3.5.2 Важкі метали та їх сплави

Найбільш поширені мідь, нікель, свинець, олово та цинк.

Мідь – метал червоного кольору (щільність 8,95 г/см³, температура плавлення 1083С) з високою тепло- та електропровідністю, пластичністю, корозійною стійкістю. Добре обробляється деформуванням та погано – різанням. Основні руди – мідний колчедан, куприт, азурит, малахіт.

В залежності від методів виплавки та рафінування товарну мідь у зливках випускають:

Катодною – МВЧк, МООк, МОку, МОк, М1к

Безкисневою – МООб, МОб, МЛб (електролітичне рафінування)

Катодною переплавленою – М1д, МЛ

Розкисленою – М1р, М1ф, М2р, М3р (розкислення фосфористою міддю)

Вогневого рафінування – М2, М3

Загальна кількість домішок у марці МОО – не більше 0,01%, а у марці М3 не більше 0,5%. Близько половини виплавляємої міді використовує електротехнічна промисловість та приладобудування. Значна частина міді витрачається для виробництва сплавів. Сплави міді класифікують за ознаками:

За властивостями: високоміцні

антифрикційні

хімічно стійкі

За хімічним складом: латуні

бронзи

мідно-нікелеві

спеціальні

За способом обробки: ливарні

деформуємі

Латуні – сплави міді де основним легуючим елементом (45%) є цинк. Латуні відзначаються пониженою вартістю, високою міцністю, пластичністю, оброблюваністю різанням, зварюваністю, хорошими ливарними властивостями.

Латуні бувають простими (подвійними) та складними (багатокомпонентними). Подвійні латуні (Сu+Zn) випускають марок: Л96, Л90 (томпак), Л85, Л80 (напівтомпак), Л70, Л68, Л63, Л60. Цифра у маркуванні – середній вміст міді у відсотках. Латуні з високим вмістом міді (Л80 і вище) мають колір золота і використовуються для ювелірних та декоративних виробів. Латуні легують для підвищення їх механічних властивостей, корозійної стійкості та для поліпшення оброблюваності. Всі легуючі елементи маркують літерами: О – олово, С – свинець, А- алюміній, К – кремній, Ж – залізо, Мц – марганець, Н – нікель, Т – титан, Ф – фосфор, Б – берилій. Позначення легуючих елементів записують після літери Л, а їх вміст у цілих відсотках цифрами: ЛС74-3 (мідь – 74%, свинець – 3%, все інше цинк), ЛМцА57-3-1 (мідь – 57%, марганець – 3%, алюміній – 1%, все інше – цинк). Леговані латуні бувають олов’янистими (ЛО70-1), свинцовистими (ЛС59-1), алюмінієвими (ЛА77-2), кремністими (ЛК72-1), марганцовистими (ЛМц76-2) та більш складного складу (ЛАЖ60-1-1, ЛЖМц59-1-1, ЛКС80-3-3 тощо).

Бронзи – сплави міді з різними металами де цинк не є основним легуючим елементом. Вони відзначаються твердістю, високими ливарними та антифрикційними властивостями і стійкістю до корозії. За складом вони бувають олов’янистими і безолов’янистими, а за способом обробки – ливарними і деформуємими.

Бронзи маркують літерами “Бр” і літерами умовного позначення легуючих елементів. Далі цифри вмісту легуючих елементів у порядку їх запису в цілих відсотках. У марках ливарних бронз вміст кожного легуючого елемента ставиться одразу після літери його позначення: Бр04Ц4С17 (олово – 4%, цинк – 4%, свинець – 17%)

Олов’янисті бронзи використовують як антифрикційний матеріал та для виготовлення трубопровідної арматури. Безолов’янисті бронзи, в залежності від легуючих елементів, називають алюмінієвими, кремністими тощо (табл. 3.11).

Таблиця 3.11

Класифікація та призначення бронз

Марки бронз

Призначення

Олов’янисті БрО10, БрО10-1 БрОЦСН3-7-5-1, БрОЦС5-5-5 БрОФ4-0,25; БрОЦ4-3 Алюмінієві БрА5, БрА7, БрАЖ9-4, БрАЖ9-Л БрАЖН10-4-4-, БрАЖН10-4-4-Л, БрАМЦ9-2 Кремнисті БРкц4-4, БрКМц3-1, БрКН1-3 Свинцовисті БрС30 Бериллієва БрБ1, БрБ2 Марганцовиста БрМц5, БрАМц9-2

