Для чего используется цинк? Полное руководство по применению и свойствам цинка

Когда люди задают себе вопрос, Для чего используется цинк? Ответ - все, что угодно, начиная от оцинковки стали и заканчивая пищевыми добавками. Металл цинк незаменим в мировой экономике благодаря особому сочетанию низкой стоимости, устойчивости к коррозии и простому механизму обработки. Это необходимый и широко используемый металл в производстве, здравоохранении, промышленности, производстве товаров народного потребления и строительстве. 

В этом руководстве мы подробно рассмотрим историю цинка, его самые выдающиеся качества и наиболее частое применение, а также сравним его с другими материалами, такими как нержавеющая и оцинкованная сталь. Будучи инженером, дизайнером изделий или исследователем в области промышленности, вы получите объяснение того, как и почему цинк является столь популярным материалом во многих областях применения. Итак, дочитайте этот отрывок до конца.

Почему цинк является основой многих промышленных производств - исторический обзор

Если углубиться в историю этого металла, то можно сказать, что цинк используется уже более 2 500 лет. Его соединения входили в число соединений, применявшихся в древней медицине, и использовались как один из компонентов латуни (сплава цинка с медью). Однако металлическая форма цинка стала более известна в XVIII веке. Этот металл стал открывать новые возможности в промышленности, когда люди познакомились с полезностью цинка для легирования и гальванизации.

Даже сегодня природные преимущества цинка снижают его негативное влияние на окружающую среду. Появились современные технологии производства, которые помогают внедрять передовые технологии, а экологически чистые методы производства расширяются благодаря сложным способам добычи, инициативам по переработке отходов и разработке сплавов. Все это делает его достойным. 

Почему цинк - самый универсальный металл? - Многоцелевое использование этого сплава

Универсальность цинка объясняется тем, что он может использоваться как основной металл и как легирующий элемент. Мировой рынок цинка отражает эту важность: ежегодное потребление превышает 13 миллионов метрических тонн по всему миру. Его можно комбинировать с алюминием, магнием и медью для улучшения специфических характеристик, а также легко отливать, формовать или обрабатывать. Это один из самых востребованных продуктов в промышленных масштабах, поскольку он может быть CNC обработанный соответственно.

Международные требования и применение цинка в промышленности

Спрос на металлический цинк на мировом рынке продолжает расти благодаря его использованию в производстве:

• Автомобильные компоненты
• Электроника
• Строительные материалы
• Оздоровительное оборудование и бальзамы

Только на гальванизацию пищевых продуктов расходуется более 50 процентов мирового запаса цинка.

Поиск поставщиков и природное изобилие

Согласно статистическому анализу, цинк занимает 24-е место среди наиболее распространенных элементов в земной коре. В основном он добывается из сфалеритовой руды, которая в больших количествах производится в таких странах, как Китай, Германия и Австралия. Крупномасштабное производство цинка обходится дешево из-за его обильного предложения на рынке.

Что делает цинк промышленно ценным?

Характеристики цинка позволяют ему занимать значительное место в промышленности. К числу наиболее ценных свойств относятся следующие:

Устойчивость к коррозии

Цинк оцинкован благодаря защитному покрытию, которое само себя лечит. Под воздействием воздуха на его поверхности образуется защитная патина (карбонат цинка), благодаря чему он становится устойчивым к коррозии. 

Исключительно высокое соотношение прочности и веса

Цинковые сплавы чрезвычайно прочны, но при этом легки. Это позволяет использовать цинк в электронике, транспорте и мебельной фурнитуре.

Биосовместимость цинкового сплава

Поскольку цинк нетоксичен, он безопасен для человека и идеально подходит для контакта с ним:

• Медицинские инструменты
• Дерматологические кремы с оксидом цинка
• Пищевые добавки

Возможность вторичной переработки

Цинк 100% можно перерабатывать без потери физических и химических свойств. Переработанный цинк благоприятствует сохранению окружающей среды и соответствует программам экологичного производства.

Экономическая эффективность

Цинк дешевле и обеспечивает аналогичные потребительские свойства по сравнению с другими металлами, такими как медь или титан. Кроме того, он имеет низкую температуру плавления, поэтому в процессе производства расходуется меньше энергии.

Общие промышленные применения цинка

Когда речь заходит об использовании и применении металлического цинка, главным вопросом, как Для чего используется цинк, очевиден. Чтобы ответить на этот вопрос, мы перейдем к следующему процессу. 

