Цынк шырока выкарыстоўваецца ў розных галінах прамысловасці з-за яго выдатнай устойлівасці да карозіі, што робіць яго папулярным матэрыялам для пакрыццяў, сплавы, і прамысловыя прыкладанні.
Але часта ўзнікае агульнае пытанне: Цынкавая іржа? Каб адказаць на гэта, мы павінны вывучыць ўласцівасці цынку, навука за іржой, і унікальная ўстойлівасць да карозіі гэтага універсальнага металу.
Давайце больш уважліва паглядзім на паводзіны цынку пры ўздзеянні розных умоў навакольнага асяроддзя і яго параўнанне з традыцыйным іржаўленнем.
1. Што такое цынк?
Цынк - блакітнавата-белы метал з хімічным сімвалам Zn. Яго шмат у зямной кары і выкарыстоўвалі на працягу тысячагоддзяў, асабліва для цынкавання сталі і іншых металаў.
Цынк высока цэніцца за яго трываласць і здольнасць супрацьстаяць карозіі.
Гэта ключавы матэрыял у такіх галінах, як будаўніцтва, аўтамабільны, аэракасмічная, і электроніка, дзе ўстойлівасць да карозіі мае вырашальнае значэнне.
Асноўныя ўласцівасці цынку:
- Тэмпература раставання: 419.5° С (787.1° F)
- Шчыльнасць: 7.13 G/CM³
- Каразія супраціву: Высокая ўстойлівасць да карозіі, асабліва ў атмасферных і марскіх умовах
- Электрахімічная актыўнасць: Электрахімічна больш актыўны, чым жалеза, што робіць яго ідэальным для цынкавання сталі
Паколькі цынк натуральным чынам утварае ахоўны пласт пры кантакце з паветрам, ён звычайна выкарыстоўваецца ў ацынкоўка, дзе ён пакрывае сталь, каб абараніць яе ад іржы.
Гэты ахоўны пласт гуляе важную ролю ў прадухіленні далейшай карозіі і падаўжэнні тэрміну службы матэрыялу.
2. Што такое Rust?
Іржа гэта тып карозіі, які асабліва ўплывае на жалеза і яго сплавы.
Гэта адбываецца, калі жалеза рэагуе з кіслародам і вадой, утвараючы аксід жалеза (Fe₂O₃), чырванавата-карычневае рэчыва, шырока вядомае як іржа.
А працэс іржаўлення можна разбіць на некалькі хімічных рэакцый:
- Крок 1: Жалеза рэагуе з кіслародам у прысутнасці вады.
- Крок 2: У выніку рэакцыі ўтвараецца гідраксід жалеза (F(ой)₂).
- Крок 3: Гідраксід жалеза далей рэагуе з кіслародам з адукацыяй аксіду жалеза (іржа).
Вынік далікатны, лускаваты матэрыял, які аслабляе метал, дазваляючы іржы распаўсюджвацца і пашкоджваць асноўны матэрыял.
У адрозненне ад цынку, іржа не забяспечвае ніякай абароны; гэта выклікае прагрэсавальную дэградацыю з цягам часу.
Хімія іржаўлення:
| Матэрыял | Прадукт ад іржы | Хімічная рэакцыя |
|---|---|---|
| Жалеза | Аксід жалеза (Іржа) | F + O₂ + H₂O → Fe₂O₃·nH₂O |
| Цынк | Аксід/карбанат цынку | Zn + O₂/H₂O → ZnO/ZnCO₃ (Ахоўны пласт) |
3. Цынкавая іржа?
Кароткі адказ: Цынк не іржавее ў традыцыйным разуменні. У адрозненне ад жалеза, які ўтварае аксід жалеза (іржа), цынк утварае ахоўны аксід або карбанатны пласт пры ўздзеянні кіслароду і вільгаці.
Гэты пласт прадухіляе далейшую карозію, дзейнічаючы як бар'ер паміж цынкам і знешнім асяроддзем.
Як цынк утварае ахоўны пласт:
Калі цынк рэагуе з кіслародам, гэта ўтварае аксід цынку (ZnO). З цягам часу, у прысутнасці вуглякіслага газу, аксід цынку можа ўступіць у форму карбанат цынку (ZnCO₃).
Абодва гэтыя злучэння ўтвараюць тонкі, ахоўнае пакрыццё на паверхні з цынку, прадухіленне далейшай карозіі.
Ключавыя моманты:
- Аксід цынку і карбанат цынку стварыць ахоўны шчыт.
- Гэтыя злучэнні прадухіляюць ўздзеянне свежага цынку кіслароду і вільгаці, спыненне працэсу карозіі.
- Вось чаму цынк часта выкарыстоўваецца для вонкавага прымянення, напрыклад, для дахавых работ, Аўтамабільныя дэталі, і прамысловая тэхніка.
4. Карозія цынку супраць. Іржавеюць
Хоць цынк не іржавее ў звычайным разуменні, гэта можа падвяргацца карозіі пры пэўных умовах. Важна адрозніваць тыпы карозіі, якія могуць уплываць на цынк і жалеза:
Віды карозіі:
- Белая іржа (Гідраксід цынку): Калі цынк падвяргаецца ўздзеянню вільгаці, асабліва ў памяшканнях з высокай вільготнасцю, гэта можа ўтварыць бел, парашкападобнае рэчыва, вядомае як белая іржа.
Гэта гідраксід цынку (Zn(ой)₂), які сустракаецца перш за ўсё ў мокры або шчолачныя ўмовы.
