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Lo Zinco

Lo Zinco


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Numero Atomico

30

Peso Atomico




Circa 65

Massa Volumica

7,133 Kg/dm³

Punto di Fusione

420C°

Stati di Ossidazione

2

Lo Zinco

Scoperto verso la fine del medioevo (1520) da Paracelso, il quale gli diede l’attuale nome e ne scoprì le qualità metalliche, lo zinco costituisce lo 0.004% della crosta terrestre e i suoi minerali più importanti sono la blenda o sfalerite, la calamina, la smithsonite la idrozincite, la willemite. Più rari sono la zincite, e la franklinite, che si trovano quasi esclusivamente in USA. Lo zinco metallico tagliato di fresco assume un colore bianco - azzurro di forte splendore che, ossidandosi immediatamente, se in breve tempo, quindi diventa il classico grigio. Puro è duttile e malleabile, ma piccole impurità di altri minerali lo rendono fragile, è un buon conduttore di calore e elettricità. E’ un elemento essenziale per la crescita degli organismi (è presente anche nel corpo umano) e, pur non essendo considerato tossico, l’inalazione dell’ossido (in ambienti con concentrazione superiore a 5 mg/m³), induce un disturbo tipico detto “raffreddore da zinco”. E’ un materiale riciclabile, infatti si calcola che attualmente oltre il 30% della fornitura mondiale proviene dallo zinco riciclato da prodotti che vengono recuperati dopo l’uso. Si prevede che con il consumo attuale le riserve di zinco possano durare per altri 23 anni, ma con l’aumento dei consumi previsto si arriverebbe a 18 anni, per poi passare a 50 se rinvenissero nuovi giacimenti.


Usi




Il più importante uso dello zinco è come strato protettivo su altri metalli.   Circa il 5% dello zinco consumato è sotto forma di nastri o lamiere; laminato viene usato fra l'altro nella fabbricazione di batterie a secco. Adoperato anche per tetti, grondaie e canali di scolo; si possono impiegare leghe con rame fino all'1% e con quantità molto più piccole di altri metalli che danno origine a costituenti che producono un indurimento per precipitazione, per esempio il titanio. Altri importanti usi dello zinco si hanno per la preparazione degli ottoni, dei fogli e lamine di zinco, delle pile a secco e come agente riducente nelle preparazioni chimiche. Dallo zinco si ricava anche l’ossido di zinco e il solfuro di zinco o litopone, entrambi impiegati come pigmenti bianchi. In particolare, l’ossido di quest’ultimo è utilizzato nella fabbricazione di prodotti in gomma, pitture, cosmetici, prodotti farmaceutici, materie plastiche, saponi; il solfuro si usa per le lampade fluorescenti, schermi televisivi ecc.








Trattamenti di superficie:





la zincatura





La zincatura, detta impropriamente anche 'galvanizzazione',  è probabilmente la più importante operazione per la protezione dei materiali ferrosi contro la corrosione atmosferica, pertanto è usato

moltissimo nell'industria anche perché oltre ad avere un alto potere antiruggine, è più economica rispetto al rame, nichel ed al cadmio, e anche alla verniciatura per questo è largamente usato in tutti i settori.


Lo zinco protegge l'<a href=acciaio (2655 byte)" v:shapes="_x0000_i1025">Protezione catodica Lo zinco, rispetto a materiali più nobili e costosi, permette un rivestimento molto uniforme ed esente da porosità, all'attacco degli agenti atmosferici, forma una barriera che letteralmente si sacrifica per poter proteggere la superficie sottostante..


Oval: Il grafico mostra la durata del primo intervento del manufatto in diversi ambienti,cioè fino a quando la ruggine non abbia coperto il 5% della superficie  totaleDurataZn.gif (7329 byte)                      


= Ambiente interno secco
2 = All'aperto: zona entroterra non inquinata
= Ambiente interno umido
= All'aperto: zona costiera non inquinata
= All'aperto:zona entroterra inquinata
= All'aperto:zona costiera inquinata
= Immersione in acqua di mare




Il materiale viene agganciato a telai che ne permettono il successivo spostamento all'interno dell'impianto per mezzo di fili di ferro, ganci o catene


I manufatti vengono sgrassati con soluzioni apposite per togliere eventuali tracce di olii di lavorazione




Decapp.jpg (2861 byte)La fase di decagio viene effettuata in soluzioni di acido cloridrico (o solforico) al fine di elimina tracce di ruggine eventualmente presenti sui pezzi e ottenere quindi superfici di acciaio puro

Fasi della zincatura con processo a Secco o ad Umido



Ora bisognerebbe distinguere tra la zincatura con processo 'a secco'  o 'ad umido'.
Procediamo con quello a secco:


Flussaggio in soluzione acquosa di cloruro di ammonio allo scopo di ritardare l'ossidazione della superficie metallica 'nuda' prima della zincatura


Essiccazione e preriscaldamento in locale riscaldato con i fumi del forno (circa 150° C). Questa fase è importante per eliminare qualsiasi traccia di liquido dai pezzi: i vapori che si sviluppano durante la zincatura per la presenza di un ristagno di liquido possono provocare delle vere e proprie esplosioni, pericolose per l'uomo e i manufatti.


