При какой температуре отвердевает цинк

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Точка — затвердевание — цинк

Точка затвердевания цинка как реперна точка для термометрии. [1]

Точка затвердевания цинка может быть определена по МШТ только с помощью термометра сопротивления, проградуирован-ного по точкам кипения серы и воды и по тройной точке воды. [2]

Определения термодинамической температуры точки затвердевания цинка , выполненные в СССР и в ФРГ [4], показывают, что числовое значение этой точки должно быть увеличено на несколько сотых долей градуса. [3]

Перед началом измерений точки затвердевания цинка все термометры отжигались при температуре примерно 440 С до тех пор, пока сопротивление в тройной точке воды J. [4]

Сопротивления термометров в точке затвердевания цинка были приведены к нормальному давлению. [5]

Серия измерений сопротивления в точке затвердевания цинка производилась с помощью этого термометра ежедневно. [6]

Вместо точки кипения серы рекомендуется применять точку затвердевания цинка , которая более удобна в работе и обеспечивает лучшую воспроизводимость температуры. Для этой точки принято значение / 419 505 С. [7]

Вместо точки серы можно рекомендовать использование температуры равновесия между твердым и жидким цинком ( точка затвердевания цинка ), которой приписано значение 419, 505 С ( межд. Эта точка более воспроизводима, чем точка серы, и приписанное ей значение температуры выбрано таким образом, чтобы измерение температуры в Международной практической шкале приводило к тем же результатам, что и при использовании точки серы. [8]

Второй вопрос, который должен быть изучен, касается возможности замены точки кипения серы точкой затвердевания цинка в качестве первичной реперной точки шкалы. В статье Престон-Томаса) указывается на хорошую воспроизводимость точки затвердевания цинка, полученную им в Оттаве. [9]

Постоянные А, В и С определяются в точках кипения воды, се ры ( или в точке затвердевания цинка ) и кислорода. [10]

Международной шкалы температур от термодинамической составляют — 0 54 вблизи 850 С, а также рекомендовать построение верхнего участка шкалы по точкам затвердевания цинка , сурьмы и золота, что уменьшает указанное расхождение более чем в два раза. [11]

Значения R0, А и В определяются, исходя из числовых значений Rt в тройной точке воды, в точке кипения воды и в точке затвердевания цинка . [12]

Применение этого уравнения для конкретного термометра требует градуировки последнего при О С, в точке кипения воды ( или точке плавления олова) и в точках затвердевания цинка , серебра и золота. [13]

С соответственно, Ом; а и б — константы, определяемые измерением сопротивления термометра в тройной точке воды, точке кипения воды или затвердевания олова и точке затвердевания цинка . [14]

Константы R ( 0 C), а и б определяют измерением сопротивления в тройной точке воды, точке кипения воды ( или затвердевания олова) и точке затвердевания цинка . [15]

Температура горячего цинкования

Для успешной работы цеха горячего цинкования необходимо длительное функционирование ванны с расплавом и постоянный подвод необходимого количества тепла из-за его уноса с оцинкованными изделиями, теплового излучения с поверхности ванны и других потерь.

По мере развития технологий горячего цинкования постепенно сложились и основные требования к материалу ванн.

Во-первых, как и цинкуемый металл, материал ванны (если она металлическая) взаимодействует с расплавом, то есть корродирует. Чем меньше примесей содержит металл, тем с меньшей скоростью протекает эта коррозия. Поэтому для изготовления ванн применяется материал максимально возможной чистоты, какую может дать металлургическое производство. Особо жесткие требования предъявляются по углероду и кремнию (которые присутствуют в самой технологии получения металла из руд), а также серы. Очень высокие требования предъявляются к однородности металла ванны, в том числе и швов. Толщина стенок ванн также, в основном, унифицирована и составляет 50 мм (два дюйма). Лишь малые ванны могут иметь толщину стенок 40 мм.

