亜鉛の融点 - 朗河工業株式会社, 株式会社.

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1. 導入: 亜鉛の融点の概要

亜鉛の融点は692.68Kにあります (419.53℃, 787.15°F), 業界と科学がキャリブレーションとプロセス制御に依存しているIT ‑ 90温度スケールの重要な固定点.

純粋な物質は、その固体と液相が平衡状態で共存する温度で溶けます.

その比較的低い融解温度 - アロイエンジニアはダイキスティングと亜鉛メッキのためにそれを利用します - その熱堅牢性は亜鉛をセクター間で不可欠にします.

1.1 融点の基本的な定義

融点は、特定の圧力で平衡状態で材料の固体相と液相が一緒に存在する温度をマークします.

実際に, この温度に達するまで固体を加熱します; さらなる熱摂取量は、最後の結晶が溶けるまで温度を変えることなく固体を液体に変換します.

科学的定義: ギブスの自由エネルギーが変化する温度 (Δg) for solid→liquid equals zero, while enthalpy (ΔH) and entropy (ΔS) 増加.
Standard conditions: Unless otherwise noted, melting points report at 1atm (101.325KPA).

Zinc melts at 692.68k (419.53℃, 787.15°F) under 1atm, placing it among the lower‑melting transition metals.

1.2 亜鉛に関する背景情報

Basic facts:
- Atomic number: 30
- Electron configuration: [ar]3d¹⁰4s²
- Category: d‑block, group12 element
物理的特性:
- 密度 (20℃): 7.14g/cm3 (固体), 6.57g/cm3 (liquid at m.p.)
- Heat of fusion: 7.32KJ/mol
- Boiling point: 1180k (907℃, 1665°F)

Zinc’s metallic bonding arises from delocalized 4s electrons interacting in a hexagonal close‑packed lattice, yielding moderate bond strength and its characteristic melting point.

1.3 産業と日常生活における亜鉛の重要性

Galvanization
Zinc coating on steel protects against corrosion. Zinc’s melting point (~420°C) allows spray or dip processes in economical electric or gas furnaces.
キャスティングダイ
Low melting temperature enables fine‑detail castings for automotive, ハードウェア, そして消費財.
バッテリー
亜鉛の電気化学的特性は、アルカリおよび亜鉛電気細胞を搭載しています; 融点は、リサイクルと電極の製造に影響します.
合金
真鍮 (Cu -Zn) 特殊な低融解安全合金 (例えば, 木材の金属) 亜鉛の融解動作を活用します.

2. 亜鉛の融点: 物理的および化学的基礎

2.1 亜鉛の原子構造と結合タイプ

亜鉛原子には充填されたDシェルがあります (3d¹⁰) および2つの4s電子. これらの4S電子の非局在化は、金属結合を生成します, その強さは、融解に必要なエネルギーを設定します.

電子シェル: 2,8,18,2
ボンディング: 主に金属; 方向の共有成分はありません.

2.2 亜鉛の結晶構造

亜鉛はaで結晶化します 六角形の密接なパック (HCP) 格子, 位置に単位セルごとに2つの原子があります (1/3,2/3,1/4) そして (2/3,1/3,3/4). この配置の梱包効率は〜74％で、中程度の融解エンタルピーに貢献しています.

2.3 亜鉛の熱力学的特性

財産	価値
融点 (M.P.)	692.68k (419.53℃)
Heat of fusion (Δhₘ)	7.32KJ/mol
モル熱容量	25.47J/(mol・k)
M.Pの密度. (liq。)	6.57g/cm3

これらの値は、亜鉛がその固体HCP形態から液体に移行するにつれて、エネルギーと障害の変化を反映しています.

3. 融点の熱力学的基礎

3.1 相変化の熱力学的原理

融点で, ギブスは固体のエネルギーを自由にしています (gₛ) と液体 (gₗ) フェーズが一致します (Δg= 0), 満足:

$Δg=ΔH - TΔS= 0$ $ΔS= frac{ΔH}{tₘ} = frac{7.32×10³ mathrm{j/mol}}{692.68\ \Mathrm{k}} \約 10.57\ \Mathrm{J/(mol・k)}.$

ここでΔHは融合のエンタルピーであり、ΔSは融合のエントロピーです.

3.2 融合と融点のエンタルピー

亜鉛 融合のエンタルピー (7.32KJ/mol) M.P.. 比率ΔH/tₘはエントロピーの変化をもたらします:

$d s = \frac{d h}{t_{m}} = \frac{7.32 \times 10^{3} j / m o l}{692.68 k} \approx 10.57 j / (m o l de k) .$

3.3 融点に対する圧力の影響

融点は、クラウジウスとクラペイロンの関係に従って圧力でシフトします:

$\frac{d t}{d p} = \frac{d V}{d s},$

ここで、ΔVは融解時の体積変化です. 亜鉛の液体はその固体よりもわずかに密度が低いため, 一般的に圧力を上げます 増加します tₘ, ただし、感度は沸騰した移行に比べて小さいままです.

