Плавка цинка в домашних условиях

Температура плавления цинка, свойства и применение металла

Цинк — хрупкий металл белого цвета с голубым оттенком. На воздухе покрывается тонкой оксидной плёнкой. Латунь (медно-цинковый сплав) использовали ещё до нашей эры в Древней Греции и Древнем Египте. На сегодняшний день цинк — один из самых важных для многих отраслей человеческой деятельности. Он незаменим в промышленности, медицине. Важен для нормального функционирования человеческого организма

• Химические и физические свойства и история металла
• Месторождения и получение
• Свойства металла и использование в производстве
• Содержание в организме человека и продуктах питания

Химические и физические свойства и история металла

Несмотря на использование с давних времён в различных целях, чистый цинк получить никак не удавалось. Только в начале восемнадцатого века Уильям Чемпион сумел открыть способ выделения этот элемент из руды с помощью дистилляции. В 1838 году он запатентовал своё открытие, а спустя 5 лет, в 1843 году, Уильямом Чемпионом был запущен первый в истории завод по выплавке этого металла. Спустя некоторое время Андреас Сигизмунд Маргграф открыл ещё один метод. Этот способ был признан более совершенным. Поэтому именно Маргграфа зачастую считают открывателем чистого цинка. Последующие открытия только поспособствовали расширению его популярности.

Месторождения и получение

Самородного цинка в природе не существует. Сегодня используется около 70 минералов, из которых его выплавляют. Самый известный — сфалерит (цинковая обманка), который содержится в незначительных количествах в организме человека и животных, а также в некоторых растениях. Больше всего — в фиалке.

Цинковые минералы добывают в Казахстане, Боливии, Австралии, Иране, России. Лидеры по производству — Китай, Австралия, Перу, США, Канада, Мексика, Ирландия, Индия.

На сегодняшний день самый популярный метод получения чистого металла — электролитический. Чистота получаемого металла почти стопроцентная (возможны лишь небольшие примеси в объёме не более нескольких сотых процента. В целом они незначительны, поэтому такой цинк считается чистым).

Общее производство цинка во всём мире оценивается примерно в более чем десять миллионов тонн в год.

Свойства металла и использование в производстве

Цвет чистого металла — серебристо-белый. Довольно хрупок при температуре двадцать-двадцать пять градусов (т.е. комнатной), особенно если содержит примеси. При нагревании до 100 — 150 градусов по Цельсию металл становится пластичным и ковким. При разогревании выше чем сто-сто пятьдесят градусов хрупкость опять возвращается.

• Температура плавления цинка — 907 градусов по Цельсию.
• Относительная атомная масса цинка — 65,38 а. е. м. ± 0,002 а. е. м.
• Плотность цинка — 7,14 г/см 3 .

Металл цинк занимает четвертое место по использованию в различных сферах производства:

1. Он применяется при добыче и обработке золотой и серебряной руды.
2. Оцинковка защищает сталь от коррозии.
3. Важную роль металл играет в батарейках и аккумуляторах.
4. С помощью цинковых пластинок печатаются иллюстрации в журналах и книгах.
5. В медицине цинковая окись используется как антисептик.
6. Применяется в автомопроизводстве.

Содержание в организме человека и продуктах питания

Организм человека обычно содержит около двух граммов цинка. Многие ферменты содержат в себе этот металл. Элемент играет роль в синтезе важных гормонов, таких как тестостерон и инсулин. Элемент крайне необходим для полноценного функционирования мужских половых органов. Кстати, он даже помогает нам справиться с сильным похмельем. С его помощью выводится из нашего организма лишний алкоголь.

Недостаток цинка в рационе может привести к множеству нарушений функций организма. Такие люди подвержены депрессии, постоянной усталости, нервозности. Дневная норма для взрослого мужчины — 11 миллиграммов в день, для женщины — 8 миллиграмм.

Содержание в продуктах (в миллиграммах на 100 грамм продукта):

• устрицы — 40 мг;
• отруби — 16 мг;
• семена тыквы — 10 ;
• печень говяжья — 8 мг;
• говядина — 8 мг;
• баранина — 6 мг;
• семена подсолнуха — 5 мг;
• сыр — 4 мг;
• овёс — 4 мг;
• курица — 3 мг;
• орехи грецкие — 3 мг;
• фасоль — 3 мг;
• свинина — 3 мг;
• шоколад — 2 мг;
• кукуруза — 0,5 мг;
• бананы — 0,15 мг.