Во-вторых, даже для чистого металла коррозия является заметной величиной и изменяется с повышением температуры по сложной зависимости, приведенной на рис. 8.9. От 420°С до примерно 480°С скорость коррозии увеличивается равномерно и является относительно низкой и пригодной для горячего цинкования. При достижении температуры 480-490°С она катастрофически быстро растет и достигает максимума при 500-510°С; очевидно, что в данной области температур жизнь ванны минимальна, что наглядно видно из таблицы 8.1. Затем, при дальнейшем повышении температуры, наступает столь же быстрое снижение скорости коррозии, и при температуре расплава выше 520°С снова можно ожидать длительной работы ванны (хотя и не той продолжительности, как в первом температурном интервале).

Таблица 8.1. Расчетная продолжительность жизни ванны при различной температуре расплава.

Температура на стенке внутри ванны, °С

Таким образом, приемлемым для работы ванны расплава следует считать интервал температур, расположенный ниже температуры, где начинается резкое увеличение скорости коррозии. Практика показала, что верхний предел температуры, при котором может работать ванна, не должна превышать 465°С. Нижний предел температуры, при котором ванна будет работать достаточно устойчиво, оценен в 440°С. В 1940-50-х годах оптимальной температурой цинкования считалась температура 460°С, значительное количество экспериментальных данных получено при этой температуре. Практика последних десятилетий показала, что более долговременная жизнь ванны без потери ее производительности достигается при 450°С, поэтому основной интервал температур при эксплуатации ванн расплава сейчас составляет 450±5°С, и связано такое понижение температуры с особенностями подвода тепла через стенки ванны.

Таким образом, ванна теоретически может работать длительное время в одном из двух температурных интервалов – до 480°С и выше 510°С. При использовании нижнего температурного интервала минимальной температурой, при которой может работать ванна, является примерно 430°С (температура плавления цинка 420°С); кроме того, следует учесть тот факт, что при опускании холодных изделий в расплав они забирают некоторое количество тепла, и температура ванны понижается). Верхний температурный потолок для этого интервала ограничен примерно 470-475°С, поскольку необходимо учитывать риск образования язв на внутренней поверхности ванны при приближении к зоне повышенной коррозии. Риск этот возникает из-за практической невозможности равномерного подвода тепла ко всей нагреваемой поверхности (об этом пойдет речь далее).

Расчеты и практика показали, что чем ниже температура ванны, тем дольше ее срок службы, но необходимо учитывать также и полноту стекания цинка с поверхности оцинкованного изделия. Более высокая температура ванны приводит к усиленному образованию гартцинка за счет повышения скорости взаимодействия с цинком как стенок ванны, так и цинкуемых изделий, поэтому необходимо использовать такой температурный диапазон, который являлся бы компромиссом между необходимостью достижения максимальной производительности ванны и длительностью ее эксплуатации, поскольку частая замена ванн приводит к понижению реальной производительности цеха и неритмичной работе его, что отпугивает тех потребителей, которые настроены на непрерывный режим работы с одним поставщиком. Реально большинство ванн работает сейчас в температурном диапазоне 445-455°С, изредка опуская ее до 435°С при цинковании некоторых неудобных сталей. В советское время с этим фактором не особенно считались, и рекомендуемой температурой была температура 470°С, что видно из сохранившихся документов той поры.

Рис. 8.9. Зависимость скорости потери железа от температуры

В свое время были предприняты серьезные попытки освоить и второй температурный диапазон, то есть работать выше зоны повышенной коррозии, скажем, при 530°С. Работа в этом температурном диапазоне, казалось бы, имеет ряд преимуществ – покрытие получается тонким и прочным, на процесс цинкования не оказывают влияния такие особенности химического состава стали, как пик Санделина, значительно более низкая вязкость расплава способствует более полному стеканию избыточного цинка с поверхности. Но оказалось, что данные преимущества реализуются лишь при условиях малого содержания железа в расплаве. По мере работы ванны в ней накапливается железо, и вновь начинает проявляться и пик Санделина, и медленное стекание цинка с изделий неоптимального дизайна. При охлаждении ванны до температуры 430-450°С из-за понижения растворимости железа последнее уходит из расплава в виде гартцинка, и положительные качества ванны вновь восстанавливаются до следующего отравления ванны железом. Но при каждом таком «ремонте» состава ванны необходимо при разогреве преодолевать зону повышенной коррозии, что оказывает серьезное влияние на время ее жизни.

