З'яўляецца цынкавым магнітам? | Чысты цынк, Цынкавыя сплавы & Ацынкаваная сталь

Цынк магнітны? Кароткі адказ не — не ў агульнапрынятым сэнсе.

Чысты цынк звычайна класіфікуецца як дыямагнітны метал, гэта азначае, што ён не праяўляе пастаяннага магнетызму і слаба адштурхваецца магнітным полем, якое прыкладаецца звонку.

Аднак, пытанне становіцца больш цікавым, калі цынк разглядаецца ў практычных інжынерных прымяненнях.

Цынк часта выкарыстоўваецца пры ацынкаванні, памерці кастынг, цынкавыя сплавы, акумулятары, пакрыцці, і электрычныя кампаненты, дзе на яго магнітныя паводзіны можа паўплываць склад сплаву, прымешкі, тэмпература, мікраструктура, і наяўнасць іншых металаў.

Таму разуменне магнітных уласцівасцей цынку карысна не толькі для фундаментальнага матэрыялазнаўства, але і для ідэнтыфікацыі металаў, перапрацоўка, выраб, магнітная сепарацыя, агляд пакрыццяў, і дызайн кампанентаў.

1. З'яўляецца цынкавым магнітам?

Чысты цынк не магнітны ў звычайным разуменні. Пры пакаёвай тэмпературы, цынк - гэта а дыямагнітны метал а не ферамагнітнага матэрыялу.

Дыямагнетызм - гэта вельмі слабая форма магнітных паводзін. Калі дзейнічае знешняе магнітнае поле, электроны ў цынку рэагуюць такім чынам, што ствараюць вельмі малы магнітны момант, які процідзейнічае прыкладзенаму полю.

У звычайных умовах, гэты эфект занадта слабы, каб прымусіць цынк прыкметна прыцягваць хатні магніт.

Вось чаму, калі людзі пытаюцца, ці з'яўляецца цынк магнітным, практычны інжынерны адказ:

Чысты цынк не праяўляе карыснага ферамагнітнага прыцягнення ў звычайных умовах.

Аднак, гэта робіць не азначае, што кожны прадукт, выраблены з цынку, абавязкова будзе немагнітным.

2. Магнітныя ўласцівасці чыстага цынку

Чысты цынк ёсць дыямагнітны, гэта азначае, што ён рэагуе на знешняе магнітнае поле вельмі слабым магнітным момантам, накіраваным процілегла прыкладзенаму полю.

Хоць такія паводзіны паддаюцца навуковаму вымярэнню, ён занадта слабы, каб стварыць знаёмае прыцягненне, звязанае з жалезам, нік, або кобальт.

Чаму чысты цынк дыямагнітны

Магнітныя паводзіны цынку цесна звязаны з яго электроннай структурай. Нейтральны атам цынку мае электронную канфігурацыю:

[ар] 3d¹⁰ 4s²

Абодва 3d і 4s электронныя абалонкі цалкам занятыя, так што цынк не мае неспаренных электронаў у сваім асноўным стане.

Калі дзейнічае знешняе магнітнае поле, рух гэтых спараных электронаў нязначна мадыфікуецца.

Гэта выклікае вельмі малы магнітны момант, які супрацьстаіць прыкладзенаму магнітнаму полю, ствараючы характэрны дыямагнітны водгук.

Дыямагнетызм у той ці іншай ступені прысутнічае практычна ва ўсіх матэрыялах.

Аднак, матэрыялы, якія змяшчаюць няпарныя электроны, могуць дэманстраваць значна больш моцныя парамагнітныя або ферамагнітныя эфекты, якія дамінуюць у іх магнітных паводзінах.

Таму што чысты цынк не мае неспаренных электронаў, здольных генераваць такія больш моцныя эфекты, яго дыямагнетызм застаецца дамінуючай магнітнай характарыстыкай.

Колькасная магнітная ўспрымальнасць

Магнітная ўспрымальнасць (ч) колькасна вызначае, наколькі моцна матэрыял намагнічваецца ў адказ на прыкладзенае поле.

