СВИНЦА СПЛАВЫ

Гост 1292-81 — производство свинцовых сплавов

СВИНЦА СПЛАВЫ

Настоящий стандарт распространяется на свинцово-сурьмянистые сплавы, изготовляемые в виде чушек и блоков, предназначенные для производства оболочек кабелей, аккумуляторов и изделий общего назначения, и устанавливает требования к свинцово-сурьмянистым сплавам, изготовляемым для нужд народного хозяйства и экспорта.

Химический состав различных марок свинцово-сурьмянистых сплавов:

Обозначение марок сплавовХимический состав, %Массовая доля основных компонентовМассовая доля примеси, не болееSbCuSnAsPbCuAsSnBiZnFeВсего
PbSb0,2SnCu 0,15-0,3 0,02-0,05 0,35-0,5 до 0,005 Остальное 0,005 0,03 0,003 0,003 0,1
ССуМТ 0,3-0,45 0,02-0,05 0,03-0,05 0,005 0,005 0,05 0,005 0,005 0,1
ССу 0,4-0,6 0,002 0,005 0,005 0,05 0,005 0,005 0,1
ССуМ 0,4-0,6 0,02-0,05 0,005 0,005 0,05 0,005 0,005 0,1
PbSb0,9 0,6-1,2 0,02 0,005 0,005 0,06 0,005 0,005 0,1
PbSb2,5AsSe 2,4-2,9 0,015-0,035 0,06-0,13 0,02 0,01 0,02 0,002 0,005 0,1
ССу2 2,5-3,5 0,1 0,03 0,2 0,05 0,002 0,01 0,3
УСМ 3,0-4,0 0,15-0,3 0,02 0,01 0,03 0,001 0,005 0,1
ССу3 до 5,0 0,2 0,03 не огранич. 0,05 0,03 0,01 0,4
PbSb4 3,8-4,4 0,02 0,02 0,01 0,03 0,002 0,005 0,1
PbSb5 4,5-5,5 0,02 0,01 0,01 0,04 0,002 0,005 0,08
PbSb5,5 5,0-6,0 0,05 0,01 0,01 0,05 0,002 0,005 0,15
УС 5,0-6,0 0,08-0,2 0,06 0,01 0,03 0,001 0,005 0,15
PbSb6,5 6,0-7,0 0,05 0,02 0,01 0,03 0,002 0,005 0,15
ССуА 2,0-7,0 0,2 0,05 0,01 0,03 0,001 0,005 0,3
ССу8 7,0-8,5 0,002 0,005 0,01 0,03 0,002 0,005 0,1
Ссу10 9,0-12,0 0,002 0,005 0,01 0,03 0,002 0,005 0,1

Примечания:

  1. В сплаве марки УСМ, применяемой для изготовления дроби, массовая доля основного компонента — мышьяка должна быть от 0,4 % до 0,7 %.
  2. Допускается изготовление сплава марки PbSb0,9, легированного медью с массовой долей от 0,02 до 0,06%. К обозначению марки такого сплава добавляется обозначение Cu.

Требования к хим. составу свинцово-сурьмянистых сплавов:

  1. В свинцово-сурьмянистых сплавах, предназначенных для производства оболочек кабелей, массовая доля серебра не должна быть более 0,002%, суммы кальция, магния и натрия — не более 0,04%, никеля — не более 0,002%.

  2. В свинцово-сурьмянистых сплавах, предназначенных для производства аккумуляторов, массовая доля серебра не должна быть более 0,02 %, натрия — не более 0,0013 %, магния -не более 0,002 %, никеля — не более 0,001 %.

  3. В свинцово-сурьмянистых сплавах марок УС и ССуА в качестве основного компонента допускается олово, содержание которого устанавливается по согласованию изготовителя с потребителем.

Область применения различных марок свинцово-сурьмянистых сплавов:

Обозначение марки сплаваОбласть применения
PbSb0, 2SnCu Для производства кабельной оболочки, облицовки химических сооружений и производства профилей
ССуМТ
ССу
ССуМ
PbSb0,9
ССу2 Для производства труб, дроби, типографских и других сплавов и облицовки химических сооружений
УСМ Для облицовки химической аппаратуры, производства дроби и аккумуляторов
PbSb2, 5AsSe Для производства аккумуляторов
PbSb4 Для производства аккумуляторов, труб, арматуры, дроби, вентилей и облицовки химических сооруж.
PbSb5 Для производства аккумуляторов и противорадиационных кирпичей
УС Для производства аккумуляторов, коррозионно-стойкой аппаратуры и в химической промышленности
PbSb5,5
PbSb6,5
ССуА
ССу3
ССу8
CСy10 Для производства коррозионно-стойкой аппаратуры, фасонного литья и сплавов

Технические требования:

  1. Свинцово-сурьмянистые сплавы изготовляют в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

    Свинцово-сурьмянистые сплавы изготовляют в виде чушек с плоским основанием или в виде взаимозамыкаемой формы массой не более 40 кг и блоков массой 1000 кг ± 10 %.Масса блоков может быть изменена по согласованию изготовителя с потребителем.

  2. Поверхность чушек и блоков не должна иметь порошкообразных окислов, шлаков и других включений. На поверхности чушек и блоков допускаются цвета побежалости.

