Ϫ METALE.XMC.PL

Hartowanie Metali Umacnianie Zastosowanie Cechy

.:: Własności i Zastosowanie Ołowiu ::.

Ołów (Pb) – jest pierwiastkiem chemicznym o liczbie atomowej 82, z grupy węglowców; szary, ciężki, miękki, łatwo topliwy metal odporny chemicznie; używany do wyrobów płyt akumulatorowych, aparatury chemicznej; związki ołowiu są trujące. Wartościowość + 2 i + 4 Temperatura topnienia ołowiu wynosi 327°C, a temperatura wrzenia wynosi 1740°C – Na powietrzu powierzchnia ołowiu pokrywa się ochronną warstewką tlenku. W obecności tlenu nie jest odporny na działanie kwasów.

Siarczek ołowiu, który uważany jest za podstawowy surowiec w produkcji, w stanie czystym zawiera około 86% Pb. Zawartość ołowiu w rudach siarczkowych jest znacznie mniejsza i wynosi w granicach od 2 do 4%. Rudy ołowiu są zanieczyszczone głównie skałą płonną, składającą się z krzemionki oraz węglanów wapnia i magnezu Ze względu na matą zawartość ołowiu w rudzie poddaje się ją procesowi wzbogacania, najczęściej metodą flotacji. Otrzymane w ten sposób produkty wzbogacenia nazywa się koncentratami. Zawierają one około 35-75% ołowiu.

Ołów jest metalem miękkim i bardzo plastycznym przez co można go walcować na cienką folię. Wytrzymałość na rozciąganie jest mała i dla tego z ołowiu nie można ciągnąć drutu. Domieszki w postaci arsenu, antymonu, cynku, zwiększają jego wytrzymałość i twardość. Ołów jest metalem, który daje się łatwo obrabiać w temperaturze otoczenia Ulega on umocnieniu w czasie przeróbki ale zjawisko to zanika po kilku minutach. Praktycznie obróbka plastyczna ołowiu w temperaturze pokojowej jest obróbką na gorąco. Daje się łatwo spawać i lutować. Metaliczny ołów ma zastosowanie w przemyśle chemicznym przy produkcji kwasu siarkowego (do wykładania komór i panwi), celulozy, wapnia bielącego. Ma zastosowanie do wyrobu rur kanalizacyjnych, gazowych, przewodów do kwasu siarkowego, siarkawego i fosforowego, do przewodów elektrycznych i kabli podwodnych, ekranów ochronnych w laboratoriach radiologicznych i radiacyjnych, płyt akumulatorowych,

Ołów utwardzony antymonem (10-30%) ma zastosowanie jako meta! czcionkowy, ołów z arsenem (0,3% As) jest łatwo płynny i służy do wyrobu śrutu myśliwskiego. Znalazł on również zastosowanie do wyrobu stopów łożyskowych. Związki ołowiu są szeroko stosowane jako pigmenty o dobrze kryjących własnościach np, zasadowy węglan ołowiany Pb(OH)2*2PbCO, chromian ołowiawy PbCr04, minia ołowiana PbsOs.

Własności fizyczne, chemiczne i mechaniczne ołowiu:
Fizyczne:
gęstość p = 11,34 [g / cm3 ]
masa atomowa MPb= 207,19
temperatura topnienia Ttop = 327,4 [°C ]
temperatura wrzenia Twrze= 17501 °C ]
ciepło właściwe 0,0309 [ kcal / gK ]
ciepło topnienia 5,51 [ kcal / kg ]
ciepło parowania 206 [ kcal / kg ]
przewodnictwo cieplne 0.084 [cal/cm -s -K ]
ciepło topnienia 6,3 [cal / g ]
ciepło parowania 222,6 [ cal / g ]
zabarwienie metaliczno-szare
miękki
opór właściwy 0.2065 [? mm2/m ]
przewodność elektryczna 4, 842 [ m / Q ? mm2 ]

