Zliatina cínu a olova: vlastnosti a názov

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Popis tejto témy je najlepšie začať oddelene od cínu a olova. Olovo, cín a zliatiny tohto materiálu majú určité vlastnosti, ktoré sú dané ich počiatočným stavom.

Všeobecný popis plechovky

Tu je dôležité poznamenať, že rozlišujeme dva druhy tejto suroviny. Prvý typ sa nazýva biely cín a ide o β-modifikáciu tejto látky. Druhým typom je modifikácia α, ktorá je známejšia ako cínová sivá. Pri prechode z jednej modifikácie na druhú, konkrétne z bielej na šedú, dochádza k výraznej zmene objemu látky, pretože dochádza k procesu, ako je rozptyl kovu na prášok. Táto vlastnosť sa nazýva cínový mor. Tu je tiež dôležité poznamenať, že jednou z najnegatívnejších vlastností cínu je jeho sklon k mrazu. Inými slovami, pri teplotách od -20 do +30 stupňov Celzia môže začať samovoľný prechod z jedného stavu do druhého. Okrem toho bude prechod pokračovať, aj keď sa teplota zvýši, ale po začatí procesu. Z tohto dôvodu sa suroviny musia skladovať na miestach s pomerne vysokými teplotami.

Vlastnosti cínu a olova

Stojí za to povedať, že cín,olovo a zliatiny týchto materiálov majú veľmi málo spoločných vlastností. Napríklad, čím je cín čistejší, tým je väčšia šanca, že ho zasiahne mor. Olovo zasa vôbec nepodlieha alotropným premenám.

Za zmienku však stojí aj to, že na spomalenie tohto druhu premeny cínu sa používajú ďalšie látky. Najlepšie zo všetkého je, že sa ukázali materiály ako bizmut a antimón. Prídavok týchto látok v objeme 0,5 % zníži rýchlosť alotropnej premeny takmer na 0, čo znamená, že biely cín možno považovať za úplne stabilný. Tu možno tiež poznamenať, že v menšej miere, ale predsa, sa na rovnaký účel používa zliatina cínu a olova.

Ak hovoríme o vlastnostiach olova, tak má vyššiu teplotu topenia – 327 stupňov Celzia ako cín – 232 stupňov. Hustota olova pri izbovej teplote je 11,34 g/cm3.

Vlastnosti cínu a olova

Začať stojí za to, že k rekryštalizácii tvárneného cínu, olova a zliatin dochádza pri teplote, ktorá sa považuje za nižšiu ako izbovú. Z tohto dôvodu je ich spracovanie horúce.

Všeobecným ukazovateľom bola odolnosť voči korózii za atmosférických podmienok. Mierny rozdiel však spočíva v odolnosti voči korózii pod vplyvom minoritných látok. Napríklad olovo sa najlepšie prejavuje pri interakcii s koncentrovanými kompozíciami určitých kyselín - sírovej, fosforečnej atď. Cín zasa najlepšie odoláva roztokom zpotravinárske kyseliny. Rozsah týchto látok samostatne je tiež odlišný. Cín sa široko používa na pocínovanie cínu, zatiaľ čo olovo si našlo cestu do obloženia zariadení na výrobu kyseliny sírovej.

Zliatinové systémy

Tu je dôležité začať faktom, že zliatina cínu a olova je ešte taviteľný materiál ako samostatne. Takéto zmesi sa najčastejšie používajú ako spájky, na výrobu typografických písiem, na odlievanie poistiek atď. Systém ako "cín - olovo" patrí do skupiny eutektického typu. Dôležitou vlastnosťou všetkých materiálov patriacich do tejto kategórie je, že ich teplota topenia sa pohybuje v rozmedzí 120 až 190 stupňov Celzia. Okrem toho existujú skupiny ternárnych eutektík. Príkladom je systém zliatiny cín-olovo-zinok. Teplota topenia takýchto materiálov klesá ešte nižšie a jej hranica je 92-96 stupňov Celzia. Ak do zliatiny pridáte štvrtú zložku, potom teplota topenia klesne na 70 stupňov. Ak hovoríme o použití zliatiny cínu s olovom ako spájky, potom sa do ich zloženia najčastejšie zavádza až 2% látky, ako je antimón. To sa robí s cieľom zlepšiť tok spájky. Tu stojí za zmienku, že teplotu topenia je možné riadiť pomerom "cín/olovo". Najtaviteľnejšia surovina sa topí pri 190 stupňoch.

Babbits

S názvom zliatiny cínu a olova som už prišiel na to - ide o eutektikum. Táto skupina látok s takýmto zložením sa najviac používa pri výrobe ložiskových zliatin, ktoré sa nazývajú „babbits“. Tento materiál sa používa ako výplň pre ložiskové panvy. Tu je najdôležitejšie zvoliť správny materiál, aby mohol ľahko zabehnúť do hriadeľa. Na prvý pohľad sa zdá, že hmota zliatin cínu a olova s rôznymi spájkami je vynikajúcim východiskom. V skutočnosti to však nie je úplne pravda. Takéto materiály sa ukázali byť príliš mäkké a koeficient trenia medzi hriadeľom a takouto vložkou bol vysoký. Inými slovami, počas prevádzky sa príliš zahrievali, v dôsledku toho sa na hriadeľ začali „lepiť“kovy s nízkou teplotou topenia. Aby sa predišlo tomuto nedostatku, začalo sa pridávať malé množstvo ďalších pevných látok. Týmto spôsobom sa získal materiál, ktorý je mäkký aj tvrdý zároveň.

Zloženie hmoty

Na získanie látky, ktorá má presne opačné vlastnosti, boli použité nasledujúce látky. Najdôležitejšie je, že ležia bezprostredne v dvojfázovej oblasti α + β. Kryštály β-fázy sú obohatené o spájku, ako je antimón. Pôsobia ako pevné krehké látky. Kryštály a-fázy sú zase mäkkým a plastovým základom. Aby sa predišlo takým nedostatkom, ako je tavenie pevných kryštálov a ich stúpanie, do zmesi sa pridáva ďalšia zložka - meď. TakžeZ kúska zliatiny olova a cínu s prídavkom niektorých ďalších látok je tak možné vytvoriť ložiskový materiál babbit, ktorý v sebe spája dve protikladné vlastnosti - tvrdosť a mäkkosť. Babbit B83 sa stal klasickým a najbežnejším produktom tejto značky. Zloženie tejto zliatiny je nasledovné: 83 % Sn; 11 % Sb; 6 % Cu.

Alternatíva

Treba povedať, že z hľadiska ekonomiky sú plechové babbitky veľmi nevýhodné, keďže tento materiál stojí pomerne veľa. Okrem toho sa samotný cín považuje za vzácnu látku. Z týchto dvoch dôvodov boli vyvinuté alternatívne ložiská na báze olova, antimónu a medi. V tomto zložení pôsobia kryštály antimónu ako pevný základ. Mäkký základ je priamou zliatinou olova a antimónu. Meď sa tu používa rovnakým spôsobom ako olovo v predchádzajúcom zložení, to znamená, aby sa zabránilo vyplavovaniu pevných základných kryštálov.

Tu však stojí za zmienku nedostatky. Eutektikum olovo/antimón nie je také ťažné ako cínová fáza. Preto takto vyrobené diely trpia rýchlym opotrebovaním. Aby ste vyrovnali túto nevýhodu, musíte ešte pridať určité množstvo cínu. Použitie ternárnych eutektík zinok-cín-olovo nie je veľmi bežné.