Для антикоррозийной устойчивости применяются изделия и отдельные детали из цинка, оцинкованного железа или стали, цинковые сплавы. При изготовлении таких изделий наиболее эффективными оказались технологии, где используются цинковая пыль или цинковый нанопорошок.
Ключевые слова: порошок цинковый, порошок цинка наноразмерный, противокоррозионные свойства
For anti-corrosion resistance used products and parts made of zinc, galvanized iron or steel, zinc alloys. In the manufacture of such products, the most effective was the technology, which uses zinc dust or zinc nanopowder.
Keywords: zinc powder, nano-sized zinc powder, the protective coating
Наночастица представляет собой частицу размером менее 100 нанометров, или 100 млрд. Долей метра. Определить, является ли порошок не нано или нет, на самом деле довольно сложно, так как практически невозможно гарантировать, что продукт является 100 % -ной наночастицей. Кроме того, многие частицы не имеют сферической формы и поэтому их трудно измерить.
В ЕС наноматериал определяется как «природный, случайный или изготовленный материал, содержащий частицы, в несвязанном состоянии или в виде агрегата, или в виде агломерата и где для 50 % или более частиц в распределении по размеру один или более внешние размеры в диапазоне размеров 1 нм — 100 нм».
Определение далее поясняется тем, что «материалы, где для 50 % или более частиц в распределении количества по размеру один или несколько внешних размеров находятся в диапазоне размеров 1 нм — 100 нм, классифицируются как наноматериалы».
Наноматериал — «промышленный материал, преднамеренно изготовленный, изготовленный или спроектированный с уникальными свойствами или специфическим составом в наномасштабе, который представляет собой диапазон размеров, обычно от 1 до 100 нм, и является либо нанообъектом (т. е. ограниченный одним, двумя или тремя размерами на наноуровне) или наноструктурирован (т. е. имеет внутреннюю или поверхностную структуру в наномасштабе)».
Цинк — голубовато-белый, блестящий металл с хорошей электропроводностью. Цинковые руды использовались для изготовления латуни в древние времена, но металлический цинк не производился до 13-го века. Пятьсот лет спустя этот элемент был вновь открыт в Европе. Он является хрупким при комнатной температуре, но податливым при температуре от 100 до 150 ° C. Цинк используется преимущественно в качестве сплава с другими металлами.
Zno является уникальным и ключевым неорганический материал, который уже привлек обширные исследования в связи с ее характерные черты и новые применения в широких областях науки и техники. Он имеет несколько свойств, таких как полупроводниковые, пьезоэлектрические, пироэлектрические, катализ, оптоэлектроника и порошковой металлургии [1]. Кроме того, оптические свойства наночастиц ZnO играют очень важную роль в оптоэлектронных, каталитических и фотохимических свойств [2]. Ученые-материалисты всего мира используют различные методы, такие как химическое осаждение из паровой фазы (ХОПФ), электроосаждения (ЭД), гидротермальных, электрохимических, раствор сгорания, золь–гель, пар–жидкость–твердое процесса импульсного лазерного осаждения и осадков метод для подготовки ZnO порошка и тонких пленок с различной морфологией и контролируемой рост которых стимулировали из-за сильной зависимости его свойств от размера, формы и соотношения ориентации [3].
Zno является неотъемлемой полупроводника N-типа материала, который был гексагональную структуру с параметрами решетки а=b=0.3250 нм и C=0.5207 нм. Кроме того, он имеет широкий запрещенной зоны 3.37 эВ придает этому материалу преимущество по сравнению с другими. Из-за этого специальные критерии, на ZnO имеет преимущество для применений полупроводниковых включая прозрачный электроники, ультрафиолетового (УФ) света-излучатели, устройство, пьезоэлектрический, химический сенсор, транзисторов, солнечных батарей, катализаторов и спиновой электроники [4].
Рис. 1. Металлический нанопорошок цинка (Zn)
Для применения наночастиц оксида цинка в различных областях возникает необходимость получения наночастиц различных размеров и форм (сферической, стержнеобразной и цветочноподобной формы, квантовые точки). Несмотря на то, что опубликовано большое количество работ по методам получения наночастиц оксида цинка, многие из этих методов требуют дальнейшего усовершенствования с целью улучшения свойств конечного продукта [5].
Получение наночастиц оксида цинка (стержнеобразной и цветочноподобной формы, квантовых точек) методом осаждения не требует использования ПАВ и термической обработки (прокаливания) цинковых соединений. Прямой метод приготовления НЧ не требует дополнительного оборудования и дополнительных энергетических затрат, что обеспечивает относительно низкую себестоимость конечного продукта.
Интересно отметить, что в ряде работ при повышении физико-механических свойств эпоксидного композиционного материала часто были использованы наночастицы SiO2, CaCO3, TiO2 и Al2O3. Однако, по сравнению с этими материалами, наночастицы вышеупомянутого оксида цинка были изучены очень мало в данной области. Именно поэтому актуальным и перспективным является использование наночастиц оксида цинка различных размеров и форм, чтобы повысить физико-механические характеристики эпоксидного композиционного материала.
Таблица 1
Стандартная спецификация
|
Компоненты: |
Содержание в% |
Цинковая зола |
|
|
Zn, % min |
92–97 |
70 |
60 |
|
Al, % max |
≤ 1,3 |
0.2 |
0,28 |
|
Fe, % max |
≤ 0,1 |
0,26 |
0,12 |
|
Pb, % max |
≤ 0,38 |
1,03 |
1,6 |
|
Sb, % max |
≤ 0,01 |
- |
- |
|
Sn, % max |
≤ 0,05 |
0,1 |
0,003 |
|
Cd, % max |
≤ 0,001 |
0,015 |
0,003 |
|
Cu, % max |
- |
0,004 |
0,004 |
- Внешний вид: спонтанные и легковоспламеняющиеся твердые частицы воспламеняющиеся мелкие порошки. С сильным сокращением.
