Цинк широко використовується в різних галузях промисловості завдяки чудовій стійкості до корозії, що робить його популярним матеріалом для покриттів, сплави, і промислове застосування.
Але часто виникає поширене питання: Чинить цинк іржу? Щоб відповісти на це, ми повинні дослідити властивості цинку, наука про іржу, і унікальна стійкість до корозії цього універсального металу.
Давайте детальніше розглянемо поведінку цинку під впливом різних умов навколишнього середовища та його порівняння з традиційним іржавінням.
1. Що таке цинк?
Цинк — блакитно-білий метал із хімічним символом Zn. Його багато в земній корі і використовували тисячі років, особливо для гальванізації сталі та інших металів.
Цинк високо цінується за його довговічність і здатність протистояти корозії.
Це ключовий матеріал у таких галузях, як будівництво, автомобільний, аерокосмічний, та електроніка, де стійкість до корозії є критичною.
Ключові властивості цинку:
- Точка плавлення: 419.5° C (787.1° F)
- Щільність: 7.13 g/cm³
- Корозійна стійкість: Висока стійкість до корозії, особливо в атмосферному та морському середовищах
- Електрохімічна активність: Електрохімічно активніше за залізо, що робить його ідеальним для гальванізації сталі
Оскільки цинк природним чином утворює захисний шар під час контакту з повітрям, він зазвичай використовується в оцинкування, де він покриває сталь, щоб захистити її від іржі.
Цей захисний шар відіграє важливу роль у запобіганні подальшій корозії та подовженні терміну служби матеріалу.
2. Що таке Rust?
Іржа це тип корозії, який особливо впливає на залізо та його сплави.
Це відбувається, коли залізо реагує з киснем і водою, утворюючи оксид заліза (Fe₂O₃), червоно-коричнева речовина, широко відома як іржа.
З процес іржавіння можна розбити на кілька хімічних реакцій:
- Крок 1: Залізо реагує з киснем у присутності води.
- Крок 2: В результаті реакції утворюється гідроксид заліза (Феод(ой)₂).
- Крок 3: Гідроксид заліза далі реагує з киснем з утворенням оксиду заліза (іржа).
Результат крихкий, пластівчастий матеріал, який послаблює метал, дозволяючи іржі поширюватися та пошкоджувати основний матеріал.
На відміну від цинку, іржа не забезпечує жодного захисту; це викликає прогресуючу деградацію з часом.
Хімія іржавіння:
| Матеріал | Продукт іржі | Хімічна реакція |
|---|---|---|
| Прасувати | Оксид заліза (Іржа) | Феод + O₂ + H₂O → Fe₂O₃·nH₂O |
| Цинк | Оксид/карбонат цинку | Zn + O₂/H₂O → ZnO/ZnCO₃ (Захисний шар) |
3. Утворює цинк іржу?
Коротка відповідь: Цинк не іржавіє в традиційному розумінні. На відміну від заліза, який утворює оксид заліза (іржа), цинк утворює захисний оксидний або карбонатний шар під впливом кисню та вологи.
Цей шар запобігає подальшій корозії, діючи як бар'єр між цинком і зовнішнім середовищем.
Як цинк утворює свій захисний шар:
Коли цинк реагує з киснем, це формує оксид цинку (ZnO). З часом, у присутності вуглекислого газу, оксид цинку може реагувати на форму карбонат цинку (Znco₃).
Обидві ці сполуки утворюють тонкий, захисне покриття на поверхні цинку, запобігаючи його подальшій корозії.
Ключові моменти:
- Оксид цинку і карбонат цинку створити захисний екран.
- Ці сполуки запобігають впливу кисню та вологи на свіжий цинк, зупинка процесу корозії.
- Ось чому цинк часто використовується для зовнішнього застосування, наприклад для покрівлі, Автомобільні деталі, та промислова техніка.
4. Корозія цинку проти. Іржавіння
Хоча цинк не іржавіє в загальноприйнятому розумінні, це може піддаватися корозії за певних умов. Важливо розрізняти типи корозії, які можуть впливати на цинк і залізо:
Види корозії:
- Біла іржа (Гідроксид цинку): Коли цинк піддається впливу вологи, особливо в середовищах з високою вологістю, він може утворювати білий, порошкоподібна речовина, відома як біла іржа.