Требования безопасности:

  1. Основными вредными компонентами свинцово-сурьмянистых сплавов в расплавленном состоянии являются свинец, сурьма, теллур и соединения мышьяка, которые относятся к веществам первого и второго классов опасности по ГОСТ 12.1.005. Свинцово-сурьмянистые сплавы пожаро-взрывобезопасны.

    При плавке, разливе, отборе и подготовке проб свинцово-сурьмянистых сплавов вредные вещества, содержащиеся в них, могут поступать в организм в виде аэрозолей через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожу и вызывать поражения нервной, кровеносной и сердечно-сосудистой систем, верхних дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, печени, почек, глаз и кожи, обменные и эндокринные нарушения.

  2. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны производственных помещений должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.005. Предельно допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны производственных помещений свинца — 0,01/0,005 мг/м3; сурьмы — 0,5/0,2 мг/м3; мышьяковистого ангидрида (по мышьяку) — 0,04/0,01 мг/м3 и теллура — 0,01 мг/м3 по ГОСТ 12.1.005. Предельно допустимая концентрация свинца (Рb +2) в питьевой воде — 0,1 мг/л, мышьяка (As 3+; 5+) = 0,05 мг/л — по НД. Анализ питьевой воды на содержание свинца (Рb +2) должен проводиться по ГОСТ 18293, мышьяка — по ГОСТ 4152. Контроль за содержанием свинца, сурьмы, теллура и мышьяковистого ангидрида в воздухе рабочей зоны производственных помещений должен осуществляться в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005. Концентрацию вредных веществ в воздухе рабочей зоны определяют в соответствии с правилами, утвержденными Минздравом СССР и ГОСТ 12.1.016.
  3. Утилизация, обезвреживание и уничтожение свинцово-сурьмянистых сплавов производится в соответствии с нормативно-технической документацией, согласованной с Министерством здравоохранения СССР.

Правила приемки:

  1. Чушки и блоки свинцово-сурьмянистых сплавов принимают партиями. Партия должна состоять из чушек или блоков одной марки сплава и оформлена одним документом о качестве.

    Документ о качестве должен содержать:

    • товарный знак или наименование и товарный знак предприятия-изготовителя;
    • наименование продукта и марку сплава;
    • номер партии и номера плавок, входящих в партию;-массу (нетто) партии;
    • результаты химического анализа каждой плавки;-дату изготовления (для сплавов, предназначенных на длительное хранение);
    • обозначение настоящего стандарта.
  2. Для контроля соответствия качества свинцово-сурьмянистых сплавов требованиям настоящего стандарта проводят приемо-сдаточные испытания на соответствие требованиям хим. состава (см. хим. состав).
  3. Для контроля массы и химического состава отбирают каждую тридцатую чушку, но неменее двух чушек, или один блок из партии массой до 6т. и каждую пятидесятую чушку или один блок из партии массой свыше 6 т. На предприятии-изготовителе допускается отбор проб от жидкого металла равномерно вначале, середине и конце разлива плавки. примеси натрия, кальция, магния, висмута, никеля, железа и мышьяка изготовитель определяет по требованию потребителя.
  4. Контролю качества поверхности подвергают каждую чушку и блок свинцово-сурьмянистых сплавов.
  5. При получении неудовлетворительных результатов испытаний по химическому составу проводят повторные испытания на удвоенной выборке, взятой от той же партии. Результаты повторных испытаний распространяются на всю партию.

Методы испытаний:

  1. Отбор и подготовку проб свинцово-сурьмянистых сплавов для химического анализа проводят по ГОСТ 24231.
  2. Пробу от жидкого металла отливают в виде стержней диаметром 7-10 мм и длиной 70-100мм. Масса объединенной пробы должна быть не менее 1 кг.

    Допускается пробу от жидкого металла отливать в виде диска диаметром 42 — 66 мм и толщиной 14-16 мм или цилиндра диаметром 38-42 мм и толщиной 35-40 мм.

  3. Определение химического состава свинцово-сурьмянистых сплавов проводят по ГОСТ 1293.0 — ГОСТ 1293.14, ГОСТ 13348.

    Допускается применение других методов определения химического состава, по точности не уступающих указанным в стандарте. При возникновении разногласий в определении химического состава свинцово-сурьмянистых сплавов, определение проводят по ГОСТ 1293.0 — ГОСТ1293.14, ГОСТ 13348.

  4. Качество поверхности чушек и блоков свинцово-сурьмянистых сплавов проверяют внешним осмотром без применения увеличительных средств.

Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение:

  1. Каждая чушка и блок свинцово-сурьмянистых сплавов должны иметь маркировку с указанием товарного знака предприятия-изготовителя (литого), должны быть выбиты марка сплава и номер плавки.

Цветная маркировка при поставках свинцово-сурьмянистых сплавов

  1. Чушки и блоки свинцово-сурьмянистых сплавов маркируют по торцу краской:
    • ССу — одна полоса синего цвета;
    • ССуМ — одна полоса белого цвета;
    • ССуМТ — одна полоса черного цвета;

    На каждом пакете должно быть указано: число чушек в пакете и манипуляционный знак «Крюками не брать».

    По согласованию изготовителя с потребителем допускается при формировании чушек в пакеты цветную маркировку наносить только на одну чушку верхнего ряда пакета. Допускается наносить на верхнюю поверхность пакета водостойкую цифровую маркировку от руки. Транспортная маркировка — по ГОСТ 14192.

