Kẽm là một kim loại có vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực chống ăn mòn và sản xuất hợp kim. Với khả năng tạo lớp oxit bảo vệ trên bề mặt trong môi trường ẩm, kẽm được sử dụng rộng rãi để mạ và bảo vệ các kim loại khác khỏi sự ăn mòn. Bài viết này sẽ đi sâu vào tính chất, hợp kim và ứng dụng của hợp kim kẽm.
 

1. Tính chất vật lý của kẽm

• Khả năng chống ăn mòn:
  • Trong môi trường không khí ẩm, kẽm tạo ra một lớp oxit bảo vệ trên bề mặt, giúp ngăn chặn sự ăn mòn.
  • Đây là lý do chính khiến kẽm được sử dụng rộng rãi để mạ và bảo vệ các kim loại khác.
• Tính chất vật lý cơ bản:
  • Khối lượng riêng ở 20°C: 7,14 g/cm³.
  • Hệ số dẫn nhiệt ở 0°C: 0,30 cal/cm.s.°C.
  • Hệ số giãn dài (20-100°C): 3,95 x 10⁻⁵ /°C.
  • Điện trở suất: 0,062 Ω.mm²/m.
  • Nhiệt độ nóng chảy: 420°C.
  • Nhiệt độ sôi: 907°C.
• Tính dẻo và dễ gia công:
  • Kẽm có tính dẻo ở nhiệt độ cao, cho phép gia công bằng các phương pháp cán, kéo, ép.
  • Ở nhiệt độ thường, kẽm khá giòn.

2. Hợp kim kẽm

• Hợp kim kẽm-nhôm-magiê (ZAMAK):
  • Đây là loại hợp kim kẽm phổ biến nhất, với nhiều mác khác nhau tùy thuộc vào thành phần.
  • Các mác ZAMAK thường được sử dụng trong đúc áp lực, cho độ chính xác cao và bề mặt tốt.
  • Bảng 16 cung cấp thông tin chi tiết về tính chất cơ học và ứng dụng của một số mác ZAMAK.
• Hợp kim kẽm-đồng (đồng thau):
  • Đồng thau là hợp kim của kẽm và đồng, với nhiều ứng dụng trong đồ gia dụng, chi tiết máy và trang trí.
  • Hàm lượng kẽm trong đồng thau có thể thay đổi, ảnh hưởng đến màu sắc và tính chất của hợp kim.
• Hợp kim kẽm-nhôm:
  • Các hợp kim này có độ bền cao hơn kẽm nguyên chất và được sử dụng trong các ứng dụng chịu tải trọng.
  • Thường được sử dụng trong sản xuất chi tiết máy, phụ tùng ô tô và thiết bị điện.

3. Ứng dụng của kẽm và hợp kim kẽm

• Mạ kẽm:
  • Đây là ứng dụng phổ biến nhất của kẽm, giúp bảo vệ các sản phẩm thép khỏi sự ăn mòn.
  • Các phương pháp mạ kẽm bao gồm mạ điện phân, mạ nhúng nóng và phun kẽm.
  • Sản phẩm mạ kẽm được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, giao thông vận tải và công nghiệp.
• Đúc áp lực:
  • Hợp kim ZAMAK được sử dụng rộng rãi trong đúc áp lực để sản xuất các chi tiết có hình dạng phức tạp và độ chính xác cao.
  • Ứng dụng trong sản xuất phụ tùng ô tô, thiết bị điện tử, đồ gia dụng và đồ chơi.
• Sản xuất pin và ắc quy:
  • Kẽm được sử dụng làm cực âm trong nhiều loại pin và ắc quy.
  • Pin kẽm-carbon và pin kẽm-không khí là những ví dụ phổ biến.
• Sản xuất đồng thau:
  • Đồng thau là hợp kim của kẽm và đồng, được sử dụng trong sản xuất đồ gia dụng, chi tiết máy, trang trí và nhạc cụ.
• Sản xuất oxit kẽm:
  • Oxit kẽm được sử dụng trong sản xuất cao su, sơn, dược phẩm và mỹ phẩm.
• Sản xuất tấm lợp và ống dẫn:
  • Tấm lợp và ống dẫn làm từ kẽm hoặc hợp kim kẽm có khả năng chống ăn mòn tốt và tuổi thọ cao.

4. Ưu điểm của kẽm và hợp kim kẽm

• Khả năng chống ăn mòn tốt:
  • Tạo lớp oxit bảo vệ trên bề mặt.
  • Bảo vệ các kim loại khác khỏi sự ăn mòn.
• Dễ gia công và đúc:
  • Tính dẻo ở nhiệt độ cao.
  • Thích hợp cho đúc áp lực.
• Giá thành tương đối thấp:
  • So với một số kim loại khác, kẽm có giá thành hợp lý.
• Tính tái chế cao:
  • Kẽm có thể được tái chế nhiều lần mà không làm giảm chất lượng.

5. Nhược điểm của kẽm và hợp kim kẽm

• Độ bền cơ học thấp:
  • Kẽm nguyên chất có độ bền kéo thấp.
  • Hợp kim kẽm có độ bền cao hơn, nhưng vẫn thấp hơn so với thép và một số kim loại khác.
• Khả năng chịu nhiệt kém:
  • Nhiệt độ nóng chảy thấp.
  • Không thích hợp cho các ứng dụng ở nhiệt độ cao.
• Khả năng chống ăn mòn trong môi trường axit và kiềm mạnh hạn chế:
  • Lớp oxit bảo vệ có thể bị phá hủy trong môi trường axit và kiềm mạnh.

Kẽm và hợp kim kẽm là những vật liệu quan trọng với nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp. Với khả năng chống ăn mòn tốt, dễ gia công và giá thành hợp lý, kẽm và hợp kim kẽm sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong tương lai.