Poškrábejte povlak pozinkované oceli až na holý kov a přesto se na tomto místě neobjeví rez. Není to náhoda, ale důsledek katodické ochrany: zinek koroduje místo oceli a chrání ji elektrochemicky i v místě poškození. Právě tato jediná vlastnost způsobila, že se zinek stal čtvrtým nejpoužívanějším kovem na světě a základem průmyslové protikorozní ochrany.
Zinek – základní vlastnosti
Zinek (značka Zn, z lat. zincum) je kov s protonovým číslem 30, patřící do 12. skupiny periodické tabulky, tzv. skupiny zinku. V čistém stavu má modrobílou barvu a charakteristický kovový lesk. Na vzduchu se pokrývá tenkou, těsnou vrstvou oxidů a uhličitanů, která zpomaluje další oxidaci – tento jev nazýváme pasivací a probíhá podobně jako u hliníku.
Zinek je při pokojové teplotě poměrně křehký, ale v rozmezí 100–150 °C se stává tvárným a lze jej válcovat. Jde o kov s nízkou teplotou tání, což se přímo promítá do technologie ponorného zinkování.
| Vlastnost | Hodnota |
|---|---|
| Chemická značka | Zn |
| Protonové číslo | 30 |
| Atomová hmotnost | Cca 65,38 u |
| Skupina / perioda | 12 (skupina zinku) / 4 |
| Barva | Modrobílá |
| Teplota tání | 419,5 °C |
| Teplota varu | 907 °C |
| Hustota | 7,14 g/cm³ |
| Krystalová soustava | Hexagonální |
| Hlavní oxidační stupeň | +2 |
Odkud zinek pochází? Zinkové rudy a jejich zpracování
V přírodě se zinek nevyskytuje ve volné podobě – je vždy vázán v minerálech. Nejdůležitější zinkové rudy jsou:
- sfalerit (zinková blenda, ZnS) – sulfid zinečnatý, základní a nejrozšířenější zdroj tohoto kovu;
- smithsonit (ZnCO₃, dříve nazývaný kalamín) – uhličitan zinečnatý;
- hemimorfit a wurtzit – doprovodné minerály s menším průmyslovým významem.
V Polsku se největší ložiska zinkových rud nacházejí v oblasti Hornoslezské uhelné pánve, mj. v okolí Olkusze.
Získávání kovu se omezuje na dvě hutnické metody:
- Pyrometalurgická metoda (tepelná) – koncentrát rudy se nejprve praží, čímž se sulfid přemění na oxid zinečnatý (ZnO), a poté se za vysoké teploty redukuje koksem, přičemž se páry zinku zachytávají v kondenzátoru.
- Hydrometalurgická metoda – umožňuje získat zinek vyšší čistoty a dnes převažuje. Oxid zinečnatý se vyluhuje kyselinou sírovou a z vyčištěného roztoku se čistý kov vylučuje elektrolýzou.
Použití zinku
Použití zinku je mimořádně široké – od ocelových konstrukcí přes slitiny a baterie až po medicínu a zemědělství. O jeho významu nejlépe vypovídá struktura spotřeby: zhruba polovina světové produkce jde na zinkování oceli, zbytek se dělí mezi slitiny, chemické sloučeniny a ostatní odvětví.
Protikorozní ochrana oceli
Je to zdaleka nejdůležitější použití zinku a důvod, proč je v průmyslu tak ceněn. Pokrytím oceli vrstvou zinku získáváme pozinkovanou ocel – materiál odolný proti rezivění, využívaný ve stavebnictví, energetice, automobilovém průmyslu a silniční infrastruktuře. Nejtrvanlivější ochranu poskytuje žárové zinkování, tedy ponoření hotových prvků do lázně z roztaveného zinku. Mechanismus této ochrany popisujeme v další části článku.
Zinkové slitiny
Zinek je složkou mnoha užitkových slitin:
- mosaz – slitina mědi a zinku (obsah zinku obvykle 5–45 %), ceněná pro pevnost, odolnost proti korozi a snadnou obrobitelnost, používaná na armatury, kování a dekorativní prvky;
- slévárenské slitiny typu ZAMAK (zinek s přídavkem hliníku, mědi a hořčíku) – využívané při tlakovém lití drobných, přesných dílů, mj. v automobilovém průmyslu a v elektrickém nářadí.
Další použití
Zinek je také anodou v běžných zinkouhlíkových a zinkovzduchových bateriích. Oxid zinečnatý (ZnO), zvaný zinková běloba, slouží jako bílý pigment do barev, plnivo a stabilizátor pryže a plastů a také jako složka kosmetiky a krémů s UV filtrem. Zinek je rovněž nezbytným mikroprvkem – je součástí asi 200 enzymů, podílí se na hojení ran, činnosti imunitního systému a vylučování inzulinu.