Попытки преодолеть эти недостатки второго рабочего интервала ванн цинкования были предприняты за счет использования ванн из керамики. Эти ванны практически не взаимодействуют с цинком, и с ними можно работать в температурном интервале 530°С. Однако эти ванны требуют и других принципов нагрева, поскольку теплопроводность керамики очень мала. Для нагрева могут быть использованы погружные горелки или индукционные печи. В настоящее время использование таких ванн ограничено цинкованием проволоки и мелких серийных изделий в автоматическом режиме.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

Температура плавления и удельная теплоемкость цинка.

Температура плавления цинка — одна из самых низких среди используемых в промышленности металлов – 420 °C. При меньшей температуре плавятся олово (232 °С) и свинец (327 °С).

Добавляя в цинк олово, можно понизить температуру плавления до 199 °С, а в сочетании с оловом и свинцом — до 150 °C. Температура плавления сплавов ниже, чем каждого отдельного элемента.

Немного истории

В чистом виде в лабораторных условиях металл удалось выделить дистилляционным способом. Произошло это в Великобритании в 1738 г. После многочисленных экспериментов в 1743 г. англичанами был разработан промышленный способ получения цинка. Через 3 года в Германии получили цинк из его солей методом их прокаливания без доступа кислорода. Образующийся металлический пар конденсировался в холодильнике. Позже были разработаны электрохимическая технология и технология получения металла методом проката при нагревании до 100–150 °C.

В России первый слиток цинка удалось получить в 1905 г. Древние люди, не зная о существовании цинка, заметили, что включение этого элемента вместе со свинцом в медную руду существенно снижает температуру плавления меди. Поэтому на определенном историческом этапе медь оказалась более востребованной, чем железо, которое плавится при более высокой температуре.

Описание и физические характеристики цинка

• В природе цинк в виде самородков не встречается. На сегодняшний день известно 66 видов минералов, содержащих этот элемент. Чаще всего они встречаются в кислых и вулканических породах, в термальных водах, могут залегать в глубоких слоях земной коры, откуда выносятся подземными водами.
• Самым распространенным минералом является «цинковая обманка». В ее состав входят сульфид цинка и различные примеси. Примеси придают минералам разнообразные цветовые оттенки, поэтому легко «обмануться» и неправильно распознать этот минерал, что усложняет его поиски и добычу.
• Свежий слиток имеет серебристый цвет, но очень быстро, подобно алюминию, свинцу, олову, покрывается оксидной пленкой и тускнеет.
• Удельная теплота плавления цинка равна 122 кДж/кг. Она определяет количество энергии, необходимое для плавления 1 кг цинка, нагретого до температуры плавления. Удельная теплота плавления цинка довольно высокая, она в 2 раз больше, чем у олова, и в 5 раза больше, чем у свинца.
• Удельная теплоемкость цинка 400 Дж/(кг*°С). Величина определяет количество энергии для увеличения температуры металла массой 1 кг на 1 °C. Она совпадает с удельной теплоемкостью меди и латуни. У свинца и олова удельная теплоемкость равны, соответственно, 140 и 230 дж/(кг*°С).

Приведенные значения показывают, что плавление цинка требует больших энергозатрат.

Применение цинка и его сплавов

Цинк — один из самых востребованных элементов. Он занимает 3-е место по объему производства среди цветных металлов. Первенство принадлежит меди и алюминию. Но в чистом виде он используется редко: при высоких температурах металл становится мягким, а при низких — хрупким. Процесс, где он применяется в чистом виде — восстановление драгоценных металлов из червонного свинца.

