главная страница    словари    ГОСТЫ И ТУ    свойства металлов    производители металлов    о проекте

медь  бронза  латунь  алюминий  титан  никель  кобальт  цинк  магний  олово  свинец  медно-никелевые сплавы  вольфрам   молибден   ниобий   тантал

iv>

Коррозионные свойства цинка

 Наибольшей коррозионной стойкостью цинк обладает в атмосфере сухого чистого воздуха.

В атмосфере промышленных городов цинк корродирует в результате воздействия содержащихся в воздухе оксидов серы, хлора и паров соляной кислоты, которые конденсируются вместе с влагой (водой) на поверхности цинка и затрудняют образование защитной пленки.

Скорость коррозии цинка в промышленных районах равна около 0,005 мм/год, в сельской местности - 0,0001-0,001 мм/год, в районе морского побережья - 0,0015 мм/год.

Пятна, называемые «белой ржавчиной», образуются на цинковых и оцинкованных изделиях, когда их хранят в закрытых помещениях с влажной атмосферой или укладывают в плотные пачки, не удалив предварительно влагу с поверхности изделий.

Легко образуется «белая ржавчина» при длительной транспортировке в закрытых вагонах или в трюмах судов, особенно при значительных колебаниях температур из-за различного растворения кислорода внутри капелек и на их поверхности, в результате чего образуются коррозионные микроэлементы: наружный слой капли - катод, внутренний - анод.

Для борьбы с «белой ржавчиной» при транспортировке и хранении оцинкованные стальные и цинковые листы и ленты следует промывать в растворе хромпика или покрывать материалами, которые обладают свойствами диэлектриков и поглощают микрослой влаги, конденсирующейся на изделиях. Бумажные прокладки между оцинкованными и цинковыми изделиями при хранении и транспортировке также препятствуют местной коррозии.

В пресной воде цинк достаточно устойчив; в жесткой воде он корродирует меньше, чем в мягкой. Хлорирование питьевой воды не увеличивает скорость коррозии цинка.

Скорость коррозии цинка в пресной воде зависит от температуры. При низких температурах (20 °С и ниже) цинк покрывается плотными, прочно пристающими к нему пленками, которые в интервале температур50-95 °С становятся рыхлыми и легко отстают от поверхности цинка.

Наличие в воде кислорода, диоксида углерода и сернистого газа повышает скорость коррозии.

При оценке коррозионной стойкости цинка следует учитывать условия коррозии: химическую природу внешней среды и чистоту металла - содержание примесей.

Известно, что один и тот же металл при прочих равных условиях в зависимости от чистоты может показывать различную коррозионную стойкость.

Загрязненный цинк корродирует в сотни и тысячи раз быстрее, чем чистые образцы цинка. Чем меньше цинк содержит элементов, имеющих положительные электродные потенциалы, например, железа, меди, никеля, сурьмы и др., тем труднее его растворение.

Очень чистый цинк может долгое время находиться в серной и соляной кислотах значительной концентрации без заметной коррозии.

Находящиеся в цинке примеси с более положительным электродным потенциалом образуют микрокатоды, цинк при этом является анодом. В этом случае поверхность цинка в кислоте можно рассматривать как состоящую из множества короткозамкнутых через сам металл гальванических микроэлементов.

Более слабое воздействие на коррозионную стойкость цинка в серной и соляной кислотах оказывают примеси олова, мышьяка и кадмия. Примеси свинца и ртути замедляют процесс растворения цинка в указанных кислотах.

Различное влияние примесей на коррозионную стойкость цинка объясняется величиной электродного потенциала и величиной перенапряжения выделения водорода на данной примеси.

Наряду с примесями на коррозионную стойкость цинка оказывают влияние многие факторы:   внешние условия (состав среды и концентрация ионов водорода (pH), технологические параметры обработки цинка, легирование различными элементами.

Например, температура литья выше 450 °С отрицательно влияет на коррозионную стойкость цинка. Это объясняется образованием при высокой температуре литья грубокристаллической структуры с неблагоприятным распределением примесей на стыках кристаллов.

Снижает коррозионную стойкость цинковых листов высокая температура горячей прокатки (свыше 200 °С), грубая шероховатая поверхность и другие факторы.

Отливка цинка в изложницы или кристаллизатор без охлаждения также отрицательно сказывается на его коррозионной стойкости.

 

Влияние примесей на свойства цинка

 

Чистота цинка (содержание примесей) является, как было указано выше, основным условием его коррозионной стойкости.