Chemiczne:
– ołów reaguje z wodą tworząc trudno rozpuszczalne węglany i siarczany ołowiu, które po pewnym czasie tworzą silnie przylegającą warstwę chroniącą przed dalszym atakiem wody
– odporny na działanie rozcieńczonego kwasu siarkowego, kwasu solnego i kwasu fluorowodorowego
– w powietrzu wilgotnym zawierającym dwutlenek węgla powierzchnia ołowiu staje się
matowa pokrywając warstewką tlenku Pb2O, który ulegnie przemianie w węglan
zasadowy 3PbCOs * Pb(OH)2
– ołów po stopnieniu ulega utlenieniu na Pb2O, a następnie przy podwyższeniu temperatury na PbO
– ołów rozpuszcza się w kwasie azotowym
– w temperaturze 600 [°C] ołów paruje co jest przyczyną strat w procesach metalurgicznych
– ołów jest odporny na działanie takich czynników jak woda morska, kwasu fosforowego, stężonego kwasu octowego, kwasu chromowego, amoniaku, utleniaczy i związków organicznych

Mechaniczne:
*  & wytrzymałość na rozciąganie Rm = 11.2-22,2 I Mpa ]
* * * > wydłużenie A,o = 21-73%
*  twardość HB = 2,5-3
& przewężenie Z = 100%
<* udarność U = 2,3 EkG ‘ m / cm2!

Technologia otrzymywania ołowiu:
Otrzymywanie ołowiu z koncentratów – Koncentraty ołowiowe przerabia się na ołów metodą prażenia i redukcji. Prażenie siarczkowych koncentratów ołowiowych ma na celu przemianę siarczków w tlenki i uzyskanie spieku w postaci porowatych kawałków. Prażenie przeprowadza się na urządzeniach taśmowych, Podstawową reakcją dostarczającą znacznych ilości ciepła podczas prażenia siarczków jest utlenianie według równania:

2PbS+3O2=2PbO +2SO2

Siarczek ołowiu
ma budowę zwartą i z tego powodu utlenia się tylko na powierzchni ziarna. Aby uzyskać lepsze wyniki prażenia należy stosować siarczki o znacznym stopniu rozdrobnienia i zapewnić podczas procesu dobry dopływ tlenu.
Wytapianie ołowiu surowego z prażonki jest procesem redukcyjnym prowadzącym w piecach szybowych,
Do pieca szybowego wsypuje się od góry spieczoną prażonkę i koks, natomiast od dołu przez dysze wprowadza się powietrze. Tlen zawarty w powietrzu powoduje niecałkowite spalenie się koksu, a powstały tlenek węgla redukuje do czystego ołowiu. Równocześnie ulegają redukcji niektóre tlenki metali, które rozpuszczają się w ołowiu. W ten sposób surowy ołów zbiera się w garze pieca. Zawarte we wsadzie pewne ilości siarczków różnych metali nie ulegają redukcji lecz topnieją tworząc płynny kamień o temperaturze topnienia 1000°C. Składniki skały płonnej tworzą żużel o temperaturze topnienia 12000C. Produkty w garze pieca rozdzielają się według ich gęstości. Warstwę dolną stanowi ołów surowy, natomiast warstwę górną kamień i żużel. Ołów spływa po rynnie do kotła rafinacyjnego lub do specjalnych form. Żużel l kamień odprowadza się okresowo z pieca do odstojników. Po pewnym czasie w odstojniku następuje pod wpływem różnicy gęstości oddzielenie kamienia od żużla. Kamień zawierający cenne składniki podlega dalszej przeróbce, natomiast żużel przerabia się w celu odzyskania pozostałego w nim ołowiu i wydzielenia cynku- Ołów surowy zawiera mniejsze lub większe ilości miedzi, antymonu, cynku, arsenu, bizmutu, a także srebra i złota. Domieszki te w ilości 1-6% pogarszają własności plastyczne oraz jego odporność na korozję,

Rafinacja ołowiu:
Rafinację ołowiu można podzielić na trzy zabiegi:

* * * : rafinację wstępną
& usuwanie srebra i złota
* ! * rafinację końcową.