Около 40% произведенного металла используется для защиты стальных конструкций от механических повреждений и коррозии. Высокая степень антикоррозийной защиты объясняется большей, чем у железа, химической активностью. Поэтому цинковый слой вступает в реакции раньше, чем основная конструкция.

Раньше в типографиях использовалась цинковая краска для печати. В настоящее время ее относят к вредным веществам и вместо нее используют другие красители. Но цинковые белила используются и на сегодняшний день, хотя их производство сокращается. Главное их достоинство — высокая сцепляемость с окрашиваемой поверхностью, обеспечивающая качественное покрытие. Белила устойчивы к воздействию ультрафиолетового излучения, долго сохраняют свой цвет.

Цинковая пыль нашла применение в пиротехнике и фейерверках. Она придает пламени голубоватый оттенок.

Гораздо чаще применяются цинковые сплавы. Они имеют высокую температуру плавления и механическую прочность. Добавками служат медь, свинец, олово, алюминий, магний.

Сплавы широко применяются в автомобильной, авиационной промышленности, в производстве бытовой техники.

Широкое распространение получили источники тока с электродами из ртутно-цинковых и серебряно-цинковых сплавов.

Благодаря низкой температуре плавления цинковый лом можно расплавить в домашних условиях. Нагревателями могут служить пламя костра, газовой горелки, паяльной лампы, автогена. Расплавить цинк можно на электроплите, в микроволновой печи. Для сбора расплава нужна железная посуда.

Пары цинка представляют опасность для здоровья, поэтому плавку следует проводить на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении.

Цинк. Жизненно важный элемент

В резолюции конференции Американского общества прогресса науки записано: «Так как недостаток цинка в организме человека оказывает отрицательное влияние на его здоровье, нарушает рост и развитие человеческого организма и вызывает многие другие болезненные состояния, следует признать цинк жизненно необходимым для человека элементом».

История применения цинка как биологически активного минерала уходит в глубокую древность. Цинковой мазью пользовались при кожных болезнях и для ускорения заживления ран еще в Древнем Египте 5000 лет назад. Однако серьезное изучение роли этого минерала в биологических процессах началось лишь в середине ХХ века после того, как было случайно обнаружено, что у крыс, получивших ожоги, раны стали заживать намного быстрее, когда к их диете добавили немного цинка.

Значение цинка для человека

Цинк является одним из жизненно важных микроэлементов. Он необходим для нормального функционирования любой клетки организма. В норме в организме человека должно содержаться около 2-3 г цинка. Большая его часть находится в коже, печени, почках, в сетчатке глаза, а у мужчин, кроме того, в предстательной железе.

Цинк входит в состав ферментов и комплексов, обеспечивающих важнейшие физиологические функции организма:

— образование, рост и метаболизм (обмен веществ) клеток, синтез белков, заживление ран;

— активизацию иммунных реакций, направленных против бактерий, вирусов, опухолевых клеток;

— усвоение углеводов и жиров;

— поддержание и улучшение памяти;

— поддержание вкусовой и обонятельной чувствительности;

— обеспечение стабильности сетчатки и прозрачности хрусталика глаза;

— нормальное развитие и функционирование половых органов.

Человек получает цинк главным образом с пищей. Организму необходимо 10-15 мг этого минерала в день.

Из зерновых и бобовых цинк усваивается хуже, чем из мяса и рыбы.

Фрукты и овощи, как правило, бедны цинком. Так что у вегетарианцев и людей, употребляющих в пищу недостаточное количество продуктов, содержащих этот микроэлемент, может развиться его дефицит.

Длительное употребление слишком соленой или слишком сладкой пищи тоже может уменьшить содержание цинка в организме.

Недостаток цинка — причина заболеваний. Недостаток цинка может быть связан не только с неправильным питанием.