    Транспортная маркировка свинцово-сурьмянистых сплавов, предназначенных на экспорт, проводится в соответствии с ГОСТ 14192 и требованиями внешнеторговых организаций.

  2. Свинцово-сурьмянистые сплавы в чушках транспортируют пакетами или в контейнерах по нормативно-технической документации. Блоки транспортируют без упаковывания. Масса пакета — не более 1500 кг.

    Пакеты плоских чушек и чушек взаимозамыкаемой формы должны быть обвязаны стальной упаковочной лентой, натянутой и скрепленной в замок зажимными машинками. Замок располагается на верхней стороне пакета. Верхний свободный конец ленты в поясе срезается у замка под прямым углом. Длина нижнего загнутого конца ленты не должна превышать 70 мм от замка.

    Толщина ленты 0,9-1,00 мм, временное сопротивление разрыву не менее 340 (35) Н/мм2 по ГОСТ 3560. Допускается применение стальной проволоки диаметром от 5,00 до 10,00 мм по ГОСТ 3282. Размещение и крепление пакетов в транспортных средствах проводится в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на транспорте данного вида.

    Устройство для крепления пакетов в крытых вагонах должно соответствовать ГОСТ 22477.

  3. Транспортирование пакетов — по ГОСТ 21399. Свинцово-сурьмянистые сплавы в блоках и контейнерах перевозят транспортом всех видов, кроме авиационного, в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на транспорте данного вида.

    Железнодорожным транспортом пакеты транспортируют в крытых вагонах повагонными отправками; блоки и контейнеры транспортируют открытым подвижным составом в соответствии стребованиями ГОСТ 22235.

    Размещение и крепление грузов, перевозимых по железной дороге, должны соответствовать техническим условиям погрузки и крепления грузов, утвержденным Министерством путей сообщения СССР.

  4. Свинцово-сурьмянистые сплавы хранят под навесом или на открытых площадках (бетонированных, с деревянным настилом, на поддонах и т.д.). При хранении качество свинцово-сурьмянистых сплавов не меняется.

Применение металла свинец в народном хозяйстве и строительстве

СВИНЦА СПЛАВЫ

Свинец – мягкий, ковкий, химически инертный металл весьма стойкий к коррозии. Именно эти качества в основном обуславливают широчайшее его применение в народном хозяйстве. К тому же металл обладает довольно низкой температурой плавления и легко образует разнообразные сплавы.

Давайте поговорим сегодня про свойства свинца и его применение в строительстве и промышленности: сплавы, свинцовые кабельные оболочки, краски на основе него,

Первое применение свинца было связано с его превосходной ковкостью и устойчивостью к коррозии.

В результате металл использовался там, где применяться не должен был: при изготовлении посуды, водопроводных труб, умывальников и так далее.

Увы, последствия такого использования были самые печальные: свинец является материалом токсичным, как и большинство его соединений и, попадая в организм человека, вызывает множество тяжких повреждений.

  • Настоящее же распространение металл получил после того, как от опытов с электричеством перешли к повсеместному использованию электротока. Именно свинец применяется в многочисленных химических источниках тока. Более 75% от всей доли выплавляемого вещества уходит на производство свинцовых аккумуляторов. Щелочные аккумуляторы, несмотря на большую легкость и надежность, вытеснить их не могут, поскольку свинцовые создают ток более высокого напряжения.
  • Свинец образует множество легкоплавких сплавов с висмутом, оловом, кадмием и так далее и все они применяются для получения электрических предохранителей.

Свинец, являясь токсичным, отравляет окружающую среду, да и для человека представляет немалую опасность. Свинцовые аккумуляторы нуждаются в утилизации или что перспективнее в переработке. На сегодня до 40% металла получают путем переработки аккумуляторов.

  • Еще одно интересное применение металла – обмотка сверхпроводящего трансформатора. Свинец был одним из первых металлов, проявивших сверхпроводимость, причем при относительно высокой температуре – 7,17 К (для сравнения температура сверхпроводимости для цинка – 0,82 К).
  • 20% от объема вещества свинец используется при производстве свинцовых оболочек для силовых кабелей при подводной и подземной укладке.
  • Свинец, а, вернее, его сплавы – баббиты, свинцовые бронзы, являются антифрикционными. Их повсеместно используют при производстве подшипников.
  • В химической промышленности металл используется при получении кислотоупорной аппаратуры, так как очень неохотно реагирует с кислотами и с очень небольшим их числом. По тем же причинам из него производят трубы для перекачки кислот и сточную канализацию для лабораторий и химических предприятий.
  • В военном производстве роль свинца преуменьшить сложно. Свинцовые шары метали катапульты еще Древнего Рима. Сегодня это не только боеприпас для стрелкового, охотничьего или спортивного оружия, но и инициирующие взрывчатые вещества, например, знаменитый азид свинца.
  • Еще одно общеизвестное применение – припои. Сплав свинца и олова предоставляет универсальный материал для соединения всех остальных металлов, которые обычным способом не сплавляются.
  • Свинец металл хотя и мягкий, но относится к тяжелым, к тому же не просто тяжелым, а самым доступным в получении. А с этим связано одно из самых интересных его свойств, хотя и относительно недавно открытых – поглощение радиоактивного излучения, причем любой жесткости. Свинцовая защита применяется везде, где есть угроза повышения радиации – от рентгеновского кабинета до ядерного полигона.

