Легкоплавкие металлы

Ртуть Hg

Ртуть – единственный чистый металл, который при нормальной температуре находится в жидком состоянии. Он обладает следую­щими свойствами:

- легко испаряется даже при комнатной температуре, и пары ее очень вредны;

- применение паров ртути в газоразрядных приборах обусловле­но более низким потенциалом ионизации по сравнению с обычны­ми и инертными газами;

- чистая ртуть и ее соединения относятся к ядовитым веществам;

- в ртути хорошо растворяются щелочные и редкоземельные ме­таллы (магний, алюминий, цинк, олово, свинец, кадмий, платина, серебро, золото);

- слабо растворяются в ртути медь и никель;

- не растворяются в ртути железо и титан.

Получают ртуть металлургическим способом, подвергая ее мно­гократной очистке. Завершающей операцией является вакуумная перегонка при температуре примерно 200 °С.

Применяют ртуть в лампах дневного света, для ртутных контак­тов в реле, в качестве жидкого катода в ртутных выпрямителях, в ртутных лампах.

Основные свойства ртути приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 – Основные свойства металлов различного применения

Параметр	Hg	Ga	In	Sn	Cd	Pb	Zn
Плотность D, кг/м^3
Температура плавления Т пл, °С	38,9	29,7
Удельное электрическое сопротивление ρ, мкОм·м	0,958	0,56	0,09	0,12	0,076	0,21	0,059
Температурный коэффициент, К^-1:
ТКρ	9·10^-4	–	47·10^-4	44·10^-4	42·10^-4	37·10^-4	40·10^-4
ТК l	61·10^-6	183·10^-6	25·10^-6	23·10^-6	30·10^-6	29·10^-6	31·10^-6

К легкоплавким металлам относятся металлы, у которых температура плавления не более 500˚С. Основные их параметры приведены в таблице 2.7.

Галлий Ga. Галлий – металл, который плавится почти при комнатной тем­пературе.

Применяют галлий в полупроводниковой технике в качестве легирующей примеси для германия, он входит в состав низкотемпературных припоев. Сплавы индия с галлием с температурой плав­ления ниже комнатной используют как жидкие проводниковые ма­териалы для нанесения электродов на различные диэлектрические и полупроводниковые материалы, а также в качестве жидкого кон­такта в установках шовной контактной сварки при герметизации корпусов микросхем.

Индий In. Индий – серебристо-белый металл с низкой температурой плав­ления.

Используется в качестве акцепторной примеси и контактного материала в производстве транзисторов и полупроводниковых при­боров, а также входит в состав низкотемпературных припоев и жид­ких токопроводящих контактов (например, в установках шовной контактной роликовой сварки).

Олово Sn. Олово – серебристо-белый металл, имеет ярко выраженное круп­нокристаллическое строение. Он обладает следующими свойствами:

- при изгибе палочки олова слышен треск, вызываемый трением кристаллов друг о друга;

- при нормальной температуре олово на воздухе не окисляется;

- под действием воды не изменяется;

- разведенные кислоты действуют на олово медленно;

- устойчиво при температуре выше 13,2°С.

Олово, кристаллизующееся в тетрагональную систему с плотностью 7310 кг/м³, называют белым оловом. Белое олово обладает сле­дующими свойствами:

- предел прочности изменяется от 16 до 38 МПа;

- при низких температурах на белом олове появляются серые пятна (выделение второй модификации серого олова с плотностью 5600 кг/м³), которые называют оловянной чумой;

- при нагревании серое олово снова переходит в белое;

- если нагреть олово до температуры выше 160°С, то оно перехо­дит в третью (ромбическую) модификацию и становится хрупким.

Олово является мягким, тягучим металлом, из которого в результате прокатки получают тонкую фольгу. Для облегчения прокатки и улучшения механической прочности в олово вводят присадки (до 15% свинца и до 1% сурьмы). Тонкую оловянную фольгу (6...8 мкм) с присадками применяют в производстве некоторых типов конден­саторов. Оловянно-свинцовую фольгу толщиной 20...40 мкм приме­няют в качестве обкладок в слюдяных конденсаторах.

Кадмий Cd. Кадмий – серебристо-белый металл, являющийся постоянным составным элементом цинка в его рудах и добываемый как побоч­ный продукт при получении цинка. Как и цинк, кадмий подверга­ется электролитической очистке. Наиболее чистый металл содер­жит 99,997% кадмия. Он входит в состав ряда припоев и бронз.

Применяется для изготовления фотоэлементов, покрытий СВЧ волноводов вместо серебра, гальванических элементов, а также в атомных реакторах в качестве замедлителя.

Свинец Рb. Свинец – мягкий металл сероватого цвета с высоким удельным электрическим сопротивлением и крупнокристаллическим строением. Его кристаллы становятся видны при протирании азотной кислотой даже невооруженным глазом. Он обладает следующими свойствами:

- на свежем срезе имеет сильный металлический блеск, но быстро тускнеет на воздухе вследствие поверхностного окисления;

- высокая пластичность;

- низкая прочность (предел прочности при растяжении σ_р пример­но 14 МПа при относительном удлинении ∆ l/l более 55%);

- высокая коррозионная стойкость (свинец не пропускает воду);

свинец и его соединения ядовиты.

Благодаря высокой коррозионной стойкости свинец в больших количествах применяют для изготовления кабельных оболочек, за­щищающих кабель от влаги. Его используют также для изготовле­ния плавких предохранителей, пластин свинцовых аккумуляторов и как материал, поглощающий рентгеновские лучи.

Цинк Zn. Цинк – пластичный металл светлого цвета, который обладает следующими свойствами:

- при нормальной температуре сравнительно стойкий к коррозии;

- при нагревании до температуры 200°С становится хрупким.

Получают металлургическими методами с последующей электро­литической очисткой. Высокоочищенный металл содержит 99,99% цинка.

Цинк применяют в качестве защитного покрытия для других металлов (например, железа), в фотоэлементах, а также для метал­лизации бумаги в металлобумажных конденсаторах. Нанесение металлического слоя на бумагу производят в процессе испарения цинка в вакууме при температуре примерно 600°С.

Дата добавления: 2015-05-26