Це є гідроксид цинку (Zn(ой)₂), що відбувається переважно в мокрий або лужні умови.
Біла іржа менш руйнівна, ніж іржа заліза, і його утворення можна звести до мінімуму за допомогою належної обробки поверхні.
- Червона іржа (Оксид заліза): Залізна іржа, З іншого боку, утворює лусочки, крихке покриття, яке продовжує псувати метал, часто призводить до руйнування конструкції.
Порівняння стійкості до корозії:
| Матеріал | Тип корозії | Опис |
|---|---|---|
| Цинк | Біла іржа (Zn(ой)₂) | Захисний, менш шкідливий продукт корозії. Його можна пом'якшити за допомогою покриттів. |
| Прасувати | Червона іржа (Fe₂O₃) | лускатий, слабка корозія, яка постійно погіршує матеріал. |
5. Як цинк запобігає іржавінню сталі: Роль гальванізації
Здатність цинку до запобігають іржавінню найвідоміше продемонстровано через оцинкування.
Цей процес передбачає нанесення тонкого шару цинку на сталь або залізо, надання металу жертовного захисту від корозії.
Цинк діє як бар'єр для вологи та кисню, але важливіше, це жертвує собою щоб захистити сталь під ним.
Якщо цинковий шар пошкоджено, відкрита сталь все одно буде захищена, оскільки цинк піддається корозії раніше, ніж сталь.
Процес гальванізації:
- Гаряче цинкування: Сталь занурюють у розплавлений цинк, утворюючи міцний зв'язок між двома матеріалами.
- Електричний: Цинк наноситься електрохімічним шляхом, утворюючи тонкий, рівномірний шар на поверхні сталі.
Переваги гальванізації:
- Жертовний захист: Переважно кородує цинк, захист сталі.
- Подовжений термін служби: Сталеві компоненти служать значно довше, зниження витрат на технічне обслуговування.
- Міцність: Оцинковані вироби довговічні 30-50 років або більше, залежно від умов середовища.
Захист з оцинкованої сталі:
| Екологічний стан | Очікуваний термін служби цинкового покриття | Нотатки |
|---|---|---|
| Сільський | 50+ років | Мінімальний вплив забруднюючих речовин або екстремальних погодних умов. |
| Міський | 40-50 років | Вплив помірного забруднення. |
| Прибережний | 20-30 років | Солона вода прискорює корозію цинку. |
6. Цинк і фактори навколишнього середовища: Що впливає на його довговічність?
Тоді як цинк має високу стійкість до корозії, на його довговічність можуть вплинути такі фактори навколишнього середовища, як вологість, морська вода, і забруднюючі речовини.
Давайте розглянемо ключові фактори, які можуть впливати на довговічність цинку в різних умовах:
- Солона вода: Прибережне середовище або території з високим вмістом хлоридів можуть прискорити утворення білої іржі, особливо в без покриття оцинковані або пошкоджені оцинковані поверхні.
- Кислі середовища: Висококислі умови (наприклад, на хімічних заводах або кислотних дощах) може швидше зруйнувати захисний цинковий шар.
- забруднення: Промислове забруднення, включаючи діоксид сірки та оксиди азоту, може сприяти деградації цинкового покриття.
Захист цинку в суворих умовах: Для забезпечення довговічності цинку в складних умовах, додаткові захисні покриття, наприклад фарба або герметики, часто наноситься на оцинковані поверхні.
Цей додатковий шар захищає цинк від впливу навколишнього середовища та подовжує термін його служби.
7. Висновок
На закінчення, цинк не іржавіє в традиційному розумінні, але за певних умов він може піддаватися корозії через утворення білої іржі.
Надзвичайна стійкість цинку до іржі та корозії є однією з причин, чому його так високо цінують, особливо в процес гальванізації, де він захищає сталь та інші метали від іржі.
Здатність цинку утворювати захисний оксидний або карбонатний шар забезпечує його довговічність для широкого спектру застосувань, від будівництва до автомобільних запчастин.
Тоді як довговічність цинку зазвичай вражає, важливо враховувати умови навколишнього середовища при визначенні його придатності для конкретних застосувань.
При належному догляді та лікуванні, цинк може й надалі забезпечувати винятковий захист, забезпечення довговічності виробів і конструкцій у різних галузях промисловості.