Избыток элемента в человеческом организме также приводит к серьёзным проблемам, поэтому не стоит хранить продукты в цинковой посуде.

Лом цинка − где взять и как определить от других металлов

Цинк является достаточно востребованным материалом для разных сфер деятельности. В разных формах данный металл применяют для изготовления:

• медицинского оборудования (в качестве основного материала или защитного покрытия);
• мебельной фурнитуры;
• сантехнических деталей;
• автомобильных решеток, листов и прочих элементов;
• химических реактивов для электротехнического производства.

В природе нет недостатка в рудах, необходимых для получения цинка, но высокий спрос на него делает востребованным и вторичное сырьё для перерабатывающей промышленности. При этом конечный продукт повторной переработки отличается низкой себестоимостью.

Цена лома цинка колеблется в пределах от 50 до 70 рублей благодаря стабильному спросу на сырьё для переработки.

Изделия из цинка

Размышляя, где взять лом цинка в домашних условиях, необходимо ознакомиться со сферой его применения. Из цинка делают различную фурнитуру для мебельного производства. В советское время цинк использовали для изготовления корпусов автомобильных карбюраторов и бензонасосов для грузовиков ЗИЛ И ГАЗ-53. Планируя сдать данные узлы в качестве цинкового лома, их необходимо подвергнуть демонтажу, поскольку не все элементы карбюратора изготовлены из цинка.

Помимо креплений и фурнитуры для мебели цинк в советской промышленности использовали для изготовления дверных петель, различных ручек и крючков. Подобные изделия несложно найти в любом частном доме советской постройки.

Отдельно необходимо упомянуть солевые батарейки. Корпус старых батареек под оберткой из стали является цинковым. Рассчитывая достать цинк, целесообразно демонтировать только старые советские элементы питания.

Цинк в быту можно добыть из плавких предохранителей производства СССР. Этот металл нередко использовали для производства дверных замков и ключей к ним.

Таким образом в гараже, частном доме и даже в квартире несложно обнаружить изделия из цинка.

В промышленном производстве чистый цинк задействован при восстановлении благородных металлов (серебра, золота), которые добывают методом подземного выщелачивания.

Цинковые пластины нашли свое применение в полиграфической промышленности. С их помощью выполняют печать иллюстраций в многотиражных изданиях.

Покрытие из цинка (оцинковка) позволяет защитить металл от коррозии. Это покрытие используют для элементов, которые не будут подвержены механической нагрузке. Для конструктивных элементов (емкостей, металлоконструкций) используют технологию металлизации.

Добавление цинка в состав твердых припоев снижает температуру их плавления. Цинк добавляют и в латунь для улучшения литейных и механических показателей сплава.

Окись этого металла востребована в медицине в качестве антисептического и противовоспалительного средства. Ее используют и в качестве компонента для производства цинковых белил.

Характеристика цинка

В таблице элементов Менделеева цинк условно обозначается Zn, и значится 30 номером. Температура его плавления составляет 419°, а при нагреве до 913° по шкале Цельсия металл испаряется. В обычных условиях цинк отличается хрупкостью, в рабочей среде при 100° металл обретает способность гнуться.

Материал имеет бело-синий оттенок, его поверхность быстро окисляется под воздействием кислорода, но не реагирует на воду.

Как идентифицировать цинк

Определить цинк в домашних условиях не очень просто. Он выглядит похожим на нержавейку, и показатель плотности почти на одном уровне.

Как определить оцинковку

Самостоятельно определить цинк нетрудно методом своеобразных лабораторных испытаний. Их несложно провести в бытовых условиях.