Процесс гальванизации 

Гальванизация - одно из самых крупных промышленных применений цинка. Гальванизация подразумевает нанесение тонкого цинкового покрытия на сталь или железо, чтобы избежать коррозии. Сталь, подвергаясь воздействию воздуха и влаги, ржавеет. Цинк служит жертвенным покрытием, поскольку он ржавеет вместо металла, находящегося под ним, что позволяет стали служить дольше.

Оцинкованная сталь широко распространена в следующих областях:

• Строители (листовые крыши, ограждения, структурные балки)
• Рамы и кузова автомобилей
• Ограждения и сельскохозяйственное оборудование
• Инфраструктурные мосты, дорожные знаки

Цинк против оцинкованной стали

В мире существует путаница между цинком и оцинкованной сталью. Металл, применяемый в процессе оцинковки, - это цинк. Оцинкованную сталь вполне можно назвать сталью с цинковым покрытием. Хотя цинк обладает значительной устойчивостью к коррозии естественным образом, оцинковка стали обеспечивает более дешевую альтернативу покрытию большого количества стали от коррозии на заводах. Цинк обеспечивает жертвенную защиту, в то время как сталь обеспечивает структурную целостность.

Использование цинка в литье под давлением и механической обработке деталей

Литье под давлением - использование расплавленного цинка, заливаемого в формы для формирования сложных форм с высокой точностью. Этот способ более распространен, чем другие методы использования цинка. Благодаря низкой температуре плавления (по сравнению с другими металлами) цинк можно отливать в самые разнообразные формы, что делает его очень текучим, а другие металлы и материалы стоят очень дорого.

Обработка цинкового сплава с ЧПУ является предпочтительной:

• Электронные разъемы
• Шестерни и рычаги, которые являются механическими деталями
• Автонакладки и эмблемы Автонакладки и эмблемы
• Изготовление прототипов на заказ (в медицинской промышленности и производство бытовой электроники в частности)

Литые под давлением цинковые компоненты отличаются тонкой, качественной обработкой поверхности, стабильностью размеров и прочностью. Кроме того, металлический цинк предпочитают использовать в услугах быстрого прототипирования из-за его обрабатываемости и низкой цены.

Потребительские товары

Сфера применения цинка простирается от промышленного сектора до реальной жизни. Он входит в состав нескольких продуктов, предназначенных для потребителей:

• Батареи: Цинково-углеродные и щелочные батареи - это батареи, в которых цинк используется в качестве анода.
• Краски и покрытия: Оксид цинка - это антикоррозийный пигмент, который используется в красках.
• Оксид цинка: Оксид цинка обеспечивает обезболивающие и успокаивающие кожу солнцезащитные средства и косметику.
• Пластиковые и резиновые изделия: Стеарат цинка используется для того, чтобы служить в качестве разрыхлителя или смазки.

Если посмотреть на список цинковых ингредиентов в отечественных продуктах, то можно обнаружить соединения цинка, придающие функциональность средствам для здоровья, гигиены и уборки.

Медицина и питание

Цинк - питательный для человека микроэлемент. Он участвует в сотнях ферментативных реакций, поддерживает иммунную систему, восстанавливает клетки и заживляет раны.

К ним относятся следующие области:

• Добавки: Распространенные диетические формы включают глюконат цинка и сульфат цинка.
• Мази местного применения: Очень распространенным и здравым объектом является оксид цинкаОн содержится в тех же кремах от сыпи и солнцезащитных средствах.
• Фармацевтические препараты: Он также используется в качестве фармацевтического катализатора или стабилизатора в некоторых лекарственных препаратах.

Итак, что означает, что цинк безопасен, поскольку он нетоксичен в незначительных количествах и может быть использован в продуктах местного применения или в расходных материалах.

Изучите различные виды цинковых сплавов и их применение в технике

Распространенные типы цинковых сплавов

• Сплавы Zamak (Zamak 2, 3, 5 и 7): Обычно это наиболее широко используемые сплавы для литья под давлением. Zamak 3 также характеризуется отличным сочетанием прочности и пластичности.
• Сплавы ZA (ZA8, ZA12, ZA27): содержат большее количество алюминия, чем сплавы Zamak, поэтому более износостойкие и прочные: подходят для структурных конструкций.

