Можно ли использовать сплав
Содержание статьи
4.
Применение металлов и их сплавов
О том, что свойства металлов меняются при их сплавлении, стало известно ещё в древности. (5) тысяч лет тому назад наши предки научились делать бронзу — сплав олова с медью. Бронза по твёрдости превосходит оба металла, входящие в её состав.
Свойства чистых металлов, как правило, не соответствуют необходимым требованиям, поэтому практически во всех сферах человеческой деятельности используют не чистые металлы, а их сплавы.
Сплав — это материал, который образуется в результате затвердения расплава двух или нескольких отдельных веществ.
В состав сплавов кроме металлов могут входить также неметаллы, например, такие как углерод или кремний.
Добавляя в определённом количестве примеси других металлов и неметаллов, можно получить многие тысячи материалов с самыми разнообразными свойствами, в том числе и такими, каких нет ни у одного из составляющих сплав элементов.
Сплав по сравнению с исходным металлом может быть:
- механически прочнее и твёрже,
- со значительно более высокой или низкой температурой плавления,
- устойчивее к коррозии,
- устойчивее к высоким температурам,
- практически не менять своих размеров при нагревании или охлаждении и т. д.
Например, чистое железо — сравнительно мягкий металл. При добавлении в железо углерода твёрдость его существенно возрастает. По количеству углерода, а следовательно, и по твёрдости, различают сталь (содержание углерода менее (2) % по массе), чугун ((С) — более (2) % ). Но не только углерод изменяет свойства стали. Добавленный в сталь хром делает её нержавеющей, вольфрам делает сталь намного более твёрдой, добавка марганца делает сплав износостойким, а ванадия — прочным.
Применение сплавов в качестве конструкционных материалов
Сплавы, используемые для изготовления различных конструкций, должны быть прочными и легко обрабатываемыми.
В строительстве и в машиностроении наиболее широко используются сплавы железа и алюминия.
Такие сплавы железа, как стали, отличаются высокой прочностью и твёрдостью. Их можно ковать, прессовать, сваривать.
Чугуны используют для изготовления массивных и очень прочных деталей. Например, раньше из чугуна отливали радиаторы центрального отопления, канализационные трубы, до сих пор изготавливают котлы, перила и опоры мостов. Изделия из чугуна изготавливаются с применением литья.
Сплавы алюминия, используемые в конструкциях, наряду с прочностью должны отличаться лёгкостью. Дюралюминий, силумин — сплавы алюминия, они незаменимы в самолёто-, вагоно- и кораблестроении.
В некоторых узлах самолётов используются сплавы магния, очень лёгкие и жароустойчивые.
В ракетостроении применяют лёгкие и термостойкие сплавы на основе титана.
Для улучшения ударопрочности, коррозионной стойкости, износоустойчивости сплавы легируют — вводят специальные добавки. Добавка марганца делает сталь ударопрочной. Чтобы получить нержавеющую сталь, в состав сплава вводят хром.
Конструкция из стальных балок | Радиаторы центрального отопления | Ажурные перила, отлитые из чугуна |
Инструментальные сплавы
Инструментальные сплавы предназначены для изготовления режущих инструментов, штампов и деталей точных механизмов. Такие сплавы должны быть износостойкими и прочными, причём при разогревании их прочность не должна существенно уменьшаться. Таким требованиям отвечают, например, нержавеющие стали, которые прошли специальную обработку (закалку).
Добавление к сплавам веществ, улучшающих их свойства, называют легированием.
Для придания необходимых свойств инструментальные стали, как правило, легируют вольфрамом, ванадием или хромом.
Применение сплавов в электротехнической промышленности, электронике и приборостроении
Сплавы служат незаменимым материалом при изготовлении особо чувствительных и высокоточных приборов, различного рода датчиков и преобразователей энергии.
Например, на изготовление сердечников трансформаторов и деталей реле идёт сплав никеля. Отдельные детали электромоторов изготавливаются из сплавов кобальта.