Для дыямагнітных матэрыялаў, успрымальнасць - невялікае адмоўнае лік, адлюстроўваючы адштурхвае паводзіны.

• Пры пакаёвай тэмпературы, маса магнітнай успрымальнасці цвёрдага цынку высокай чысціні складае прыблізна −0,19 × 10⁻⁶ см³/г.
• Для параўнання, чыстае жалеза мае максімальную эфектыўную адчувальнасць прыкладна ў мільён разоў большую.

Гэтая надзвычайная слабасць азначае, што сіла адштурхвання кавалка чыстага цынку занадта малая, каб адчуць або ўбачыць з дапамогай звычайных спажывецкіх магнітаў.

Пад магутным неадымавым магнітам N52, тонкая падвешаная цынкавая фальга можа выяўляць ледзь прыкметнае адштурхванне; для масавых цынкавых дэталяў, ніякага бачнага эфекту не адбываецца наогул.

3. Ці з'яўляюцца сплавы цынку магнітнымі?

Найбольш распаўсюджаныя сплавы цынку не з'яўляюцца ферамагнітнымі і таму не праяўляюць моцнага прыцягнення да звычайнага пастаяннага магніта.

Аднак, магнітныя паводзіны варта ацэньваць з фактычны склад сплаву і канструкцыя кампанентаў

Камерцыйныя сплавы цынку звычайна легіруюць алюмініем, медзь, магній, і іншыя элементы для павышэння трываласці, лібельнасць, пластычнасць, насіць супраціў, або стабільнасць памераў.

Гэтыя легіруючыя дабаўкі звычайна не ператвараюць звычайныя цынкавыя сплавы ў моцныя ферамагнітныя матэрыялы.

4. Ці прыліпае цынк да магніта?

Для ўсіх практычных паўсядзённых мэтаў, не — чысты цынк не прыліпае да магніта.

Стандартны ферытавы магніт на халадзільнік не аказвае вымернай сілы прыцягнення або адштурхвання на суцэльны кавалак чыстага цынку.

Нават з моцнымі неадымавымі магнітамі, дыямагнітная сіла адштурхвання настолькі слабая, што яна не можа падняць або перамясціць аб'ёмныя кавалкі цынку супраць сілы цяжару.

Эфект назіраецца толькі ў старанна сканфігураваных лабараторных устаноўках з лёгкімі падвешанымі ўзорамі і магнітамі з высокай напружанасцю поля.

Два важныя крайнія выпадкі кваліфікуюць гэтую выснову:

1. Тонкая цынкавая фальга са звышмоцнымі магнітамі: Надзвычай тонкая цынкавая фольга, падвешаная да тонкай ніткі, можа паказваць вельмі нязначнае адхіленне ад магутнага неадымавага магніта, дэманструючы дыямагнітнае адштурхванне.
   Гэта лабараторны дэманстрацыйны эфект, не такая з'ява, якая сустракаецца пры звычайным выкарыстанні.
2. Нячысты або легіраваны цынк: Цынк нізкага гатунку са значнымі прымешкамі жалеза можа праяўляць слабую прывабнасць. Гэта ўласцівасць прымешак, не сам цынк.

У любым звычайным бытавым або прамысловым кантэксце, дакладна сказаць, што цынк не прыліпае да магнітаў.

5. Ці ўплывае тэмпература на магнетызм цынку?

Так, але не так, як многія чакаюць.

Тэмпература ўплывае на магнітную ўспрымальнасць матэрыялаў, і магнітная рэакцыя цынку можа змяняцца ў залежнасці ад тэмпературы.

Аднак, у звычайных прамысловых і спажывецкіх умовах, гэтыя змены ёсць занадта малы, каб прымусіць чысты цынк раптам паводзіць сябе як моцны магнітны метал.

Тэмпература плаўлення цынку прыкладна роўная 419.5° С, таму пры досыць высокіх тэмпературах матэрыял можа падвяргацца сур'ёзным фізічным зменам, уключаючы плаўленне.

Але гэта не варта блытаць з пераходам ад звычайнага дыямагнітнага цынку да моцна ферамагнітнага матэрыялу.