Жесткое излучение обладает большей проникающей способностью, то есть, для защиты от него требуется более толстый слой материала. Однако свинец поглощает жесткое излучение даже лучше, чем мягкое: это связано с образованием электронно-позитронной пары вблизи массивного ядра. Слой свинца толщиной в 20 см способен защитить от любого известного науке излучения.

Во многих случаях альтернативы металлу попросту нет, так что ожидать приостановления производства из-за его экологической опасности нельзя. Все усилия такого рода должны быть направлены на разработку и внедрение эффективных способов очистки и вторичной переработки.

Данное видео расскажет о добыче и применении свинца:

Металл в строительных работах применяется нечасто: его токсичность ограничивает круг применения. Однако в составе сплавов или при сооружении специальных конструкций вещество используется. И первое, о чем мы погорим, это кровли из свинца.

Кровля

В качестве кровельного материала свинец применяется с незапамятных времен. В Древней Руси свинцовым листом покрывали церкви и колокольни, так как его цвет прекрасно подходил для этой цели.

 Металл пластичен, что позволяет получить листы едва ли не любой толщины, а, главное, формы.

При перекрытии нестандартных архитектурных элементов, сооружении сложных карнизов свинцовый лист подходит просто идеально, поэтому используется постоянно.

Для кровли выпускают прокатный свинец, как правило, в рулонах. Кроме листов со стандартной ровной поверхностью, есть также материал волнистый – плиссированный, окрашенный, луженный и даже самоклеящийся с одной стороны.

На воздухе свинцовый лист довольно быстро покрывается патиной, состоящей из слоя оксида и карбонатов. Патина защищает металл от коррозии. Но если ее внешний вид по каким-то причина не нравится, кровельный материал можно покрыть специальным патинирующим маслом. Это делается вручную или в производственных условиях.

Звукопоглощение

Звукоизоляция жилища – одна из непреходящих проблем старых, и многих современных домов.

Причин тому множество: сама конструкция, где стены или перекрытия проводят звук, материал перекрытий и стен, который не поглощает звук, новшество в виде лифта новой конструкции, который проектом не предусмотрен и создает дополнительную вибрацию и множество других факторов. Но в итоге обитатель квартиры вынужден самостоятельно справляться с этими проблемами.

На предприятии, в звукозаписывающей студии, в здании стадиона эта проблема приобретает куда большие размеры, а решается таким же образом – монтажом звукопоглощающей отделки.

Свинец, как ни странно, используется именно в этой роли – звукопоглотителя. Конструкция материала практически одинакова.

Свинцовая пластина малой толщины – 0,2–0,4 мм покрывается защитным полимерным слоем, поскольку металл все же относится к опасным, а с двух сторон пластины закрепляется органический материал – вспененный каучук, полиэтилен, полипропилен. Звукоизолятор поглощает не только звук, но вибрацию.

Механизм таков: звуковая волна, проходя через первый полимерный слой, теряет часть энергии и возбуждает колебания свинцовой пластины. Часть энергии при этом поглощается металлом, а остаток гасится во втором вспененном слое.

Стоит отметить, что направление волны в этом случае никакого значения не имеет.

О том, как используют свинец в строительстве и хозяйстве, расскажет этот видеоролик:

Рентгеновское излучение чрезвычайно широко используется в медицине, по сути, составляя базу инструментального обследования. Но если в минимальных дозах особой опасности оно не представляет, то получение большой дозы облучения составляет угрозу для жизни.

При обустройстве рентгеновского кабинета именно свинец используется в качестве защитного слоя:

  • стен и дверей;
  • пола и потолка;
  • мобильных перегородок;
  • средств индивидуальной защиты – фартуков, надплечников, перчаток и других предметов со свинцовыми вставками.

Защиту обеспечивают благодаря определенной толщине экранирующего материала, что требует точных расчетов с учетом размеров помещения, мощности аппаратуры, интенсивности использования и так далее.

Способность материала снижать излучение измеряется в «свинцовом эквиваленте» – значении толщины такого слоя чистого свинца, который способен рассчитанное излучение поглотить.

Эффективной считается такая защита, которая превосходит указанную величину на ¼ мм.

Уборка рентгеновских кабинетов проводится особым образом: здесь важным является своевременное удаление свинцовой пыли, так как последняя представляет опасность.

  • Одно из самых неординарных применений металла – сооружение сейсмостойких фундаментов и уплотнение межкладочных швов. Таким образом используют металл еще с древних времен, но и сегодня этот способ придания сооружению вибрационной устойчивости не устарел.
  • Краски, содержащие в составе свинец и свинцовые соединения, в жилых помещениях не применяются. Однако они прекрасно защищают сталь и железо от коррозии, поэтому продолжают использоваться на технических сооружениях: мостах, железнодорожных опорах, каркасных сооружениях и так далее.
  • Стабилизаторы на основе свинца применяются при изготовлении металлопластикового профиля, из которого, в свою очередь, изготавливают окна и двери самого разного вида. Ведущие компании в свете тенденции отказа в пользу бессвинцовых технологий, внедряют в производство профиль, при производстве которого свинец не используется. Однако большинство изготовителей от этой технологии еще не отказались.

