Οι ιδιότητες και οι χρήσεις του μετάλλου ψευδαργύρου

Ο ψευδάργυρος (Zn) είναι ένα άφθονο μέταλλο που βρίσκεται στο φλοιό της Γης με μυριάδες βιομηχανικές και βιολογικές χρήσεις. Σε θερμοκρασία δωματίου ο ψευδάργυρος είναι εύθρυπτος και μπλε-λευκός, αλλά μπορεί να γυαλισθεί σε λαμπερό φινίρισμα.

Ένα βασικό μέταλλο, ο ψευδάργυρος χρησιμοποιείται κυρίως για την γαλβανισμό του χάλυβα, μια διαδικασία για την προστασία του μετάλλου από την ανεπιθύμητη διάβρωση. Αλλά κράματα ψευδαργύρου, συμπεριλαμβανομένου του ορείχαλκου, είναι ζωτικής σημασίας για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από ανθεκτικά στη διάβρωση θαλάσσιες συνιστώσες σε μουσικά όργανα.

Φυσικές ιδιότητες

• Δύναμη: Ο ψευδάργυρος είναι ένα αδύναμο μέταλλο με αντοχή σε εφελκυσμό μικρότερη από το ήμισυ εκείνης του ήπιου ανθρακούχου χάλυβα. Γενικά δεν χρησιμοποιείται σε φέροντες εφαρμογές, αν και τα φθηνά μηχανικά μέρη μπορούν να χυθούν από ψευδάργυρο.
• Σκληρότητα: Ο καθαρός ψευδάργυρος έχει χαμηλή ανθεκτικότητα και είναι γενικά εύθραυστος, αλλά τα κράματα ψευδαργύρου έχουν γενικά μεγάλη αντοχή σε κρούση σε σύγκριση με άλλα κράματα χύτευσης.
• Εύπλαστο: Μεταξύ 212-302 ^oΟ ψευδάργυρος F είναι όλκιμος και μαλακός, αλλά σε υψηλές θερμοκρασίες επανέρχεται σε εύθραυστη κατάσταση. Και πάλι, τα κράματα ψευδαργύρου βελτιώνονται πολύ σε αυτή την ιδιότητα πάνω από το καθαρό μέταλλο, επιτρέποντας πιο σύνθετες μεθόδους κατασκευής που θα χρησιμοποιηθούν.

• Αγώγιμο: Η αγωγιμότητα του ψευδαργύρου είναι μέτρια για ένα μέταλλο. Οι ισχυρές ηλεκτροχημικές ιδιότητές του όμως, εξυπηρετούν καλά στη διαδικασία γαλβανισμού και αλκαλικές μπαταρίες

Η ιστορία του ψευδαργύρου

Τα ανθρωπογενή προϊόντα κράματος ψευδαργύρου είναι αξιόπιστα χρονολογημένα από το 500 π.Χ. και ο ψευδάργυρος προστέθηκε αρχικά σκόπιμα στον χαλκό για να σχηματίσει ορείχαλκο γύρω στο 200-300 π.Χ. Ο ορείχαλκος συμπλήρωσε χάλκινο κατά τη διάρκεια της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας στην κατασκευή νομισμάτων, όπλων και τέχνης και παρέμεινε η βασική χρήση ψευδαργύρου μέχρι το 1746, όταν ο Ανδρέας Ζιγκσούντ Μάργκγραφ απομόνωσε εν γνώσει του το καθαρό στοιχείο. Επειδή περιγράφει προσεκτικά τη διαδικασία του και πώς λειτούργησε, ο ψευδάργυρος ήταν σύντομα διαθέσιμος στο εμπόριο.

Ο Alessandro Volta δημιούργησε την πρώτη μπαταρία το 1800 χρησιμοποιώντας πλάκες από χαλκό και ψευδάργυρο, εισάγοντας μια νέα εποχή ηλεκτρικής γνώσης. Μέχρι το 1837, ο Stanislas Sorel έχει ονομάσει τη νέα του διαδικασία ψευδαργύρου, γαλβανισμού, μετά τον Luigi Galvani, ο οποίος είχε ανακαλύψει την κινούμενη επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος ενώ αυτοψία βατράχους. Ο γαλβανισμός, μια μορφή καθοδικής προστασίας, μπορεί να προστατεύσει μια ευρεία ποικιλία μετάλλων και είναι τώρα η κύρια βιομηχανική εφαρμογή καθαρού ψευδαργύρου.