4. 亜鉛の融点に影響する要因

4.1 純度の効果

不純物は融解範囲を拡大し、tₘを押し下げます. 亜鉛のPPMレベルの汚染物質でさえ、その液体を下にシフトし、そのペースト状の範囲を伸ばします, キャリブレーションセルの重要な関心事.

高純度の亜鉛: ウルトラピュア亜鉛 (99.99％以上) 419.58°Cの鋭い融点を示します.
不純物:
- 鉛 (PB): 結晶格子を破壊することにより、融点を〜400°Cに下げる .
- 鉄 (鉄): 金属間の化合物の形成により、融点を上昇させます.

4.2 圧力と環境条件

高圧環境 (例えば, >1GPa) 亜鉛のt bを数十度変更することができます, しかし、農業に近い圧力での産業プロセスは、無視できるシフトを参照してください.

高度: 高高度での大気圧の低下は、融点をわずかに低下させる (例えば, 419.5海面での°C対. 〜419°Cで 5,000 メーター).
酸化: 酸化亜鉛 (Zno) 高温でのフォーム, 融解温度が高いため、有効な融点を増やす (1,975℃).

4.3 合金効果

要素の追加 (銅, アル, マグネシウム) ユートテクティックまたは皮膚症の行動を伴う合金を形成します. 真鍮 (約60％Cu,40%亜鉛) 900〜940°Cの間に溶けます, 純粋な亜鉛よりもはるかに, 安全合金が (例えば, bi – in – zn – sn) 亜鉛の低いm.pを悪用します. 100〜250°C前後の融合リンクを作成します.

亜鉛 - アルミニウム合金:
- 4〜11％のAL含有量は、融点が380〜460°Cに低下します, に最適ですダイカスト.
ザマック合金:
- 負荷 12 (Zn-al-C) 377〜432°Cで溶けます, 強さとキャスティブのバランス.
真鍮 (Zn-Cu):
- 融点は1,085°Cから減少します (純銅) 900〜940°Cまで 30% 亜鉛.

5. 亜鉛融点の実用的なアプリケーション

5.1 産業冶金と鋳造

亜鉛はわずか419.5°Cで溶けます, 競合する以下の大幅にアルミニウムの融点 (648.8 °C), これは、炉の温度の低下と、キャスティング操作におけるエネルギーの節約につながります.

Hot -chamberダイカストは、溶融亜鉛に直接注入システムに浸透します, 低温での亜鉛の流動性を活用して薄壁を達成する, 厚さ0.13mmまでのネットシェープ部品.

亜鉛は、ほぼ100％のリサイクル可能性をもたらします; スクラップとスプルーは冶金の品質を保持し、劣化することなくリメルします, 他の鋳造材料と比較して、廃棄物と二酸化炭素排出量を減らす.

ダイカスト: 亜鉛の融点が低いと、エネルギー消費とツールの摩耗が減少します, 自動車および電子機器のコンポーネントの大量生産を可能にします.
Galvanization: 溶融亜鉛 (450–460°C) スチールをコートします, ホットディッププロセスを介して耐食性層を形成します.

5.2 バッテリーとエネルギーフィールド

熱回収は、バッテリー残留物を1200°Cを超えるまで加熱します, 有機物を揮発し、97％の純度で99％の亜鉛回復を可能にする - 亜鉛の融解と気化の挙動に直接誘導されるパラメーター.

充電可能な亜鉛–空気およびアルカリ細胞で, 溶融亜鉛処理は、電極リサイクルと再製造ワークフローを通知します, 材料の完全性と費用対効果の高いエネルギー貯蔵ソリューションの確保.

亜鉛空気バッテリー: 亜鉛の低融点は、アノード生産に役立ちます, その高い理論的エネルギー密度 (1,086 wh/kg) 電気自動車に有望にします.
熱エネルギー貯蔵: 溶融亜鉛は、太陽光および産業用途に効率的に熱を貯蔵します.

5.3 建設と腐食防止

Hot -Dip Galvanizingは、〜449°Cで98％以上の純粋な溶融亜鉛のケトルに鋼を浸し、数十年にわたって錆と摩耗に耐える冶金結合Zn – Fe合金層を堆積させます.

高温亜鉛めっき (「デルタの亜鉛メッキ」) 560〜630°Cでより硬くなります, 自動車シートとハードウェアの特殊なアプリケーションを備えた薄いコーティング.
溶接修理が亜鉛層に違反するとき, 亜鉛の豊富な塗料または炎の亜鉛亜鉛は、鋼基板を過熱することなく腐食抵抗を回復します.

屋根と溝: 高温での亜鉛の腐食抵抗と柔軟性により、シームレスな設置が可能になります.
建築コーティング: 亜鉛が豊富な塗料は、犠牲的に腐食することにより、鋼構造を保護します.

5.4 溶接とエレクトロニクス

亜鉛メッキ鋼のアーク溶接中, 亜鉛は〜871°Cで蒸発します, スチールの融点のはるか下, ヒュームの危険をもたらし、気孔を危険にさらします; 適切な換気と共同設計は、これらの課題を軽減します.

