PROPIEDADES DEL ZINC

Por Manuel Álvarez.

Según Cohen, el zinc es un metal metaestable, es decir, que todas sus constantes físicas y mecánicas hasta ahora determinadas exceptuando su peso atómico, se refieren a sistema indefinidos. La modificación que se forma después de trescientas treinta y seis horas de calefacción en solución saturada de sulfato de zinc, de densidad 7,102, sólo se convierte  muy lentamente en la estable a la temperatura ordinaria, Según Benedick, además del punto de transformación a unos 340° tiene otros segundo análogo a unos 170°.

Se ha dicho del zinc que es un metal trimorfo: el zinc “x” existiría hasta 170°,  el zinc “b” de 170 a 330° y el zinc “y” de 330 hasta 419°. La polimorfia del zinc no está indicada cualitativamente de modo claro en las marcadas variaciones de la resistencia eléctrica del zinc comercial a temperaturas creciente. Por encima de de 300 a 310°el coeficiente de temperatura es marcadamente negativo. Pero Arpi afirma que estos cambios no deben atribuirse propiamente al zinc , sino que son consecuencias de estar purificado con el cadmio.

Benedick ha sostenido también que las variaciones bruscas que se observan en las curvas de resistencia del zinc a 170, 270 y 320° solo aparecen en presencia de cadmio . Sobre la superficie pulimentada de zinc que se deja enfriar desde una temperatura superior a la del punto de fusión lentamente hasta 180° aparecen grandes poliedros sobre los cuales se hallan otros mezclados más pequeños. Estos últimos son numerosos cuando se enfría el metal entre 360 y 330° y recubren toda la superficie de los grandes cuando el enfriamiento es por debajo de los 330°.

S.Kalischer encontró que la densidad del zinc a 0° era 7,1817 ascendiendo después de calentar a 320 hasta 330° a 7,1841. Kuhlbaum, Roth y Siedler encontraron que para el zinc destilado no prensado a 20° referido al agua a 4° la densidad de 6,1225 y después de prensado a 4000 hasta 10000 atmósferas 7,12722. En cambio, un exceso de presión y estirado en frío disminuyen la densidad. Al pasar del estado sólido al líquido el zinc se dilata, volviéndose por tanto más ligero.

La dureza del zinc es algo mayor que la de la plata y algo inferior a la del cobre. El prensado endurece el zinc, entre 80 y 90° el zinc se ablanda marcadamente, por encima de 90° se va endureciendo con rapidez, de modo que el metal a 110°se comporta como a 30° fuera de que es más quebradizo. El endurecimiento cerca de 110° requiere algún tiempo y no se presenta en el zinc puro. De 110° en adelante el zinc va ablandándose   ligeramente, al subir la temperatura hasta 200° y probablemente hasta 250°.  El zinc puro solo muestra endurecimiento cerca de 200° al principiar a fundir la dureza del zinc todavía es 1½ por 100 de la que tiene a temperatura ordinaria. La dureza del zinc disminuye cuando tiene estaño y aumenta con el antimonio, aluminio, cadmio y magnesio. La acción del 4% de cobre equivale a la 0,25% de magnesio. La misma cantidad de cadmio aumenta la dureza del zinc en un 50%, el aluminio ablanda el zinc y el fósforo lo endurece.

Se consigue que el zinc adquiera maleabilidad y flexibilidad de que carece en las condiciones ordinarias a causa de su estructura cristalina, por calefacción a temperatura elevada. A temperatura ordinaria el zinc es más quebradizo y puede romperse al golpearlo con el martillo.

La maleabilidad del zinc es mucho menor que la del hierro, en cambio la plasticidad , sobre todo la del metal fundido es mucho mayor de lo que muchos creen.

El zinc se  trabaja mejor en caliente, hasta unos 150° pero a más elevada cada vez es más difícil de trabajar de modo que a 200° es más quebradizo que a la temperatura ordinaria. Hasta el punto de que se puede pulverizar en un mortero.

La dilatabilidad del zinc a diferentes temperaturas es la siguiente:

A                                                                               19°    70°   150°   250°   300°

Dilatación %                                                           1,65  300    500     3          2

Límite de carga en Kg por mm. cuadrado       12,4  3,6     2,4     0,7       0,6.

El zinc tiene un color blanco agrisado con viso azulado y lustre metálico intenso, que se conserva si se guarda en sulfuro de carbono.