Ψευδάργυρος στην Αγορά

Ο ψευδάργυρος εξάγεται κυρίως από μετάλλευμα που περιέχει σουλφίδιο ψευδαργύρου, μίγμα ψευδαργύρου ή σαλλερίτη.

Οι χώρες που εξορύσσουν και παράγουν τον πιο εκλεπτυσμένο ψευδάργυρο, κατά φθίνουσα σειρά, είναι η Κίνα, το Περού, η Αυστραλία, οι Ηνωμένες Πολιτείες και ο Καναδάς. Σύμφωνα με την Γεωγραφική Έρευνα των Η.Π.Α., περίπου 13,4 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι συμπυκνωμένου ψευδαργύρου εξορύσσονται το 2014, ενώ η Κίνα αντιπροσωπεύει περίπου το 36% του συνόλου.

Σύμφωνα με τη Διεθνή Ομάδα Μελέτης Μόλυβδου και Ψευδαργύρου, περίπου 13 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι ψευδαργύρου καταναλώθηκαν βιομηχανικά το 2013 σε γαλβανισμό, κράματα ορείχαλκου και χαλκού, κράματα ψευδαργύρου, χημική παραγωγή και χύτευση.

Ο ψευδάργυρος διαπραγματεύεται στο LME ως συμβόλαια "Ειδικού Υψηλού Βαθμού" με ελάχιστη καθαρότητα 99,995% σε πλινθώματα 25 τόνων.

Κοινά κράματα

• Ορείχαλκος: 3-45% Ζη κατά βάρος. Χρησιμοποιείται σε μουσικά όργανα, βαλβίδες και υλικό.
• Νικέλιο αργύρου: 20% Ζη κατά βάρος. Χρησιμοποιείται για τη λαμπερή εμφάνιση του αργύρου σε κοσμήματα, ασημικά, μοντέλα τρένων και μουσικά όργανα.
• Ψευδαργυρικά κράματα ψευδαργύρου: > 78% κατά βάρος.Συνήθως περιέχουν μικρές ποσότητες Pb, Sn, Cu, Al και Mg για να βελτιώσουν τα χαρακτηριστικά της μηχανής και τις μηχανικές ιδιότητες (λιγότερο από μερικά ποσοστά). Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μικρών περίπλοκων σχημάτων και είναι κατάλληλο για κινούμενα μέρη σε μηχανές. Τα φθηνότερα από αυτά τα κράματα αναφέρονται ως δοχείο μετάλλου και χρησιμεύουν ως φθηνές αντικαταστάσεις για χάλυβα.

Ενδιαφέροντα γεγονότα

• Ο ψευδάργυρος είναι κρίσιμος για όλη τη ζωή στη Γη και χρησιμοποιείται σε περισσότερα από 300 ένζυμα. η έλλειψη ψευδαργύρου αναγνωρίστηκε ως κλινικό πρόβλημα υγείας το 1961. Η Διεθνής Ένωση Ψευδαργύρου εξηγεί ότι ο ψευδάργυρος είναι κρίσιμος για την σωστή κυτταρική ανάπτυξη και μίτωση, γονιμότητα, λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος, γεύση και οσμή, υγιές δέρμα και όραση.
• Οι πένες των Ηνωμένων Πολιτειών κατασκευάζονται με πυρήνα ψευδαργύρου που περιλαμβάνει το 98% του βάρους τους. Το υπόλοιπο 2% είναι μια ηλεκτρολυτικά επιχρισμένη επίστρωση χαλκού. Η ποσότητα χαλκού που χρησιμοποιείται στις πένες υπόκειται σε αλλαγές εάν το αμερικανικό Υπουργείο Οικονομικών θεωρεί ότι είναι υπερβολικά δαπανηρές για την παραγωγή. Υπάρχουν δύο δισεκατομμύρια ψευδαργύρου-πυρήνες που κυκλοφορούν στις ΗΠΑ!