Олово: свойства, сплавы и применение олова.
Олово (Sn) – серебристо – белый металл слегка голубоватого оттенка. Латинское название элемента «станум» характеризует его состояние в свободном виде и происходит от санкритского «статс» - твердый, стойкий.
Природное олово состоит из смеси десяти изотопов с массовыми числами. Олово полиморфно. Достаточно ярко выражены две его модификации – серое (β) и белое (α) олово. Серое олово кристаллизируется в кубической системе и устойчиво при температурах 13,2ºС. Белое олово кристаллизуется в тетрагональной системе. Принято считать, что оно устойчиво при температурах 13,2-161ºС. При температурах выше 161С олово становится хрупким, резко изменяются его теплоемкость и другие свойства, что дает основание предполагать наличие еще одной модификации олова (γ).
Белое олово обладает значительно большей плотностью, чем серое. Переход обычного белого олова в модификацию α сопровождается резким уменьшением плотности и увеличением объема, в результате чего рассыпается в порошок. Чтобы предупредить переход белого олова в серое, слитки и полуфабрикаты из олова в надо хранить при температуре не ниже +10ºС. Примеси, особенно висмут, снижают скорость образования серого олова. Температура плавления олова 232ºС. Серое олово обладает свойствами полупроводника. Рекристаллизация деформированного олова начинается при комнатной температуре.
В химических соединениях олово бывает двух- и четырехвалентным. На воздухе при нормальной температуре олово устойчиво против окисления, что связанно с образованием на поверхности металла плотной тонкой пленки окислов, предохраняющей его от дальнейшего окисления. С повышением температуры окисляемость олова увеличивается. В мягкой пресной и дистиллированной воде олово не подвергается коррозии.
Галогены, особенно фтор и хлор, взаимодействуют с оловом медленно на холоду и энергично при нагревании, образуя при этом галогениды. Сера, сероводород и сернистый газ образуют с оловом сульфиды. С углеродом, азотом, кремнием и водородом олово не реагирует. Олово практически не реагирует с большинством органических кислот. Фруктовые соки при комнатной температуре значительно влияют на скорость коррозии олова. Смазочные масла, бензин, керосин на скорость коррозии не влияют. Незначительно корродирует олово в спирте.
Олово является амфотерным металлом и быстро корродирует в растворах сильных кислот и щелочей, в хлоре, броме и иоде при комнатной температуре, в во фторе – при 100ºС и выше.
Олово образует со многими металлами сплавы, с весьма различными и важными свойствами. Например, сплавы на основе олова и свинца.
Такие сплавы, получившие общее название баббиты, являются наиболее распространенными антифрикционными сплавами. Их используют в виде рабочих вкладышей или для заливки поверхности вращающихся частей машин. К подшипниковым сплавам предъявляется ряд требований. Прежде всего, они должны обеспечить низкий коэффициент трения между контактирующими поверхностями. Это обеспечивается структурой сплавов – в мягкой основе должны находится твердые включения. Твердая составляющая обеспечивает малый коэффициент трения, а мягкая основа – хорошую прирабатываемость и образование микрокапилляров для подвода смазки.
Антифрикционные сплавы на основе олова и свинца (баббиты) являются легкоплавкими, что важно в отношении процедуры заливки подшипников. Баббиты оловянные (сплав олова с сурьмой и медью), свинцовые (сплав свинца с сурьмой, медью и оловом), кальциевые (сплав свинца с кальцием и натрием).
Оловянные баббиты – это сплавы Б83 (10-12% Sb; 5,5-5,6% Сu) и Б89(7,25-8,25% Sb; 2,5-3,5% Сu). Роль твердых включений здесь играют частицы Sn и Cu3 Sn, вкрапленные в мягкий твердый α – раствор на основе Sn. Это лучший подшипниковый материал, но олово – дорогой и дефицитный металл. Заменителями оловянных баббитов стали сплавы на основе свинца.
Так же к антифрикционным сплавам относятся свинцовистые бронзы марок Б.р. С30 и Б.р. С5-25 и антифрикционные чугуны, имеющие перлитную основу и повышенное количество графитовых включений. Графит здесь выполняет роль дополнительной смазки. К тому же он способен впитывать смазочные масла, что понижает коэффициент трения.
Применяют олово главным образом при производстве белой жести, различных припоев, бронзы и латуней, для лужения изделий, для производства фольги и типографических сплавов, химикатов и окиси, при производстве соединений олова для текстильной, эмалировочной и фармацевтической промышленности, зубных эмальгам, предохранительных легкоплавких сплавов, порошка для красок… Все большее значение получает применение олова для производства сплавов с цирконием и титаном, применяемых при строительстве реактивных самолетов, ракет…