Свинец – тяжелый, ковкий, стойкий к коррозии металл, и что самое важное: доступный и достаточно дешевый в производстве. К тому же металл незаменим при защите от излучения. Так что полный отказ от его использования – дело довольно отдаленного будущего.

О проблемах со здоровьем, вызванных применением свинца, расскажет Елена Малышева в видео ниже:

Технические параметры олова и свинца и их сплавов

СВИНЦА СПЛАВЫ

Сплав олова и свинца обладает особыми параметрами, позволяющими применять его в различных отраслях промышленного производства. Технические характеристики и физические свойства каждого металла определяют их использование для длительного хранения продуктов, пайки и обработки поверхности деталей с целью увеличения срока эксплуатации.

Сплав олова со свинцом используется для придания прочности изготавливаемым деталям

Физические свойства свинца

Свинец — продукт отходов переработки серебра — оказался очень полезным металлом в производстве

Археологические артефакты свидетельствуют о том, что этот химический элемент был известен человеку более 6000 лет назад.

Его открытие связано с присутствием металла в рудах, содержащих серебро. При их выплавке материал выбрасывался в отходы, но со временем из него начали делать различные изделия: фигурки, водопроводные трубы.

В настоящее время свинец применяется:

  • для производства аккумуляторов;
  • в кабельной промышленности — для создания защитной бесшовной оболочки;
  • для изготовления красок и припоев;
  • при строительстве защитных сооружений — для источников радиационного загрязнения (саркофагов);
  • для производства сплавов на его основе (баббитов);
  • для изготовления типографских составов;
  • в медицине.

Главным потребителем свинца является автомобильная промышленность, где широко применяются баббиты. Производство свинцовых стартерных аккумуляторов постоянно растет, в разработки вносятся усовершенствования.

В химической промышленности материал используют для покрытия стальных изделий: аппаратов, резервуаров, трубопроводов. Так как железо и свинец между собой не соединяются, то на изделия предварительно наносят тонкий слой расплавленного олова. Такой процесс обработки называется лужением.

В производстве применяется не только чистый свинец, но и его соединения. Например, оксид свинца используется при изготовлении стекла. Незначительная добавка соединения в материал при плавке стекла позволяет придать хрустальным изделиям прозрачность естественного минерала — горного хрусталя.

Технические параметры олова

Олово — от ложки до радиатора

Данный химический элемент известен более 3500 лет и изначально предназначался для изготовления столовых предметов. Современное потребление олова связано с консервной промышленностью.

Патент на способ хранения продуктов в жестяных банках принадлежит повару из Франции. С 1810 года человечество получило возможность долговременного хранения пищевых продуктов.

Олово является основным компонентом припоев, применяемых для пайки и лужения теплообменных аппаратов, радиаторов автомобильных двигателей, лужения медицинской и пищевой аппаратуры.

Материал используется для производства оловянной бронзы, обладающей отличными механическими, литейными, антикоррозионными свойствами. Такие сплавы применяются в деталях, предназначенных для эксплуатации в особых условиях и и при особой нагрузке.

Сплавом, обладающим низким коэффициентом трения, является баббит. Он содержит 83% олова, сурьму и медь. Его применяют в производстве подшипников. Благодаря устойчивому соединению сурьмы и меди сплав имеет высокую твердость.

Механизм работы подшипника и компоненты состава исключают возникновение механических повреждений на поверхности детали.

Олово обладает специфическими физическими свойствами:

  1. Его деформация сопровождается звуком, образованным в результате сдвига под воздействием силы.
  2. При температурах -39 °C и + 161°C олово превращается в порошок.

Истории известны случаи таких преобразований. Пуговицы, сделанные из чистого материала, на морозе теряли свою форму, а «оловянная чума» разрушала слитки металла.

Главные различия металлов и их сплавов

Еще в древности эти материалы различали только по цвету и называли белым и черным оловом. Между ними существуют различия, которые можно легко установить без дополнительных анализов.

Масса свинца выше в 1,5 раза, чем у олова. Зато олово имеет высшую твердость и трещит при деформации. Свинец легко окисляется с образованием пленки серого цвета.

Какие компоненты содержит сплав олова со свинцом, определить сложнее. Приблизительный показатель можно получить при фиксировании температуры и характера плавления соединения.

Подшипниковые материалы, содержащие олово и свинец, сплав металлов с никелем, теллуром, кальцием, обладают высокой устойчивостью к износу.

Олово и свинец прекрасно дополняют друг друга, что делает их сплав незаменимым в производстве
Припои на основе этих металлов различаются температурой плавления. Мягкие, с температурой плавления до +300 °C, содержат висмут и кадмий. Твердые (тугоплавкие) припои, переходящие в жидкое состояние при +500 °C, в своем составе имеют серебро, цинк, медь.

Для пайки сплавов с высоким содержанием олова, в которых отсутствует свинец, рекомендуется использование реактивов, разбавленной азотной кислоты. При травлении состава основа чернеет, а места с низким содержанием металла остаются светлыми, что позволяет улучшить качество пайки деталей.

Расплавленный чистый свинец не скользит по поверхности, не смачивая ее, но сплав с оловом позволяет получить качественное покрытие. Рабочая температура ванн устанавливается в зависимости от долевого содержания сплавляющего металла.

В случае необходимости уменьшения масляного зазора подшипников и улучшения условий работы деталей применяют поверхностное покрытие сплавами олова или свинца.