Czytaj Więcej Click »

.:: Miedź Właściwości Zastosowanie ::.

Miedź była już znana w starożytności. Obecnie otrzymuje się ją za pomocą procesów ogniowych stosowanych w pirometalurgii oraz w mniejszym stopniu za pomocą procesów hydroelektrometalurgicznych. Miedź otrzymana za pomocą procesów pirometalurgicznych jest silnie zanieczyszczona i z tego powodu poddaje się ją zazwyczaj rafinacji ogniowej lub elektrolitycznej.

Cu
– metal półszlachetny
– dobra odporność korozyjna (pokrywa się patyną)
– wysoka przewodność elektr i cieplna
– łatwość odlewania
– przeróbka plast na zimno i gorąco
– bardzo dobra skrawalność i spawalność
– Miedź stopowa
– stop podwójny 98%Cu, do 2% pierw stopowych (np. na wymienniki ciepła)

Miedź elektrolityczna dla wielu celów, zwłaszcza naukowych i elektronicznych, jest jeszcze zbyt silnie zanieczyszczona i z tego powodu poddaje się ją dodatkowo rafinacji, ale najczęściej już w pracowniach naukowych lub w zakładach użytkowych, metodami metalurgii próżniowej. Jako materiał wyjściowy do tej rafinacji służy miedź elektrolityczna, którą poddaje się najpierw w stanie ciekłym redukcji tlenkiem węgla, lub węglem i otrzymuje się miedź beztlenową. Następnie przetapia się ją w próżni i otrzymuje się miedź próżniową pozbawioną prawie całkowicie gazów.

Własności Fizyczne
Do własności tych należą: bardzo duża przewodność elektryczna, co wpływa na znaczne zastosowanie miedzi w przemyśle elektrotech­nicznym i elektronicznym oraz duża przewodność cieplna; co dzięki również wysokiej odporności miedzi na korozję, czyni ją bardzo uży­teczną w przemyśle chemicznym. Z innych własności miedzi na szczególną uwagę zasługuje zdolność do tworzenia dużej liczby stopów z róż­nymi pierwiastkami o bardzo dobrych własnościach mechanicznych i specjalnych.
Wysoka przewodność elektryczna miedzi zależy przede wszystkim od jej czystości. Wszelkie zanieczyszczenia miedzi wpływają mniej lub bardziej szkodliwie na jej przewodność elektryczną. Z tego powodu w elektronice, oraz na przewody elektryczne stosuje się tylko miedź o dużej czystości. Na przewodność elektryczną miedzi naj­bardziej obniżająco działają zanieczyszczenia fosforem, krzemem, żela­zem, arsenem, berylem, aluminium, cyną i niklem. Natomiast srebro, kadm i cynk obniżają przewodność elektryczną miedzi tylko w stopniu nieznacznym.

Własności Chemiczne
Jedną z najważniejszych własności chemicznych miedzi jest jej stosun­kowo duża odporność na korozję. W wilgotnym powietrzu miedź pokrywa się warstwą tzw. paty­ny, która jest zasadowym węglanem miedzi, chroniącą w pewnym stopniu miedź przed dalszą korozją. Na działanie wilgotnej atmosfery przemysłowej, zawierającej dwutlenek siarki, jest miedź jednak nieodporna, ponieważ wytwarza­jąca się wtedy na jej powierzchni warstewka zasadowego siarczanu miedzi nie zabezpiecza jej przed dalszą korozją. Miedź w mniejszym lub w większym stopniu utleniona, z jaką przeważnie ma się do czynienia w przemyśle, traci zdolność do obrób­ki plastycznej po wyżarzeniu jej w temperaturze 500°C­ lub w tempe­raturze wyższej w atmosferze redukującej, zawierającej wodór, a więc przede wszystkim w czystym wodorze, gazie świetlnym, gazie koksow­niczym, gazie generatorowym wodnym itp. To szkodliwe zjawisko, zwane chorobą wodorową mie­dzi, spowodowane jest stosunkowo dużą zdolnością wodoru do dy­fundowania do miedzi, szczególnie w wyższych temperaturach i reak­cją wodoru z tlenkiem miedziawym w myśl równania

