Stop cyny i ołowiu: właściwości i nazwa

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Najlepiej rozpocząć opis tego tematu osobno od cyny i ołowiu. Ołów, cyna i stopy tego materiału mają pewne właściwości wynikające z ich stanu wyjściowego.

Ogólny opis cyny

Należy tutaj zauważyć, że rozróżnia się dwa rodzaje tego surowca. Pierwszy rodzaj nazywa się białą cyną i jest β-modyfikacją tej substancji. Drugi typ to modyfikacja α, która jest lepiej znana jako szara cyna. Podczas przechodzenia od jednej modyfikacji do drugiej, a mianowicie od białej do szarej, następuje silna zmiana objętości substancji, ponieważ zachodzi proces taki jak rozpraszanie metalu na proszek. Ta właściwość nazywana jest plagą cynową. Należy również zauważyć, że jedną z najbardziej negatywnych właściwości cyny jest jej skłonność do mrozu. Innymi słowy, w temperaturach od -20 do +30 stopni Celsjusza może rozpocząć się spontaniczne przejście z jednego stanu do drugiego. Ponadto przejście będzie kontynuowane nawet w przypadku wzrostu temperatury, ale po rozpoczęciu procesu. Z tego powodu surowce muszą być przechowywane w miejscach o dość wysokich temperaturach.

Właściwości cyny i ołowiu

Warto powiedzieć, że cyna,ołów i stopy tych materiałów mają bardzo niewiele wspólnych właściwości. Na przykład im czystsza cyna, tym większa szansa, że zostanie dotknięta zarazą. Ołów z kolei w ogóle nie ulega przemianom alotropowym.

Warto jednak również zauważyć, że stosuje się dodatkowe substancje, aby spowolnić tego rodzaju przemiany w cynie. Co najlepsze, pojawiły się materiały takie jak bizmut i antymon. Dodatek tych substancji w ilości 0,5% zmniejszy tempo przemian alotropowych do prawie 0, co oznacza, że białą cynę można uznać za całkowicie stabilną. Można tu również zauważyć, że w mniejszym stopniu, ale nadal, do tego samego celu używany jest stop cyny i ołowiu.

Jeżeli mówimy o właściwościach ołowiu, to ma on wyższą temperaturę topnienia - 327 stopni Celsjusza niż cynę - 232 stopnie. Gęstość ołowiu w temperaturze pokojowej wynosi 11,34 g/cm3.

Cechy cyny i ołowiu

Warto zacząć od faktu, że rekrystalizacja cyny, ołowiu i stopów utwardzonych przez zgniot odbywa się w temperaturze poniżej temperatury pokojowej. Z tego powodu ich przetwarzanie jest gorące.

Ogólnym wskaźnikiem była odporność na korozję w warunkach atmosferycznych. Jednak niewielka różnica polega na odporności na korozję pod wpływem drobnych substancji. Na przykład ołów najlepiej przejawia się w interakcji ze stężonymi kompozycjami niektórych kwasów - siarkowego, fosforowego itp. Cyna z kolei najlepiej opiera się roztworom zkwasy spożywcze. Różny jest również zakres tych substancji oddzielnie. Cyna jest szeroko stosowana do cynowania cyny, podczas gdy ołów znalazł zastosowanie w wyściółce urządzeń do kwasu siarkowego.

