Цветные металлы и их сплавы

Цветные металлы и их сплавы. Из цветных металлов в производстве товаров народного потребления наиболее часто применяют алюминий, медь, цинк и их сплавы. Кроме того, используют никель, хром, олово, серебро, золото и платину. Алюминий - белый серебристый металл с малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью к атмосферным воздействиям и пресной воде, нетоксичный, пластичный, с высокой тепло- и электропроводностью.

Вместе с тем алюминий по прочности и жесткости уступает черным металлам. Кроме того, он не стоек в кислой и щелочной среде. Поэтому алюминиевая посуда не используется для маринадов, солений, кисломолочных продуктов. Из алюминия изготовляют упаковочный материал (фольгу), электрические провода, детали бытовых холодильников, посуду. Однако для этих целей чаще применяют не технически чистый алюминий, а его сплавы, которые классифицируют по способу переработки в изделия на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы, перерабатываемые методом давления, бывают не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

Не упрочняемые сплавы ненамного прочнее технически чистого алюминия, но зато они имеют высокие пластичность и коррозионную стойкость. Поэтому их используют для изготовления баков стиральных машин (вместо нержавеющей стали) и посуды (бидонов, кастрюль, чайников, кофейников и др.), методом глубокой вытяжки.

Эти сплавы могут быть получены сплавлением алюминия с марганцем (марки АМц) или с магнием (марки АМг). Наиболее распространенным упрочняемым сплавом алюминия является дюралюмин. Для его получения алюминий сплавляют с медью, магнием, марганцем. Дюралюмин по механическим свойствам приближается к углеродистой конструкционной стали, но имеет пониженную коррозионную стойкость. Для защиты от коррозии его покрывают (плакируют) чистым алюминием. Это обеспечивает достаточную коррозионную стойкость изделий из дюралюмина, хотя их прочность при этом несколько уменьшается.

В производстве товаров народного потребления дюралюмин используют в основном в качестве конструкционного материала при изготовлении мебели с металлическим каркасом и спортивного инвентаря. Литейные сплавы алюминия получают чаще всего на основе системы алюминий-кремний. Их называют силуминами и используют для отливки деталей сложной конструкции, для которых не обязательны высокие механические свойства (худо- жественно-декоративные изделия, дверные ручки, чайники). Для изделий с более высокими прочностными показателями (замков, мясорубок, посуды, столовых приборов, деталей инструментов) используют сплавы, содержащие упрочняющие добавки (медь, марганец, магний). Сплав, изготовленный из металлолома и отходов, называется вторичным литейным сплавом алюминия.

Сплав, содержащий не более 0,15 % свинца, 0,015 % мышьяка и 0,3% цинка, называется пищевым и применяется для изготовления изделий, соприкасающихся в процессе эксплуатации с пищей (посуды, столовых приборов, мясорубок, шинковок, соковыжималок). Медь - розовато-красный металл, тяжелый, эластичный, с очень высокими тепло- и электропроводностью.

Медь хорошо противостоит коррозии на воздухе, но во влажной среде и в атмосфере, загрязненной промышленными выбросами, быстро тускнеет, покрывается зеленым налетом, при этом образуются очень токсичные соединения меди. Медь широко используют для изготовления электрических проводов, шнуров, контактов и т. д. На основе меди получают многочисленные сплавы, объединенные в две группы латуни и бронзы.

Латуни представляют собой сплавы меди с цинком; к никелевым латуням относятся мельхиор и нейзильбер. Обычные латуни могут содержать до 50 % цинка, который существенно влияет на механические свойства сплава. По мере увеличения до определенного предела концентрации цинка возрастает прочность сплава при сохранении достаточной пластичности. Поэтому из латуни изготовляют обычно методом глубокой вытяжки изделия сложной конфигурации (чайники, кофейники, самовары, гильзы охотничьи и т. д.). Мельхиор (сплав меди с 18-20 % никеля) и нейзильбер (содержит кроме меди 13,5 % никеля и 18-22% цинка) по внешнему виду напоминают серебро, имеют высокую коррозионную стойкость и пластичность.

Используют никелевые латуни для изготовления столовой посуды, столовых приборов, художественно-декоративных и ювелирных изделий. Бронзы - это сплавы меди с другими элементами.

Наиболее распространены оловянные бронзы. Они обладают хорошими литейными свойствами и малой усадкой при затвердевании и охлаждении. Поэтому, из оловянной бронзы изготовляют литьем сложные по конфигурации изделия: подсвечники, декоративно-художественные изделия (статуэтки, барельефы, плакаты), ручки дверные, краны, вентили и др. Обычно содержание олова в бронзе не превышает 11 %. Наряду с оловом бронза может содержать 5-10 % цинка (для удешевления), 3-5% свинца (для уменьшения хрупкости) и до 1 % фосфора (для улучшения обрабатываемости резцом). Цинк - светло-серый с синеватым оттенком металл, легкоплавкий и хрупкий.