Cu2 + H2 = 2Cu + H20

przy czym powstaje czysta miedź oraz para wodna, która z powodu braku zdolności do dyfuzji nie może się z miedzi wydostać na zew­nątrz. Ponieważ wytworzona para wodna może mieć duże ciśnienie, przeto może ono wywołać lokalne mikroskopowe pęknięcia miedzi, których wpływ na własności uwidacznia się wyraźnie dopiero podczas następnej obróbki plastycznej. Uniknięcie tego szkodliwego zjawiska jest możliwe przez użycie miedzi nie zawierającej tlenu lub przez za­stosowanie wyżarzania w atmosferze nie zawierającej wodoru, ani łatwo rozkładających się związków zawierających wodór.

Z technicznie ważnych materiałów chemicznych silnie działają na miedź: chlor, chlorek amonu, chlorek glinu, chlorek żelaza, fluorek amonu, kwas siarkowy w wyższych temperaturach, siarkowodór, a nie­co słabiej: acetylen (niebezpieczeństwo eksplozji), chlorek sodowy, chlorek wapnia, chlorowodór, kwas solny, siarczek sodowy, wapno bie­lące, zaprawa murarska itp. Rozpuszczalnikiem miedzi jest kwas azotowy, w którym rozpusz­cza się ona bardzo łatwo, szczególnie przy użyciu go w stanie stężo­nym.

Własności Mechaniczne
Umocnienie miedzi może być osiągnięte tylko przez obróbkę plastyczną na zimno (zgniot). Wyżarzanie miedzi zgniecionej, poczynając od temperatury rekry­stalizacji, powoduje znaczny spadek własności wytrzymałościowych przy jednoczesnym wzroście własności plastycznych. Jednoznaczna temperatura początku rekrystalizacji dla każdego rodza­ju miedzi: dla miedzi elektrolitycznej (jako dla miedzi bardziej czy­stej) wynosi ona ok. 200°C, a dla miedzi hutniczej (znacznie zanie­czyszczonej) – nieco więcej. Na ogół można stwierdzić, że temperatu­ra rekrystalizacji dla miedzi, objawiająca się najgwałtowniejszym spadkiem wytrzymałości na rozciąganie lub twardości, a jednocześnie wzrostem wydłużenia dla różnych gatunków miedzi i różnych zgniotów waha się w zakresie temperatury ok. 300-400°C. Dla miedzi elektrolitycznej, największą wartość wydłużenia otrzy­muje się po wyżarzeniu jej w temperaturze 400-500°C, a dla miedzi hutniczej – po wyżarzeniu w temperaturze 650°C.

Wpływ zanieczyszczeń na własności mechaniczne miedzi jest bar­dzo różny i zależy przede wszystkim od tego, w jakim stanie one wy­stępują się i gdzie się one umiejscawiają.

Wpływ antymonu na własności miedzi, zwłaszcza plastyczne, jest bardzo szkodliwy i z tego powodu nawet w najgorszej miedzi ra­finowanej ogniowo nie powinno go być więcej niż 0,2%.

Wpływ arsenu na własności plastyczne miedzi jest również szkodliwy, lecz dopiero przy większej zawartości, ponieważ zwiększa kruchość na zimno, a powyżej 1% As – również na gorąco. Dopuszczalna zawartość arsenu w miedzi wynosi 0,2%, gdyż w tych ilościach jest on jeszcze nie szkodliwy, a nawet przeciwstawia się innym domieszkom. Dodatek arsenu w podanej wyżej ilości podnosi wytrzymałość na rozciąganie, nie obniżając udarności.

Czytaj Więcej Click »