Immer.jpg (4867 byte)Zincatura per immersione in zinco fuso a circa 450° C per qualche minuto in dipendenza dal tipo di materiale e dello spessore di rivestimento desiderato. Il tempo di immersione, la sua velocità di discesa e salita, la purezza del bagno e la compatibilità del materiale con lo zinco sono alcuni dei fattori determinanti per la buona riuscita di una zincatura, tutti parametri controllati e studiati continuamente


Raffreddamento in aria o acqua, sgancio del materiale, eventuali impacchettamento, pulitura, controlli e collaudi.

Nel caso del processo 'ad umido' non vi è la fase di flussaggio (fase   5°) e dopo il Effetto zincatura! (12035 byte)preriscaldamento la zincatura avviene in un bagno di zinco fuso ricoperto da sali di flussaggio: la qualità finale del manufatto zincato è uguale per entrambi i processi.


Immagine di un manufatto non zincato e di uno zincato.




I difetti della zincatura a caldo


I difetti della zincatura possono essere dovuti a difetti del materiale, del processo di trattamento e zincatura o a un cattivo stoccaggio del materiale zincato. Molte aziende però, rilasciano un attestato dove si accerta la qualità del prodotto.

Qui sotto sono citati alcuni tra i più comuni difetti riscontrabili sulla zincatura a caldo.

Superficie ruvida

Ruvido-Pesante

La superficie si presenta molto ruvida e irregolare:

  • il pezzo era ruvido già prima della zincatura (N.B.: la zincatura non copre i difetti di lavorazione, ma li rende più visibili)
  • l'acciaio contiene grande percentuale di fosforo (P) o di silicio (Si)
  • lo strato di zinco è molto spesso

Questo rivestimento comunque assolve alla protezione del manufatto e quindi non è motivo per scartare il pezzo.

Inclusioni di scorie

Inclusione di scorie



Sulla superficie di una buona zincatura si presentano piccoli nodi duri:

  • sono dovuti all'agitazione delle scorie sul fondo della vasca durante la zincatura

Questo rivestimento comunque, dato che il sottostante strato è ottimale assolve alla protezione del manufatto e quindi non è motivo per scartare il pezzo. L'eventuale problema estetico o funzionale (ad es. corrimani) può esser risolto con limatura o levigatura dei noduli.

Ruggine Bianca

 

 

Ruggine bianca


Ci sono ampie macchie bianche o grigie sulla superficie del manufatto: sono principalmente ossidi e idrati zinco, formatisi in eccesso per condizioni di troppa umidità durante il trasporto o lo stoccaggio. Grosse macchie di ruggine bianca vanno eliminati mediante spazzolatura, perché essi favoriscono la formazione di carbonati di zinco che diminuiscono la vita del manufatto, specialmente se è posto in ambienti umidi. Altrimenti la ruggine bianca si dissolve naturalmente con l'esposizione nell'ambiente e non compromette la funzione della zincatura

La lega Fe-Zn

Durante la zincatura a caldo di un materiale metallico, essendo praticamente questo un processo metallurgico, la composizione superficiale cambia e si ha luogo alla formazione di una lega intercristallina tra il ferro dell'acciaio e lo zinco dello strato superficiale.legazoom.jpg (5227 byte)

Il suo spessore è dipendente dal tipo di materiale, il tempo di immersione e la temperatura del bagno di zincatura.

E' proprio questa zona di pochi micrometri (millesimi di millimetro) di spessore il segreto della resistenza della zincatura a caldo: la lega funge da vero e proprio legante tra lo strato protettivo di zinco puro e il substrato ferroso da proteggere.

Sulla superficie del pezzo, a contatto con l'ambiente esterno, si forma un film protettivo di ossidi, carbonati e idrati di zinco che si ancorano allo strato sottostante isolando così l'acciaio dagli agenti corrosivi

Se il film di 'ossidi' viene rovinato (ad esempio per dilavamento o abrasione) si riformano i composti sopraccitati che garantiscono la protezione. Se addirittura viene rimosso in piccola parte lo strato di zinco (ad esempio graffi o piccole lavorazioni meccaniche) lo zinco circostante e quello legato in lega proteggono l'acciaio elettrochimicamente: lo zinco ha un potenziale di riduzione standard più basso del ferro, cosicché si ossida prima, proteggendo fino al suo esaurimento l'acciaio del nostro manufatto.



La lega Cu-Zn







E’ stato prodotto la prima volta nel 1779 dall’inglese James Keir.

L’ottone è una lega di colore giallo lucente contenete rame (circa del 60%) e zinco (anch’esso circa del 40%) ed eventualmente, in quantità secondarie altri metalli, lavorati nell’industria. E’ classificato in base all’utilizzo che se ne fa: vengono costruiti bossoli, strumenti musicali come i sassofoni, le trombe, molle, maniglie.

Ha buone proprietà meccaniche, e resiste bene alla corrosione (questo perché appunto è formato anche dallo zinco).

Gli ottoni che hanno una percentuale di zinco tra il 48% vengono chiamati ottoni A, quelli che hanno un tenore di zinco del 33% B, mentre quelli che hanno percentuali di zinco tra il 33 e il 48% vengono detti ottoni AB.

I prefissi P e G identificano l’uso tecnologico della lega (cioè in che modo è stata lavorata), rispettivamente per stamgio o per getti.


Galleria di foto e immagini per: zinco


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