Металлы входят в число самых необходимых материалов, применяемых человеком во всех сферах жизнедеятельности. Значительную их часть составляют цветные металлы, особенно ценные для современных отраслей промышленности. Разбираемся, что называют цветными металлами (ЦМ), какими свойствами они обладают, как их классифицируют.
Многие ЦМ (медь, свинец, олово) человек начал использовать раньше железа; они встречались в природе в самородном виде и выделялись специфическим цветом. К началу 20 века было известно примерно 20 видов цветных металлов, а к сегодняшнему дню их насчитывается уже больше 70.
В промышленности название закреплено за всеми металлами, кроме железа и элементов его группы, а также за сплавами на их основе. Существует отдельная отрасль – цветная металлургия, задача которой состоит в добыче руды, ее обогащении и выплавке таких материалов.
Разделение металлов на черные и цветные происходит по способу их взаимодействия с кислородом воздуха. Железо и его производные окисляется с образованием ржавчины; этот оранжевый налет приводит к разрушению металлической поверхности. Цветные металлы и их сплавы также окисляются в результате химических и электрохимических процессов, но без образования ржавчины. Как правило, говорят о коррозии ЦМ (например, контактная коррозия).
Цветные металлы обладают разнообразными свойствами, что определяется особенностями их атомного строения. Ценится их высокая электро- и теплопроводность, стойкость к агрессивным средам, а особенно – способность улучшать характеристики железных материалов.
Основным источником цветных металлов служат месторождения руд. Добыча ЦМ – длительный, ресурсоемкий процесс; дело в том, что в земле они находятся в рассеянном виде, с ничтожным процентным содержанием. Химический состав руд (чистоту, вид и количество примесей) определяют в специально оборудованных лабораториях.
Независимо от характеристик цветных металлов для их получения требуется много энергии. Неслучайно предприятия, занимающиеся переработкой руды и плавкой ЦМ, сосредоточены вблизи источников дешевой энергии. Руду перерабатывают с применением следующих металлургических процессов:
Существуют разные способы объединять ЦМ по их физическим и химическим характеристикам. Традиционно насчитывают пять групп цветных металлов и сплавов; их классификация и свойства выглядят следующим образом:
Сплавы цветных металлов, как и сами металлы, обладают разными свойствами и техническими характеристиками; их химический состав определяется в лаборатории. Визуально они часто бывают похожими, и определить, что перед вами, можно по только маркировке.
Значительный процент цветных металлов поступает не из месторождений. Его происхождение – это отходы промышленного производства, брак, некондиция или лом готовой продукции. Виды и категории такого сырья прописаны в ГОСТ 1639-2009 (ТУ по лому и отходам ЦМ и сплавов).
В ГОСТ перечисляются цветные металлы и сплавы с классификацией по физическим и химическим свойствам. Документация касается 13-ти видов ЦМ и разновидности лома, который принимают как вторсырье. У каждого металла число разновидностей лома может быть разным. Например, у алюминия насчитывается 32 вида лома, у меди – 13, у никеля – 26, у молибдена – 9.
Лом, в свою очередь, делится на следующие категории:
Цветной лом, предназначенный для металлургической и механической переработки, в обязательном порядке проверяется на наличие радиационных и химических загрязнений. В некоторых цветных сплавах допускается содержание железа (если оно необходимо в производстве и оговаривается техническими условиями).
О меди и ее сплавах в следующем видео:
Цветные металлы и их сплавы обладают ценными эксплуатационными свойствами и применяются там, где важна коррозийная стойкость, жаропрочность и высокая износостойкость. Чистые элементы делятся на группы с учетом их физико-химических свойств. Сплавы более разнообразны, об их составе можно узнать по маркировке. Лом, предназначенный для переработки, также делят на категории, а еще проверяют на безопасность.
Цветные металлы – это группа нежелезных материалов, не содержащих железа в качестве основного элемента. К ним относят алюминий, медь, цинк, магний, титан, никель и благородные металлы. Они отличаются малой плотностью, коррозионной стойкостью и хорошей обрабатываемостью.
Виды цветных металлов выделяют по плотности, химическим свойствам и назначению: легкие, тяжелые, редкие, благородные и легирующие. Виды цветных металлов и сплавов различаются по прочности, теплопроводности и технологическим свойствам, что определяет сферу применения в промышленности.
Классификация цветных металлов по ГОСТ систематизирует материалы по группам: легкие, тяжелые, редкие, благородные, радиоактивные и тугоплавкие. Такая классификация важна для правильного выбора металла в производстве и для стандартизации свойств при изготовлении изделий.
К легкие цветные металлы относятся алюминий, магний и титан, отличающиеся малой плотностью и высокой коррозионной стойкостью. Они широко применяются в авиации, строительстве, транспортном машиностроении и производстве литейных сплавов.
К тяжелые цветные металлы относят медь, свинец, олово, никель и цинк. Эти металлы применяются в электротехнике, аккумуляторном производстве, химической промышленности и при изготовлении сплавов с высокими механическими характеристиками.
Определение вида цветного металла выполняют по плотности, цвету поверхности, магнитным свойствам и с использованием спектрального анализатора. Портативный анализатор металлов позволяет точно определить химический состав и марку сплава на объекте.
Перечень цветных металлов содержит основные элементы нежелезной металлургии: алюминий, медь, цинк, никель, свинец, титан и магний. Такой цветные металлы: список используют для стандартизации сырья, лома и сплавов, а также для выбора материалов в промышленности.
Виды легких цветных металлов – это алюминий, магний и титан, а к видам малых цветных металлов относят кобальт, кадмий, ртуть и редкоземельную группу. Легкие используют для снижения массы конструкций, малые – в химической промышленности и электронике.
Свойства цветных металлов включают теплопроводность, электропроводность, плотность, коррозионную стойкость и технологичность. Правильный выбор материала обеспечивает долговечность, прочность и эффективность конструкции.
Сплавы на основе цветных металлов создаются для улучшения прочности, коррозионной стойкости и литейных свойств. К ним относятся латуни, бронзы, силумины, магниевые и цинковые литейные сплавы, используемые в машиностроении и приборостроении.
Получение цветных металлов осуществляется методами электролиза, пирометаллургии, гидрометаллургии и восстановления руд. Технология зависит от химических свойств металла и состава руды.
Наиболее востребованы алюминий, медь и цинк благодаря малой плотностью, коррозионной стойкостью и разнообразию сплавов. Они хорошо поддаются обработке, широко применяются в строительстве, электронике и транспорте.
Сплавы на основе меди – это бронзы и латуни, отличающиеся высокой прочностью, износостойкостью и хорошей теплопроводностью. Литейные цинковые сплавы обладают пластичностью, низкой температурой плавления и используются для точного литья мелких деталей.
Деформируемые сплавы алюминия (серии 5xxx, 6xxx) используют для профилей, листов и конструкционных элементов. Деформируемые сплавы магния применяют в авиации и автомобилестроении благодаря минимальному весу и высокой удельной прочности.
Напишите в комментариях, приходилось ли вам использовать цветные металлы в своем доме (например, облицовка стен, проектирование лестницы, изготовление светильника)?
Ответить
Комментарии
Отзывов нет. Будьте первым!