Сплав никеля с хромом — нихром, отличающийся высоким сопротивлением — используется для изготовления нагревательных элементов печей и бытовых электроприборов.
Из сплавов меди в электротехнической промышленности и в приборостроении наиболее широкое применение находят латуни и бронзы.
Латуни незаменимы при изготовлении приборов, деталью которых являются запорные краны. Такие приборы используются в сетях подачи газа и воды.
Бронзы идут на изготовление пружин и пружинящих контактов.
Применение легкоплавких сплавов
Главным востребованным свойством легкоплавких сплавов является заданная низкая температура плавления. Это свойство, в частности, используется для пайки микросхем. Кроме того, эти сплавы должны иметь определённую плотность, прочность на разрыв, химическую инертность, теплопроводность.
Легкоплавкие сплавы производят из висмута, свинца, кадмия, олова и других металлов. Такие сплавы используют в термодатчиках, термометрах, пожарной сигнализации, например, сплав Вуда. А также в литейном деле для производства выплавляемых моделей, для фиксации костей и протезирования в медицине.
Сплав натрия с калием (температура плавления (-)(12,5) °С) используется как теплоноситель для охлаждения ядерных реакторов.
Применение сплавов в ювелирном деле
Применение в чистом виде драгоценных металлов в ювелирном деле не всегда оправдано и целесообразно из-за их дороговизны, физических и химических особенностей.
Для придания ювелирным изделиям из золота большей твёрдости и износостойкости используются сплавы с другими металлами.
Самая лучшая добавка — это серебро (понижает температуру плавления) и медь (повышает твёрдость). Чистое золото используют очень редко, так как оно слишком мягкое, легко деформируется и царапается.
Из сплавов золота с (10-30) % других благородных металлов (платины или палладия) изготавливают форсунки лабораторных приборов, а из сплава с (25-30) % серебра — ювелирные изделия и электрические контакты.
Ювелирные изделия из сплавов золота | Позолоченные электрические контакты |
Оловянная бронза (сплав меди с оловом) — один из первых освоенных человеком сплавов металлов. Она обладает большей, по сравнению с чистой медью, твёрдостью, прочностью и более легкоплавка. Бронзы успешно применяют для получения сложных по конфигурации отливок, включая художественное литьё. Классической маркой бронзы является колокольная бронза.
Одно из новых направлений в искусстве — производство художественных литых изделий из чугуна. Литые изделия из чугуна существенно превосходят по качеству кованые изделия.
Чугун — металл гораздо более хрупкий и не такой ковкий, как сталь. Но даже из такого, казалось бы, грубого материала можно получать настоящие произведения литейного искусства способом литья, например, такие как литые лестницы или решётки на окна. Такие изделия подвержены лишь поверхностной коррозии и не требуют тщательного ухода.
Бронзовая скульптура | Колокола отливают из специального сорта бронзы | Чугунная лестница. Практично и очень красиво |
Источник
Применение сплава Розе
Рубрика: Все про пайку, О материалах и инструментах
Опубликовано 25.08.2019 · Комментарии: 0 · На чтение: 4 мин · Просмотры:
Post Views: 4 283
Сплав Розе — это легкоплавкий материал, температура плавления которого около +94 °C. Состав: олово, свинец и висмут. Применяется при низкотемпературной пайке и в некоторых предохранителях. Хранится в небольших гранулах.
Свойства и применение
Хорошо подходит для выпаивания деталей, разъемов, шлейфов SMD микросхем и демонтажа защитных металлических экранов с плат мобильных телефонов.
Особенности:
- Низкая температура плавления. Выпаивание разъемов и деталей без перегрева.
- Хрупкость. Паяные соединения получаются ненадежными. Из-за этого лучше им не паять, а только выпаивать компоненты платы.
- Токсичность. Паяльные работы только в проветриваемом помещении.
Сплав Вуда и Розе
Еще один популярный материал — это сплав Вуда.
