3.3. Сплавы тугоплавких металлов

3.4. Цинковые сплавы

3.4.1. Состав и свойства чистого цинка

Цинк – блестящий серебристый металл с голубоватым оттенком. Его отличают высокая плотность (7,14 г/см³), низкие температуры плавления (419 ^оС) и кипения (907 ^оС). Аллотропических превращений при нагревании не происходит. Его содержание в земной коре составляет всего лишь 0,0083 %. Этим объясняется его дефицитность и высокая стоимость, так как цинк является важным промышленным металлом и его расход растет с каждым годом. Среди металлов, которые являются основой сплавов, цинк занимает по уровню производства 4 место.

Цинк обладает высокой химической активностью. На воздухе он покрывается плотной защитной пленкой. Состав ее обычно не ZnO а nZnCO₃ ∙ Zn(OH)_2. Такая же пленка образуется и на поверхности оцинкованного железа, надежно защищая его от воздействия различных агрессивных сред. Почти половина производимого в мире цинка уходит на защиту различных стальных конструкций от коррозии путем химического и термодиффузионного оцинковывания. Часть цинка расходуется в полиграфической промышленности и для изготовления химических источников тока. Остальной цинк используется как легирующий элемент во многих сплавах, в первую очередь в латунях и в качестве основы для собственных цинковых сплавов.

Цинк имеет гексагональную плотно упакованную решетку (ГПУ). Этим объясняется резкая анизотропия его свойств. Механические свойства литого цинка характеризуются следующими средними показателями: σ_в= 120–140 МПа, δ = 0,3–0,5 %, НВ 30–40. При комнатной температуре цинк в литом состоянии малопластичен. При 100–150 °С пластичность возрастает настолько, что он может подвергаться обработке давлением — прокатке, прессованию, штамповке и глубокой вытяжке. Технологичность цинка в процессе обработки давлением зависит от его чистоты. Отрицательное влияние на горячую обработку давлением оказывает примесь олова, образующая с цинком эвтектику с температурой плавления 199 °С, и особенно одновременное присутствие олова, свинца и кадмия, образующих с цинком сложную эвтектику с температурой плавления менее 150 °С. Поэтому содержание этих примесей строго ограничено как в цинке, так и в сплавах на его основе. Марки и химический состав чистого цинка приведен в таблице .

Таблица

Марки и химический состав (%) чистого цинка (ГОСТ 3640–94)

Обозначение марок	Zn не менее	Примесь, не более
		Pb	Cd	Fe	Cu	Sn	As	Al	Всего
ЦВ00	99,997	0,00001	0,002	0,00001	0,00001	0,00001	0,0005	0,00001	0,003
ЦВО	99,995	0,003	0,002	0,002	0,001	0,001	0,0005	0,005	0,005
ЦВ	99,99	0,005	0,002	0,003	0,001	0,001	0,0005	0,005	0,01
ЦОА	99,98	0,01	0,003	0,003	0,001	0,001	0,0005	0,005	0,02
ЦО	99,975	0,013	0,004	0,005	0,001	0,001	0,0005	0,005	0,025
Ц1	99,95	0,02	0,01	0,01	0,002	0,001	0,0005	0,005	0,05
Ц2	98,7	1,0	0,2	0,05	0,005	0,002	0,01	0,010**	1,3
Ц3	97,5	2,0	0,2	0,1	0,05	0,005	0,01	–	2,5

Для производства сплавов и получения отливок используют цинк марок от ЦВ до Ц3.

Цинковые сплавы делятся на три группы: литейные, антифрикционные и типографские. Типографские сплавы в настоящее время теряют свое значение в связи с развитием более совершенных методов печати.