Por calefacción es el metal más dilatable, algo más que el plomo y dos veces y media más que el hierro forjado.

El coeficiente de dilatación lineal del zinc por el calor es de 0,00002905 y el cúbico entre 0 y 100° 0,000089.

Las varillas de zinc calentadas no recobran su longitud primitiva por enfriamiento.

El punto de ebullición del zinc a la presión de 760 mm. es de 920° cómo temperatura de fusión se indica la de 417°

Destacar que en contacto con el aire seco el zinc conserva su brillo a la temperatura ordinaria, en el aire húmedo se cubre de una película gris que preserva a las capas inferiores de ulterior oxidación. Esta película está formada por una mezcla de hidróxido y metal; al cabo de algún tiempo toma un color blanco por la acción del ácido carbónico formándose carbonato bárico hidratado. Este se adhiere bien pero es soluble en el agua que contenga anhídrido carbónico y amoniaco.

El aire en movimiento oxida más al zinc que el aire en reposo , según la proporción de gas carbónico que contenga el aire húmedo actúa con distinta intensidad; la acción es más enérgica en presencia de gas sulfuroso.

Cuando la superficie del zinc está oxidada cesa la acción del oxígeno seco por debajo de los 150° a mayor temperatura sigue.

El hidrógeno sulfurado a la temperatura ordinaria actúa primero sobre el zinc hasta que se ha formado una capa protectora de sulfuro, con el vapor de zinc forma sulfuro de zinc cristalizado. Mezclado con el aire, el hidrógeno sulfurado actúa rápidamente sobre el zinc.

Los halójenos húmedos atacan al zinc.

El cloro puede ser desposeído de todo indicio de agua haciéndolo pasar por limaduras de zinc.

El cloro seco no ataca al zinc y tampoco el cloro húmedo.

vista interior
parte interior de la chapa en contacto con la madera
vista exterior
parte exterior de la chapa, expuesta a la atmósfera reinante

En el agua el zinc es estable, mientras el agua este en todo exenta de gases y el zinc sea puro. En cambio, el agua actúa con energía sobre el zinc en  presencia de oxigeno, sobre todo cuando el metal unas veces está mojado y otras no. En estas condiciones se forma algo de hidróxido que es ligeramente soluble. Destaco la certeza de estos datos, puesto que en algunas de las probetas que se están analizando en Cumalsa, S.l. Durante 17 años, vamos evidenciando que en una superficie de aproximadamente 1000 m², el zinc por su parte interior está sometido a una humedad constante siendo esta humedad provocada por vapor de agua suficientemente clorada y no se aprecia más que una ínfima capa viscosa de hidróxido . Para esta conclusión se han escogido varias  tablas al azar, sometidas a peso, preparamos una  1.120 cm³ de volumen, la cual en el momento de sacarla de su su situación original pesaba 1000 g. Sometida a secado natural en lugar cerrado y soleado durante 30 días, su peso bajo a 550 g. Lo que significa que la diferencia de peso equivale a  la cantidad de agua despejada. concretamente 0.4g/cm³, 0,4  l/dm³. Consideramos así porcentaje aproximado de  81,88% de humedad.   Destacar que la tabla es de, madera de pino, y la chapa esta directamente instalada sobre ella, Si se ha observado una exagerada corrosión   en el clavazón, por el contrario el zinc no acusa ninguna corrosión mas lejos de algunas manchas de hidróxido en zonas puntuales. La imagen  tomada de la chapa por su pare interior, se puede ver claramente las huellas de las tablas y los huecos lineales de separación. ( después de 365 días las mismas muestras extraídas siguen en observación en condiciones diferentes ) La siguiente imagen pertenece a la misma chapa por su parte exterior.

A.De la Rive, hizo detenidos estudios sobre la acción de los ácidos sobre el zinc. Esta acción está favorecida por la presencia de impurezas en el metal y el zinc puro se disuelve con alguna dificultad aún en los ácidos más enérgicos.

En sus combinaciones funciona el zinc como divalente.

El zinc no es separado de sus soluciones directamente por ningún metal, pero se separa de ellas por la corriente eléctrica.


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Nota: todos los artículos y publicaciones que se hacen en la Página Web de Cumalsa, S.l. proceden de sus propias investigaciones tanto de campo como de informaciones recopiladas de diferentes textos asociados con la materia. Por lo que están amparadas por derechos de autor.  Se prohíbe  el copiado o la difusión por otro cualquier medio sin permiso expreso del autor.