Температура плавления около 68 °C. Внешне отличается меньшим размеров гранул. Состав аналогичен, но в нем присутствует еще кадмий. Из-за последнего в своем составе он очень токсичен.
Не рекомендуется паять таким припоем ни при каких обстоятельствах!
Только в крайнем случае и в проветриваем помещении. Не стоит злоупотреблять этим сплавом. Если есть выбор между Розе и Вуда — лучше использовать первый и избегать второй.
Методы паяльных работ
Для выпаивания разъема или детали из платы без перегрева нужно залудить контакты низкоплавким материалом.
Итоговая температура плавления будет выше, чем у Розе в чистом виде так как он смешивается с припоем на плате у которого другой состав и характеристики. (плавление при 270 °C)
Место работ имеет важное значение. Например, плата может быть очень теплоемкой из-за ее толщины. Время и мощность нагрева должны быть больше, чем у более легкой платы.
Материнскую плату от компьютера придется дольше прогревать, чем маленькую плату от мобильного телефона из-за большей многослойности и толщины текстолита.
Сначала наносится флюс на контакты выпаиваемой детали. Добавляется несколько гранул легкоплавкого припоя. Есть несколько техник паяльных работ.
Работа паяльником
Нужны массивные жала: мини волна, топорик.
Температуру паяльника можно оставить в пределах 230 °C, например, 200 °C.
Контакты детали нужно залудить легкоплавким сплавом, предварительно нанеся флюс.
На контактах образуется капля припоя, которую легко разогреть одним паяльником на небольшой мощности.
Результат паяльных работ.
Как выпаять разъем USB одним паяльником и Розе
Быстрая и безопасная пайка одним паяльником и легкоплавким припоем.
Пайка феном
Фен выставляется на температуру примерно 120 — 170 °C со средним потоком воздуха.
Гранулы постепенно расплавляются и смешиваются с контактами. Их лучше поправлять пинцетом по месту пайки, чтобы припой лучше распределился.
Нужно тщательно прогреть место пайки. Постепенно, по мере повышения температуры, деталь начнет выпаиваться. Это будет заметно при появлении блика на припое.
Результат низкотемпературной пайки.
Комбинированный метод
Фен сверху над местом пайки нужен для вспомогательного инструмента, на 100°C, а паяльником паяются детали сплавом Розе на температуре 200 °C.
После пайки детали обязательна очистка от получившейся смеси припоя с помощью оплетки.
А можно ли паять и лудить с помощью Розе
Для выпаивания деталей с платы сплав подходит, но для окончательной пайки уже детали на плату — ни в ком случае из-за хрупкости. Сплав Розе очень хрупкий, соединения получаются ненадежными. Особенно это касается разъемов и проводов. Когда по плате или проводам протекает электрический ток, выделяется тепло.
Из-за этого начинает плавиться низкотемпературный спав. К тому же, он не терпит вибрации или механических ударов. Появляются микротрещины, возникают окислы и потеря соединения.
Лужение сплавом Розе
У радиолюбителей есть популярный «ленивый» способ лужения плат с помощью слава Розе. Для этого в кипящую кастрюлю с щепоткой лимонной кислоты добавляются несколько гранул низкотемпературного сплава и платы, которые нужно залудить. Припой равномерно в считанные секунды распределяется. Основные недостатки данного способа лужения — это токсичность и все та же хрупкость сплава.
Существенный недостаток — хрупкость и токсичность. Именно из-за этого не стоит запаивать таким сплавом детали.
Меры предосторожности
Так как используемые материалы токсичны, то обязательно паять в проветриваемом помещении и средствах защиты.
Во время паяльных работ нужно держать дистанцию и надевать защитные очки. Расплавленные капли металла могут попасть на кожу или слизистые тем самым вызвав ожоги, заражение.
Сами гранулы брать только пинцетом, не допуская контакта. Они не настолько токсичны, но это намного уменьшает его влияние.
Нельзя допускать попадание сплава и его частичек на открытые раны.
