история дизайна и материаловедение / материаловедение / лекции / 34. Металлы, применяемые в дизайне

Тема 34. Металлы, применяемые в дизайне.

Виды. Изделия из чугуна, стали и цветных металлов и сплавов. Область применения в архитектуре и дизайне. Коррозия металлов и методы защиты от нее.

Металл – группа элементов, обладающих характерными металлическими свойствами,

Бо́льшая часть металлов присутствует в природе в виде руд и инертных добавок.

В России в Магнитогорске содержание металла в руде составляет 95%.

Технология производства:

- добыча руды (карьеры и шахты);

- дробление до пыли;

- обогащение (металлолом);

- плавление в доменной печи;

-выжигание шлака, ост чугун (Каслинское литьё, решётки ограды и т.д.)

-мартеновская печь – листы стали

- изготовление изделий.

Свойства металлов:

• Высокая плотность и твёрдость

• Высокая теплопроводность

• высокие электропроводность

• Пластичность при плавлении;

• Огнестойкость;

• Высокая коррозийность (у железа, его необходимо грунтовать и красить).

Для изготовления металлопроката используются различные виды металлов.

Все металлы подразделяются на два основных вида –

это черные и цветные металлы.

Черный металл представляет собой железо и все виды его сплавов

(сталь, чугун, ферросплавы).

Сплав железа, чугуна и углерода образует сталь.

В зависимости от компонентов сплава, сталь подразделяется на несколько видов.

Железо + кислород = чугун

Железо + углерод = сталь

Железо + углерод + хром/марганец/никель = нержавеющая сталь.

Железо является основным компонентом сталей и чугунов — важнейших конструкционных материалов.

Механические и физические свойства сталей (жаростойкость, износостойкость, коррозионная стойкость) повышаются добавкой к ним никеля, хрома, вольфрама, молибдена, кобальта, меди, алюминия и др., называемых легирующими веществами, а стали — легированными.

По сравнению с черными металлами, цветной металл используется в промышленности и строительстве намного реже.

очень трудно добыть, + его природные ресурсы весьма ограниченны.

Для того чтобы экономно расходовать ресурсы земли в производстве используется лом цветных металлов. В чистом виде цветные металлы используются крайне редко, а их легкие и тяжелые сплавы находят применение намного чаще.

• Цветные металлы и сплавы подразделяются по плотности на легкие и тяжелые.

К легким относятся сплавы на основе алюминия, магния. Чаще всего они используются для изготовления несущих и ограждающих конструкций, например, для оконных переплетов.

Для производства тяжелых сплавов используются медь, олово, никель, свинец и цинк.

Наиболее часто, среди тяжелых сплавов, применяется бронза, представляющая собой сплав меди с оловом или с алюминием, марганцем и железом, а также латунь, состоящая из меди и цинка. Чаще всего тяжелые сплавы используются для производства архитектурных деталей и санитарно-технической арматуры.

Алюминий – лёгкий, мягкий металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия.

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. С течением времени медь окисляется, чернеет, покрывается патиной, на ней проступают соли синего и сине-зелёного цвета, но медь не разрушается.

Например: медные купола в церквях.

Профилированный лист металла на порядок прочнее при небольшой толщине.

Например: покрытие кровли, заборы, вагоны, гаражи, панели для стен. Промышл и хоз здания.

Металл в архитектуре и дизайне

В строительной индустрии черные металлы (сталь, чугун) в виде профильного сортамента используются для изготовления несущих конструкций, а в виде листов — для штамповки оболочек легких плит покрытий и стенового ограждения производственных и общественных зданий, а также для изготовления изделий и фурнитуры самого различного назначения. Арматурная сталь и проволока используются в производстве железобетона. Из кованого и литого металла проектируют декоративные решетки, лестницы, перила, фонарные столбы, опоры садовых скамеек, фонтаны, навесы, барельефы, скульптуру и многое другое

Черный металл подвержен коррозии, для защиты от которой используются специальные добавки при выплавке или окраска, смазка. Окисление цветных металлов — меди, бронзы, латуни — расценивается как приращение художественных достоинств; патинирование бронзы даже имитируется.

Алюминий устойчив к коррозии, но и его поверхность предпочитают анодировать, окрашивать или изменять прессованием рельефа. Алюминий нередко применяют в облицовке фасадов зданий, принадлежащих стилю хай-тек.

Архитектурной выразительностью обладают не только специально разработанные уникальные произведения из металла, но и унифицированные изделия облицовок, образующие большие фасадные поверхности.

В современных интерьерах широко применяются металлические мебель, фурнитура, санитарно-техническое оборудование, формы которых разрабатываются как объект предметного дизайна.

Профнастил, кровля и т.д. Декор-прикл иск-во Мухина скульптуры.

Коррозия металлов и способы защиты от нее

Коррозия металлов — процесс разрушения металлов и сплавов взаимодействия с внешней средой, в результате которого металлы окисляются и теряют присущие им свойства.

Для повышения долговечности и сохранения декоративности металлоконструкции защищают от коррозии. Сущность большинства способов защиты от коррозии — предохранение поверхности металла от проникновения к ней влаги и газов путем создания на металле защитного слоя. Существуют и другие методы, например электрохимическая защита.

Наиболее простой, но недолговечный метод защиты металла — нанесение на его поверхность водонепроницаемых неметаллических покрытий (битумных, масляных и эмалевых красок). В последние годы все большее применение находит метод защиты от коррозии покрытием металла тонким слоем пластмассы.

Защитить металл от коррозии можно также, покрывая его слоем другого более коррозионностойкого металла: оловом, цинком, хромом, никелем и др. Защитный слой металла наносят путем никелирования, хромирования, лужения, цинкования и свинцевания. Покрытие цинком используют для защиты от коррозии закладных деталей железобетонных изделий, водопроводных труб, кровельной жести.

Для получения металлов, хорошо противостоящих коррозии, применяют легирование. Так, вводя в сталь хром и никель в количестве 12…20 %, получают нержавеющие стали, стойкие не только к воде, но и к минеральным кислотам.