- Опасность пожара:
В случае кислот, щелочей, воды, фтора, хлора, серы, селена, антиоксидантов и т. д. Может вызвать горение или взрыв. Его пыль и воздушная смесь до определенного процента, в случае Марса, вызваны взрывом.
- Способ утилизации: сухой песок, сухой порошок; Запрещение использования воды и пены
- Применение: Основное применение: производство сульфата цинка, сельское хозяйство, электролитическое цинковое удобрение цинка, производство цинка
- Свойства:
Внешний вид: светло-серый сферический порошок
Плотность: 7.14 г/см3
Нерастворим в воде, растворим в кислоте и щелочи. Это своего рода сильный редуктор, легко реагирующий с кислотой и щелочью, и одновременно выделяет водород. Он станет блоком во влажном воздухе.
Применение:
Материал краски, покрытия и химикатов, восстановитель органического синтеза или используется в металлургии, пестицидах, красителях и лекарствах.
Упаковка и хранение:
Железные бочки или стальные барабаны.
Аккуратно держитесь подальше от влажного. Хранить в сухом и вентилируемом месте.
Изображения электронного микроскопа (SEM) оксида цинка и три других типа оксида цинка, которые обычно используются в других материалах. Визуальный анализ результатов СЭМ показывают, что <10 % свободных частиц находятся ниже 100 нм (и все частицы кажутся более 70 нм). Другие оксиды цинка, они представляют собой «не нано-прозрачный оксид цинка», «микронизированный оксид цинка» и «оксид цинка на наночастицах». Все 4 изображения SEM представлены в одной и той же шкале для сравнения.
Рис. 2. Сканирующий электронный микроскоп
Изображения четырех оксидов цинка
В расчетах площади поверхности для оценки размера частиц оксида цинка используют метод анализа рассеяния света.
Размер частиц должен измеряться в графе распределения с минимальным, максимальным и средним значением для максимальной точности.
Результаты не различают агломерированные частицы и свободные частицы, однако они точно определяют, имеются ли в образце наночастицы.
Если результаты анализа рассеяния света показывают данные: <1 % свободных частиц, найденных ниже 100 нм — все частицы оказываются более 70 нм. Ожидается, что удар в большем (правом) конце этого логарифмического графика указывает на скопление или естественное склеивание частиц. Итак, если результаты испытаний говорят нам о том, что средний размер частиц составляет приблизительно 1000 -1500 нм, когда исключаются эти «сгущенные» частицы, визуальный анализ показывает, что средний размер частиц может быть ближе к 100 нм.
Рис. 3. График скопления «сгущенных» и отдельных частиц
Сопротивление наночастицам связано с потенциальными рисками для здоровья, вызванными наночастицами, если они должны были войти в организм человека. Когда вещество настолько мало, что оно измеряется в нанометрах (от 1 до 100 миллиардов долей метра), отношение площади поверхности к объему настолько велико, что фактические свойства вещества могут измениться [6].
Область применения цинкового порошка
Для антикоррозийной устойчивости применяются изделия и отдельные детали из цинка, оцинкованного железа или стали, цинковые сплавы. При изготовлении таких изделий наиболее эффективными оказались технологии, где используются цинковая пыль или цинковый порошок. Горячее термодиффузионное цинкование обеспечивает надежное соединение на поверхности металлических изделий интерметаллида, сплава, основу, которого составляет цинк. Активно используется газопламенное и дуговое напыление, особенно при изготовлении изделий металлопроката, обеспечивая высокое качество продукции. Заводы, делающие конденсаторы, аккумуляторные батареи, используют цинковый порошок высокой чистоты с содержанием 95–99 % цинка. Производство высококачественного цинкового нанопорошка и пыли достигается использованием в качестве сырья цинковой проволоки, чистота которой достигает 99,995 % содержания цинка.
В пиротехнике цинковый порошок используется для окраски пламени в голубой цвет, в химической промышленности его добавляют в состав фторопластовых изделий и смазочные материалы. При добыче драгоценных металлов на этапе отделения золота и серебра от примесей, используют цинковый порошок. В судостроении, при строительстве мостов, металлические конструкции покрывают лакокрасочными материалами, содержащими цинковую пыль. Трудно перечислить все области применения цинковой пыли и порошка. Практически это все отрасли промышленности.
Цинковые составляющие применяются в медицинских целях и даже в животноводстве. Окись цинка добавляют как микроэлемент, способствующий росту животных [7].
Литература:
1. Byrappa K., Yoshimura M. Handbook of Hydrothermal Technology. A Technology for Crystal Growth and Materials Processing. // N.Y.: William Andrew Publishing. 2000.
2. Перспективные материалы. Том III. Наноматериалы технического и медицинского назначения./ Тольяттинский государственный университет, Московский государственный институт стали и сплавов (Технологический университет) — Тольятти, Москва, 2009. — 496 с.
3. Материалы и методы нанотехнологий, Ремпель А. А., Валеева А. А., 2015
4. Особенности физико-химических свойств нанопорошков и наноматериалов, Ильин А. П., Назаренко О. Б., Коршунов А. В., Роот Л. О., 2012
5. Наноструктуры и наноматериалы, Синтез, свойства и применение, Цао Гочжун, Ин Ван, 2012
6. Особенности физико-химических свойств нанопорошков и наноматериалов, Ильин А. П., Назаренко О. Б., Коршунов А. В., Роот Л. О., 2012
7. Дифракционные и микроскопические методы и приборы для анализа наночастиц и наноматериалов, Векилова Г. В., Иванов А. Н., Ягодкин Ю. Д., 2009