Сплавы Zamak и ZA могут использоваться в крупносерийном литье под давлением, обеспечивая хорошие эксплуатационные характеристики и свойства поверхности.

Цинковые детали, обработанные на станках с ЧПУ, в сравнении с литыми цинковыми деталями

• Обработанный цинк с ЧПУ: Обладают хорошей точностью и подходят для производства в небольших количествах или при изготовлении прототипов. Механическая обработка - это способ увеличить допуск и гибкость конструкции.
• Литое литье: Чем больше их можно произвести, тем лучше. Хотя литье под давлением не так легко поддается корректировке дизайна, оно быстрее и экономичнее в массовом производстве.

Цинк против нержавеющей стали

Если сравнивать цинк с нержавеющей сталью, то каждый из них имеет свое место в зависимости от области применения:

Цинк часто выбирают, когда приоритетами являются стоимость, удобство формовки и вес. Нержавеющая сталь предпочтительна для тяжелых условий эксплуатации, требующих высокой структурной целостности и долговременной коррозионной стойкости.

Цинк против оцинкованной стали

Основные различия возникают при выборе типа материала для строительства, производства и даже при проектировании конкретного изделия, и основные разногласия обычно возникают между цинком и оцинкованной сталью. Несмотря на то, что в обоих случаях так или иначе используется цинк, они сильно различаются по своим конструктивным характеристикам, цене и воздействию на окружающую среду.

Особенности, которые делают цинковый сплав лучшим выбором современных производителей

Оцинкованная сталь - твердый цинк

Оцинкованная сталь - это обычная сталь, на которую нанесен тонкий слой цинка для защиты от коррозии. Чаще всего такое покрытие наносится методом горячего цинкования или гальваническим способом. И наоборот, цельноцинковые компоненты - это чистый цинк или цинковый сплав, свойства материала которого не меняются по толщине.

Долговечность и антикоррозийность

Оцинкованная сталь обладает высокой устойчивостью к ржавчине в большинстве случаев ее использования, особенно при умеренном воздействии на поверхность. Тем не менее, когда цинковое покрытие стирается или соскабливается, сталь обнажается и подвергается коррозии. Более прочным материалом благодаря этой стойкости является твердый цинк, особенно если он усилен легированием, что делает весь материал устойчивым к коррозии; таким образом, он лучше выдерживает морские или суровые условия.

Цена и предложение

Твердый цинк очень дорог, но оцинкованная сталь недорога и легкодоступна. Она лучше всего подходит для проектов, в которых главным соображением является экономичность и где не требуются полные характеристики цинка. Металлический цинк и цинковый сплав, с другой стороны, могут быть дорогостоящими из-за их чистоты и дальнейшей обработки.

Производство и обрабатываемость

Цинк относительно легче в обработке по сравнению с оцинкованной сталью, особенно в ЧПУ. Оцинкованная сталь имеет токсичные испарения, которые могут выделяться при неправильной обработке, поскольку она покрыта цинком. Напротив, цинковые сплавы более предпочтительны при обработке с ЧПУ и литье под давлением благодаря своей текучести, а также низкой температуре плавления и очень низкому износу инструмента.

Воздействие на окружающую среду

Цинк можно перерабатывать на 100 процентов, и он оказывает меньшее воздействие на окружающую среду при повторном использовании или переплавке. Оцинкованная сталь также перерабатывается, однако при ее переработке слой оцинковки должен быть надлежащим образом обработан. В целом, твердый цинк считается экологически чистым продуктом при долгосрочном устойчивом производстве.

Основные характеристики цинка

Температура плавления цинка и почему она имеет значение

Цинк - особый тип переходного металла, обладающий широким спектром физических, химических и механических свойств. Эти свойства обеспечивают ему огромную ценность при гальванизации и литье под давлением, а также в производстве пищевых добавок и электроники. Ниже приводится подробное описание наиболее важных технических характеристик цинка.

Структуры цинка: физические и химические свойства

Цинк (Zn) - металл серебристо-голубого цвета с атомным номером 30. Он плавится при довольно низкой температуре 419,5 о С (787,1 о F) и кипит при 907 о С (1665 о F). Это объясняется тем, что он подходит для таких областей применения, как литье под давлением, где предпочтительны низкотемпературные процессы формования.

