Что такое цветные металлы? - Полное руководство

Что такое цветные металлы?

Цветные металлы — это сплавы или металлы, не содержащие заметного количества железа. Все чистые металлы являются цветными элементами, за исключением железа (Fe), которое также называется ферритом от латинского слова «Ferrum», что означает «железо».

Цветные металлы, как правило, дороже черных металлов, но они используются благодаря своим желательным свойствам, включая легкий вес (алюминий), высокую проводимость (медь), немагнитные свойства или устойчивость к коррозии (цинк).

Некоторые цветные металлы используются в черной металлургии, например, бокситы, которые используются в качестве флюса в доменных печах. Другие цветные металлы, в том числе хромит, пиролюзит и вольфрамит, используются для изготовления ферросплавов. Однако многие цветные металлы имеют низкую температуру плавления, что делает их менее пригодными для применения при высоких температурах.

Существует большое количество цветных металлов, охватывающих все металлы и сплавы, не содержащие железа. К важным цветным металлам относятся алюминий, медь, свинец, никель, олово, титан и цинк, а также такие сплавы, как латунь.

Драгоценные металлы, такие как золото, серебро и платина, а также экзотические или редкие металлы, такие как кобальт, ртуть, вольфрам, бериллий, висмут, церий, кадмий, ниобий, индий, галлий, германий, литий, селен, тантал, теллур, ванадий и др. цирконий тоже цветной. Обычно их получают из минералов, таких как сульфиды, карбонаты и силикаты. Цветные металлы обычно очищают электролизом.

Разница между черными и цветными металлами заключается в том, что черные металлы содержат железо. Черные металлы, такие как чугун или углеродистая сталь, имеют высокое содержание углерода, что обычно делает их уязвимыми для ржавчины при воздействии влаги. Однако это не относится к кованому железу, которое устойчиво к ржавчине благодаря своей чистоте, и к нержавеющей стали, которая защищена от коррозии благодаря присутствию хрома.

Древняя история

Цветные металлы были первыми металлами, которые люди использовали для металлургии. Золото, серебро и медь существовали в своей естественной кристаллической, но металлической форме. Эти металлы хоть и редки, но их можно найти в количествах, достаточных для привлечения внимания людей.

Менее восприимчивые к кислороду, чем большинство других металлов, их можно найти даже в выветренных обнажениях. Медь была первым кованым металлом; он был достаточно мягким, чтобы из него можно было делать различные предметы холодной ковкой, и его можно было расплавить в тигле. Золото, серебро и медь заменили некоторые функции других ресурсов, таких как дерево и камень, благодаря их способности принимать различные формы для различных целей.

Из-за своей редкости к этим золотым, серебряным и медным артефактам относились как к предметам роскоши, и с ними обращались с большой осторожностью. Использование меди также ознаменовало переход от каменного века к медному. Бронзовый век, пришедший на смену медному веку, снова ознаменовался изобретением бронзы, сплава меди с цветным металлом оловом.

Переработка и борьба с загрязнением

Из-за их широкого использования лом цветных металлов обычно перерабатывается. Вторичные материалы в ломе жизненно важны для металлургической промышленности, поскольку они часто нужны для производства новых металлов. Некоторые предприятия по переработке переплавляют и переплавляют цветные металлы; окалина собирается и хранится на месте, а пары металлов фильтруются и собираются.

Лом цветных металлов получают из промышленного лома, выбросов твердых частиц и устаревших технологий (например, медных кабелей).

Использование и свойства

Цветные металлы используются для широкого спектра коммерческих, промышленных и жилых помещений. Это может потребовать тщательного выбора материалов в соответствии с их механическими свойствами, включая то, насколько легко металлу можно придать форму и будут ли эти свойства изменяться в процессе.

Многие свойства черных металлов можно найти в цветных материалах, например, алюминиевые или титановые сплавы могут в некоторых случаях заменить сталь, а магнитные свойства железа могут быть имитированы кобальтом, никелем или редкоземельными элементами, которые были сплавлены.

Однако, поскольку цветные металлы часто дороже, они, как правило, используются из-за их уникальных свойств, а не просто как замена стали. Эти атрибуты включают меньший вес, проводимость, коррозионную стойкость и немагнитные свойства. Цветные металлы также более мягкие и ковкие, чем черные металлы, а это означает, что они также могут использоваться в эстетических целях, как золото и серебро.

К свойствам цветных металлов относятся:

• Простота изготовления (включая обрабатываемость, литье и сварку).
• Высокая коррозионная стойкость
• Хорошая тепло- и электропроводность
• Низкая плотность
• Немагнитный
• Красочный

Обычные цветные металлы и сплавы

Поскольку они включают любой металл, который не включает железо, существует множество различных цветных металлов и сплавов.

