Cinkas plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose dėl puikaus atsparumo korozijai, todėl tai yra populiari dangų medžiaga, lydiniai, ir pramoniniai pritaikymai.
Tačiau dažnai kyla dažnas klausimas: Ar cinkas rūdija? Norėdami atsakyti į tai, turime ištirti cinko savybes, mokslas už rūdžių, ir unikalus šio universalaus metalo atsparumas korozijai.
Pažvelkime atidžiau į cinko elgseną veikiant įvairioms aplinkos sąlygoms ir kaip jis lyginamas su tradiciniu rūdijimu.
1. Kas yra cinkas?
Cinkas yra melsvai baltas metalas su cheminiu simboliu Zn. Jo gausu žemės plutoje ir jis buvo naudojamas tūkstančius metų, ypač plieno ir kitų metalų cinkavimui.
Cinkas labai vertinamas dėl savo patvarumo ir atsparumo korozijai.
Tai pagrindinė medžiaga tokiose pramonės šakose kaip statyba, Automobiliai, aviacijos ir kosmoso, ir elektronika, kur atsparumas korozijai yra labai svarbus.
Pagrindinės cinko savybės:
- Lydymosi taškas: 419.5° C. (787.1° F.)
- Tankis: 7.13 g/cm³
- Atsparumas korozijai: Labai atsparus korozijai, ypač atmosferinėje ir jūrinėje aplinkoje
- Elektrocheminis aktyvumas: Elektrochemiškai aktyvesnis už geležį, todėl puikiai tinka plienui cinkuoti
Kadangi cinkas, veikiamas oro, natūraliai sudaro apsauginį sluoksnį, jis dažniausiai naudojamas galvanizavimas, kur jis padengia plieną, kad apsaugotų jį nuo rūdžių.
Šis apsauginis sluoksnis atlieka svarbų vaidmenį užkertant kelią tolesniam korozijai ir prailginant medžiagos tarnavimo laiką.
2. Kas yra Rūdys?
Rūdys yra korozijos rūšis, kuri ypač veikia geležį ir jos lydinius.
Tai atsiranda, kai geležis reaguoja su deguonimi ir vandeniu, susidaro geležies oksidas (Fe₂O3), rausvai ruda medžiaga, paprastai žinoma kaip rūdys.
The rūdijimo procesas gali būti suskirstyti į keletą cheminių reakcijų:
- Žingsnis 1: Esant vandeniui, geležis reaguoja su deguonimi.
- Žingsnis 2: Reakcijos metu susidaro geležies hidroksidas (Fe(Oi)₂).
- Žingsnis 3: Geležies hidroksidas toliau reaguoja su deguonimi, sudarydamas geležies oksidą (rūdis).
Rezultatas yra trapus, pleiskanojanti medžiaga, kuri silpnina metalą, leidžianti plisti rūdims ir pažeisti pagrindinę medžiagą.
Skirtingai nuo cinko, rūdys nesuteikia jokios apsaugos; tai sukelia laipsnišką degradaciją laikui bėgant.
Rūdijimo chemija:
| Medžiaga | Rūdžių gaminys | Cheminė reakcija |
|---|---|---|
| Lygintuvas | Geležies oksidas (Rūdys) | Fe + O₂ + H₂O → Fe2O3·nH2O |
| Cinkas | Cinko oksidas/karbonatas | Zn + O₂/H2O → ZnO/ZnCO3 (Apsauginis sluoksnis) |
3. Ar cinkas rūdija?
Trumpas atsakymas: Cinkas nerūdija tradicine prasme. Skirtingai nuo geležies, kuris sudaro geležies oksidą (rūdis), cinkas, veikiamas deguonies ir drėgmės, sudaro apsauginį oksido arba karbonato sluoksnį.
Šis sluoksnis apsaugo nuo tolesnės korozijos, veikia kaip barjeras tarp cinko ir išorinės aplinkos.
Kaip cinkas sudaro apsauginį sluoksnį:
Kai cinkas reaguoja su deguonimi, jis susiformuoja cinko oksidas (ZnO). Laikui bėgant, esant anglies dioksidui, cinko oksidas gali reaguoti ir susidaryti cinko karbonatas (ZnCO₃).
Abu šie junginiai sudaro ploną, apsauginė danga ant cinko paviršiaus, užkirsti kelią tolesniam korozijai.
Pagrindiniai taškai:
- Cinko oksidas ir cinko karbonatas sukurti apsauginį skydą.
- Šie junginiai neleidžia šviežiam cinkui patekti į deguonį ir drėgmę, korozijos proceso sustabdymas.
- Štai kodėl cinkas dažnai naudojamas lauko darbams, pavyzdžiui, stogams dengti, Automobilių dalys, ir pramoninės mašinos.
4. Cinko korozija vs. Rūdijimas
Nors cinkas nerūdija įprastine prasme, tai gali korozuoti tam tikromis sąlygomis. Svarbu atskirti korozijos tipus, kurie gali paveikti cinką ir geležį:
Korozijos tipai:
- Baltosios rūdys (Cinko hidroksidas): Kai cinkas yra veikiamas drėgmės, ypač didelės drėgmės aplinkoje, gali susidaryti balta spalva, miltelių pavidalo medžiaga, žinoma kaip baltosios rūdys.