Низкий уровень цинка в крови характерен для ряда заболеваний. К ним относятся атеросклероз, цирроз печени, рак, болезни сердца, ревматизм, артрит, диабет, язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки, язвы на теле, снижение функции щитовидной железы. Прием определенных лекарств, например некоторых противозачаточных таблеток и гормональных препаратов, препаратов кальция (особенно женщинами старшего возраста), также может уменьшать содержание цинка в организме.

Недостаток цинка в организме проявляется следующими симптомами:

— замедление роста у детей,

— позднее половое созревание,

— импотенция у мужчин и стерильность у женщин,

— плохое заживление ран,

— раздражительность и потеря памяти,

— очаговое выпадение волос,

— потеря аппетита, вкусовых ощущений и обоняния,

— нарушение усвоения витаминов А, С и Е,

— повышение уровня холестерина.

При дефиците цинка на ногтях появляются белые пятна. Это явление называется лейконихия. Часто этот признак сопровождает повышенную утомляемость, снижение сопротивляемости к инфекционным, аллергическим и некоторым другим заболеваниям.

Цинк в пожилом возрасте

Установлено, что с возрастом уровень цинка в организме снижается. Головокружение, постоянный шум в ушах, прогрессирующая потеря слуха, хрупкость капилляров кожи, которые часто встречаются у пожилых людей, — все это возможные следствия дефицита цинка. С нехваткой цинка связывают также возрастное прогрессирование атеросклероза, ослабление иммунитета и затяжные инфекционные болезни. Поэтому пожилым людям надо внимательно следить за тем, достаточно ли они получают цинка.

Цинк влияет на память

Прием цинка в пожилом возрасте улучшает функции мозга: память, концентрацию внимания, сообразительность и др.

Цинк при аденоме простаты

Цинк показан при увеличении предстательной железы (аденоме простаты). Он способствует ее уменьшению и облегчает симптомы заболевания. При аденоме рекомендуют принимать глюконат, аспартат или пиколинат цинка по 50 мг 2-3 раза в день. А врачи-натуропаты советуют пожилым мужчинам для профилактики и лечения начальных стадий этой болезни съедать утром и вечером по одной горсти тыквенных семечек.

Цинк и витамин А

Известно, что при недостатке витамина А кожа становится сухой, шелушится. Однако нередко ударные дозы витамина А не решают проблему. Это происходит в том случае, когда в организме недостаает цинка, который активизирует усвоение этого витамина. Поэтому если прием витамина А не помогает вернуть коже здоровый вид, добавьте в свой рацион продукты, содержащие цинк.

Цинк против угрей

Цинк помогает избавиться от угревой сыпи. Принимая сульфат или аспартат цинка, можно избавиться даже от застарелых угрей, упорно не подающихся лечению.

Цинк при ревматизме

Установлено, что уровень цинка в крови больных ревматизмом и артритом ниже, чем в крови здоровых. Ученые провели интересный эксперимент. Группу из 24 пожилых больных хроническим ревматизмом с деформацией суставов разделили на две подгруппы. Половина больных кроме обычных лекарств в течение 12 недель получала по 50 мг сульфата цинка, другие его не получали. Уже через 3-5 недель те, кто получал цинк, почувствовали себя значительно лучше: у них ослабли боли, стали меньше опухать суставы. Через 12 недель улучшилась подвижность суставов по утрам, и больные могли совершать длительные прогулки. В контрольной группе, не получавшей цинк, заметных улучшений не отмечено.

Цинк в период беременности

Содержание цинка в период беременности снижается примерно на 30%. Это может повысить вероятность выкидыша и преждевременных родов, стать причиной низкого веса новорожденного. Поэтому беременным женщинам рекомендуется ежедневно принимать по 20 мг комплексной соли цинка (аспартата или пиколината) и употреблять в пищу продукты, богатые цинком.

Зубы и цинк

Дефицит цинка ослабляет устойчивость десен к проникновению бактерий, в результате чего может развиться гингивит или периодонтит — хронические инфекционные заболевания десен. Для профилактики этих заболеваний полезно регулярно полоскать рот разбавленным водным раствором комплексной соли цинка, а также есть продукты, богатые этим минералом.

