Cinka metāla īpašības un pielietojums

Cinks (Zn) ir bagātīgs metāls, kas atrodams Zemes garozā, un to izmanto neskaitāmi daudz rūpnieciski un bioloģiski. Istabas temperatūrā cinks ir trausls un zili baltā krāsā, bet to var pulēt līdz spilgtai apdarei.

A parastais metāls, cinku galvenokārt izmanto cinkošanai tērauda, process, kas aizsargā metālu pret nevēlamu korozija. Cinka sakausējumi, ieskaitot misiņš, ir vitāli svarīgi visdažādākajiem lietojumiem, sākot no korozijizturīgiem jūras komponentiem un beidzot ar mūzikas instrumentiem.

Stiprums: Cinks ir vājš metāls ar mazāk nekā pusi no stiepes izturība no viegla oglekļa tērauda. Parasti to neizmanto nesošās darbībās, kaut arī lētas mehāniskās detaļas var izgatavot no cinka.

Stingrība: Tīrā cinka ir maz stingrība un parasti ir trausls, bet cinks sakausējumi parasti ir augsta triecienizturība, salīdzinot ar citiem liešanas sakausējumiem.

Elastība: Starp 212 un 302 grādiem pēc Fārenheita cinks kļūst kaļamā un kaļams, bet paaugstinātā temperatūrā tas atgriežas trauslā stāvoklī. Cinka sakausējumi ievērojami uzlabo šo īpašību salīdzinājumā ar tīru metālu, ļaujot izmantot sarežģītākas ražošanas metodes.

Vadītspēja: Cinks vadītspēja metālam ir mērens. Tā spēcīgās elektroķīmiskās īpašības tomēr labi kalpo sārmu baterijās un cinkošanas procesā.

Mākslīgie cinka sakausējumu izstrādājumi ir ticami datēti jau 500. gadā pirms mūsu ēras, un cinks vispirms tika apzināti pievienots vara lai veidotu misiņu ap 200-300 BC. Romāna impērijas laikā misiņš papildināja bronzu monētu, ieroču un mākslas ražošanā. Misiņš bija galvenais cinka lietojums līdz 1746. gadam, kad Andreass Sigismunds Marggrāfs rūpīgi dokumentēja tīrā elementa izolēšanas procesu. Kaut arī cinks iepriekš tika izolēts citās pasaules daļās, viņa sīkais apraksts palīdzēja cinkam kļūt komerciāli pieejamam visā Eiropā.

Alessandro Volta 1800. gadā izveidoja pirmo akumulatoru, izmantojot vara un cinka plāksnes, ieviešot jaunu elektrisko zināšanu ēru. Līdz 1837. gadam Staņislass Sorels savu jauno cinka pārklāšanas procesu bija nosaucis par Luigi Galvani, kurš bija atklājis elektrības stimulējošo efektu, veicot vardes autopsiju. Galvanizācija, kas ir katodiskās aizsardzības forma, var aizsargāt visdažādākos metālus. Tagad tas ir tīrā cinka primārais rūpnieciskais pielietojums.

Cinks galvenokārt tiek iegūts no rūdas, kas satur cinka sulfīdu, cinka maisījumu vai sphalerite.

Valstis iegūst un rafinē visizsmalcinātāko cinku, dilstošā secībā, ir Ķīna, Peru, Austrālija, Amerikas Savienotās Valstis un Kanāda. Saskaņā ar ASV ģeoloģijas dienests, 2014. gadā tika iegūti aptuveni 13,4 miljoni metrisko tonnu cinka koncentrātā, un Ķīna sastādīja apmēram 36% no kopējā apjoma.

Saskaņā ar Starptautiskās svina un cinka pētījumu grupas datiem tika patērēti apmēram 13 miljoni tonnu cinka rūpnieciski 2013. gadā - izmantojot cinkošanu, misiņa un bronzas sakausējumus, cinka sakausējumus, ķīmisko ražošanu un presformu liešana.

Cinks tiek tirgots Londonas metālu biržā (LME) kā "Special High Grade" līgumi ar minimālo tīrību 99,995% no 25 tonnu lietņiem.

• Misiņš: 3-45% Zn pēc svara, to izmanto mūzikas instrumentos, vārstos un aparatūrā.
• Niķeļa sudrabs: 20% Zn pēc svara, tas tiek izmantots spīdīga sudraba izskata dēļ rotaslietās, sudrablietās, vilcienu ceļa modeļos un mūzikas instrumentos.
• Cinka liešanas sakausējumi: > 78% Zn pēc svara, tas parasti satur nelielu daudzumu (mazāk par dažiem procentpunktiem) Pb, Sn, Cu, Al un Mg, lai uzlabotu presēšanas raksturlielumus un mehāniskās īpašības. To izmanto mazu sarežģītu formu izgatavošanai un tas ir piemērots kustīgām mašīnām. Lētākais no šiem sakausējumiem tiek saukts par podu metālu, un tie kalpo kā lēti tērauda aizstājēji.

Cinks ir kritisks visai dzīvībai uz Zemes, un to izmanto vairāk nekā 300 fermentos. Cinka deficīts tika atzīts par klīnisku veselības problēmu 1961. gadā. Starptautiskā cinka asociācija skaidro, ka cinks ir kritiski svarīgs pareizai šūnu augšanai un mitozei, auglībai, imūnsistēmas funkcijai, gaumei, smaržai, veselīgai ādai un redzei.

Amerikas Savienoto Valstu penni ir veidoti ar cinka serdi, kas veido 98% no to kopējā svara. Atlikušie 2% ir elektrolītiski pārklāts vara pārklājums. Summa varš, ko izmanto pennies var mainīties, ja ASV Valsts kase tos uzskata par pārāk dārgiem ražošanai. ASV ekonomikā cirkulē vairāk nekā 2 miljardi cinka kodolu.