• Следует помнить о том, что цинк достаточно хрупкий металл. Тонкие пластинки несложно раскрошить руками. Для определения оцинкованного железа можно провести проверку материала на степень прочности. Почти все сорта оцинкованной стали обладают прочностью в пределах 300-350 Мпа, тогда как нержавеющая сталь выдерживает нагрузку до 450 Мпа.
• Можно проверить и степень пластичности исследуемого образца. Удельная сила, которая приводит к появлению трещин на оцинковке, составляет 170-230 Мпа, а нержавейка потребует приложить усилие в 350-400Мпа.
• Твердость стали с цинковым покрытием по шкале Бринелля составляет НВ 200-250.

Эффективен и химический метод идентификации цинка, требующий применения соляной кислоты. Если на поверхность детали из цинка или лист оцинкованного железа поместить каплю соляной кислоты, то начнется реакция, сопровождающаяся выделением пузырей. Методика основана на химических свойствах цинка, который при взаимодействии с оцинкованным покрытием начинает активно выделять водород. В результате воздействия соляной кислоты слой оцинковки исчезнет с листа стали. Если провести аналогичный опыт с листом нержавейки, то покрытие останется без изменений.

Еще один метод предполагает применение красной кровяной соли. Если раствор такой соли капнут на деталь из цинка, то ее поверхность пожелтеет.

Оцинкованную сталь несложно определить благодаря ее магнитным свойствам. Нержавеющая сталь магнитом не притягивается.

Как отличить цинк от алюминия

Цинк на воздухе быстро покрывается окисью, что нередко затрудняет его определение. Самостоятельно идентифицировать алюминий и цинк можно, вспомнив физико-химические характеристики металлов. Алюминий представляет собой легкий и гибкий металл серебристого оттенка. Цинк заметно тяжелее, имеет голубоватый отблеск, не гнется, а при определенном усилии ломается.

В домашних условиях несложно измерить плотность образцов. Для исследования необходим мерный сосуд и вода. Изделие аккуратно погружают в воду, затем измеряют объем вытесненной им жидкости. При помощи простой формулы несложно произвести нужные вычисления. Если полученный результат близок к 2,7 мл, то изделие изготовлено из алюминия.

Цинковые сплавы

Сплавы на основе цинка находят свое применение в различных отраслях промышленного производства.

Для добычи цинка необходимы полуметаллические руды. Сложная технология сначала позволяет получить оксид цинка, а для получения чистого металла существуют два метода.

• Электролитический способ требует применения серной кислоты для обработки оксида цинка. Полученный в результате сульфатный раствор необходимо подвергнуть электролизу сразу после очистки от примесей. На катодах из алюминия образуется осадок в виде цинка, который затем будет направлен на выплавку в печь индукционного типа. Чистота полученного металла составляет обычно 99,95%.
• Дистилляционный способ предполагает нагрев концентратов до температуры около 1000 градусов. Полученные пары цинка оседают на поверхности глиняных сосудов. Полученный таким методом цинк содержит около 3% примесей. Затем его очищают методом ликвации. Метод предполагает отстаивание металла в течение некоторого времени при температуре около 500 градусов. На выходе получают цинк с показателем чистоты в пределах 98%. Для производства различных сплавов этого параметра достаточно.

Чаще всего цинк в дополнении со свинцом используют для получения латуни и бронзы. Сплавы на основе цинка отличаются хорошими механическими и литейными свойствами, а также повышенной устойчивостью к коррозии. Различные цинковые сплавы востребованы в автомобилестроении, а цинковый прокат применяют при изготовлении кровельного железа, желобов и сточных труб.

Оцинковка

Цинковое покрытие позволяет защитить металл от коррозии, придать ему дополнительные свойства, продлить ресурс эксплуатации. Существует несколько методов нанесения цинкового покрытия, в том числе и в домашних условиях.

Чистый цинк для цинкования в домашних условиях проще всего добыть из корпуса старой солевой батарейки. Для цинкования используют гальванический метод, в основе которого лежит электрохимическая реакция. В процессе обработки ионы цинка создают защитную пленку на всей поверхности изделия.

Промышленный метод горячего цинкования позволяет получить особо прочное покрытие. Потеря цинка в результате такой обработки составляет около 10%. При этом образуется цинковая изгарь, которую вместе с гартцинком следует своевременно удалять согласно технологическим требованиям.

Лом цинка

Чаще всего цинк принимают в виде:

• заводских чушек;
• автомобильных карбюраторов (разобранных полностью или частично);
• производственных отходов;
• строительного, мебельного, сантехнического лома.