Он также является среднереактивным соединением, легко окисляется и смешивается с другими элементами при контакте с воздухом или водой, что помогает ему создавать защитную патину. Это свойство играет важную роль в борьбе с коррозией оцинкованных изделий.

Мощность и прочность

Несмотря на то, что чистый цинк не так прочен, как сталь, цинковые сплавы (типы с особым содержанием алюминия, магния или меди) отличаются высокой твердостью, стабильностью размеров и устойчивостью к деформации. Такие свойства обуславливают использование цинковых сплавов в деталях автомобилей, компонентах аппаратуры и электрических корпусах.

Электропроводность/теплопроводность

Цинк обладает хорошей электропроводностью, что делает его идеальным для электрических компонентов, предохранителей и контактов аккумуляторов. Он также обладает хорошими тепловыми свойствами, которые полезны в системах рассеивания тепла, таких как светодиодные лампы и электрические корпуса.

Выбор цинка для обработки на станках с ЧПУ и проектирования изделий

Есть много разумных причин использовать цинк, если вас волнуют такие вопросы: долговечность, точность и стоимость производства (особенно в процессах литья под давлением и обработки с ЧПУ). Итак, просто для чего используется цинк в отличие от алюминия, стали и пластика?

Почему стоит выбрать цинк, а не другие металлы 

• Алюминий: Выбирайте цинк, если требуется повышенная прочность, например, для подшипников, износа и высокой стабильности размеров.
• Из стали: Иногда его используют для получения более легкого веса, облегчения обработки и производства, а также удешевления производства.
• Поверх пластика: Для прочности и долговечности, когда требуется повышенная ударопрочность или более длительный срок службы.

Современные производители используют цинковый сплав в вышеупомянутых сценариях, чтобы получить минимальные риски. 

Лучшие промышленные применения включают

• Электрические компоненты
• Автомобильное оборудование
• Корпус бытовой электроники Производство
• Механические детали и зубчатые колеса

Обработанный цинк в реальном времени

Один из крупнейших производителей электроники также использовал цинк, обработанный с помощью ЧПУ, для покрытия корпусов устройств. Результат: долгий срок службы, близкие допуски, высокое качество отделки - и все это по более низкой цене, чем обработанный алюминий.

Идеализация проблемы: подходит ли цинк для вашего использования? 

Подходит ли цинк для моего использования? Этот вопрос волнует производителей. Он известен как лучшее решение по мощности, точности, коррозионной стойкости и экономичности. Тем не менее, цинк является материалом широкого спектра применения: автомобильные компоненты, бытовая электроника, промышленные корпуса и т.д. 

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что мы получили представление о Для чего используется цинк. Как он работает с алюминием или сталью, сложных форм и размеров? Будь то экстремальные условия или текущие процессы, это не всегда подходящая альтернатива высокопроизводительным металлам. Экономичность и возможность вторичной переработки цинка делают этот материал идеальным выбором в большинстве случаев обработки с ЧПУ и проектирования изделий. Для тех, кто проектирует конструкции, стремясь найти надежный и экологичный материал, который можно трансформировать в различные формы, цинк - это разумное и современное решение.

Вопросы и ответы о том, для чего используется цинк

Вопрос 1: Как чаще всего используется цинк в повседневной жизни?

Цинк используется для оцинковки стали, изготовления литых деталей, батареек, средств по уходу за кожей и биологически активных добавок.

Вопрос 2: Как цинк сопоставляется с нержавеющей сталью с точки зрения коррозионной стойкости?

Цинк противостоит коррозии благодаря защитному слою; нержавеющая сталь обеспечивает более прочную и долговечную защиту.

Вопрос 3: Какова температура плавления цинка и как она влияет на производство?

Цинк плавится при температуре 419,5°C, что позволяет легко отливать и обрабатывать его при низких энергетических затратах.

Вопрос 4: Безопасны и долговечны ли цинковые сплавы для потребительских товаров?

Да, цинковые сплавы нетоксичны, долговечны и идеально подходят для изготовления электроники, инструментов и приборов.

Q5: В чем разница между цинком и оцинкованной сталью?

Цинк является основным материалом; оцинкованная сталь покрывается цинком для предотвращения ржавчины.

Q6: Может ли цинк быть легко обработан с ЧПУ?

Да, цинк хорошо поддается обработке и идеально подходит для изготовления прецизионных деталей с ЧПУ.