Важнае адрозненне

Для ферамагнітных металаў, такіх як жалеза, тэмпература можа моцна паўплываць на магнітнае ўпарадкаванне. Вышэй тэмпературы Кюры, ферамагнітны матэрыял губляе свой ферамагнітны парадак далёкага дзеяння.

Цынк робіць не падвяргаюцца аднатыпнаму пераходу з ферамагнітнага ў парамагнітны, таму што ён не з'яўляецца ферамагнітным у звычайных умовах.

Вось чаму:

Награванне цынку змяняе многія яго фізічныя ўласцівасці, але звычайныя перапады тэмпературы не ператвараюць чысты цынк у звычайны магнітны метал.

6. Чаму прадукты з цынкам часта здаюцца магнітнымі

Відавочная супярэчнасць паміж цынк ст ўнутрана дыямагнітнай прыроды і магнітныя паводзіны некаторых прадуктаў, якія змяшчаюць цынк, звычайна выкліканы тым, што камерцыйныя кампаненты рэдка вырабляюцца толькі з чыстага цынку.

Пакрыцці, падкладкі, склад сплаву, убудаванае абсталяванне, і забруджванне можа паўплываць на вынік простага магнітнага тэсту.

На практыцы, чатыры сітуацыі прыпадаюць на большасць выпадкаў, калі прадукт, ідэнтыфікаваны як "цынк", выглядае магнітным.

Ацынкаваная сталь: Самая распаўсюджаная крыніца блытаніны

Ацынкаваная сталь складаецца з сталёвай падкладкі, пакрытай ахоўным цынкавым пакрыццём. Сам пласт цынку неферамагнітны, але сталь пад ім моцна ферамагнітная.

У выніку, магніт можа лёгка прыляпіцца да ацынкаванага цвіка, ліст, зашпілька, труба, або структурны кампанент. Магнітнае прыцягненне зыходзіць у першую чаргу ад сталёвая падкладка, не з цынкавага пакрыцця.

Цынкавае пакрыццё, як правіла, значна танчэй сталёвай падкладкі - часта парадку дзясяткаў мікраметраў, у залежнасці ад працэсу цынкавання і спецыфікацыі.

Такі тонкі неферамагнітны пласт не перашкаджае магнітнаму полю дасягаць падсцілаючай сталі.

Вось чаму, магнітны ацынкаваны кампанент не павінен разглядацца як доказ таго, што цынк сам па сабе з'яўляецца магнітным.

Ацынкаваныя ферамагнітныя падкладкі

Той жа прынцып прымяняецца і да гальванічныя цынкавыя кампаненты.

Цынкаванне звычайна наносіцца на сталёвыя і жалезныя дэталі для павышэння ўстойлівасці да карозіі і забеспячэння ахоўнай паверхні.

Цынкавае пакрыццё прынцыпова не змяняе магнітныя ўласцівасці падкладкі.

Напрыклад:

Сталёвая зашпілька → цынкаванне → магнітная рэакцыя

Знешняя паверхня можа выглядаць і адчуваць сябе як цынк, але магніт узаемадзейнічае галоўным чынам з ферамагнітным сталёвым стрыжнем.

Гэта асабліва важна пры вызначэнні крапежных элементаў, абсталяванне, кранштэды, і аўтамабільныя кампаненты, заснаваныя выключна на знешнім выглядзе і магнітным выпрабаванні.

Ферамагнітныя прымешкі і забруджвання матэрыялу

Цынк высокай чысціні дыямагнітны, але камерцыйныя матэрыялы могуць утрымліваць невялікія колькасці іншых элементаў або рэшткаў працэсу.

Забруджванне, якое змяшчае жалеза, асабліва актуальна, таму што жалеза і многія жалезазмяшчальныя фазы моцна магнітныя.

Ферамагнітныя часціцы, уведзеныя падчас плаўлення, апрацоўванне, драба, звязванне, або захоўванне можа стварыць лакальнае магнітнае прыцягненне.