Вывод
Сплав Розе справляется при низкотемпературном выпаивании деталей из плат. Его можно использовать только для этих целей. Лудить платы не очень хорошая идея из-за неудовлетворительных характеристик прочности и стойкости к механическим повреждениям или вибрации.
Если выбирать между Розе и Вуда, то выигрывает первый. Между ними не большая разница в температурах. Это не такой важный параметр, чтобы жертвовать своим здоровьем ради меньшей температуры пайки.
Post Views: 4 283
Источник
Сплав
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 января 2021; проверки требует 1 правка.
У этого термина существуют и другие значения, см. Сплав (значения).
Сплав — макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов.
Сплавы состоят из основы (одного или нескольких металлов), малых добавок, специально вводимых в сплав легирующих и модифицирующих элементов, а также из не удалённых примесей (природных, технологических и случайных).
Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В технике применяется более 5 тыс. сплавов.
Виды сплавов[править | править код]
По способу изготовления сплавов различают литые и порошковые сплавы. Литые сплавы получают кристаллизацией расплава смешанных компонентов. Порошковые — прессованием смеси порошков с последующим спеканием при высокой температуре. Компонентами порошкового сплава могут быть не только порошки простых веществ, но и порошки химических соединений. Например, основными компонентами твёрдых сплавов являются карбиды вольфрама или титана.
По способу получения заготовки (изделия) различают литейные (например, чугуны, силумины), деформируемые (например, стали) и порошковые сплавы.
В твердом агрегатном состоянии сплав может быть гомогенным (однородным, однофазным — состоит из кристаллитов одного типа) и гетерогенным (неоднородным, многофазным). Твёрдый раствор является основой сплава (матричная фаза). Фазовый состав гетерогенного сплава зависит от его химического состава. В сплаве могут присутствовать: твердые растворы внедрения, твердые растворы замещения, химических соединений (в том числе карбиды, нитриды, интерметаллиды) и кристаллиты простых веществ.
Свойства сплавов[править | править код]
Свойства металлов и сплавов полностью определяются их структурой (кристаллической структурой фаз и микроструктурой). Макроскопические свойства сплавов определяются микроструктурой и всегда отличаются от свойств их фаз, которые зависят только от кристаллической структуры. Макроскопическая однородность многофазных (гетерогенных) сплавов достигается за счёт равномерного распределения фаз в металлической матрице. Сплавы проявляют металлические свойства, например: электропроводность и теплопроводность, отражательную способность (металлический блеск) и пластичность. Важнейшей характеристикой сплавов является свариваемость.
Сплавы, используемые в промышленности[править | править код]
Сплавы различают по назначению: конструкционные, инструментальные и специальные.
Конструкционные сплавы:
- стали
- чугуны
- дюралюминий
Конструкционные со специальными свойствами (например, искробезопасность, антифрикционные свойства):
- бронзы
- латуни
Для заливки подшипников:
- баббит
Для измерительной и электронагревательной аппаратуры:
- манганин
- нихром
Для изготовления режущих инструментов:
- победит
В промышленности также используются жаропрочные, легкоплавкие и коррозионностойкие сплавы, термоэлектрические и магнитные материалы, а также аморфные сплавы.
- Зейгерование
- Металлоконструкция
- ASM International
- Материаловедение
- Металловедение
- Сталь
- Металлы
Литература[править | править код]
- Лахтин Ю. М.. Металловедение и термическая обработка металлов: Учебник для вузов. — 3-е. — М.: Металлургия, 1983. — 360 с.
- Геллер Ю. А., Рахштадт А. Г.. Материаловедение. — М.: Металлургия, 1975. — 445 с.
- Колачев Б. А., Ливанов В. А., Елагин В. И.. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. — М.: Металлургия, 1972. — 480 с.
Ссылки[править | править код]
- Сплав — статья из Большой советской энциклопедии.
