ZINCO E LEGHE DI ZINCO





Lo zinco, con cadmio e mercurio, che lo seguono nell'ordine, appartiene al gruppo 2(a) del sistema periodico degli elementi. E' largamente usato per rivestimenti protettivi e fornisce, in lega con piccoli quantitativi di alluminio, materiali per getti di vasto impiego, facilmente fusibili. E' inoltre uno dei costituenti principali degli ottoni.

Il più importante minerale di zinco è la blenda (ZnS), nella quale si ritrovano come impurezze Pb, Fe, Cu. Sono utilizzabili anche i carbonati, smithsonite (ZnCO3) e calamina (ZnCO3.H2O).


Ottenuto l'ossido per calcinazione o per arrostimento spinto si procede alla riduzione per via termica, condensando successivamente i vapori di zinco ottenuti. L'operazione si esegue con processo discontinuo in forni contenenti una serie di crogioli orizzontali e condensatori esterni o con processo continuo in storte verticali o in forno elettrico. La raffinazione viene eseguita in forni a riverbero separando dal liquido ferro e piombo o meglio per distillazione frazionata su due colonne di carborundum nelle quali si eliminano rispettivamente il cadmio (p.e. 767°C) nei prodotti di testa, il piombo (p.e. 1740°C) e altri metalli pesanti nei prodotti di coda. Si ottiene anche zinco puro per elettrolisi da sue soluzioni solforiche.



Presenta punto di fusione a 419°C e punto di ebollizione a 970°C. A 20°C ha massa volumica 7,14.103 Kg/m3 e capacità termica massica 388 j Kg-1K-1. Il suo reticolo è esagonale compatto ( ao = 2,66 nm; co = 0,494 nm ). La sua resistenza a trazione si aggira sui 170 Mpa con allungamento del 40%. Esposta all'aria umida la superfice di zinco si passiva per formazione di carbonato di calcio basico; resiste alle sostanze organiche, agli idrocarburi ed anche all'acqua marina. Tra gli elementi che costituiscono le principali impurezze nello zinco o che si ritrovano nelle sue leghe, il ferro è praticamente insolubile (0,003% a 420°C) e il piombo del tutto insolubile.


Le leghe con levato tenore di zinco ( in specie Zn-Al ) hanno preso una larga diffusione solo quando è stato possibile l'impiego di zinco di elevata purezza che a permesso di eliminare l'instabilità di tali materiali dovuta a fenomeni di invecchiamento. La fusibilità delle leghe, la fluidità del liquido e la sua scarsa attitudine ad alterare e danneggiare le forme rendono questi materiali particolarmente adatti per pressofusione


Leghe Zn-Al


Le leghe al 4% di Al (massa volumica 6,6 . 103 Kg/m3) sono indicate come leghe “ZAMAK” o “ZAMA”. Hanno composizione prossima all'eutettico (5% Al-382°C) del sistema Zn-Al; la solubilità di Al in Zn decresce da 1.14% (382°C) a valori trascurabili a temperatura ordinaria. Le leghe Zama contengono lo 0,04% di magnesio, introdotto intenzionalmente per contrastare l'azione delle imourezze (Pb < 0,007%; Cd < 0,005%; Sn < 0,005%) negativa agli effetti della stabilità del materiale. Le legheZama sono utilizzate per radiatori, carburatori, pompe, filtri, pezzi di circuiti per freni idraulici, carter, maniglie, serrature, fregi, intelaiature per apparecchi elettrici e molti altri particolari. Il carico di rottura è intorno ai 350 Mpa, con allungamento intorno al 5%. Altri tipi di Zama contengono anche rame (1-3%) e raggiungono più elevate resistenze a trazione (400-420 Mpa).


Leghe Zn-Cu


La solubilità del rame nello zinco è di circa il 2,7% a 424°C, molto esigua a temperatura ordinaria (si veda Zn-Cu, figura 6.12). La presenza di piccole quantità di rame ( 1% ) indurisce lo zinco e lo rende più idoneo a trattamenti di laminazione. Tali leghe sono denominate “Zilloy” o zinco laminato commerciale indurito. Per quanto si riferisce alle leghe Cu-Zn ricche di rame si veda le leghe degli ottoni




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