Белая іржа менш разбуральная, чым іржа жалеза, і яго адукацыю можна звесці да мінімуму з дапамогай адпаведнай апрацоўкі паверхні.
- Чырвоная іржа (Аксід жалеза): Жалезная іржа, З іншага боку, утварае шматкі, далікатнае пакрыццё, якое працягвае псаваць метал, часта прыводзіць да паломкі канструкцыі.
Параўнанне ўстойлівасці да карозіі:
| Матэрыял | Тып карозіі | Апісанне |
|---|---|---|
| Цынк | Белая іржа (Zn(ой)₂) | Ахоўны, менш шкодны прадукт карозіі. Яе можна змякчыць з дапамогай пакрыццяў. |
| Жалеза | Чырвоная іржа (Fe₂O₃) | Лускавы, слабая карозія, якая пастаянна пагаршае матэрыял. |
5. Як цынк прадухіляе іржу ў сталі: Роля гальванізацыі
Здольнасць цынку да прадухіліць іржаўленне найбольш вядома дэманструецца праз ацынкоўка.
Гэты працэс прадугледжвае нанясенне тонкага пласта цынку на сталь або жалеза, забеспячэнне металу ахвярнай абаронай ад карозіі.
Цынк дзейнічае як бар'ер для вільгаці і кіслароду, але больш важна, гэта ахвяруе сабой каб абараніць сталь пад ім.
Калі цынкавы пласт пашкоджаны, адкрытая сталь будзе па-ранейшаму абаронена, таму што цынк падвяргаецца карозіі раней за сталь.
Працэс цынкавання:
- Гарачае цынкаванне: Сталь апускаюць у расплаўлены цынк, утвараючы трывалую сувязь паміж двума матэрыяламі.
- Электрапляванне: Цынк наносіцца з дапамогай электрахімічных сродкаў, утвараючы тонкі, роўнага пласта на сталёвай паверхні.
Перавагі гальванізацыі:
- Ахвярная абарона: Пераважна цынк падвяргаецца карозіі, абараняючы сталь.
- Павялічаны тэрмін службы: Сталёвыя кампаненты служаць значна даўжэй, зніжэнне выдаткаў на тэхнічнае абслугоўванне.
- Моцнасць: Ацынкаваныя вырабы могуць праслужыць 30-50 гадоў і больш, у залежнасці ад умоў навакольнага асяроддзя.
Абарона з ацынкаванай сталі:
| Стан навакольнага асяроддзя | Чаканы тэрмін службы цынкавага пакрыцця | Ноты |
|---|---|---|
| Сельскі | 50+ гады | Мінімальны ўздзеянне забруджвальных рэчываў або экстрэмальнага надвор'я. |
| Гарадскі | 40-50 гады | Ўздзеянне ўмеранага забруджвання. |
| Прыбярэжны | 20-30 гады | Салёная вада паскарае карозію цынку. |
6. Цынк і фактары навакольнага асяроддзя: Што ўплывае на яго даўгалецце?
У той час як цынк адрозніваецца высокай устойлівасцю да карозіі, на яго даўгавечнасць могуць паўплываць такія фактары навакольнага асяроддзя, як вільготнасць, салёная вада, і забруджвальныя рэчывы.
Давайце разгледзім асноўныя фактары, якія могуць уплываць на трываласць цынку ў розных умовах:
- Салёная вада: Прыбярэжнае асяроддзе або раёны з высокім уздзеяннем хларыдаў могуць паскорыць адукацыю белай іржы, асабліва ў без пакрыцця ацынкаваныя або пашкоджаныя ацынкаваныя паверхні.
- Кіслотныя асяроддзя: Высокакіслотныя ўмовы (напрыклад, на хімічных заводах або кіслотных дажджах) можа хутчэй разбурыць ахоўны пласт цынку.
- Забруджванне: Прамысловыя забруджвання, у тым ліку дыяксід серы і аксід азоту, можа спрыяць дэградацыі цынкавых пакрыццяў.
Абарона цынку ў суровых умовах: Каб забяспечыць даўгавечнасць цынку ў складаных умовах, дадатковыя ахоўныя пакрыцця, напрыклад, як фарбы або ўшчыльняльнікі, часта наносяцца на ацынкаваныя паверхні.
Гэты дадатковы пласт абараняе цынк ад уздзеяння навакольнага асяроддзя і павялічвае тэрмін яго службы.
7. Conclusion
У заключэнне, цынк не іржавее ў традыцыйным разуменні, але ў пэўных умовах ён можа падвяргацца карозіі праз адукацыю белай іржы.
Выдатная ўстойлівасць цынку да іржы і карозіі - адна з прычын, па якой ён так высока цэніцца, асабліва ў працэс цынкавання, дзе ён абараняе сталь і іншыя металы ад іржы.
Здольнасць цынку ўтвараць ахоўны аксідны або карбанатны пласт забяспечвае яго трываласць для шырокага спектру прымянення, ад будаўніцтва да аўтамабільных запчастак.
У той час як даўгавечнасць цынку звычайна ўражвае, вельмі важна ўлічваць умовы навакольнага асяроддзя пры вызначэнні яго прыдатнасці для канкрэтных прыкладанняў.
Пры правільным сыходзе і лячэнні, цынк можа працягваць забяспечваць выключную абарону, забеспячэнне даўгавечнасці вырабаў і канструкцый у розных галінах прамысловасці.