Для покрытия поверхности без содержания углеродов в качестве полуды применяют сплав, содержащий 90% свинца, 5% олова и 5% сурьмы. Состав сплава влияет на текучесть материала, которая варьируется в зависимости от соотношения компонентов.

Олово и свинец, сплав: свойства и название

СВИНЦА СПЛАВЫ
Бизнес 25 декабря 2017

Начать описание данной темы лучше всего с олова и свинца по отдельности. Свинец, олово и сплавы из этого материала обладают определенными свойствами, которые обусловлены их начальным состоянием.

Общее описание олова

Здесь важно отметить, что различают два типа этого сырья. Первый тип называют белым оловом, и он является β-модификацией этого вещества. Второй тип — это α-модификация, которая более известна как серое олово.

При переходе из одной модификации в другую, а именно из белой в серую, возникает сильное изменение объема вещества, так как происходит такой процесс, как рассыпание металла в порошок. Данное свойство принято называть оловянной чумой.

Здесь также важно отметить, что одно из наиболее негативных свойств олова — это его склонность к морозу. Другими словами, при температуре от -20 до +30 градусов по Цельсию может начаться самопроизвольный переход из одного состояние в другое.

К тому же переход продолжится, даже если повысить температуру, но уже после того как процесс начался. Из-за этого хранить сырье приходится в местах с довольно высокой температурой.

Свойства олова и свинца

Стоит сказать, что олово, свинец и сплавы из этих материалов имеют довольно мало общих свойств. К примеру, чем чище олово, тем выше шанс того, что оно будет подвержено влиянию чумы. Свинец же, в свою очередь, вовсе не испытывает аллотропических превращений.

Однако стоит также отметить, что для замедления такого рода превращения в олове используют дополнительные вещества. Лучше всего себя проявили такие материалы, как висмут и сурьма.

Добавка этих веществ в объеме 0,5 % снизит практически до 0 скорость аллотропического превращения, а значит, белое олово можно считать полностью устойчивым.

Здесь же можно отметить, что в меньшей степени, но все же используется сплав олова и свинца с этой же целью.

Если же говорить о свойствах свинца, то он имеет более высокую температуру плавки — 327 градусов по Цельсию, чем олово — 232 градуса. Плотность свинца в условиях комнатной температуры составляет 11,34 г/см3.

Характеристики олова и свинца

Начать стоит с того, что рекристаллизация наклепанных олова свинца и сплавов происходит при температуре, которая считается ниже комнатной. По этой причине процесс их обработки относится к горячему типу.

Общим показателем стала стойкость к коррозии при атмосферных условиях. Однако небольшое отличие кроется в стойкости к коррозии под влиянием второстепенных веществ.

К примеру, лучше всего свинец проявляется себя при взаимодействии с концентрированными составами некоторых кислот — серной, фосфорной и т. д. Олово же, в свою очередь, лучше всего противостоит растворам из пищевых кислот. Сфера применения этих веществ по отдельности также отличается.

Олово широко используется для лужения жести, в то время как свинец нашел свое применение для футеровки аппаратуры сернокислотного производства.

Системы сплавов

Здесь важно начать с того, что сплав олова со свинцом — это еще более легкоплавкий материал, чем по отдельности. Наиболее широкое распространение такие смеси получили в качестве припоев, для изготовления типографических шрифтов, отливки плавких предохранителей и т. д.

Такая система, как «олово — свинец», относится к группе эвтектического типа. Важным свойством всех материалов, принадлежащих к этой категории, является то, что температура их плавки находится в районе от 120 до 190 градусов по Цельсию. К тому же существуют группы тройных эвтектиков.

В качестве примера можно привести систему сплава олова, свинца, цинка. Температура плавки таких материалов опускается еще ниже, и ее предел — 92-96 градусов по Цельсию. Если добавить в сплав еще и четвертый компонент, то показатель температуры плавки опустится до отметки в 70 градусов.

Если говорить об использовании сплава олова со свинцом в качестве припоя, то чаще всего в их состав вводится до 2 % такого вещества, как сурьма. Это делается для того, чтобы улучшить растекаемость припоя. Здесь стоит отметить, что температуру плавки можно регулировать соотношением «олово/свинец».

Наиболее легкоплавкое сырье плавится при показателе в 190 градусов.

Баббиты

С тем, как называется сплав олова и свинца, уже разобрались — это эвтектик. Эта группа веществ с таким составом получила наибольшее распространение при производстве подшипниковых сплавов, которые называются «баббиты». Данный материал применяется в качестве заливки для вкладышей подшипников.

Здесь важнее всего правильно подобрать материал, чтобы он смог без труда приработаться к валу. На первый взгляд кажется, что масса сплавов олова и свинца с различными припоями является отличным выходом. Однако на деле это не совсем так.

Такие материалы оказались слишком мягкими, а коэффициент трения между валом и таким вкладышем — высоким. Другими словами, во время работы они слишком сильно разогревались, из-за этого легкоплавкие металлы стали «налипать» на вал.

Чтобы избежать данного недостатка, начали добавлять небольшое количество более твердых веществ. Таким образом был получен материал, который одновременно является и мягким, и твердым.