Systemy ze stopów

W tym miejscu ważne jest, aby zacząć od faktu, że stop cyny i ołowiu jest jeszcze bardziej topliwym materiałem niż oddzielnie. Takie mieszanki są najczęściej stosowane jako luty, do produkcji czcionek typograficznych, do odlewania bezpieczników itp. Taki układ jak „cyna – ołów” należy do grupy typu eutektycznego. Ważną właściwością wszystkich materiałów należących do tej kategorii jest to, że ich temperatura topnienia mieści się w zakresie od 120 do 190 stopni Celsjusza. Ponadto istnieją grupy eutektyków trójskładnikowych. Przykładem jest układ ze stopu cyna-ołów-cynk. Temperatura topnienia takich materiałów spada jeszcze niżej, a jej granica to 92-96 stopni Celsjusza. Jeśli do stopu dodasz czwarty składnik, temperatura topnienia spadnie do 70 stopni. Jeśli mówimy o zastosowaniu jako lutu stopu cyny z ołowiem, to najczęściej do ich składu wprowadza się do 2% substancji, jaką jest antymon. Odbywa się to w celu poprawy przepływu lutowia. Warto w tym miejscu zauważyć, że temperaturę topnienia można regulować stosunkiem „cyna/ołów”. Najbardziej topliwy surowiec topi się w temperaturze 190 stopni.

Babbity

Z nazwą stopu cyny i ołowiu już się zorientowaliśmy - to eutektyk. Ta grupa substancji o takim składzie jest najszerzej stosowana w produkcji stopów łożyskowych, zwanych „babbitami”. Materiał ten jest używany jako wypełnienie panewek łożysk. Najważniejszą rzeczą jest tutaj dobranie odpowiedniego materiału, tak aby bez problemu mógł dostać się do szybu. Na pierwszy rzut oka wydaje się, że masa stopów cyny i ołowiu z różnymi lutami to doskonałe wyjście. Jednak w rzeczywistości nie jest to do końca prawdą. Takie materiały okazały się zbyt miękkie, a współczynnik tarcia pomiędzy wałem a taką wkładką był wysoki. Innymi słowy, podczas pracy nagrzewały się zbyt mocno, przez co niskotopliwe metale zaczęły „przyklejać się” do wału. Aby uniknąć tej wady, zaczęto dodawać niewielką ilość większej ilości substancji stałych. W ten sposób uzyskano materiał, który jest jednocześnie miękki i twardy.

Skład materii

W celu uzyskania substancji, która ma dokładnie odwrotne właściwości, zastosowano następujące substancje. Najważniejsze jest to, że leżą bezpośrednio w obszarze dwufazowym α + β. Kryształy fazy β wzbogacone są lutem, np. antymonem. Działają jak stałe kruche substancje. Z kolei kryształy fazy α są miękką i plastyczną podstawą. Aby uniknąć takich niedociągnięć jak topnienie stałych kryształów i ich wznoszenie, do mieszaniny dodaje się kolejny składnik - miedź. WięcW ten sposób z kawałka stopu ołowiu i cyny z dodatkiem kilku innych substancji można stworzyć materiał łożyskowy babbit, który łączy w sobie dwie przeciwstawne cechy - twardość i miękkość. Babbit B83 stał się klasycznym i najpopularniejszym produktem tej marki. Skład tego stopu jest następujący: 83% Sn; 11% Sb; 6% Cu.

Alternatywna

Należy powiedzieć, że z ekonomicznego punktu widzenia babki na bazie cyny są bardzo niekorzystne, ponieważ materiał ten kosztuje dość dużo. Ponadto sama cyna jest uważana za substancję deficytową. Z tych dwóch powodów opracowano alternatywne łożyska na bazie ołowiu, antymonu i miedzi. W tej kompozycji kryształy antymonu pełnią rolę stałej bazy. Miękka podstawa to bezpośredni stop ołowiu i antymonu. Miedź jest tutaj używana w taki sam sposób, jak ołów w poprzedniej kompozycji, to znaczy, aby zapobiec unoszenia się stałych kryształów bazowych.

Jednak tutaj warto wspomnieć o niedociągnięciach. Eutektyka ołowiu/antymonu nie jest tak ciągliwa jak faza cyny. Dlatego tak wykonane części ulegają szybkiemu zużyciu. Aby zniwelować tę wadę, nadal musisz dodać pewną ilość cyny. Stosowanie trójskładnikowych eutektyków cynkowo-cynowo-ołowiowych nie jest zbyt powszechne.