Цинкові сплави: ГОСТ, температура плавлення, властивості, застосування

Цинк – це метал синювато-білого кольору, у чистому вигляді який не могли отримати довгий час. Тільки англієць Дж. Чемпіон у 1738 році придбав патент на його виробництво. А через п'ять років у Європі з'явився перший цинковий завод в Брістолі. Його продуктивність складала щорічно всього 200 тонн. По використанню цей популярний кольоровий метал поступається лише міді і алюмінію. Виплавляють у світі мільйони тонн на рік.

Властивості цинку

Метал має слабкі механічні властивості. Він крихкий і крихкий при нормальній температурі, а при підвищенні її до 100-150 градусів за Цельсієм набуває тягучість і легко деформується: його кують і розкочують в листи. Для збільшення міцності і температури плавлення в цинк додають мідь, свинець, олово, алюміній, магній.


Це хімічно активний метал. На відкритому повітрі при температурі 100 градусів Цельсія на поверхні з'являється плівка і цинк набуває тьмяний вигляд. Підвищена вологість і вуглекислий газ сприяють руйнуванню елемента. Він легко роз'їдається кислотами і лугами, тому для промислового використання застосовуються тільки сплави.

Властивості цинкових сплавів

Відзначаються відмінні ливарні властивості сплавів. Завдяки високій пластичності у гарячому вигляді, метали використовують для виливків деталей, що мають складну форму, глибокі порожнини, різьблення і тонкої товщини стінки. Вони не прилипають до прес-формі, тому що не вступають в реакцію з залізом. Литі деталі мають високу точність і чисту поверхню. Сплави володіють відмінними механічними властивості: достатнім межею міцності, твердості і добре обробляються. Їх можна паяти і зварювати.


З недоліків слід зазначити схильність до старіння, велику щільність і корозію. При використанні цинкових сплавів відбувається їх природний процес старіння, внаслідок деталі зменшуються в розмірах. Найбільша усадка відбувається в перші 5 тижнів, а наступна – протягом дуже тривалого періоду часу. Для компенсації розмірів деталей їх піддають термічній обробці – відпалу. Для зменшення корозії в сплавах обмежують вміст магнію до 01 %. Для збільшення довговічності деталей їх піддають захисним покриттям: нікелюють, хромують, кадмируют.

Види сплавів

За призначенням цинкові сплави діляться на:

Деформуємі. Основу цих сплавів становить цинк. За властивостями вони подібні латуням. Методом лиття отримують злитки, а з них виготовляють прутки, смуги, листи.

Ливарні. Мають високу плинність. Відмінно заповнюють форму, не прилипаючи до неї. Виходять якісні виливки складної конфігурації литтям під тиском.

Антифрикційні. Сплави володіють низьким коефіцієнтом тертя і хорошою прирабатываемостью підшипника до шийки валу.

Припої. Застосовуються для паяння виробів, володіють хорошою пластичністю і міцністю.

Типографські. Використовують для відливання шрифтів ручного і машинного набору. Замінюють токсичні свинцеві сплави. Стійкі до стирання.

Протекторні. Захищають внутрішні і зовнішні частини морських суден від корозії. Використовують їх з спеціальним лакофарбовим покриттям.

Характеристика та властивості латуні

Мідно-цинковий сплав, в якому мідь є основним компонентом, а цинк – легуючим, називається латунню. Колір металу знаходиться в залежності від складу і змінюється від світло-жовтих тонів до червонуватих відтінків. Такі сплави характеризуються стійкістю до корозії і володіють високою міцністю. Вони добре піддаються різним методам обробки. Плинність латуні дозволяє виготовляти деталі, використовуючи метод лиття. Застосовуючи пластичну деформацію сплаву, з нього виробляють дріт, листи, стрічки, різні профілі методом прокатки. Вміст цинку в сплаві може бути різним і складати від 5 до 45 %. Крім цього, туди входять і додаткові легуючі компоненти, які використовуються для поліпшення властивостей латуней:

Нікель. Сприяє збільшенню коррозийности і міцності.

