Исследование цветных металлов: типы, свойства и промышленное применение

Цветные металлы — металлы или сплавы без значимого количества железа, бывают разных типов. Особенности свойств: ковкость, немагнитность, высокая проводимость, коррозионная стойкость, малый вес.

Хотя почти все цветные металлы дороже черных, они служат большинству промышленных целей: кровельные трубы, электрика, водосточные желоба. Подходят для высококоррозионных сред: жидкости, химикаты, сточные трубопроводы.

Благодаря немагнитности используются в электрических и электронных приборах. Алюминий — малый вес, медь — высокая проводимость, цинк — немагнитен и коррозионностойок.

Типы цветных металлов

Наиболее распространённые и важные: алюминий, медь, свинец, никель, олово, титан, цинк, латунь. Используются в промышленных процессах. Драгоценные цветные металлы: серебро, золото, платина.

Алюминий

Получают из бокситов. Состоит из нечистого оксида алюминия с связанной и свободной водой, примеси — серебро и оксид железа. Извлекают в больших объёмах электроолитическим восстановлением.

Алюминиевые сплавы

Цель легирования — улучшение механических свойств (твёрдость, обрабатываемость, прочность на растяжение, текучесть для литья, коррозионная стойкость). Используются в литой или деформируемой форме («деформируемая» — ковка, прокатка, втяжение и т.д.). Свойства некоторых сплавов улучшаются термической обработкой, в других изменения только от отжига или деформирующего упрочнения.

Медь

Медь — самый важный цветной металл в чистом виде, в сплавах и как легирующий элемент. Влияет на свойства других металлов: высокая электрическая и теплопроводность, ковкость и пластичность, легкость формирования сплавов, коррозионная стойкость через защитный оксидный слой. Легко узнаваема по тёпло-красному цвету.

Медные сплавы (Латунь)

Латунь — широкий диапазон меднокинковых сплавов с соответствующими свойствами и применением. Содержание меди >80% — «гульдинг металл» (gilding metal), насыщенный золотой цвет, декоративное применение. Латуни широко используются в инженерии: стойкость к коррозии, легкость прокатки, прессовки, ковки, экструзии, волочения, литья, обработки, пайки твёрдыми и мягкими припоями.

Бронза

Бронза — медоловочные сплавы. Термин широко используется для других базовых сплавов. Добавление 10%+ олово → фосфорбронза, широко для струн. Фосфорбронзы с 6–12% олово — для втулок и инженерных литьёв. Бронза с 20% олово — для колоколов.

Алюминиевая бронза

Медно-алюминиевые сплавы (без олово) — для морской и общей инженерии. Где нужны коррозионная стойкость, хорошая прочность и твёрдость при высоких температурах.

Марганцевая бронза

Специальные «латуни» высокой прочности на растяжение с хорошей коррозионной стойкостью содержат марганец, олово, железо, алюминий.

Медно-никелевые сплавы

Ряд мед-никелевых сплавов классифицируются как цветные металлы. 5% никеля — резко повышают коррозионную стойкость. ~15% никеля и выше — серо-белый цвет, 25% никеля — современные британские «серебряные» монеты.

Медно-никелевые сплавы для конденсаторных труб, где нужна высокая стойкость к соленой воде. Монель (29% Cu, 68% Ni, Fe, Mn) — хорошие механические свойства, отличная коррозионная стойкость, хим. инженерия и детали ДВС при высоких температурах.

Свинец

Свинец — самый тяжёлый цветной металл (удельный вес 11,3). Очень мягкий, ковкий, легко режется ножовкой или ножом. Свежий срез — серебристый блеск, быстро тускнеет на воздухе, образуя защитную оксидную плёнку.

Устойчив к многим кислотам, но парадоксально атакуется чистой водой. Низкая точка плавления (330°C), важный компонент сплавов (пломбирские, оловянные — с олово в разных пропорциях).

Олово

Олово — белое металл с жёлтоватым отливом. Очень ковкий, качается в фольгу, основное применение — оловянное покрытие (консервная промышленность). Также легирующий элемент в антифрикционных металлах. Для мягких припоев. Точка плавления ~232°C.

Цинк

Цинк — блестящий, синевато-белый металл с хорошей атмосферной коррозионной стойкостью. Используется для оцинковки листового железа, труб, проволоки, гвоздей — окунают в расплавленный цинк. Также в меднокинковых сплавах. Цинковые сплавы для литья под давлением (die casting).

Сплавы с цинком, медью, алюминием — в карбюраторах, деталях стиральных машин, моделях игрушек. Цинковый концентрат фильтруют, обжигают в цинковый оксидный синтер, смешивают с антрацитом, каменным углём, глиной, прессуют в брикеты.

Смотрите видео ниже о цветных металлах:

В статье рассмотрены различные типы цветных металлов и их применение. Надеюсь, пост полезен — делитесь со студентами. Спасибо за чтение, до встречи!