TRANSFORMACIÓN DE COLOR EN LA CHAPA DE ZINC

Casi siempre que nos disponemos a realizar una cubierta de zinc, nos encontramos con la misma pregunta. ¿cómo va a ir variando el color del zinc ?. ¿Cuánto tiempo va a durar ese color natural característico blanco agrisado con viso azulado y lustre metálico intenso?

HE AQUÍ LA RESPUESTA.

Ese color brillante va a durar muy poco, el proceso más o menos largo va a depender de la atmósfera reinante, en cualquier caso es más cuestión de días que de meses.

En contacto con el aire seco el zinc conserva su color y  brillo a la temperatura ordinaria; en el aire húmedo se cubre de una película gris, que preserva a las capas inferiores de ulterior oxidación. Esta película está formada por una mezcla de hidróxido y metal; al cavo de algún tiempo toma  color blanco por la acción del ácido carbónico, formándose carbonato bárico hidratado, este se adhiere bien pero es soluble en el agua que contenga anhídrido carbónico y amoniaco. La oxidación del zinc es tanto mayor cuanto  más grosera   es su estructura cristalina.

Como producto secundario se forma peróxido de hidrógeno. El aire en movimiento oxida más el zinc que el aire en reposo. Según la proporción de gas carbónico que contenga, el aire húmedo actúa con distinta intensidad; la acción es más enérgica en presencia de gas sulfuroso.

Curiosamente ya W.H. Seamón  investigo sobre este proceso de transformación dictaminando que el mismo zinc resulta protegido por la capa que en él se forma por la acción del aire, parece que esta capa hace al zinc muy resistente aún para el agua que contenga 0,5 gr. de anhídrido sulfuroso o de anhídrido carbónico por litro.

En atmósferas contaminadas, el hidróxido de zinc formado inicialmente reacciona con los contaminantes para formar sales básicas. Estas sales se van formando por zonas y aumentando progresivamente hasta unirse todas ellas dando lugar a esa capa protectora que protegerá la chapa.

 

 

En las dos imágenes anteriores vemos la primera que se corresponde a zinc natural, la siguiente a zinc pre-patinado.

Podemos deducir que el proceso de cambio es relativamente corto. En algunas zonas geográficas el cambio de tonalidad se puede producir en un par de días siempre que se coincida con la atmósfera adecuada. En cualquier caso el zinc natural  va a dejar su brillo en tiempo muy breve

En la imagen se muestran unas chapas que en origen eran de color negro,    se puede ver como en la parte exterior el zinc esta prácticamente como si fuese natural después de haber su proceso típico,  mientras que en la parte protegida (interior) se  conserva casi su color original.

chapa de color negro, después de unos años, en origen era como vemos la parte interior

Para evitar este proceso visual de cambio de tonalidad se suele acudir a la elección de chapa pre-patinada de nombres comerciales conocidos, que a priori no tienen más que eso, un color diferente desde el inicio a parte del precio significativamente  mayor, el color ,similar al que la chapa de color natural va a adquirir en breve plazo de tiempo.

Nota: todos los artículos y publicaciones que se hacen en la Página Web de Cumalsa, S.l. proceden de sus propias investigaciones tanto de campo como de informaciones recopiladas de diferentes textos asociados con la materia. Por lo que están amparadas por derechos de autor.  Se prohíbe  el copiado o la difusión por otro cualquier medio sin permiso expreso del autor.

M. Álvarez

CAMBIO DE COLOR EN LA CHAPA DE ZINC NATURAL

CAMBIOS DE TONALIDAD EN LA CHAPA DE ZINC NATURAL

Pregunta común cuando nos disponemos a instalar una cubierta con chapa de zinc natural. ¿cuanto tiempo va a tardar en perder el color? Antes de nada conviene entender ese término de “natural”,  El zinc que actualmente se comercializa en el mercado y para cubiertas, se produce en las fabricas bajo unos parámetros de calidad  similares conforme a unas normas específicas. Si bien, por lo que hemos podido ver, difieren bastante unas de otras el proceso de laminación. Nuestra última visita la hemos realizado a Asturiana de Laminados (“ELZINC”), en donde pudimos ver un proceso fundición y laminación de vanguardia, lo que sin duda repercute en las características finales de la plancha de zinc.  Cuando decimos zinc natural, nos estamos refiriendo a una calidad de sin más aditivos “hasta la fecha” que aquellos precisos para que el metal preste su mejor servicio. Generalmente, los aportes de otros metales a la fundición, que aquí nos importan” suelen ser pequeñas porciones de cobre y titanio. Una vez fundido, se lamina hasta conseguir el grosor y anchura  deseado, consiguiendo así una bandas embobinadas de gran tonelaje de color parecido al de la plata pulida, se identifica como blanco agrisado con viso azulado y lustre metálico intenso, este es el zinc natural, si bien algunos dan en llamarle zinc titanio, o zinc al titanio,  poco se menciona el cobre y nada se dice zinc al cobre, será por el poco atractivo de la expresión.