- Под ред. И. Л. Кнунянца. Сплавы // Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. — 1988. — статья из Химической энциклопедии
- Главный редактор А. М. Прохоров. Сплавы // Физический энциклопедический словарь.. — 1983. — статья из Физической энциклопедии
- Сплавы — статья из Энциклопедии «Кругосвет».
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист. Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым). Список проблемных ссылок
|
Источник
Что такое ювелирные сплавы и где они используются?
Бижутерный сплав — соединение нескольких недорогих металлов (в сравнении с благородными), которое используется для изготовления украшений. Для создания сплава используются металлы с разными свойствами и характеристиками. Это позволяет получать качественные соединения, устойчивые к воздействию внешних раздражителей.
Украшение из ювелирного сплава
Описание сплава
Золотые ювелирные сплавы довольно популярны, но многие люди не знают, что это такое и какие элементы входят в их состав. Их основной компонент — золото (75-98%). В качестве дополнительных компонентов может использоваться: серебро, медь, палладий, платина. Благодаря добавлению дополнительных металлов можно сделать сплав с любым оттенком — от красного до светло-желтого, зеленоватого.
Бижутерные сплавы применяют для изготовления дорогих украшений:
- колец;
- колье;
- серег;
- диадем;
- зажимов для галстука;
- запонок.
Черные металлы, железоуглеродистые сплавы с добавками хрома и никеля, не относятся к бижутерным, но из них делаются дешевые изделия, имитирующие белое золото и платину. Нержавеющая и хирургическая сталь стала применяться для изготовления разных аксессуаров с появлением стилей модерн, гранж, панк. Сплав не темнеет от влаги и не вызывает аллергию.
История открытия
Точной информации о том, когда появились первые бижутерные сплавы, нет, но считается, что еще до нашей эры монархи, правители, военачальники украшали свои дома разными изделиями из металла, которые инкрустировались драгоценными и полудрагоценными камнями.
Понятие «ювелирный сплав» появилось в XIX-XX веке, когда подобные материалы были отделены в отдельную группу. С того момента бижутерия начала активно распространяться по миру.
Золотой лев (Фото: pixabay.com)
Внешний вид
Популярность бижутерных сплавов объясняется их привлекательным видом и низкой ценой. Их используют при изготовлении украшений, покрытии крупных изделий, которые используются в качестве декора.
Любой опытный ювелир может по виду украшений определить из каких металлов они изготовлены, что преобладает в соединении. Пример:
- Тусклый матовый оттенок свидетельствует о содержании олова. Изделия мало весят, но из-за своей хрупкости могут прийти в негодность при любом механическом воздействии.
- Зеленый с желтым и серый оттенки указывают на содержание латуни. Такие украшения встречаются довольно редко.
- Красноватый оттенок свидетельствует о наличии меди. При активной носке цвет изделия может измениться.
- Серебряный или металлический оттенок говорит о наличии стали.
Темный оттенок свидетельствует о содержании никеля. Это достаточно вредная добавка, поскольку вызывает аллергические реакции у людей с чувствительной кожей. Наиболее редкие бижутерные сплавы содержат титан.
Состав
Поскольку сплавы на основе серебра, золота и платины дорого стоят, люди часто выбирают бижутерию. Чаще в качестве основы используется олово, которое соединяется с другими металлами — сурьмой, медью, алюминием и др.
Запрещенные добавки
Кроме никеля, который может вызывать аллергические реакции на коже, в бижутерные сплавы раньше активно добавлялся свинец. Этот металл остается на коже, что вызывает неприятные ощущения, покраснения. Сейчас свинец добавлен в список запрещенных добавок для изготовления украшений.
Свинец (Фото: pixabay.com)
Виды покрытий
Для покрытия бижутерных сплавов применяются разные материалы. Виды покрытий:
- Золотое напыление. Увеличивает прочность, устойчивость изделия к механическим воздействиям, влиянию факторов окружающей среды. Чтобы украшение дольше сохраняло свойства, слой позолоты должен быть достаточно большой.