В цинке обычно присутствуют следующие элементы: свинец, железо, кадмий, медь, сурьма, мышьяк, олово, никель, алюминий, магний.

По ГОСТ 3640-94 в цинке регламентируется содержание свинца, кадмия, железа, меди, олова, мышьяка и общая сумма примесей; по европейскому стандарту EN 1179:1996 - свинец, кадмий, железо, олово, медь и алюминий (для цинка чистотой 99,995%) и сумма примесей; по стандарту США ASTM В6-87 - свинец, железо, кадмий, алюминий, медь, олово и сумма примесей; по стандарту Японии JIS Н2107-57 - свинец, железо, кадмий, олово (для цинка чистотой 99,995%) и сумма примесей.

Свинец ограниченно растворим в цинке в жидком состоянии и не образует твердых растворов. При содержании свинца свыше 0,4% в структуре литого цинка, кроме свинцово­цинковой эвтектики, свинец находится в виде точечных включений. Свинец при содержании не более 1,25% не ухудшает деформируемость цинка в горячем и холодном состояниях и не изменяет механических свойств и коррозионной стойкости.

Железо практически нерастворимо в цинке в твердом состоянии. Предельная растворимость - 0,008%. При содержании 0,01% и более железо образует с цинком интерметаллическое соединение, которое увеличивает твердость цинка и придает ему хрупкость, ухудшает деформируемость цинка в горячем состоянии. По этой причине содержание железа ограничивается до 0,02%.

В связи с тем, что железо заметно ухудшает коррозионную стойкость цинка, его содержание в цинке, применяемом для изготовления гальванических элементов, должно быть не более 0,002%.

Кадмий образует с цинком твердые растворы, растворимость кадмия в цинке при комнатной температуре составляет около 1%. Легирование цинка кадмием около 1% предотвращает рост столбчатых кристаллов при литье цинка. Однако кадмий так же, как и железо, ухудшает пластичность цинка в горячем состоянии. Электролитный цинк с 0,25% Cd можно прокатать без образования трещин в горячем состоянии только в интервале температур 150-200 °С.

Кадмий в небольших количествах (не более 0,25%), повышая механические свойства, затрудняет рекристаллизацию прокатанного в холодном состоянии цинка.

Цинк, легированный небольшими добавками кадмия и свинца, применяется в США для производства плоского проката.

Кадмий так же, как и свинец, оказывает вредное влияние в сплавах системы Zn-Cu-Al, усиливая их межкристаллитную коррозию.

Сурьма ухудшает пластичность цинка при прокатке в горячем состоянии при температуре ниже 150 °С; с повышением температуры пластичность цинка, содержащего до 0,5% сурьмы, повышается.

В производственных условиях прокатывают цинк в условиях неполной горячей прокатки при температуре 80-120 °С, поэтому для предотвращения растрескивания кромок полосы содержание сурьмы допускается не более 0,01%.

Мышьяк - наиболее вредная примесь в цинке. Даже сотые доли мышьяка, содержащиеся в цинке, придают последнему хрупкость, ухудшают пластичность металла в горячем и холодном состояниях.

Олово образует с цинком эвтектику, обычно располагающуюся тонкой пленкой вдоль границ зерен. По этой причине небольшое содержание олова значительно повышает хрупкость зерен.

Олово значительно ухудшает пластичность цинка при горячей прокатке, вредное влияние олова усиливается с повышением температуры. Поэтому, в электролитном цинке жестко регламентируется содержание олова.

По стандартам России, европейскому, США и Японии содержание олова в цинке чистотой 99,995%, 99,99% и 99,95% не должно превышать 0,001-0,002%.

Олово так же, как свинец и кадмий, усиливает межкристаллитную коррозию в сплавах системы Zn-Al-Cu.

Медь в техническом цинке содержится в малых количествах (0,001-0,002%) и не влияет ни на пластичность цинка при прокатке в горячем и холодном состояниях, ни на механические свойства.

Медь является одним из основных легирующих элементов сплавов на основе цинка, которые широко применяются в различных отраслях промышленности. Влияние на свойства цинка рассматривается при описании цинковых сплавов.

Алюминий так же, как и медь, содержится в техническом цинке в небольших количествах и практически не оказывает влияния на обрабатываемость цинка в горячем и холодном состояниях и на механические свойства.

Алюминий наряду с медью является легирующим элементом в сплавах на основе цинка. Влияние алюминия на свойства цинка рассматривается при описании цинковых сплавов.