Важный список цветных металлов включает:

• Алюминий,
• Медь,
• Лид,
• Никель,
• Олово,
• Титан,
• Цинк

• Латунь.
• Золото,
• Серебряный,
• Платиновый
• Кобальт,
• Меркурий,
• Вольфрам,

• Бериллий,
• Висмут,
• Церий
• Кадмий,
• Ниобий,
• Индий,
• Галлий

• Германий
• Литий
• Селен,
• Тантал,
• Теллур,
• Ванадий
• Цирконий

Вот некоторые свойства и распространенные области применения некоторых наиболее распространенных цветных металлов:

1. Медь

Медь использовалась людьми на протяжении тысячелетий и до сих пор широко используется в промышленности. Добавление медных сплавов, латуни (медь и цинк) и бронзы (медь и олово) еще больше расширило область применения этого цветного металла (подробнее об этих сплавах см. ниже).

К свойствам меди и ее сплавов относятся высокая теплопроводность, высокая электропроводность, хорошая коррозионная стойкость и высокая пластичность.

Эти свойства позволили использовать медь и ее сплавы для теплообменников и нагревательных сосудов, в качестве электрического проводника в электропроводке или двигателях, в качестве кровельного материала, для водопроводной арматуры, а также для кастрюль и статуй. Медь также окисляется до зеленого цвета.

2. Алюминий

Алюминий является важным металлом, который используется в широком диапазоне применений из-за его малого веса и простоты обработки. Несмотря на то, что алюминий является относительно дорогим материалом, он также является основным металлом для многих сплавов.

Будучи устойчивым к коррозии и хорошим проводником тепла и электричества (хотя и в меньшей степени, чем медь), а также обладая хорошей пластичностью и ковкостью, алюминий может потребовать отжига, поскольку он становится твердым после холодной обработки.

Легкий алюминий делает его идеальным для аэрокосмической и автомобильной промышленности, а также для использования на яхтах. Алюминий также содержится в велосипедных рамах, кастрюлях и банках для напитков.

3. Ведущий

Свинец использовался на протяжении веков для различных целей, в том числе для изготовления пуль, топлива и даже красок. Однако при попадании в атмосферу было обнаружено, что оно вредно для здоровья, в то время как другие приложения также причиняли вред пользователям.

Свинец является самым тяжелым из распространенных металлов и устойчив к коррозии. Он также не вступает в реакцию со многими химическими веществами и является мягким и податливым.

Хотя многие из его прежних применений больше не разрешены, свинец по-прежнему широко используется в батареях, силовых кабелях и резервуарах с кислотой.

4. Цинк

Цинк веками использовался в качестве легирующего элемента, в частности, для легирования стали для различных целей, а также для легирования меди для создания латуни.

Оцинкованные материалы с легирующими элементами придают им большую устойчивость к ржавчине, что позволяет использовать их для ограждений из рабицы, ограждений, подвесных мостов, фонарных столбов, металлических крыш, теплообменников и кузовов автомобилей. Цинк также используется в качестве расходуемого анода в катодной защите (CP) и в качестве анодного материала для аккумуляторов. Оксид цинка также используется в качестве белого пигмента в красках и для рассеивания тепла при производстве резины.

5. Серебро

Серебро веками использовалось как драгоценный металл. Обладая самой высокой электропроводностью, теплопроводностью и отражательной способностью среди всех металлов, серебро также мягкое и податливое при нагревании и обладает высокой устойчивостью к коррозии.

Серебро используется в ювелирных изделиях и валюте, а также в солнечных батареях, для фильтрации воды, в электрических контактах и ​​проводниках, а также в витражах и даже в специализированных кондитерских изделиях.

6. Золото

Еще один драгоценный металл, который использовался для изготовления ювелирных изделий и чеканки монет. Золото является наиболее ковким из металлов, а также пластичным и устойчивым к коррозии и многим другим химическим реакциям.

Его электропроводность позволила использовать золото в компьютерных устройствах, а также для защиты от инфракрасного излучения, для производства цветного стекла, сусального золота, а также для реставрации зубов.

7. Титан

Титан был впервые обнаружен в 1791 году и обладает хорошей коррозионной стойкостью и самым высоким отношением прочности к плотности среди всех металлических элементов. Нелегированная, она такая же прочная, как некоторые стали, но менее плотная.

Его можно сплавлять с металлами, включая железо и алюминий, для создания прочных, но легких сплавов для аэрокосмической, автомобильной, сельскохозяйственной, военной, медицинской и спортивной промышленности, а также для ювелирных изделий и мобильных телефонов.

В чем разница между черным и цветным металлом?

Ответ прост:черные металлы содержат железо, а цветные – нет. Более подробный ответ заключается в том, что черные и цветные металлы имеют свои отличительные свойства. Эти свойства определяют приложения, для которых они больше всего подходят.

Цветные металлы использовались с самого начала цивилизации. Открытие меди в 5000 г. до н.э. ознаменовало конец каменного века и начало медного века. Позднее изобретение бронзы, сплава меди и олова, положило начало бронзовому веку.

Использование черных металлов началось примерно в 1200 г. до н.э., когда производство железа стало обычным явлением. Так начался железный век.