Аднак, велічыня гэтага эфекту моцна залежыць ад канцэнтрацыя, форма, размеркаванне, і магнітны характар ​​прымесі.

Таму было б памылкова меркаваць, што мікраэлементы аўтаматычна робяць цынкавы сплаў магнітным.

Для правільна вырабленага звычайнага цынкавага сплаву, прыкметны аб'ёмны магнітны водгук, як правіла, павінен выклікаць хуткае даследаванне складу матэрыялу, падкладка, ўстаўкі, або забруджванне, а не прыпісваецца самому цынку.

Сталёвыя ўстаўкі і кампазітныя цынкавыя канструкцыі

Многія вырабы з цынку, адлітыя пад ціскам, на самай справе зборкі з некалькіх матэрыялаў.

Корпус з цынку, Напрыклад, могуць уключаць:

• Сталёвыя рэзьбавыя ўстаўкі
• Сталёвыя шпількі і валы
• Ферамагнітныя крапяжы
• Крыніцы
• Арматурныя элементы
• Іншыя ўбудаваныя металічныя кампаненты

Такім чынам, магніт можа прыцягваць пэўную вобласць прадукту, нават калі першасная цынкавая адліўка застаецца неферамагнітнай.

Гэта можа быць асабліва памылковым, калі сталёвы кампанент цалкам заключаны ў цынкавую адліўку і не можа быць ідэнтыфікаваны візуальна.

7. Цынк супраць. Іншыя звычайныя металы: Магнітнае параўнанне

Карысны спосаб зразумець цынк - параўнаць яго са знаёмымі металамі.

8. Як праверыць, ці з'яўляецца цынкавы кампанент магнітным

Просты магнітны тэст можа даць карысную папярэднюю інфармацыю, але гэта не варта разглядаць як канчатковы метад ідэнтыфікацыі матэрыялу.

Базавы тэст на магніт

1. Выкарыстоўвайце вядомы пастаянны магніт.
2. Ачысціце паверхню кампанента.
3. Праверце некалькі розных абласцей.
4. Паназірайце, ці моцна магніт прыцягваецца, слаба прыцягнуты, або не закрануты.
5. Калі толькі адна вобласць прыцягвае магніт, праверце гэтую вобласць на наяўнасць сталёвай устаўкі або іншага ферамагнітнага кампанента.

Інтэрпрэтацыя выніку

Для праверкі матэрыялу ў вытворчасці, больш надзейныя метады ўключаюць аналіз хімічнага складу, XRF, аптычна-эмісійная спектраскапія, металаграфія, вымярэнне шчыльнасці, або лабараторныя выпрабаванні магнітных уласцівасцяў, у залежнасці ад патрабаванага ўзроўню пэўнасці.

9. Чаму немагнітныя паводзіны цынку важныя ў тэхніцы

Слабае дыямагнітнае паводзіны цынку - гэта больш, чым фундаментальная ўласцівасць матэрыялу.

Яго неферамагнітнай прыроды, у спалучэнні з устойлівасцю да карозіі, лібельнасць, і адносна нізкая тэмпература плаўлення, забяспечвае практычныя перавагі ў вытворчасці, агляд, электроніка, перапрацоўка карысных выкапняў, і перапрацоўка.

важна, інжынерныя праграмы звычайна залежаць ад цынку эфектыўна немагнітныя пры нармальных умовах эксплуатацыі, а не на саму надзвычай слабую дыямагнітную сілу.

Магнітнае вымярэнне цынкавых пакрыццяў

Адным з найбольш зразумелых інжынерных прыкладанняў з'яўляецца вымярэнне таўшчыня цынкавага пакрыцця на сталі.

Магнітныя вымяральнікі таўшчыні пакрыцця выкарыстоўваюць моцны магнітны водгук ферамагнітнай сталёвай падкладкі і неферамагнітны характар ​​цынкавага пакрыцця.

Прыбор вымярае магнітнае ўзаемадзеянне паміж зондам і сталлю праз пласт цынку і пераўтварае вымераную рэакцыю ў таўшчыню пакрыцця.

