Eigenschaften, Geschichte und Legierungen von Zink

Zink (Zn) ist ein in der Erdkruste reichlich vorhandenes Metall mit unzähligen industriellen und biologischen Anwendungen.

Bei Zimmertemperatur ist Zink spröde und blauweiß, kann aber zu einem glänzenden Finish poliert werden.

Als Basismetall wird Zink hauptsächlich zur Verzinkung von Stahl eingesetzt, um das Metall vor unerwünschter Korrosion zu schützen. Aber Legierungen aus Zink, einschließlich Messing, sind für eine breite Palette von Anwendungen von entscheidender Bedeutung, von korrosionsbeständigen Marinekomponenten bis hin zu Musikinstrumenten.

Physikalische Eigenschaften

• Festigkeit: Zink ist ein schwaches Metall mit einer Zugfestigkeit, die weniger als der Hälfte von unlegiertem Kohlenstoffstahl entspricht. Es wird im Allgemeinen nicht in lasttragenden Anwendungen verwendet, obwohl kostengünstige mechanische Teile aus Zink gegossen werden können.
• Zähigkeit: Reines Zink hat eine geringe Zähigkeit und ist im Allgemeinen spröde, aber Zinklegierungen haben im Allgemeinen eine hohe Schlagzähigkeit im Vergleich zu anderen Druckgusslegierungen.
• Duktilität: Zwischen 212-302 ^o F wird Zink duktil und verformbar, geht jedoch bei höheren Temperaturen in einen spröden Zustand über. Wiederum verbessern Zinklegierungen diese Eigenschaft gegenüber dem reinen Metall stark, wodurch komplexere Herstellungsverfahren verwendet werden können.
• Leitfähigkeit: Die Leitfähigkeit von Zink ist für ein Metall moderat. Seine starken elektrochemischen Eigenschaften eignen sich jedoch gut für den Verzinkungsprozess und Alkali-Batterien

Geschichte

Von Menschen geschaffene Zinklegierungsprodukte wurden bereits 500 v. Chr. Zuverlässig datiert, und Zink wurde absichtlich um 200-300 v. Chr. Kupfer zu Messing hinzugefügt.

Messing ergänzte die Bronze während des Römischen Reiches bei der Herstellung von Münzen, Waffen und Kunst und blieb bis 1746 die Hauptverwendung von Zink, als Andreas Sigismund Marggraf wissentlich das reine Element isolierte. Weil er seinen Prozess und seine Funktionsweise sorgfältig beschrieb, war Zink bald im Handel erhältlich.

Alessandro Volta schuf die erste Batterie im Jahr 1800 mit Kupfer- und Zinkplatten und läutete damit eine neue Ära des elektrischen Wissens ein. Im Jahr 1837 hat Stanislas Sorel sein neues Verfahren der Verzinkung, Galvanisierung, nach Luigi Galvani benannt, der bei der Autopsie von Fröschen die belebende Wirkung von Elektrizität entdeckt hatte. Galvanisierung, eine Form des kathodischen Schutzes, kann eine Vielzahl von Metallen schützen und ist heute die primäre industrielle Anwendung von reinem Zink.

Zink auf dem Marktplatz

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

Die Länder, die das raffinierteste Zink abbauen und produzieren, sind China, Peru, Australien, die Vereinigten Staaten und Kanada. Nach Angaben des US Geological Survey wurden im Jahr 2014 rund 13,4 Millionen Tonnen Zink im Konzentrat abgebaut, wobei China rund 36 Prozent der Gesamtmenge ausmachte.

Nach Angaben der internationalen Blei- und Zinkstudiengruppe wurden im Jahr 2013 rund 13 Millionen Tonnen Zink industriell in Verzinkung, Messing- und Bronzelegierungen, Zinklegierungen, chemischer Produktion und Druckguss verbraucht.

Zink wird an der LME als "Special High Grade" -Verträge mit 99,995% Mindestreinheit in 25-Tonnen-Barren gehandelt.

Gebräuchliche Legierungen

• Messing: 3-45% Zn nach Gewicht. Wird in Musikinstrumenten, Ventilen und Hardware verwendet.
• Neusilber: 20% Zn, bezogen auf das Gewicht. Verwendet für seine glänzende silberne Erscheinung in Schmuck, Silberwaren, Modellbahngleisen und Musikinstrumenten.
• Zinkdruckgusslegierungen: >> 78 Gew .-%. In der Regel enthalten kleine Mengen (weniger als ein paar Prozent) von Pb, Sn, Cu, Al und Mg, um die Druckgusseigenschaften und die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Wird verwendet, um kleine, komplizierte Formen herzustellen und sich für bewegliche Teile in Maschinen zu eignen. Die billigsten dieser Legierungen werden als Topfmetall bezeichnet und dienen als kostengünstiger Ersatz für Stahl. Interessante Fakten

Zink ist entscheidend für alles Leben auf der Erde und wird in mehr als 300 Enzymen verwendet. Zinkmangel wurde 1961 als klinisches Gesundheitsproblem erkannt. Die Internationale Zinkvereinigung erklärt, dass Zink entscheidend für das richtige Zellwachstum und die Mitose, Fruchtbarkeit, Funktion des Immunsystems, Geschmack und Geruch, gesunde Haut und Sehvermögen ist.

• Pennies der Vereinigten Staaten werden mit einem Zinkkern konstruiert, der 98% ihres Gewichts ausmacht. Die restlichen 2% sind eine elektrolytisch beschichtete Kupferbeschichtung. Die Menge an Kupfer, die in Pennies verwendet wird, kann sich ändern, wenn das US-Finanzministerium sie als zu teuer für die Produktion ansieht. In den USA zirkulieren bis zu zwei Milliarden Zentimeter Pennies!