Tai yra cinko hidroksidas (Zn(Oi)₂), kuri pirmiausia atsiranda šlapias arba šarminės sąlygos.
Baltosios rūdys yra mažiau destruktyvios nei geležinės rūdys, o jo susidarymą galima sumažinti tinkamai apdorojant paviršių.
- Raudona rūdys (Geležies oksidas): Geležies rūdys, kita vertus, susidaro dribsniai, trapi danga, kuri ir toliau ardo metalą, dažnai sukelia konstrukcijos gedimą.
Atsparumo korozijai palyginimas:
| Medžiaga | Korozijos tipas | Aprašymas |
|---|---|---|
| Cinkas | Baltosios rūdys (Zn(Oi)₂) | Apsauginis, mažiau žalingas korozijos produktas. Jį galima sušvelninti dangomis. |
| Lygintuvas | Raudona rūdys (Fe₂O3) | Dribsniai, silpna korozija, kuri nuolat blogina medžiagą. |
5. Kaip cinkas apsaugo nuo plieno rūdijimo: Galvanizacijos vaidmuo
Cinko gebėjimas užkirsti kelią rūdijimui garsiausiai demonstruojamas per galvanizavimas.
Šis procesas apima plono cinko sluoksnio uždėjimą ant plieno arba geležies, metalo apsauga nuo korozijos.
Cinkas veikia kaip drėgmės ir deguonies barjeras, bet dar svarbiau, tai aukoja save kad apsaugotų apačioje esantį plieną.
Jei pažeidžiamas cinko sluoksnis, atviras plienas vis tiek bus apsaugotas, nes cinkas korozuoja anksčiau nei plienas.
Galvanizacijos procesas:
- Karštas cinkavimas: Plienas panardinamas į išlydytą cinką, formuojant tvirtą ryšį tarp dviejų medžiagų.
- Elektropliacija: Cinkas naudojamas elektrocheminėmis priemonėmis, formuojant ploną, lygus sluoksnis ant plieno paviršiaus.
Galvanizacijos pranašumai:
- Aukojama apsauga: Pirmenybė teikiama cinko korozijai, apsaugoti plieną.
- Prailgintas tarnavimo laikas: Plieniniai komponentai tarnauja žymiai ilgiau, sumažinant priežiūros išlaidas.
- Patvarumas: Cinkuoti gaminiai gali tarnauti 30-50 metų ar daugiau, priklausomai nuo aplinkos sąlygų.
Apsauga nuo cinkuoto plieno:
| Aplinkos būklė | Numatoma cinko dangos naudojimo trukmė | Pastabos |
|---|---|---|
| Kaimo | 50+ metų | Minimalus teršalų arba ekstremalių oro sąlygų poveikis. |
| Miesto | 40-50 metų | Vidutinės taršos poveikis. |
| Pakrantės | 20-30 metų | Sūrus vanduo pagreitina cinko koroziją. |
6. Cinkas ir aplinkos veiksniai: Kas turi įtakos jo ilgaamžiškumui?
Nors cinkas yra labai atsparus korozijai, jo ilgaamžiškumui įtakos gali turėti aplinkos veiksniai, pvz drėgmės, sūraus vandens, ir teršalų.
Panagrinėkime pagrindinius veiksnius, galinčius turėti įtakos cinko patvarumui skirtingomis sąlygomis:
- Sūrus vanduo: Pakrantės aplinka arba vietovės, kuriose yra daug chlorido, gali pagreitinti baltųjų rūdžių susidarymą, ypač nepadengtas cinkuoti arba pažeisti cinkuoti paviršiai.
- Rūgščios aplinkos: Labai rūgštinės sąlygos (pvz., chemijos gamyklose ar rūgštaus lietaus) gali greičiau suardyti apsauginį cinko sluoksnį.
- Tarša: Pramonės tarša, įskaitant sieros dioksidą ir azoto oksidus, gali prisidėti prie cinko dangų irimo.
Cinko apsauga atšiaurioje aplinkoje: Užtikrinti cinko ilgaamžiškumą sudėtingose aplinkose, papildomos apsauginės dangos, tokių kaip dažyti arba sandarikliai, dažnai naudojami ant cinkuotų paviršių.
Šis papildomas sluoksnis apsaugo cinką nuo aplinkos poveikio ir prailgina jo tarnavimo laiką.
7. Išvada
Apibendrinant, cinkas nerūdija tradicine prasme, tačiau tam tikromis sąlygomis jis gali būti rūdijantis dėl baltųjų rūdžių susidarymo.
Nepaprastas cinko atsparumas rūdims ir korozijai yra viena iš priežasčių, kodėl jis taip labai vertinamas, ypač į galvanizavimo procesas, kur apsaugo plieną ir kitus metalus nuo rūdžių.
Cinko gebėjimas sudaryti apsauginį oksido arba karbonato sluoksnį užtikrina, kad jis yra patvarus įvairioms reikmėms, nuo statybos iki automobilių dalių.
Nors cinko ilgaamžiškumas paprastai yra įspūdingas, labai svarbu atsižvelgti į aplinkos sąlygas nustatant jo tinkamumą konkrečioms reikmėms.
Su tinkama priežiūra ir gydymu, cinkas gali ir toliau teikti išskirtinę apsaugą, produktų ir konstrukcijų ilgaamžiškumo užtikrinimas įvairiose pramonės šakose.
