Tsinkmetalli omadused ja kasutusalad

Tsink (Zn) on rikkalik metall, mida leidub maakoores ja mida kasutatakse hulgaliselt tööstuslikuks ja bioloogiliseks kasutuseks. Toatemperatuuril on tsink habras ja sinakasvalge värvusega, kuid seda saab poleerida heledaks.

A mitteväärismetall, tsinki kasutatakse peamiselt galvaniseerimiseks teras, protsess, mis kaitseb metalli soovimatu eest korrosioon. Tsingi sulamid, sealhulgas messing, on ülitähtsad paljudes rakendustes, alates korrosioonikindlatest merekomponentidest kuni muusikariistadeni.

Tugevus: Tsink on nõrk metall, milles on vähem kui pool tõmbetugevus pehmest süsinikterasest. Seda ei kasutata tavaliselt kandvates rakendustes, ehkki odavaid mehaanilisi osi saab tsingist valada.

Sitkus: Puhas tsink on madal sitkus ja on üldiselt habras, kuid tsink sulamid üldiselt on teiste survevalusulamitega võrreldes kõrge löögitugevus.

Paindlikkus: Vahemikus 212–302 kraadi Fahrenheiti muutub tsink plastiline ja tempermalmist, kuid kõrgendatud temperatuuridel pöördub see hapraks. Tsingi sulamid parandavad seda omadust tunduvalt võrreldes puhta metalliga, võimaldades kasutada keerukamaid valmistusmeetodeid.

Juhtivus: Tsink juhtivus on metalli jaoks mõõdukas. Selle tugevad elektrokeemilised omadused sobivad hästi leelispatareides ja galvaniseerimisprotsessis.

Keemiliste tsingisulamitoodete kuupäev on usaldusväärselt dateeritud juba 500. aastal eKr ja tsink lisati esmakordselt teadlikult vask et moodustada messing umbes 200-300 eKr. Messing täiendas Rooma impeeriumi ajal pronksi müntide, relvade ja kunsti tootmisel. Messing oli tsingi peamine kasutus kuni 1746. aastani, mil Andreas Sigismund Marggraf dokumenteeris puhta elemendi eraldamise protsessi hoolikalt. Kui tsinki oli mujal maailmas varem isoleeritud, aitas tema üksikasjalik kirjeldus tsinki saada kogu Euroopas müügilolevaks.

Alessandro Volta lõi esimese aku 1800. aastal vask- ja tsingiplaatide abil, käivitades uue elektriteadmiste ajastu. 1837. aastaks oli Stanislas Sorel nimetanud oma uue tsingimise protsessi "galvaniseerimiseks" Luigi Galvani järgi, kes oli konnade lahkamisel avastanud elektri elavdava efekti. Tsinkimine, mis on katoodkaitse vorm, võib kaitsta mitmesuguseid metalle. See on nüüd puhta tsingi peamine tööstuslik rakendus.

Tsinki ekstraheeritakse peamiselt maagi, mis sisaldab tsinksulfiidi, tsingisegu või sphaleriiti.

Riigid kaevandamine ja kõige rafineerituma tsingi tootmineon kahanevas järjekorras Hiina, Peruu, Austraalia, Ameerika Ühendriigid ja Kanada. Vastavalt USA geoloogiakeskus, kaevandati 2014. aastal umbes 13,4 miljonit tonni tsinki kontsentraadis, Hiinast moodustas see umbes 36%.

Rahvusvahelise plii ja tsingi uurimisrühma andmetel tarbiti umbes 13 miljonit tonni tsinki 2013. aastal tööstuslikult - galvaniseerimise, messingist ja pronksist sulamite, tsingisulamite, keemilise tootmise ja stantsimise kaudu casting.

Tsinkiga kaubeldakse Londoni metallibörsil (LME) "Special High Grade" lepingutega, mille minimaalne puhtus 25-tonniste valuplokkide puhul on 99,995%.

• Messing: 3-45% Zn massist, seda kasutatakse muusikariistades, ventiilides ja riistvaras.
• Nikkelhõbe: 20 massiprotsenti Zn, seda kasutatakse läikiva hõbedase ilmena ehetes, hõbeesemetes, rongimudelites ja muusikariistades.
• Tsingi survevalusulamid: > 78% Zn massist, sisaldab see tavaliselt väikestes kogustes (alla mõne protsendipunkti) Pb, Sn, Cu, Al ja Mg, et parandada stantsimisvalusid ja mehaanilisi omadusi. Seda kasutatakse väikeste keerukate kujundite tegemiseks ja see sobib masinate liikuvateks osadeks. Nendest sulamitest odavaimat nimetatakse pottmetalliks ja need on terase jaoks odavate asendajatena.

Tsink on kriitiline kogu Maa elus ja seda kasutatakse enam kui 300 ensüümis. Tsingi puudus tunnistati kliiniliseks terviseprobleemiks 1961. aastal. Rahvusvaheline tsingiliit selgitab, et tsink on kriitiline rakkude nõuetekohase kasvu ja mitoosi, viljakuse, immuunsussüsteemi funktsiooni, maitse, lõhna, terve naha ja nägemise jaoks.

Ameerika Ühendriikide pennid on ehitatud tsingisüdamikuga, mis moodustab 98% nende kogukaalust. Ülejäänud 2% moodustab elektrolüütiliselt kaetud vaskkate. Summa penne kasutatav vask võivad muutuda, kui USA riigikassa leiab, et nende tootmine on liiga kallis. USA majanduses ringleb koguni 2 miljardit tsingisüdamiku penni.