Zinek a cín – v čem se liší?
Zinek a cín se někdy zaměňují kvůli podobným názvům a vzhledu, ale jde o dva zcela odlišné prvky s odlišnými vlastnostmi a použitím. Zinek patří do skupiny zinku (skupina 12), cín do skupiny uhlíku (skupina 14). Liší se také teplotou tání a určením.
| Vlastnost | Zinek (Zn) | Cín (Sn) |
|---|---|---|
| Protonové číslo | 30 | 50 |
| Skupina periodické tabulky | 12 (skupina zinku) | 14 (skupina uhlíku) |
| Teplota tání | 419,5 °C | 231,9 °C |
| Hustota | 7,14 g/cm³ | Cca 7,29 g/cm³ |
| Typické použití | Zinkování oceli, mosaz | Pájky, povlaky na plech (pocínovaný plech), bronz |
Jak je poznat v praxi? Cín je výrazně měkčí a taje při znatelně nižší teplotě – odtud jeho role při pájení. Zinek je tvrdší, za studena křehký a právě on zajišťuje protikorozní ochranu kovů.
Jak zinek chrání ocel před korozí?
Koroze oceli je elektrochemický proces, při kterém se železo působením vlhkosti a kyslíku mění v rez. Zinek tomu brání dvěma navzájem se doplňujícími způsoby:
- Bariérová ochrana – těsný, dobře přilnavý zinkový povlak odděluje ocel od vlhkosti a kyslíku. Trvanlivost této bariéry je úměrná tloušťce povlaku: čím větší tloušťka, tím delší ochrana.
- Katodická (protektorová) ochrana – zinek je elektrochemicky aktivnější kov než železo, proto v případě poškrábání nebo poškození povlaku koroduje jako první a „obětuje se“ místo oceli. Odkrytá část oceli zůstává chráněna, dokud je v blízkosti zinek – bez nutnosti opravovat povlak.
Zinek při žárovém zinkování – jak funguje v praxi
Při žárovém zinkování se připravené ocelové prvky ponořují do lázně z roztaveného zinku o teplotě cca 450 °C. Na rozhraní oceli a zinku probíhá metalurgická reakce, jejímž výsledkem není obyčejný povlak „nanesený“ na povrch, ale trvalé metalurgické spojení s podkladem. Zinek přitom proniká i do vnitřku uzavřených profilů a těžko přístupných zákoutí, takže ochrana zahrnuje celý prvek.
Výsledkem je povlak odolný proti mechanickému poškození a osvědčený v náročných povětrnostních podmínkách – méně přesný, ale zato výrazně trvanlivější než u galvanické metody (rozdíly obou technologií porovnáváme v samostatném článku: Žárové zinkování versus galvanické zinkování).
Ve společnosti Strumet provádíme žárové zinkování ocelových konstrukcí a výrobků při dodržení norem pro tloušťku povlaku. Pokud plánujete ochranu prvků před korozí, obraťte se na obchodní oddělení naší zinkovny – pomůžeme vám zvolit řešení vhodné pro provozní podmínky.
FAQ – nejčastější otázky o zinku
Čím se liší zinek od cínu?
Jde o dva různé prvky: zinek (Zn, protonové číslo 30) patří do skupiny zinku, zatímco cín (Sn, protonové číslo 50) do skupiny uhlíku. Zinek slouží hlavně k ochraně oceli před korozí a jako složka mosazi, cín k pájení a k povlakům na plech.
Z jakých rud se zinek získává?
Především ze sfaleritu (zinkové blendy, ZnS) a smithsonitu (ZnCO₃). Kov se z nich získává pyrometalurgickou nebo hydrometalurgickou metodou.
Proč zinek chrání ocel před korozí?
Působí současně jako těsná bariéra oddělující ocel od vlhkosti a jako obětní anoda – při poškození povlaku koroduje místo oceli a chrání ji elektrochemicky.
Jaké jsou hlavní oblasti použití zinku v průmyslu?
Zinkování oceli (nejdůležitější použití), výroba slitin, jako jsou mosaz a ZAMAK, baterie, pigmenty (zinková běloba) a chemické sloučeniny využívané v pryži a plastech.
Rezaví zinek?
Ne – rez se týká železa a oceli. Zinek oxiduje na povrchu a vytváří těsnou patinu, která jej chrání před další korozí, a proto tak dobře chrání ocel.
Jakou teplotu tání má zinek?
Zinek taje při teplotě 419,5 °C a vře při 907 °C. Nízká teplota tání umožňuje ponorné zinkování v lázni o teplotě cca 450 °C.