Кремній. Покращує антифрикційні властивості.

Олово. Впливає на міцність і стійкість до солоній воді.

Свинець. Удосконалює оброблюваність.

Марганець. Впливає на міцність і корозійну стійкість.

При різному комбінуванні легуючими компонентами отримують латуні з необхідними якостями і характеристиками. Вироби з таких сплавів не піддаються впливу навколишнього середовища, мають високу зносостійкість.

Застосування сплавів

Без цинку і його сплавів не здатні існувати багато галузі від машинобудування до медицини. Застосування цинкових сплавів у різних сферах і галузях:

машинобудівна – для виробництва бензобаків, кришок багажників, корпусів карбюраторів, глушників, бензонасосів, радіаторів, насосів, фурнітури;

ливарна – затвори зброї;

електротехнічна – виготовлення акумуляторів, батарей;

поліграфічна – для набору текстів та друкування ілюстрацій;

оброблення металоконструкцій – металізація і оцинковка різних поверхонь від руйнування і корозії металу;

медицина – антисептичні і протизапальні засоби, отримання радіонуклідів для діагностики та лікування захворювань;

виробництво фарби – виготовлення цинкових білил ;

будівельна – для покрівлі, облицювання стін, водостічних труб, жолобів;

мистецтво карбування монет, графіка;

ювелірна – особисті прикраси, шкатулки, гудзики, блискавки, декоративні накладки;

побутова – для кухонного обладнання, карнизів.

Цинкові ливарні сплави

До сплавів для лиття під тиском пред'являються наступні вимоги. Вони повинні:

володіти відмінною жидкотекучестью;

не вступати в реакцію і не приварюватися до прес-формі;

мати невеликий інтервал кристалізації;

розташовувати міцністю при високих температурах.

Такі сплави використовуються в наступних випадках:

Для лиття під тиском деталей, що мають складну конфігурацію і тонкі стінки. Так отримують деталі гальмівної апаратури, насоси, використовуючи властивості сплавів, як стійкість до розтріскування, жидкотекучесть, низька температура плавлення.

Для виготовлення литих декоративних виробів. Після гальванізації на поверхні встановлюється красиве та міцне покриття. Воно може виявитися не зовсім якісним при пористій поверхні або надмірному вмісті алюмінію.

Для отримання антифрикційних цинкових сплавів, що використовуються в машинобудуванні.

Для лиття типографських шрифтів. Зі зміною технологій відпадає необхідність їх виготовлення.

Автомобілебудування

Автомобільна промисловість – це одна з передових галузей машинобудування. Тут стабільно проводяться дослідження з використання новітніх матеріалів і сплавів, які володіють значними експлуатаційними та технологічними властивостями. До них можна віднести і цинкові сплави по ГОСТ 21437-75. До нього належать чотири марки сплавів, дві з яких належать до ливарним, а інші – до оброблюваним тиском. Дані матеріали використовуються для виробництва деталей автомобіля (втулок, підшипників), що володіють антифрикційними властивостями. Литі сплави із цинку ГОСТ 19424-74 і 25140-82 застосовують для виготовлення карбюраторів, що мають складну форму, і бензонасосів методом лиття під тиском, використовуючи їх властивість високої жидкотекучести. Недолік сплавів – деталі практично не підлягають ремонту.

Замість висновку

Латуні – цинкові сплави - знаходять широке застосування в машинобудівній промисловості. Їх використовують для виробництва особливо міцних деталей, де потрібні точні виливки. Велика частина вироблюваної в світі цинку йде на виготовлення оцинкованої сталі, тому що він утворює захисну плівку, запобігаючи їх від корозії. Сплави незамінні при виготовленні різних джерел електричного струму. Будучи компонентом у припоях, цей кольоровий метал знижує температуру плавлення. Медичні препарати, що містять окису цинку, мають протизапальні й антисептичні властивості. Недостатня кількість змісту цинкового мікроелемента в організмі людини призводить до виникнення серйозних захворювань: виразки шлунка, цирозу печінки, атеросклерозу.