- Ювелирный сплав с родиевым покрытием или пленкой из палладия. Эти металлы придают изделия серебристый оттенок. Напыление нельзя называть очень прочными, износоустойчивым, но оно не темнеет даже при длительной эксплуатации.
- Покрытие рутением. Пленка изменяет внешний вид украшений на серебристый. Изделия приобретает характерный металлический оттенок.
- Покрытие серебром. Главный недостаток — быстрое потемнение при отсутствии соответствующего ухода.
- Медное покрытие. Чаще применяется для обработки браслетов, колец, подвесок, чтобы сделать их похожими на античное золото или бронзу.
Виды
Виды бижутерных сплавов:
- Мельхиор. Соединение марганца, железа, меди и никеля. Внешне его можно спутать с серебром. Не темнеет со временем, имеет высокую прочность, не подвергается коррозии, легко очищается.
- Альпака. Состоит из олова, цинка, никеля, меди. Впервые этот сплав появился в Мексике. Выступает заменой серебру, но по сравнению с ним альпака имеет более тусклый оттенок.
- Нейзильберг. Свойствами, характеристиками похож на альпаку, сплавы на основе мельхиора. Состоит из цинка, никеля, меди. Умеет высокую упругость, прочность. Изделие приобретает зеленый или синий оттенок.
- Томпак. Сплав из меди и цинка. Внешне напоминает золото. Имеет высокую устойчивость к образованию ржавчины, пластичность. Изделия из этого материала часто покрываются позолотой, эмалью.
- Латунь. Сплав с высокой износостойкостью, прочностью. Основным компонентом является медь, к которой добавляется никель, марганец, олово, цинк. Внешне латунь похожа на золото. Не вызывает аллергии.
Также к бижутерным сплавам можно добавить бронзу, которая отличается высокой прочностью, износоустойчивостью.
Латунный кран (Фото: pixabay.com)
Сферы применения
Бижутерные соединения применяются не только для изготовления украшений. Из них делают:
- статуэтки;
- рамы для картин;
- изделия для оформления помещений;
- посуду;
- проволоку;
- детали для электроники, радиотехники.
Преимущества и недостатки
Плюсы:
- Низкая цена в сравнении с украшениями, которые изготавливаются из благородных металлов.
- Гипоаллергенность. Изделий подходят людям с чувствительной кожей.
- Большой выбор. В магазинах можно найти разные виды украшений.
Минусы:
- Восприимчивость к воздействию факторов окружающей среды. Если неправильно ухаживать за изделиями из подобных материалов, они быстро утратят свой изначальный вид.
- Недолговечность по сравнению с украшениями из благородных металлов.
- Отсутствие указаний о точном составе сплава.
Особенности ухода
Бижутерные сплавы обладают низкой устойчивостью к воздействию факторов окружающей среды. При отсутствии ухода они быстро утратят привлекательность. Поэтому нужно заранее изучить правила ухода за подобными украшениями.
Темнеет ли сплав?
Чтобы понять, темнеет или нет бижутерный сплав, необходимо изучить его состав, покрытие. Изделия, покрытые серебром, потемнеют даже при соблюдении правил ухода.
Подвержен ли бижутерный сплав коррозии?
Без дополнительного защитного покрытия при длительном воздействии влаги некоторые сплавы могут покрыться ржавчиной. Если металл, на основе которого изготовлено украшение имеет высокую коррозионную стойкость, риск того, что поверхности покроются ржавчиной, минимален.
Способы очистки
Для чистки украшений можно использовать салфетки, мягкие тканевые тряпочки. Применять чистящие средства и мыло при этом не рекомендуется.
Хранение
Для хранения бижутерии рекомендуется использовать тканевые мешочки. Если она будет храниться в шкатулке, важно чтобы внутри было максимально сухо.
При большой физической активности, посещении бань, бассейнов, различных процедур, лучше всего снимать с себя все украшения. Так можно продлить их срок службы, сохранить привлекательность.
Источник