Состав вещества

Для того чтобы добиться такого вещества, которое обладает прямо противоположными характеристиками, использовались следующие вещества. Самое важное — это то, что они лежат сразу в двухфазной области α+β. Кристаллы β-фазы обогащаются таким припоем, как сурьма.

Они выступают в роли твердых хрупких веществ. Кристаллы α-фазы, в свою очередь, являются мягкой и пластичной основой. Для того чтобы избежать таких недостатков, как расплав твердых кристаллов и их всплытие, в смесь добавляют еще один компонент — медь.

Таким образом, из куска сплава свинца и олова с добавлением некоторых других веществ удается создать подшипниковый материал баббит, который сочетает в себе два противоположных качества — твердость и мягкость. Классическим и самым распространенным изделием этой марки стал баббит Б83.

Состав этого сплава следующий: 83 % Sn; 11 % Sb; 6 % Cu.

Альтернатива

Стоит сказать о том, что с точки зрения экономии баббиты на основе олова очень невыгодны, так как этот материал стоит довольно много. Кроме того, само по себе олово считается дефицитным веществом.

По этим двум причинам были разработаны альтернативные подшипники, в основу которых лег свинец, сурьма и медь. В таком составе кристаллики сурьмы выступают в качестве твердой основы. Мягким же основанием выступает непосредственный сплав из свинца и сурьмы.

Медь здесь используется таким же образом, как и свинец в предыдущем составе, то есть для препятствия всплывания кристаллов твердой основы.

Однако здесь же стоит сказать и о недостатках. Эвтектик из свинца и сурьмы не такой пластичный, как фаза с использованием олова. А потому детали, изготовленные таким образом, страдают от быстрого износа. Чтобы нивелировать данный недостаток, все же приходится добавлять некоторое количество олова. Использование тройных эвтектиков сплава цинк-олово-свинец не слишком распространено.

Бессурьмяные свинцовые сплавы

СВИНЦА СПЛАВЫ

В свое время было сделано множество попыток перейти к бессурьмяным сплавам свинца. Предлагались сплавы свинца с добавкой малых количеств лития, натрия, калия, кальция, магния, цинка, кадмия, меди, висмута, ртути, теллура, серебра и многих других элементов.

Однако большинство из них не нашло практического применения, так как они оказывают незначительное сопротивление анодной коррозии, не обладают ни достаточными литейными свойствами, ни малой окисляемостью при хранении.

Свинец-теллур, свинец-литий, свинец-стронций, свинец-серебро

Значительное место среди исследованных добавок к свинцу занимает теллур. Теллур значительно повышает антикоррозионные свойства свинца, а также его механическую прочность.

Однако следует отметить, что рост токоотводов, изготовленных из сплава, содержащего теллур, оказался несколько большим, чем у токоотводов из свинцово-сурьмяного сплава. Кроме того, присутствие теллура в свинце нежелательно в герметизированных батареях из-за выделения токсичного теллуристого водорода.

Имеются указания на то, что для изготовления аккумуляторных токоотводов в качестве бессурьмяных сплавов может быть использован сплав свинца с литием. Концентрация его в может достигать 3%. Если литий добавляется в свинец с калием, натрием или рубидием, количество его может быть снижено до 1%.

Представляют определенный интерес бессурьмяные сплавы системы свинец-стронций. В литературе указывается, что Pb-Sr и Pb-Ca-Sr являются более коррозионностойкими, чем Pb-Sb. Значения твердости свинцово-стронциевых сплавов, особенно в день литья, ниже чем у Pb-Са. Однако после 7-суточного старения твердость приближается к соответствующей величине для сплава свинец-кальций.

Оптимальной концентрацией стронция в сплаве считается 0,15-0,20%, то есть примерно в 2 раза выше, чем концентрация кальция.

В литературе отмечается, что высокой коррозионной стойкостью обладают свинцово-серебряные сплавы, которые, как известно, используются, прежде всего, в качестве нерастворимых анодов. Однако Pb-Ag имеют низкую твердость и механическую прочность, что недостаточно для отливки тонких (менее 1мм) аккумуляторных токоотводов.

Свинец-кальций

Впервые свинцово-кальциевый сплав был внедрен в 1932г. американской фирмой «Белл телефон», что считалось самым крупным прогрессом в области свинцовых аккумуляторов.

Преимущества батарей со свинцово-кальциевыми сплавами в тот период оценивались как более продолжительный срок службы, меньший саморазряд, незначительный уход, сокращение периодов и количества доливаемой воды, меньшая потребность в компенсирующих зарядах (для стационарных аккумуляторов).

Некоторые характеристики свинцово-кальциевых сплавов по сравнению с чистым свинцом и свинцово-сурьмяными на основе справочных данных приведены в таблице 1.

Таблица 1

Характерное отличие аккумуляторов со свинцово-кальциевыми токоотводами заключается в отсутствии электролитического переноса легирующего компонента Са на отрицательный электрод, поскольку кальций не может быть катодно восстановлен из водных растворов.

Наиболее важным механическим свойством материала, применяемого для отливки аккумуляторных токоотводов, является прочность на разрыв. Эта величина быстро увеличивается с повышением содержания кальция до максимума, лежащего при 0,1% Са, то есть при предельной величине растворимости кальция в свинце.

Немаловажным фактором является то обстоятельство, что электропроводность Pb-Са, содержащего 0,1%Са, на 20% выше этой величины для Pb-Sb с 9%Sb.