塩化亜鉛フラックス (融解≈280°C) はんだ電子機器と工業用配管の提供, 酸化物を除去し、亜鉛のバルク融解温度に到達せずに強力な金属結合を促進する .

Low -M.P. 亜鉛ベースの合金 (例えば, ユートクリックbi – in – zn – sn) 100〜250°Cの間に溶けます, 火災防止システムでの融合プラグと熱安全装置を有効にする.

はんだ: 亜鉛ベースのはんだ (例えば, Zn-al) 380〜460°Cで溶けます, 機密コンポーネントを損傷することなく、金属を結合するのに適しています.
印刷された電子機器: 亜鉛ナノ粒子は、柔軟な回路で低温焼結を可能にします.

5.5 合金開発

ザマック合金 (381°CでのZn – Al共晶) 低いm.pを組み合わせます. 流動性が高い, 自動車およびハードウェア産業における複雑なコンポーネントの高圧ダイカストに最適.

特殊な亜鉛合金, クリープ耐性配合など, ALおよびCUコンテンツを調整することにより、80〜90°Cを超えるサービス温度を拡張します, 範囲の考慮事項によって直接変調されます.

生物医学研究では、ステントとインプラントの生分解性Zn合金を探ります; 融点と凝固経路を制御すると、生体適合性と処理可能性が保証されます.

ザマック合金: 溶融範囲が低いため、ジュエリーとハードウェアで使用されています (379–390°C) そして高強度.
スーパーアロ: ニッケルとチタンと合金化すると、亜鉛は航空宇宙材料のクリープ抵抗を改善します.

6. 亜鉛の融点の測定技術

6.1 実験方法

方法	説明	正確さ
微分走査熱量測定 (DSC)	位相の変化中の熱流を測定します	±0.1°C
熱重量分析 (TGA)	温度で質量変化を監視します	±0.5°C
抵抗温度計	抵抗率の変化を追跡します	±0.2°C

6.2 産業実践

非接触ピロメトリー
赤外線および光学的ピロメーターは、亜鉛メッキラインの溶融プールを測定します.
固定点セル
NIST SRM1748亜鉛細胞 (99.999％以上) 419.527°Cで参照凍結高原を提供します (692.677k) 不確実性が1.12mk以下, 90の普及に不可欠です.

7. 他の金属との比較

金属	シンボル	融点 (℃)	融点 (°F)	密度 (g/cm3)	顕著な特性
亜鉛	亜鉛	419.5	787	7.14	低融点; ダイキャスティングと亜鉛めっきで使用されます.
錫	sn	231.9	449	7.31	柔らかい; はんだ付けとコーティングで使用されます.
鉛	PB	327.5	621	11.34	密集; バッテリーとシールドで使用されます.
アルミニウム	アル	660.3	1220	2.70	軽量; 航空宇宙とパッケージで使用されます.
銅	銅	1084	1983	8.96	優れた電気導体; 配線で使用されます.
鉄	鉄	1538	2800	7.87	強い; 建設やツールで使用されます.
タングステン	w	3422	6192	19.25	最高の融点; 高温アプリケーションで使用されます.

亜鉛はINとCUの間にあります; その中程度のtₘは、多くの合金とキャリブレーションの役割に適合します.

温度ユニットコンバーター：

℃から℉コンバーター	contからkコンバーターへ	contからkコンバーターへ
℉から℃コンバーター	Kから℃コンバーター	Kから℉コンバーター

8. FAQ

Q1: 家の火の中で亜鉛は簡単に溶けます?
あ: 家の火災は〜600°Cに達します。亜鉛を溶かすのに十分です (419.5℃), しかし、構造鋼は500°Cを超えることはめったにありません.

Q2: 不純物が亜鉛の融点を上げる可能性があります?
あ: いいえ. 不純物は通常、共同混合物を形成します, 融点を下げる.

Q3: 亜鉛の融点がアルミニウムの融点よりも低いのはなぜですか?
あ: 亜鉛のより弱い金属結合と充填されたD軌道が結合強度を低下させる.

Q: 家のオーブンで亜鉛を溶かすことができます?
あ: 安全性の懸念と一貫性のない暖房の可能性があるため推奨されません.

Q: 合金開発において亜鉛の融点が重要なのはなぜですか?
あ: 特定のアプリケーション用にカスタマイズされたプロパティを備えた材料を作成できます.

9. 結論

亜鉛の融点は、その金属結合を反映しています, HCPクリスタルジオメトリ, および熱力学的パラメーター (Δhₘ, Δsₘ).

419.53°Cで, 低エネルギー処理と熱安定性のバランスを提供します, 亜鉛メッキを支える, 鋳造, 較正, 高度な合金設計.

その90固定点としてのその役割は、世界中の温度精度を保証します.

要因を理解する - 純度, プレッシャー, 合金化 - シフト亜鉛の融解行動により、エンジニアと科学者が腐食保護から精密な温度測定までのアプリケーションでの独自の特性を活用できるようになります.