Гэта робіць магнітнае вымярэнне хуткім, неразбуральны метад кантролю ацынкаванай або ацынкаванай сталі.

Калі казаць спрошчана:

Падкладка з ферамагнітнай сталі + неферамагнітнае цынкавае пакрыццё = вымернае магнітнае аддзяленне паміж зондам і падкладкай.

Метад асабліва важны для кантролю якасці, таму што вымярэнні можна праводзіць без разразання, пашкоджваючы, або выдаленне ахоўнага пакрыцця.

Зніжэнне магнітных перашкод у абсталяванні

Сплавы цынку таксама могуць быць карысныя там, дзе непажадана празмернае магнітнае ўзаемадзеянне.

Для такіх кампанентаў, як корпусы датчыкаў, корпуса прыбораў, электроннае абсталяванне, і дакладныя механічныя вузлы,

неферамагнітны канструкцыйны матэрыял з меншай верагоднасцю ўвядзе моцнае магнітнае прыцягненне або значна намагніціцца падчас эксплуатацыі.

Гэта можа дапамагчы паменшыць непажаданае ўзаемадзеянне з:

• Магнітныя датчыкі
• Сістэмы вызначэння месцазнаходжання
• Электронныя прыборы
• Дакладнае вымяральнае абсталяванне
• Электрамагнітныя механізмы

Аднак, фактычная прыдатнасць цынкавага сплаву павінна быць ацэненая ў адпаведнасці з прымяненнем.

Склад сплаву, забруджванне жалезам, сталёвыя ўстаўкі, і суседнія ферамагнітныя кампаненты могуць мець значна большы эфект, чым унутраны дыямагнетызм цынку.

Перапрацоўка карысных выкапняў і ўзбагачэнне цынку

Неферамагнітныя характарыстыкі цынку таксама важныя для перапрацоўка карысных выкапняў.

Пры ўзбагачэнні цынканосных руд, магнітная сепарацыя можа быць выкарыстана для выдалення моцна магнітных жалезазмяшчальных мінералаў або іншых ферамагнітных забруджванняў з мінеральных патокаў.

Такім чынам, розніца ў магнітнай рэакцыі паміж жалезазмяшчальнымі фазамі і матэрыяламі, якія змяшчаюць цынк, можа ўнесці свой уклад у стратэгіі падзелу.

Дакладная эфектыўнасць залежыць ад мінералогіі руды, таму што цынк сустракаецца ў розных хімічных і мінералагічных формах і можа быць цесна звязаны з мінераламі, якія змяшчаюць жалеза.

Сартаванне лому чорных і каляровых металаў

Магнітная сепарацыя шырока выкарыстоўваецца пры перапрацоўцы металаў, таму што яна забяспечвае хуткі метад адрознення чорных металаў з каляровых матэрыялаў.

Магнітныя сепаратары моцна прыцягваюць сталь і жалеза, тады як цынк, алюміній, медзь, і многія з іх сплаваў не з'яўляюцца.

Такім чынам, цынкавыя кампаненты могуць праходзіць або аддзяляцца ад лому чорных металаў з дапамогай адпаведна распрацаваных сістэм сартавання.

Гэты прынцып асабліва карысны для:

• Лом цынкавага ліцця пад ціскам
• Аднаўленне ацынкаванага металу
• Аўтамабільная перапрацоўка
• Адходы будаўніцтва і зносу
• Лом змешаных металаў

10. Высветлены распаўсюджаныя памылкі

Памылковае ўяўленне 1: «Калі магніт прыліпае да ацынкаванага металу, цынк магнітны».

Гэта няправільна. Магнітнае прыцягненне зыходзіць ад сталёвай падкладкі пад цынкавым пакрыццём.

Цынкавы пласт сам па сабе дыямагнітны і не стварае сілы прыцягнення. Асобны кавалак чыстага цынку такой жа таўшчыні зусім не прыцягне.

Памылковае ўяўленне 2: «Немагнітнае азначае, што магнітнага ўзаемадзеяння наогул няма».

Дыямагнетызм - гэта рэальнае фізічнае ўзаемадзеянне - яно проста вельмі слабое.