Conviene saber, que una vez terminado el proceso de laminación y el zinc esta en condiciones de ser utilizado en obra, es cuando puede sufrir las demás cambios de acabado, siempre superficiales, y de ahí salen las diferentes tonalidades. De estos procesos de cambios de tonalidad, sus formulas secretas están muy bien guardadas por los fabricantes, nosotros solo pudimos ver la majestuosa maquinaria, en la fabrica ya citada,  y como entra el metal de un color y sale de otro, la explicación que nos han dado, “secreto profesional” nada más. Estos acabados, que se van a presentar en infinitas tonalidades, hasta el punto que si se hace en etapas distintas no se garantiza la misma tonalidad “algunos fabricantes”, son los que evitan  la belleza de la transición del color natural al que ofrece el patinado, gris opaco, que es el verdadero color y por el que se identifica a primera vista, incluso de profano, una cubierta de chapa de zinc. Todo lo demás es un surtido de colores que no dejan de ser interesantes para quienes quieren para sus cubiertas la calidad del zinc sin excusas pero viéndolo del color que le apetece.  En el fondo lo importante es que es zinc. 

HE AQUÍ LA RESPUESTA A COMO SE PRODUCE EL CAMBIO DE COLOR EN LA CHAPA DE ZINC NATURAL 

En contacto con el aire seco el zinc conserva su color brillo a la temperatura ordinaria; en el aire húmedo se cubre de una película gris que preserva a las capas inferiores de ulterior oxidación. Esta película está formada por una mezcla de hidróxido y metal; al cavo de algún tiempo toma  color blanco por la acción del ácido carbónico, formándose carbonato bárico hidratado, este se adhiere bien pero es soluble en el agua que contenga anhídrido carbónico y amoníaco. La oxidación del zinc es tanto mayor cuanto  más grosera   es su estructura cristalina.

cubiertas-de-zinc
color del zinc natural
Cubierta de zinc natural después de 15 días instalada

Como producto secundario se forma peróxido de hidrógeno. El aire en movimiento oxida más el zinc que el aire en reposo. Según la proporción de gas carbónico que contenga, el aire húmedo actúa con distinta intensidad; la acción es más enérgica en presencia de gas sulfuros.

Podemos asegurar que el proceso de cambio de color es relativamente corto. Aunque el proceso comienza desde el mimo momento que se instala . en algunas zonas geográficas el cambio de tonalidad vivible se puede producir en un par de días siempre que se coincida con la atmósfera que lo obligue. En cualquier caso, el zinc va a dejar su brillo en tiempo muy breve, irá pasando a una tonalidad más gris y opaca, no deja de ser atractiva esta transición la que nos permite ir contemplando la belleza del cambio que terminara finalmente en una estabilidad perpetua

En origen, la chapa era totalmente negra

Para evitar este proceso visual de cambio de tonalidad se suele acudir a la elección de chapa pre-patinada de nombres comerciales conocidos, que a priori no tienen más que eso, un color diferente desde el inicio a parte del precio significadamente mayor, color similar que la chapa de color natural va a terminar adquiriendo.

En la tercera imagen podemos ver dos tonalidades en la misma chapa, se trata de zinc de nombre comercial conocido (según sus etiquetas)   .  En principio las dos caras tenían el mismo color totalmente negro, pasados unos años, la parte interior siguió casi conservando el color mientras que la parte exterior se aproxima al color final del zinc natural, es decir que perdió su tonalidad negra como se puede observar.

Nota: todos los artículos y publicaciones que se hacen en la Página Web de Cumalsa, S.l. proceden de sus propias investigaciones tanto de campo como de informaciones recopiladas de diferentes textos asociados con la materia. Por lo que están amparadas por derechos de autor.  Se prohíbe  el copiado o la difusión por otro cualquier medio sin permiso por escrito del  del autor. 

M. Álvarez