Wissenschaft

Die Eigenschaften und Verwendungen von Zinkmetall

Zink (Zn) ist ein reichlich vorhandenes Metall, das in der Erdkruste vorkommt und eine Vielzahl industrieller und biologischer Verwendungszwecke hat. Bei Raumtemperatur ist Zink spröde und blau-weiß gefärbt, kann jedoch zu einem hellen Finish poliert werden.

Zink, ein unedles Metall. wird hauptsächlich zum Verzinken von Stahl verwendet. Dieser Prozess schützt das Metall vor unerwünschter Korrosion. Die Legierungen von Zink, einschließlich Messing. sind für eine breite Palette von Anwendungen von entscheidender Bedeutung, von korrosionsbeständigen Schiffskomponenten bis hin zu Musikinstrumenten.

 

Physikalische Eigenschaften

Festigkeit: Zink ist ein schwaches Metall mit weniger als der Hälfte der Zugfestigkeit von Weichkohlenstoffstahl. Es wird im Allgemeinen nicht in tragenden Anwendungen verwendet, obwohl kostengünstige mechanische Teile aus Zink druckgegossen werden können.

Zähigkeit: Reines Zink hat eine geringe Festigkeit und ist im allgemeinen spröde, aber Zink – Legierungen haben in der Regel eine hohe Schlagfestigkeit im Vergleich zu anderen Druckgusslegierungen.

Duktilität: Zwischen 212 und 302 Grad Fahrenheit wird Zink duktil und formbar. aber bei erhöhten Temperaturen kehrt es in einen spröden Zustand zurück. Zinklegierungen verbessern diese Eigenschaft gegenüber dem reinen Metall erheblich und ermöglichen die Verwendung komplexerer Herstellungsverfahren.

Leitfähigkeit: Die Leitfähigkeit von Zink ist für ein Metall mäßig. Seine starken elektrochemischen Eigenschaften eignen sich jedoch gut für Alkalibatterien und während des Verzinkungsprozesses.

 

Die Geschichte des Zinks

Künstliche Zinklegierungsprodukte wurden bereits 500 v. Chr. Zuverlässig datiert, und Zink wurde erstmals absichtlich zu Kupfer hinzugefügt , um um 200-300 v. Chr. Messing zu bilden. Messing ergänzte Bronze während des Römischen Reiches bei der Herstellung von Münzen, Waffen und Kunst. Messing blieb die Hauptverwendung von Zink bis 1746, als Andreas Sigismund Marggraf den Prozess der Isolierung des reinen Elements sorgfältig dokumentierte. Während Zink zuvor in anderen Teilen der Welt isoliert worden war, trug seine detaillierte Beschreibung dazu bei, dass Zink europaweit im Handel erhältlich war.

Alessandro Volta schuf 1800 die erste Batterie aus Kupfer- und Zinkplatten und leitete damit eine neue Ära des elektrischen Wissens ein. Bis 1837 hatte Stanislas Sorel sein neues Verfahren der Verzinkung „Galvanisierung“ nach Luigi Galvani benannt, der die animierende Wirkung von Elektrizität beim Autopsieren von Fröschen entdeckt hatte. Die Galvanisierung, eine Form des kathodischen Schutzes, kann eine Vielzahl von Metallen schützen. Es ist jetzt die primäre industrielle Anwendung von reinem Zink.

 

Zink auf dem Marktplatz

Zink wird hauptsächlich aus Erz gewonnen, das Zinksulfid, Zinkmischung oder Sphalerit enthält.

Die Länder , die in absteigender Reihenfolge das raffinierteste Zink abbauen und produzieren. sind China, Peru, Australien, die Vereinigten Staaten und Kanada. Laut dem US Geological Survey wurden 2014 rund 13,4 Millionen Tonnen Zink in Konzentrat abgebaut, wobei China rund 36% der Gesamtmenge ausmacht.

Laut der International Lead and Zinc Study Group wurden 2013 rund 13 Millionen Tonnen Zink industriell verbraucht – durch Verzinken, Messing- und Bronzelegierungen, Zinklegierungen, chemische Herstellung und Druckguss.

Zink wird an der London Metal Exchange (LME) als „Special High Grade“ -Kontrakte mit einer Mindestreinheit von 99,995% in 25-Tonnen-Barren gehandelt.

 

Gemeinsame Legierungen

  • Messing: 3-45 Gew .-% Zn, wird in Musikinstrumenten, Ventilen und Hardware verwendet.
  • Neusilber: 20 Gew .-% Zn, wird wegen seines glänzenden silbernen Aussehens in Schmuck, Silberwaren, Modelleisenbahngleisen und Musikinstrumenten verwendet.
  • Zinkdruckgusslegierungen: > 78 Gew .-% Zn, enthält normalerweise geringe Mengen (weniger als einige Prozentpunkte) Pb, Sn, Cu, Al und Mg, um die Druckgusseigenschaften und mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Es wird verwendet, um kleine, komplizierte Formen herzustellen und eignet sich zum Bewegen von Teilen in Maschinen. Die billigsten dieser Legierungen werden als Topfmetall bezeichnet und dienen als kostengünstiger Ersatz für Stahl.

 

Interessante Zink Fakten

Zink ist für alles Leben auf der Erde von entscheidender Bedeutung und wird in mehr als 300 Enzymen verwendet. Zinkmangel wurde 1961 als klinisches Gesundheitsproblem erkannt. Die International Zinc Association erklärt, dass Zink für das ordnungsgemäße Zellwachstum und die Mitose, die Fruchtbarkeit, die Funktion des Immunsystems, den Geschmack, den Geruch, die gesunde Haut und das Sehvermögen von entscheidender Bedeutung ist.

US-Pennys bestehen aus einem Zinkkern, der 98% ihres Gesamtgewichts ausmacht. Die restlichen 2% sind eine elektrolytisch plattierte Kupferbeschichtung. Die Menge an Kupfer, die in Pennys verwendet wird, kann sich ändern, wenn das US-Finanzministerium sie für zu teuer hält, um sie herzustellen. In der US-Wirtschaft zirkulieren bis zu 2 Milliarden Zinkkernpfennige.

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