Используют его главным образом для нанесения защитных покрытий на стальную посуду (ведра, корыта, тазы и др.), гвозди, приборы для окон и дверей, стиральные доски и т. д. Цинковые покрытия обладают высокими защитными свойствами, так как образуют плотную защитную пленку при повышенной влажности. Следует, однако, помнить, что при воздействии на оцинкованные изделия растворов кислот, щелочей или горячей воды образуются токсичные вещества.

При легировании цинка алюминием получают сплавы с хорошими литейными свойствами, но малой прочности. Для повышения прочностных показателей в цинковые сплавы вводят до 3,5% меди. Эти сплавы используют преимущественно для отливки сложных по форме деталей швейных, счетных и пишущих машин, замков, ручек ножей и вилок. Никель - серебристый с желтоватым оттенком металл, очень пластичный, тяжелый, с довольно высокими механическими свойствами.

После полирования никель сильно блестит, имеет приятный внешний вид. Кроме того, он отлично противостоит коррозии на воздухе, в воде и растворах кислот. Поэтому никель используют преимущественно в качестве защитно-декоративных покрытий столовых приборов, приборов для окон и дверей, инструментов, посуды, велосипедов, металлической мебели и т. д. Как конструкционный материал никель в производстве товаров народного потребления не применяют. Однако на никелевой основе получают сплавы, некоторые из которых находят применение при изготовлении электротоваров.

Это в первую очередь нихром - сплавы никеля с хромом. Они отличаются высоким электросопротивлением и окалино-стойкостью. Применяются для изготовления электронагревательных элементов электроплиток, утюгов, чайников и т. п. Хром - твердый тугоплавкий серебристо-синеватый металл с очень высокой коррозионной стойкостью. Применяют хром для получения защитно-декоративных покрытий, обеспечивающих повышенную износостойкость деталей инструментов, приборов для окон и дверей, автомашин, велосипедов, мотоциклов, часов и т. д. Олово - серебристый легкоплавкий металл, очень мягкий и пластичный.

Он характеризуется высокой коррозионной стойкостью и безвредностью, поэтому используется в качестве покрытий латунной и стальной посуды, чугунных мясорубок, консервных банок, крышек для консервирования и т. д. Однако оловянное покрытие (полуда) легко царапается, стирается и осыпается при минусовой температуре, что необходимо учитывать при организации транспортирования, хранения и эксплуатации изделий, покрытых оловом.

Легкоплавкость олова обусловливает его применение для паяния в виде технически чистого металла или в составе оловянно-свинцового припоя. Мельхиор - (МН-19) и нейзильбер (МНЦ12-20) представляют собой сплавы меди с никелем, имеющие серебристый цвет, прекрасные технологические и механические свойства, коррозионную стойкость. Эти сплавы широко применяют для изготовления высококачественной посуды, столовых приборов и других изделий. 1.4. Благородные (драгоценные) металлы.

Благородные металлы характеризуются красивым внешним видом, коррозионной стойкостью в обычной атмосфере и в большинстве кислот и щелочей, высокой температурой плавления, способностью прокатываться в тончайшие плёнки и нити. К драгоценным металлам относятся серебро, золото, платина и металлы платиновой группы – палладий, рутений, родий, иридий, осмий. Для бытовых ювелирных изделий используют в основном серебро, золото, платину.

Серебро – характеризуется высокими электро- и теплопроводностью, пластичностью, отражающей способностью, плотность 10500 кг/м³. Серебро обладает устойчивостью к действию воды, соляной и органических кислот, но растворяется в азотной кислоте. Серебро используют для защитно-декоративных покрытий, изготовления ювелирных изделий, припоев, светочувствительных материалов, контактов электроприборов и других целей. Золото – металл ярко-жёлтого цвета, с сильным блеском, тяжёлый (плотность 19320 кг/м³), но при этом мягкий и пластичный.

Золото характеризуется высокой химической прочностью к действию атмосферы, воды при высоких и низких температурах, к кислотам, щелочам, однако растворяется в царской водке (смесь соляной и азотной кислот), бромной и хлорной воде. Ювелирные изделия изготавливают не из чистого золота, вследствие его мягкости, а из сплавов золота с медью, серебром, палладием (белое золото). Платина – белый металл с сероватым оттенком, имеет высокие плотность (21500 кг/м³) и температуру плавления.

Обладает высокой твёрдостью, но меньшей пластичностью. Для повышения прочности её сплавляют с металлами платиновой группы: родием, иридием, палладием, а также золотом, серебром, медью. В ювелирном деле применяется платина 950 пробы для изготовления украшений, а также в качестве оправы бриллиантов, поскольку платина имеет одинаковый с алмазом коэффициент линейного расширения, при этом бриллиант в оправе из платины имеет лучший блеск.

Часть 2.