Цинк, олово, свинец и их сплавы

Цинк - синевато-белый металл. Температура плавления цинка 419,5 ºС, удельный вес 7,13 г/см³. Цинк имеет гексагональную решетку от комнатной температуры до температуры плавления. Аллотропических превращений цинк не испытывает. Чистый цинк при комнатной температуре очень хрупок, при температуре 100-150 ºС пластичен, хорошо поддается прокатке и прессованию. Чистый цинк при обычных условиях на сухом воздухе устойчив против коррозии. Основное количество цинка (до 50% производимого в промышленности) используется для защиты железа и стали от атмосферной коррозии.

Олово и свинец - пластичные, легкоплавкие металлы, с повышенной стойкостью против коррозии в атмосферных и в некоторых кислотных условиях.

Свинец является металлом с гранецентрованной кубической решеткой, аллотропических превращений в твердом состоянии не испытывает. Температура плавления свинца 327 ºС.

Олово может находиться в двух кристаллических модификациях: a-Sn (серое олово) с алмазной решеткой - ниже +13 ºС и b-Sn (белое олово) с объемно-центрированной тетрагональной решеткой. На морозе пластичное b-олово рассыпается в серый порошок a-Sn. Это явление называется оловянной чумой. Температура плавления олова 232 ºС.

Важной областью применения свинца и олова являются припои, а также сплавы для типографских шрифтов, анатомических слепков, плавких предохранителей. Эти сплавы содержат кроме свинца и олова также висмут и кадмий. Попарно все эти элементы образуют между собой системы с легкоплавкими эвтектиками без промежуточных фаз и химических соединений, т.е. образуют простые эвтектические системы. В тройных системах между этими элементами образуются тройные эвтектики, еще более легкоплавкие, чем двойные. Температура плавления этих эвтектик 90-100 ºС. В четверной системе этих компонентов образуется четверная эвтектика с температурой плавления 70 ºС. Практически применяемый сплав Вуда по своему составу близок к эвтектическому (50% Bi, 25% Pb, 12,5% Sn и 12,5% Cd).

Для получения еще более легкоплавких сплавов, в них вводят ртуть, например сплав с содержанием Bi-36%; Pb-28%; Cd-6% и Hg - 30% имеет температуру плавления 48 ºС.

В качестве припоев для пайки медных, стальных и многих других изделий применяются как чистое олово, так и сплавы свинца с оловом, содержащие олово от 3 до 90% и небольшое количество сурьмы (до 2% Sb).

Температура плавления припоев зависит от содержания олова и может быть ориентировочно определена по двойной диаграмме Pb-Sn. Наиболее легкоплавким припоем является сплав с 61% Sn, маркируется ПОС 61. Различают сплавы ПОС 18, ПОС-40, ПОС-61, ПОС 90 и т.д.

Наиболее важными сплавами на основе свинца и олова являются подшипниковые сплавы – баббиты, например, сплав на основе олова, легированный до 12% Sb и до 6% Cu (баббит Б83). Сплавы на основе свинца являются заменителями оловянных подшипниковых сплавов. Типичным представителем подшипникового сплава на основе свинца является баббит Б16, содержащий16% Sb, 16% Sn, 1,5-2%Cu, остальное - Pb. В этом сплаве при кристаллизации в качестве избыточной фазы выделяется не сурьма, а смесь кристаллов b и d на основе сурьмы. Темная составляющая - мягкая эвтектическая смесь.

Для уменьшения ликвации по удельному весу в сплав введена медь, которая образует мелкие игольчатые выделения Cu₂Sb. В сплав Б16 для улучшения антикоррозионных свойств вводят Ni, Cd, Al (до 1%), Te (до 0,1%). Теллур, кроме того, приводит к упрочнению сплава.

В качестве подшипниковых сплавов применяют кальциевый баббит (БК) состава: 0,85-1,15% Ca и 0,6-0,9% Na.

Дата добавления: 2013-12-13