Для увеличения прибыли от сдачи цинкового лома рекомендуется подвергнуть партию сырья тщательной сортировке.

Как расплавить железо в домашних условиях

Плавка металла в домашних условиях: оборудование, инструкция

Уже давно мужчины стали думать о том, как создать собственную печь для плавки металла в домашних условиях. Она должна быть портативной и соответствовать всем условиям. На производстве установлены печи для плавки большого количества металла. В домашних условиях можно собрать печь для плавки до пяти килограмм алюминия. Рассмотрим, как сделать плавильню в домашних условиях.

Плавка металла в домашних условиях

Оборудование и материалы, которые понадобятся

Для того, чтобы произвести плавку металла необходимо купить следующие компоненты для изготовления:

• огнеупорный кирпич;
• гвозди;
• трансформатор;
• медный провод;
• графит;
• слюда;
• асбестовые и цементные плитки;
• газовая горелка;
• тигель.

Размеры будут варьироваться от желания собирающего ее. Лучше создать небольшую печь для переплавки металлов, если вы хотите ее использовать только для своих нужд. Вы потратите меньше времени на ее изготовление, и на разогрев ее будет тратиться малое количество киловатт. Если вы делаете ее на солярке или на угле, то не забудьте про установку теплоизоляции и поддува воздуха.

В электропечи плавятся такие металлы, как железо, никель, олово, медь. Напряжение на выходе в электропечи должно быть больше, а значит и расстояние между электродами будет увеличиваться. Щетки от электромотора подойдут вместо электродов.

Пошаговая инструкция

Как сделать плавильную печь в домашних условиях -прочтите в следующей инструкции:

• Устанавливается высокочастотный генератор переменного тока.
• Обмотка в виде спирали. Изготавливается из медной проволоки.
• Тигель.

Все эти элементы помещаются в один корпус. Чашечка для плавления помещается в индуктор. Обмотка подключается к источнику питания. Когда включается ток, то появляется электромагнитное поле. Образовавшиеся вихревые токи проходят сквозь метал в чашечке и нагревают его. Происходит плавление.

Самодельная муфельная печь

Положительные свойства индукционной печи в том, что при переплавке металлов получается однородный расплав, не испаряются легирующие компоненты, а плавление происходит довольно быстро. К тому же установка такой печи не вредит экосистеме и безопасна для использующего ее.

Охлаждение можно сделать с помощью вентилятора. Только последний должен располагаться как можно дальше от печи, иначе обмотка его будет служить дополнительным замыканием вихревых потоков. Это понизит качество плавления.

Печь из колесного диска

Особенности плавления некоторых металлов

Для того, чтобы расплавить металл в домашних условиях этот элемент необходимо поместить в небольшую чашечку или тигель. Чашка с материалом вставляется в печь. Затем начинается его плавка. Чтобы расплавить драгоценные элементы их помещают в ампулу из стекла. Для того, чтобы сделать сплав из нескольких компонентов следуют такой инструкции:

• Вначале в чашечку для плавления кладется тугоплавкий элемент – медь или железо.
• Затем кладется более легкоплавкий компонент – олово, алюминий.

Плавка алюминия в самодельной печи

Сталь является тугоплавким материалом. Ее температура плавления составляет тысячу четыреста градусов по Цельсию. Поэтому, чтобы расплавить сталь в домашних условиях надо следовать следующей инструкции:

• Для плавки стали в домашних условиях ввести дополнительные регенераторы. Если печь работает на электричестве, то используется электроэнергия.
• При индукционном нагреве добавляются шлаки. Они увеличивают быстроту плавки.
• Постоянно вести наблюдение за показаниями приборов. Если необходимо, то понижать температуру плавления, переходя на более умеренный режим.
• Всегда верно определять готова ли сталь к работе или к плавлению. Выдерживать все вышеперечисленные шаги. Только тогда металл на выходе будет качественного изготовления.

Для плавки железа в домашних условиях печь необходимо заранее прогреть. Вначале помещается крупный кусок, а потом мелкие. Железо необходимо вовремя переворачивать. А правильно расплавленный металл будет иметь шаровидную форму.

Если вы собираетесь сделать бронзу, то вначале необходимо поместить в лунку для плавления медь. Так как этот компонент более тугоплавкий. Когда медь расплавилась добавляется олово.

Ни в коем случае нельзя плавить такие элементы, как кадмий, свинец или цинк. При выгорании они образуют ядовитый дым желтоватого цвета.

А при плавке алюминия, олово или железа необходимо соблюдать неспешность. Расклепывать медленно и делать это надо небольшим молотком. Часто нагревайте материал до покраснения и остужайте в холодной воде. Только тогда вы получите идеальный сплав на выходе.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Плавка металла и чугуна

Печь для плавки металла представляет собой корпус, изготовленный из шамотного кирпича. Связующим элементом является глина. Топка предназначена для горения угля. Снизу предусматривается отверстие, через которое ведется наддув в пекло. Внизу размещается чугунная решетка, которая называется колосником. На ней выкладывается кокс или уголь. Его можно снять со старой печи. Иногда огнеупорный кирпич, при формировании корпуса, укладывается на ребро. Готовая конструкция скрепляется снаружи металлическим поясом.

Печь для переплавки металлов должна иметь тигель. Это может быть эмалированный или чугунный казанок. Месторасположение тигля — рядом с горящим коксом. С целью улучшения поддува рядом устанавливают вентилятор. Оборудование применяется для выплавки стали, но можно использовать как печь для выплавки чугуна.

как расплавить в домашних условиях железо (10 грамм)

надо смотреть какую температуру развивают автономные газовые горелки Rothenberger, мож они прокатят, у нас продаются в Оби. Начет дуги — баловался когда то, правда напряжение было 12В при токе порядка 10А. Капельку железа расплавил так что в стекло вплавилось, но что то более массивное неразогреть — слишком большой градеинт температур будет, у краев еле красная, а у электродов испаряться и кипеть. разве что соорудить электролизер и водородным пламенем греть, только надо температуру уточнять.
Железо? Fe? Или какой другой металл? Свинец, олово — пожалуйста. Железо — никак. Другие температуры нужны.

железо плавится при температуре 1539С, можешь попробовать поджечь дом и кинуть в самое пекло кусочек железа может расплавится

С помощью ацетилено-кислородной горелки (применяют в автосервисах стройках) . или сорудить ТВЧ.

Сходить в ЖЭК к сварщикам.

Железо интереснее всего плавить термитом :-)) Делается это так: Берешь порошок алюминия ( Если есть краска «серебрянка» — примени её) и смешивается с пермангонатом калия (марганцовка, это хороший окислитель) 1:1. Температура горения будет достаточной даже чтобы расплавить сковородку. Поджигается эта смесь хорошим зарядом спичечного пороха или чем получше, просто спичкой его не подожжешь. Горит эта штука очень мощно, поэтому тщательно позаботься о безопасности, делай опыт на улице, не стой рядом (столб искр и огня будет больше метра) . Вообще-то когда термит используют для сварки например рельс — то с алюминием мешают кажется оксид железа, который плавясь восстанавливается в чистое железо, стекает и так сваривает рельсы. Но я так поняла, тебе нужно расплавить определенный кусок железяки? Тогда мой рецепт — то что надо. Да и Новый год на носу, железку расплавишь, заодно и фейерверк устроишь :-)))))))

Подскажите, как можно, грубо говоря в домашних условиях, расплавить железо?

Если именно железо ( Fe) , то невозможно. Где вы в домашних условиях найдете температуру более 1500 градусов.

в духовке, муфельной, токами высокой частоты, автогеном, электродом, хз какое у вас железо и сколько тонн

Какая температура плавления у цинка?

Цинк — важный элемент, входящий в периодическую таблицу Менделеева. Его обозначение —Zn. Используется в разных отраслях промышленности. Людям, работающим с этим материалом, важно знать температуру плавления цинка, его химический, механические свойства.

Плавление цинка

Что такое цинк

Цинк — металл сине-белого цвета. Стоит под тридцатым номером в таблице Менделеева. При взаимодействии поверхности материала с кислородом, на ней образуется оксидная плёнка. Она скрывает естественный блеск металла, защищает его от окисления.

Структура и состав

В природе цинк нельзя найти в чистом виде. Он будет состоять по большей части из основного металла, дополнительно иметь примеси. К ним относится серебро, кадмий, свинец, медь, железо. Зависимо от процентного содержания дополнительных элементов проводится маркировка материала.

Свойства и характеристики

Характеристики металла зависят от его состава. Зависимо от физических и химических свойств мастера металлургии определяют, где лучше использовать материал, чтобы добиться наилучшей эффективности.

Физические

Физические свойства материала определяют его возможности изменения под воздействием сторонних сил. К ним относятся:

1. Легко растворяется в щелочах и кислотах.
2. Температура плавления — 419 градусов по Цельсию. Особенности плавления могут изменяться зависимо от присадок в составе цинка. Высокой пластичности материал достигает при нагревании до 100 градусов.
3. Температура закипания — 906 градусов.
4. Имеет средний показатель твердости.
5. Во время охлаждения металл крошится.
6. Плотность — 7,133 г/см3.

Механические свойства цинка не подходят для изготовления из него износоустойчивых деталей. Относительно нормальных условий эксплуатации он легко ломается, не устойчив к ударам, большим физическим нагрузкам.

Химические

На химические свойства материала влияют примеси, содержащиеся в его составе. Средние параметры:

1. При снижении температур теряет блеск, покрывается оксидной плёнкой.
2. Разрушается при длительном воздействии влажного воздуха.
3. Активный металл, который относится к энергетическим восстановителям.
4. Гидроизолируется при нагревании металла в воде. Во время этого процесса образуется белый осадок.
5. Растворяется в мощных минеральных кислотах.

От процентного содержание примесей сторонних металлов зависит воздействие щелочей, кислот на материал.

Области применения

Используют цинк в различных сферах промышленности. Говоря о популярности этого материала относительно мирового масштаба, он стоит на третьем место по добыче среди других цветных металлов. Сферы применения:

1. Металлургия — используется как защитное покрытие от коррозий для металлоконструкций. Защищает основу первым контактируя с агрессивными факторами окружающей среды. Используется при производстве стали.
2. Ювелирное дело — применяется для восстановления золота и серебра после их добычи.
3. Пиротехника — применяется при создании красителей для фейерверков.
4. Используется при печати изображений в типографии.
5. Медицина — цинк считается качественным антисептиком, добавляется в разные мази, зубные пасты.

Содержится в организме человека, продуктах питания.

С помощью цинка синтезируются различные гормоны, улучшается метаболизм витаминов, расщепляются остатки алкоголя в организме, улучшается работу простаты.

Содержание в природе

В природе нельзя найти чистый цинк. Его добывают из руд, которые содержат примеси других металлов. Основными месторождениями материала являются Россия, Иран, Боливия, Австралия, Казахстан.

Историческая справка

Сплавы на основе цинка с добавлением латуни, меди известны давно. Они применялись в Древнем Египте, Индии, Древней Греции. Только к 1738 году люди научились получать более чистый металл. Для этого применялся дистилляционный способ. К 19 веку мастера металлургии научились получать чистый цинк с помощью технологического процесса прокатки.

Производство

Чтобы получить чистый материал, применяется две технологии:

1. Электролитический метод. Масса, полученная из руды, помещается в ёмкость, заполненную серной кислотой. Через раствор пропускают ток. Металл отделяется от примесей. Далее его запекают с помощью промышленных печей.
2. Пирометаллургический метод. Сначала проводится обжиг. Далее применяется коксовый уголь для восстановления готовой массы. Последний этапом является процесс отстаивания.

Во время обжига руды выделяется газ, который содержит большое количество серы. Его используют для создания серной кислоты.

Цинк — популярный цветной металл. Он уступает алюминию, меди по количеству добычи. Слабые механические свойства не делают его плохим. Материал нашёл своё применение в разных направлениях промышленности.

Особенности плавки цинковых сплавов

Плавка цинка и сплавов на его основе ввиду их низкой температуры плавления не представляет особых затруднений. Для плавки применяют различные по конструкции печи. В литейных цехах, производящих слитки, для плавки используют электрические индукционные и отражательные печи. В цехах литья иод давлением плавку ведут в тигельных печах в чугунных тиглях. Плавку чистого катодного цинка чаще всего ведут в индукционных печах с железным сердечником, футерованных шамотом. Для набивки подового камня используют массу, состоящую из 35 % синей гончарной глины; 35 % обожженной глины; 12 % каолина и 1. 2 % связующего (сульфитной барды); остальное — кварцевый песок. Для переплавки отходов, требующих рафинирования от металлических примесей, используют отражательные печи с шамотной футеровкой.

Цинк легко окисляется. Особенно интенсивно окисление идет в присутствии паров воды. Образующийся оксид ZnO нелетуч. Так же интенсивно окисляются сплавы ЦАМ4,5-1. Высокая химическая активность компонентов сплава обусловливает образование на поверхности расплава пленки шпинели ZnAl₂₄. В процессе загрузки шихты и перемешивания оксидная пленка разрушается, обрывки ее замешиваются в расплав. Обогащению расплавов оксидными пленами в большей мере способствует использование некомпактных шихтовых материалов (литников, стружки, сплесов). Наряду со шпинелью в цинковых сплавах обнаруживают включения кремнезема (Si0₂), а иногда и глинозема (А1₂₂), источником которых являются загрязненные шихтовые материалы.

Общее содержание оксидных включений в сплавах ЦАМ4,5-1 может достигать 0,34 % объемн., а в отливках 0,6 % объемн. При этом на долю шпинели (ZnAl₂₄) приходится около 90 % от общего содержания включений. Оксиды имеют меньшую плотность, чем расплав. Поэтому они сравнительно легко всплывают на поверхность расплава и попадают в тело отливки. Для снижения интенсивности окисления плавку цинка и его сплавов ведут под покровом древесного угля. Обогащение оксидными включениями происходит также в результате взаимодействия расплавов с футеровкой печи.

Для того чтобы исключить обогащение расплавов железом и повысить стойкость режущего инструмента, плавку цинковых сплавов необходимо вести в индукционных тигельных или канальных печах и использовать для разливки керамические тигли. В тех же случаях, когда применение металлических (чугунных или стальных) тиглей для плавки неизбежно, внутреннюю поверхность их покрывают слоем обмазки из смеси каолина с жидким стеклом.

Цинк и его сплавы весьма чувствительны к перегреву, что может привести к значительным потерям цинка на испарение и к обогащению расплавов оксидами и интермегаллидами. Кроме того, перегрев способствует образованию столбчатой структуры, которая повышает склонность сплавов к образованию трещин при затрудненной усадке и при обработке давлением. По этой причине цинк не перегревают выше 500 °С, а сплавы ЦАМ — выше 550 °С.

Для улучшения свойств отливок цинковые расплавы подвергают очистке от металлических и неметаллических примесей. Для этого используют отстаивание, обработку хлоридами, продувку инертными газами, фильтрование. Наиболее распространенным методом очистки цинковых расплавов является обработка хлоридами. Рафинирование осуществляют введением в расплав с помощью колокольчика при 450. 470 °С 0,1. 0,2 % хлористого аммония или 0,3. 0,4 % гек- сахлорэтана и перемешиванием расплава до прекращения выделения продуктов реакции. Такая обработка позволяет удалить из расплава ЦАМ4,5-1 до 80 % оксидов и 70 % ингерметаллидов. Более глубокая очистка может быть достигнута при фильтровании расплавов через мелкозернистые фильтры из магнезита, сплава фторидов магния и кальция, хлорида натрия и других веществ. Применение фильтров со средним диаметром зерна 2. 3 мм и толщиной фильтрующего слоя 100 мм позволяет удалять из расплавов ЦАМ4,5-1 до 90 % оксидных и 85 % интерметаллидных включений. Фильтрование ведут через нагретый фильтр (=500 °С), который помещают в специальные стаканы, установленные в раздаточных печах (рис. 13.5), или на участке перелива расплава из плавильной печи в ковш или изложницу.

Сопоставление эффективности различных методов очистки цинковых расплавов (рис. 13.6) показывает, что продувка азотом и обработка гексахлорэтаном мало отличаются уровнем очистки; однако они значительно эффективнее отстаивания. По сравнению с обработкой гексахлорэтаном фильтрование позволяет уменьшить содержание оксидных и интерметаллидных включений в два раза. Следует отметить, что независимо от способа очистки отделение оксидных включений идет полнее, чем интермегаллидных. Это объясняется, но-видимому, лучшим смачиванием интерметаллидов расплавом.

Рис. 13.5. Установка фильтра в тигле раздаточной печи: 1 — тигель; 2 — стакан; 3 — фильтр

Рис. 13.6. Эффективность очистки расплава ЦАМ4,5-1 (относительное изменение концентрации включений С/Со ? 100 %):

• 1 — отстаивание; 2 — продувка азотом; 3 — обработка гексахлорэтаном;
• 4 — фильтрование через зерна хлористого натрия

Как уже отмечалось, для изготовления типографских клише используют сплав цинка со свинцом (0,67. 1,25 %). Для приготовления сплава можно использовать первичный цинк марки Ц2. Пластины типографского цинка подвергают полировке. На полированной поверхности не допускаются местные скопления свинца, интерметал- лидов, оксидных плен, шлаковых включений и усадочных дефектов. Для получения клише необходима хорошая травимость сплава, что обеспечивается равномерным распределением свинца. Однако получить такой сплав при использовании чистых металлов трудно из-за сильной гравитационной ликвации свинца. Поэтому иногда свинец вводят в виде хлористого свинца. В результате обменной реакции свинец выделяется в виде тонкодисперсных капель, что обеспечивает устойчивость эмульсии.

Несмотря на тщательное соблюдение серийной технологии плавки и литья полиграфического цинка (рафинирование хлористым аммонием, отстаивание, фильтрование через стальную сетку), брак пластин только по литейным дефектам может составлять 8. К) %. Трехкратное снижение брака может быть достигнуто, если перед заливкой в изложницы расплав профильтровать через нагретый до 400 °С слой магнезитовой крошки толщиной 50. 70 мм с диаметром зерна 4. 6 мм. Такой фильтр устанавливают в распределительной воронке, через которую заполняют изложницу металлом.

Технология плавки сплавов системы Zn-Al-Cu сравнительно проста. Шихтовыми материалами для приготовления сплавов служат первичный цинк, чистый алюминий, электролитическая медь и отходы собственного производства. Для ускорения плавки и предупреждения перегрева расплава медь вводят в сплав в виде лигатуры А 1-Си (50:50). Первоначально в печь загружают лигатуру, отходы и половину всего количества цинка. Поверхность шихты засыпают древесным углем. Завалку расплавляют и перегревают до 530. 550 °С. Затем загружают алюминий, а после его растворения — цинк. Сплав перемешивают, снимают уголь и шлак и вводят магний. После тщательного перемешивания и удаления остатков шлака при 420. 450 °С проводят рафинирование хлористым аммонием или гексахлорэтаном и переливают расплав в раздаточные печи, миксеры машин непрерывного литья слитков или разливают в изложницы. Во время перелива, если это необходимо, расплавы фильтруют через зернистые фильтры.

В цехах фасонного литья, как правило, при выплавке рабочего сплава используют чушки готового сплава ЦАМ. Расплавление их чаще всего осуществляют в чугунных тиглях раздаточных печей в процессе литья. При нарушении технологии (загрузке литников и пресс-остатков) расплав существенно обогащается оксидами. Дли

тельный контакт расплава с чугунным тиглем и периодическое захо- лаживание его при загрузке свежих порций сплава, способствуют образованию включений интермегаллида FeAb и попаданию их в тело отливок. Механическая обработка таких отливок на автоматических линиях характеризуется быстрым затуплением режущего инструмента, частыми его поломками и существенным снижением производительности линий из-за простоев, обусловленных необходимостью замены инструмента. Значительного улучшения показателей обрабатываемости отливок достигают введением операции фильтрования расплава через многослойный магнезитовый фильтр толщиной 100 мм с диаметром зерна 3. 5 мм (табл. 13.5), который устанавливают в раздаточную печь (см. рис. 13.5)

Таблица 13.5

Эффективность использования зернистых фильтров при изготовлении фасонных отливок из сплава ЦАМ 4,5-1