З дастаткова моцнымі магнітамі або адчувальным лабараторным абсталяваннем, сіла адштурхвання чыстага цынку становіцца вымернай. Гэта не адсутнічае; ён проста занадта слабы, каб назіраць у звычайных умовах.

Памылковае ўяўленне 3: «Усе сплавы цынку немагнітныя».

Гэта цалкам залежыць ад складу. Стандартныя цынкава-алюмініевыя ліцейныя сплавы з нізкім утрыманнем жалеза фактычна немагнітныя, але сплавы з наўмыснымі або выпадковымі дадаткамі ферамагнітных элементаў могуць дэманстраваць вымернае магнітнае прыцягненне.

Спецыфікатары матэрыялаў павінны дакладна правяраць магнітныя ўласцівасці для прыкладанняў, дзе яны маюць значэнне.

Памылковае ўяўленне 4: «Калі метал не прыліпае да магніта, гэта павінна быць нержавеючая сталь».

Многія людзі аўтаматычна мяркуюць, што любы немагнітны метал серабрыстага колеру - гэта нержавеючая сталь.

Цынк, алюміній, латунь і медзь таксама немагнітныя ў штодзённым плане. Немагнітныя паводзіны самі па сабе не ідэнтыфікуюць канкрэтны метал.

11. Conclusion

Чысты цынк не з'яўляецца ферамагнітным. Гэта дыямагнітны метал і звычайна не прыліпае да звычайнага пастаяннага магніта.

Большасць звычайных цынкавых сплаваў, уключаючы звычайныя маркі цынку для ліцця пад ціскам, таксама эфектыўна неферамагнітныя ў звычайных умовах.

Самая вялікая крыніца блытаніны ацынкаваныя або змяшчаюць цынк вырабы. Ацынкаваная сталь, Напрыклад, можа быць моцна магнітным, таму што сталь, якая ляжыць у аснове, ферамагнітная, нават калі яе паверхня пакрыта цынкам.

Для інжынерных прыкладанняў, адрозненне паміж чысты цынк, цынкавы сплаў, цынкавае пакрыццё, і цинксодержащие зборкі таму істотна.

Просты магнітны тэст карысны для папярэдняга абследавання, але дакладная ідэнтыфікацыя матэрыялу павінна абапірацца на хімічны або металургічны аналіз, калі сертыфікацыя матэрыялу важная.

 

FAQ

Ці могуць сплавы цынку быць магнітнымі?

Стандартныя сплавы для ліцця пад ціскам цынку, такія як Zamak 3 фактычна немагнітныя ў звычайных умовах.

Спецыяльныя сплавы са значным утрыманнем жалеза, дабаўкі нікеля або кобальту могуць дэманстраваць слабое магнітнае прыцягненне ферамагнітных інтэрметалідных фаз, але гэта ўласцівасць легіруючых элементаў, не цынкавая матрыца.

Цынк больш ці менш магнітны, чым алюміній?

У побытавым плане, абодва немагнітныя і паводзяць сябе аднолькава.

Фізічна, цынк дыямагнітны (слаба адштурхоўваецца) у той час як алюміній з'яўляецца парамагнітным (слаба прыцягнуты). Ні той, ні іншы эфект не прыкметны са звычайнымі магнітамі.

Ці змяняе награванне цынку яго магнітныя ўласцівасці?

У практычных мэтах, ніякі. Дыямагнітная ўспрымальнасць чыстага цынку амаль не залежыць ад тэмпературы ва ўсім дыяпазоне яго цвёрдага стану.

Слабы магнетызм з-за прымешак жалеза таксама застаецца нязменным пры звычайных працоўных тэмпературах.

Ці можна намагніціць цынк?

Ніякі. Цынк не можа быць намагнічаны, таму што ў ім няма няпарных электронаў.

Чаму цынк немагнітны?

Цынк немагнітны з-за яго электроннай канфігурацыі ([ар] 3d¹⁰ 4s²) не мае неспаренных электронаў. Усе электроны спараныя, так што няма чыстага магнітнага моманту.