Скорость коррозии свинцово-кальциевых сплавов оценивается противоречиво. Исследователи наблюдали аномальную коррозию Pb-Са, отлитых под давлением. Токоотводы, отлитые под давлением, имеют меньший срок службы из-за повышенной коррозии. Такое поведение сплавов обусловлено их особой структурой.

Падение емкости положительных электродов при глубоком циклировании связано с применением именно Pb-Са.

Это явление объясняется тремя факторами: глубокой межкристаллитной коррозией токоотводов, слабым сцеплением коррозионного слоя с материалом как активной массы, так и токоотвода, образованием барьерного слоя PbSO4 на границе токоотвод — активная масса.

Проблема снижения механической прочности положительных электродов частично решается применением гелеобразного электролита. Однако это не решает проблему интерметаллической коррозии Pb-Са.

Аккумуляторы с токоотводами из свинцово-кальциевых сплавов отличаются рядом эксплуатационных особенностей. В процессе многолетней эксплуатации было замечено ненормально высокое зарядное напряжение. Это имеет место в том случае, когда предыдущий разряд является достаточно глубоким (ниже 0,5 В).

Из-за названных недостатков применение свинцово-кальциевых сплавов ограничено в основном малогабаритными герметизированными аккумуляторами, стационарными установками, работающими в режиме постоянного подзаряда, и так называемыми гибридными батареями.

Свинцово-кальциевые сплавы подвержены «выгоранию», в основном, в момент введения свинцово-кальциевой лигатуры и растворения её в свинце и далее в процессе выдерживания сплава в нагретом состоянии.

Проблема защиты от «выгорания» решалась с помощью защиты инертным газом, в частности аргоном. С этой целью котел для приготовления сплава герметизировался после загрузки свинца. Металлический кальций подавался через шлюзовую камеру. Верхняя часть котла перед расплавлением свинца продувалась аргоном. То же производилось и со шлюзовой камерой.

Свинец-кальций-олово и свинец-кальций-олово-алюминий

Основной легирующей добавкой, улучшающей свойства Pb-Са, является олово. Первоначально свинцово-кальциевые сплавы содержали 0,5-0,7% олова. Однако в дальнейшем по соображениям экономичности содержание олова было уменьшено до 0,3-0,4%.

Применение сплавов свинца с кальцием и оловом, повышающими механические свойства, позволило создать необслуживаемые батареи для автомобилей.

Установлено, что оптимальными свойствами обладают сплавы свинца с кальцием в количестве от 0,06 до 0,09% и оловом в количестве 0,5-1,0%.

Для изготовления токоотводов из прокатной ленты используется сплав, содержащий 0,08% кальция и 0,5% олова. В этом случае срок хранения ленты для положительных токоотводов ограничивается до 14 суток. После указанного срока сплав становится хрупким.

Микроструктура свинцово-кальциевого сплава, легированного оловом и алюминием, зависит от содержания кальция и олова в сплаве. Низкокальциевые высокооловянистые сплавы, содержащие ≈ 0,075%Са и ≈ 1,6%Sn, имеют плотную крупнозернистую структуру.

Кристаллические частицы постепенно становятся меньше при увеличении содержания кальция и уменьшении содержания олова в сплаве.

Если содержание кальция превышает 0,1% обнаруживается интерметаллическое соединение РЬ3Са, которое имеет низкую коррозионную стойкость.

Доказано, что олово улучшает коррозионную стойкость свинцовых сплавов. Коррозионное поведение различных свинцово-кальциевых сплавов в зависимости от содержания олова показано в таблице 2

Таблица 2

Антикоррозионный эффект от введения олова в свинцово-кальциевый сплав в значительной мере обусловлен улучшением адгезии пленки к коррозионному образцу в результате внедрения олова в состав коррозионного слоя.

Олово оказывает положительное влияние и на электрохимическое поведение Pb-Са, повышая величину кислородного перенапряжения, что способствует повышению коэффициента использования зарядного тока и снижению количества выделяющегося кислорода.

Известно, что для защиты Pb-Са используется алюминий. Добавка алюминия в количестве 0,05% является весьма эффективной и надежно обеспечивает стабильность состава Pb-Са на протяжении нескольких десятков часов, что вполне удовлетворяет производственным требованиям.

Свинец-кальций-серебро

Введение серебра в свинцово-кальциевый сплав обеспечивает большую коррозионную стойкость. Минимальной коррозией обладают сплавы, содержащие 0,05-0,1% кальция и 0,5-1% серебра. Высокая коррозионная устойчивость легированных серебром свинцово-кальциевых сплавов подтверждается изменением потенциала катодной поляризации анодно-окисленного образца во времени.

Кроме того, серебро оказывает модифицирующее воздействие, так как приводит к возникновению мелкодисперсной структуры сплава.

Бессурьмяный многокомпонентный сплав, содержащий кальций, олово и серебро, предложен в патенте США. Указанный сплав содержит 0,025-0,06%Са; 0,3-0,7% Sn и 0,015-0,045% Ag.

Введение серебра в свинцово-кальциево-оловянный сплав позволяет повысить его коррозионную стойкость, уменьшить «рост» положительных токоотводов. Этот эффект проявляется наиболее явно при эксплуатации батарей при повышенных температурах электролита.

Так же можете почитать о малосурьмяных свинцовых сплавах.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть