3. Физико-химические свойства цинка и область применения цинковых покрытий

Цинк представляет собой металл светло-серого цвета с голубоватым оттенком. В холодном состоянии хрупок, а при температуре 100 - 150˚С весьма пластичен, хорошо гнется и легко прокатывается в листы и фольгу толщиной до сотых долей миллиметра. При температуре свыше 250 ˚С вновь становится хрупким и легко превращается в порошок. Цинк можно паять используя активные флюсы, например ZnCI₂. Температура плавления 419,5 ˚С. Плотность 7,133 г/ . Цинк обладает средней твердостью, которая в значительной мере зависит от способа его получения и чистоты. Твердость цинковых покрытий колеблется от 0,4 до 2,0 Гпа. Удельное электрическое сопротивление составляет 0,06×10⁶ Ом · м. Цинк – химический элемент ІІ группы периодической системы Менделеева, его атомный номер 30, атомная масса 65,38, валентность 2, электрохимический эквивалент 1,22 г/А · ч. Его нормальный потенциал цинка – 0,763 В, что характеризует его как активный металл и сильный восстановитель; он способен замещать многие металлы, например железо, медь, никель, в растворах их солей.

В сухом воздухе при комнатной температуре цинк почти не изменяется, однако, начиная с температуры 225 ˚С, скорость его окисления быстро возрастает. Во влажном воздухе и в пресной воде, особенно в присутствии СО₂ и SO₂, цинк быстро разрушается даже при комнатной температуре, покрываясь поверхностной пленкой основных гидрокарбонатов. По мере накопления на поверхности продуктов коррозии и частичного заполнения ими пор скорость коррозии цинка уменьшается и пленка служит дополнительной защитой. В горячей воде может начаться язвенная коррозия цинка с образованием белых чашеобразных отложений вокруг газовых пузырей.

При сильном нагревании на воздухе, особенно при наличии СО₂, цинк сгорает, образуя оксид цинка. Цинк легко растворяется в растворах сильных кислот с образованием соответствующих солей и водорода. При взаимодействии с разбавленными кислотами HCI и H₂SO₄ также выделяется водород:

+ H ,

а с HNO₃ - оксиды азота. При этом большое влияние оказывают примеси посторонних металлов. Например, медь, олово и другие металлы с низким перенапряжением водорода увеличивают скорость растворения цинка в кислых средах, а примеси ртути, свинца с высоким перенапряжением водорода на цинке не влияют на процесс растворения. Растворы сильных щелочей окисляют цинк с образованием растворимых в воде цинкатов. Цинк легко реагирует с H₂S и SO₂, которые находятся в атмосфере воздуха. В присутствии иона Cl цинк легко растворяется. Органические кислоты – уксусная, муравьиная и др. – вызывают значительную коррозию цинка.

В настоящее время цинкование является наиболее распространенным способом металлизации железа для защиты его от атмосферной коррозии. На эти цели расходуется приблизительно 40% мировой добычи цинка. Широкое распространение цинкования объясняется анодным характером защиты. Потенциал цинка отрицательнее потенциала черных металлов : стали, железа, чугуна, поэтому цинк защищает их от коррозии электрохимическим путем.

Защитные свойства покрытий сохраняются даже при малой толщине слоя, а также при наличии пор и обнаженных участков, отстаящих на несколько миллиметров от кромки покрытия. Забоины и царапины не влияют существенно на коррозию изделий. Протекторное действие цинка обусловливает также защиту от коррозии непокрытой части резьбы, если гайки навинчены на оцинкованные болты; срезов оцинкованных листов, проволоки и т.п. При температуре свыше 70˚С анодный характер защиты нарушается и цинк защищает основу лишь механически.

Цинковое покрытие обладает низкой химической стойкостью при воздействии летучих продуктов, выделяющихся при старении таких органических материалов, какими являются синтетические.

Табл.3.1 Толщина цинковых покрытий [2].

Обозначение покрытия	Назначения покрытия	Толщина, мкм, для условий эксплуатации
		1	2	3	4	5	6	7	8
Ц.хр бесцветное	Защитной-деко- ративное , защитное	6	12	15	-	-	-	-	-
Ц.хр	То же	6	15	15	15	-	-	30	-
Ц.хр.хаки	»	6	9	9	9	15	-	18	-
Ц.хр./лкп	Защитное	-	6	6	9	9	9	12	12
Ц.фос/лкп	»	-	6	6	9	9	9	12	12

Смолы, олифы, хлорированный углеводороды. Покрытия легко разрушаются, если они находятся в контакте или в закрытом объеме со свежеокрашенными или промасленными деталями [2].