Цинк и зрение

В экспериментах на животных и в клинических исследованиях установлено, что дефицит цинка нарушает усвоение глюкозы клетками хрусталика глаза и способствует образованию катаракты. Врачи советуют при этом заболевании сделать анализ крови на содержание цинка. Если анализ показывает, что этого микроэлемента в организме мало, то следует изменить питание, включив в него продукты с высоким содержанием цинка.

С дефицитом цинка связано еще одно заболевание глаз — макулодистрофия сетчатки. Как уже говорилось, концентрация цинка в сетчатке глаза выше, чем во многих других органах. Он участвует в важных биохимических реакциях сетчатки, а также способствует усвоению витамина А, необходимого для поддержания зрения.

Цинк и мужское бесплодие

При мужском бесплодии обычно образуется мало сперматозоидов и(или) они недостаточно подвижны. В результате снижается вероятность оплодотворения яйцеклетки и, следовательно, зачатия. Одной из причин бесплодия, а также снижения секреции мужского полового гормона — тестостерона, может стать дефицит цинка в организме.

Остеопороз и недостаток цинка

Цинк усиливает действие витамина D и способствует лучшему усвоению кальция, поэтому его дефицит приводит к остеопорозу — ослаблению костей и повышению их ломкости, особенно у пожилых людей.

Влияние цинка на раковые опухоли

Даже небольшая нехватка цинка в организме может понизить способность иммунной системы противостоять опухолевым клеткам. У больных раком легких, раком предстательной железы и раком прямой кишки часто бывает понижен уровень цинка. Богатая цинком диета и прием препаратов цинка, например аспартата или пиколината цинка, по 50 мг 3 раза в день — хорошая профилактика этих тяжелых заболеваний.

Медицинские препараты с цинком

Свечи с цинком применяют при трещинах в заднем проходе и геморрое.

При очаговом облысении (гнездной алопеции) назначают по 0,02-0,05 г окиси цинка внутрь 2-3 раза в день после еды в таблетках и смазывание пораженных участков цинковой мазью.

Для лечения грибковых заболеваний кожи применяют мазь, содержащую цинковую соль ундециленовой кислоты.

В аптеках продаются лекарственные препараты цинка: сульфат цинка и окись цинка. Сульфат цинка применяют как антисептическое и вяжущее средство при конъюнктивите (0,1-0,5%-ные глазные капли) и хроническом катаральном ларингите (смазывание или пульверизация 0,25-0,5%-ным раствором). Окись цинка применяют наружно в виде присыпок, мазей, паст при кожных заболеваниях (дерматите, язвах, опрелостях и т.п.) как вяжущее, подсушивающее и дезинфицирующее средство. На основе окиси цинка выпускают мази (цинковую и цинко-нафталановую), пасты (цинковую и цинко-ихтиоловую), присыпки (детскую и от потливости ног).

Ученые продолжают работать над созданием новых лекарственных средств и пищевых добавок на основе цинка. Недавно в Центральном кожно-венерологическом институте в Москве были проведены клинические испытания нового содержащего цинк препарата «Скин-кап», выпускаемого в виде аэрозоля, крема и шампуня.

Этот препарат предназначен для лечения псориаза кожи волосистой части головы и гладкой кожи, а также себорейного дерматита и экземы. По мнению специалистов, создание «Скин-капа» является прорывом в лечении такого тяжелого заболевания, как псориаз.

В Японии на основе цинка создан принципиально новый препарат для лечения язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки – «ПолаПреЦинк». Он избавляет от язв, не подающихся лечению другими методами.

Сейчас ученые успешно работают над созданием на основе цинка новых препаратов для профилактики и лечения аденомы предстательной железы, ишемической болезни сердца и других болезней, которым в большей степени подвержены, люди старшего возраста.