Складне лиття, антифрикційні деталі Водяна та парова арматура, шестерні Лист, стрічка, дріт Розмінні монети, невеликі відповідальні деталі, деталі стійкі у морській воді Замінник олов’янистих бронз та для деталей що працюють в агресивному середовищі при t250С Високоякісний антифрикційний матеріал Пружні деталі відповідального призначення, безіскровий інструмент Деталі, що працюють при підвищених температурах

Мідно-нікелеві сплави відзначаються високими механічними властивостями, корозійною стійкістю та специфічними фізичними властивостями, що і визначає область їх використання. Найбільш відомі:

нейзільбер (нім. Neusilber – нове срібло) марок МНЦ15-30, МНЦ15-20 – для приладів точної механіки, технічного посуду, як декоративний матеріал;

мельхіор марок МНЖМц30-0,8-1, МН19, МНЖМц30-1-1 – для посуду, прикрас, труб для термостатів, монет;

копель марки МНМц43-0,5 – для термопар та компенсаційних дротів;

монель марок МНЖМц28-2,5-1,5 – для деталей та виробів, що працюють у корозійному середовищі;

манганин марки МНМц3-12 – для вимірювальних та електротехнічних приладів;

константан марок МНМц40-1,5 – для елктротехнічних приладів та компенсаційних дротів.

Припої використовують для паяння мідних сплавів та сталі. Найбільш відомі марки: ПМЦ36 (Сu – 36%, Zn – інше), ПМЦ48 (Cu – 48%, Zn – інше) та ПМЦ54(Cu – 54%, Zn – інше).

Нікель – блискучий метал яскраво-білого кольору (щільність 8,9г/см³, температура плавлення 1453С), високопластичний, корозійностійкий, пластичний і високомійний. Добре обробляється різанням і легко зварюється. Властивості нікеля найкраще проявляються у присутності інших компонентів. Найчастіше використовують для сплавів які використовують у машинобудуванні, авіаційній та ракетній техніці, хімічній, харчовій та інших галузях промисловості. Його поставляють у вигляді катодів, катодних листів (нарізаних квадратиками), чушек, гранул та кубиків таких марок: Н-0, Н-1, Н-1у, Н-2, Н-3, Н-4. Марки відрізняються чистотою (відповідно 0,01…2,4%).

Свинець та олово. Свинець – метал синювато-сірого відтінка (щільність 11,34г/см³, температура плавлення 327С). Легко піддається деформації та відзначається корозійною стійкістю. Використовується виготовлення легкоплавких та антифрикційних сплавів, дзеркального скла та кришталю, для захисту від іонізуючого випромінювання, при виробництві акумуляторів тощо. В залежності від чистоти випускають марок С0000 (99,9999 Рb%), С000, С00, С0, С1, С2, С3 (99,90Рb%).

Олово – метал сріблясто-білого кольора з світло-жовтим відтінком (щільність 7,31г/см³, температура плавлення 232С). відзначається високою корозійною стійкістю у звичайних умовах, пластичністю і легкоплавкістю. Використовується для виготовлення легкоплавких та антифрикційних сплавів, створення захисного покриття, припоїв. В залежності від чистоти випускають марок ОВ4-000 (99,999Sn%), О1пч, 01, 02, 03, 04 (96,43Sn%).

Основними сплавами на основі свинцю являються свинцевисті та свинцево-олов’янисті баббіти (підшипникові сплави): олов’яносурьм’янисті (Б89, Б83), свинцевоолов’яносурьм’янисті (Б16, БН, БТ, Б6), безолов’янисті (БС, БК); типографські (для виготовлення типографського шрифта) (табл. 3.12).

Таблиця 3.12

Хімічний склад та властивості типографських сплавів

Марка сплава	Sb	As	Sn	Al	Cu	Mg	Pb	Zn	tпл, С
МШ1 МШ2 МШ3 МЛ1 ЛН1 ЦШ1 №3 №7	13,5-15,0 14,0-16,0 14,0-16,0 9,5-10,5 11,0-12,0 - - -	3,5-4,5 2,7-3,3 1,5-2,5 1,0-1,5 - - - -	- - - - 4,2-4,8 - - -	- - - - - 3,5-4,5 2,2-3,0 4,5-5,5	- - - - - 0,06 0,10 3,5-4,5	- - - - - 0,02-0,06 1,2-1,8 1,5-2,0	Основа - Основа Основа Основа - - -	- - - - - Основа Основа Основа	325 515 320 250 245 390 400 460

Сплави свинцю широко використовують для виготовлення захисних оболонок кабелів, а сам свинець разом із іншими елементами входить до складу м’яких припоїв.