Схема – классификация черных металлов и сплавов

Черные металлы - железо, кобальт, марганец. Железо занимает 5.1 % от веса земной коры.

В чистом виде не встречается. Применяется в виде сплавов.

Таблица 22

Сплавы железа

G                            Цветные металлы и их сплавы

Алюминий — пластичный металл серебристо-белого цвета, обладающий малой плотностью (2700 кг/м³), высокой теплопроводностью, стойкостью к коррозии, так как на воздухе покрывается окисной пленкой, защищающей его от разрушения, но неустойчивый к действию щелочей. Температура плавления его 660 °С. Для изготовления хозяйственных товаров используют алюминий в виде сплавов с медью, марганцем и другими металлами, так как в чистом виде он имеет небольшую твердость. Алюминиевые сплавы подразделяют на деформируемые (дюралюминий и др.), которые хорошо поддаются механической обработке, и литейные. Литейные алюминиевые сплавы бывают первичные, получаемые из алюминия, магния, кремния и других металлов, и вторичные, получаемые переплавкой алюминиевого лома, содержащие железо. Из литейных и алюминиевых сплавов изготовляют литую посуду и другие товары.

Медьв чистом виде — металл розовато-красного цвета плотностью 8,9, с температурой плавления 1083 °С. Она обладает высокой теплопроводностью, электро­проводностью, мягкостью и пластичностью, во влажной среде легко окисляется и ее поверхность покрывается зеленоватым налетом. В чистом виде медь применяют для производства электропроводов и других изделий. Для изготовления хозяйственных товаров используют сплавы меди — латунь, бронзу, мельхиор и нейзильбер.

Медь и ее сплавы могут окисляться и покрываться зеленоватым налетом, обладающим токсичностью, поэтому посуду, предназначенную для приготовления и хранения пищи, покрывают с внутренней стороны оловом.

Латунь—желтовато-золотистый сплав меди с цинком (от 4 до 47%). Она отличается большей стойкостью к коррозии, прочностью, вязкостью и легко обрабатывается. Применяют ее для изготовления тазов для варки варенья, самоваров и др.

Бронза— сплав меди с оловом и другими металлами, например с алюминием. Из нее изготовляют литьем различные художественные изделия, детали люстр и другие изделия, так как она обладает способностью хорошо заполнять литейные формы.

Мельхиор — сплав меди и никеля, белого цвета, хорошо обрабатывается штамповкой. Несколько похож на серебро, поэтому его используют для изготовления столовых приборов и посуды.

Нейзильбер— сплав меди с никелем и цинком, белого цвета, применяют для изготовления посуды и ювелирных изделий.

Цинк — металл белого цвета с синеватым оттенком, плотностью 7140 кг/м³, с температурой плавления 419,4 °С. На воздухе он покрывается белой, состоящей из углекислого цинка пленкой, предохраняющей его от дальнейшей коррозии. При нагревании цинк легко прокатывается и обрабатывается. Используют его в сплавах меди, а также в чистом виде для оцинковки листовой стали и стальной посуды. Цинк легко растворяется во многих пищевых продуктах, обладающих кислотными и щелочными свойствами, и кипящей воде, поэтому в оцинкованной посуде нельзя хранить пищевые продукты и приготовлять пищу.

Олово— металл серебристо-белого цвета, обладающий высокой стойкостью к коррозии и пластичностью. Плотность его 7300 кг/м³, температура плавления — 231 °С. Олово применяют для получения разных сплавов, мягких припоев и в качестве защитных покрытий.

Никель— металл серебристого цвета, плотностью 8900 кг/м³, с температурой плавления 1455 °С, отличается твердостью, прочностью, стойкостью к коррозии и действию органических кислот. Его применяют в качестве декоративных и антикоррозионных покрытий поверхностей металлов и для получения хромоникелевых сталей.

Хром— металл серебристого цвета с голубоватым оттенком, плотностью 7140 кг/м³, тугоплавкий, температура плавления его 1910 °С. Этот металл очень твердый, стойкий к истиранию, действию коррозии и кислот. Применяют хром для получения легированных сталей и для декоративных и антикоррозионных покрытий.

Серебро— блестящий металл плотностью 10 500 кг/м³, с температурой плавления 960 °С; обладает высокой пластичностью, стойкостью к коррозии; под действием сероводорода и других сернистых соединений чернеет. Из него изготовляют ювелирные изделия (в виде сплавов с другими металлами), посуду, столовые приборы, зеркала, применяют его и в качестве декоративного антикоррозионного покрытия других металлов.

!   Составьте опорный схемоконспект по цветным металлам и их сплавам.

 G                      5.3. Коррозия металлов и способы защиты от нее

Коррозия металлов — это разрушение их вследствие окисления под воздействием различных внешних условий. Коррозия металлов бывает сплошной равномерной - по всей поверхности изделий, местной — на отдельных участках изделий в виде пятен, точек и углублений и межкристаллитной — разрушение происходит по границам кристаллов металлов. В результате коррозии ухудшаются не только внешний вид, гигиенические свойства и качество изделий, но и их эксплуатационные свойства. Для защиты металлов от коррозии применяют легирование и изолирование поверхности изделий от воздействий агрессивных сред.

Легированием — введением в сплав металлов, устойчивых к коррозии (хрома, никеля и др.),— повышается устойчивость к коррозии сплавов, в частности нержавеющей стали.

Изолирование поверхности изделий от действия агрессивных сред заключается в создании на их поверхности защитных пленок (оксидных, фосфатных), тонких слоев металлов, стойких к коррозии, нанесении неметаллических покрытий.

На поверхности металлов для предохранения их от дальнейшего окисления и разрушения создают защитные оксидные и фосфатные пленки (пассивирование). К пассивированию относятся анодирование, эматалирование, воронение, фосфатирование.

Анодирование— получение электрохимическим способом на поверхности алюминиевых изделий оксидных пористых пленок, хорошо окрашиваемых органическими и минеральными красителями в различные цвета, в том числе и «под золото».

Эматалирование — это анодное окисление алюминия в растворе щавелевой кислоты с помощью электрического тока для получения эмалевидной пленки толщиной 10—12 мкм. Эта пленка отличается прочностью, стойкостью к истиранию и химическим воздействиям, окрашивается в различные цвета.

Воронение— создание на поверхности стальных изделий нагреванием или химическим способом слоя закиси — окиси железа черного или темно-синего цвета. Под действием ударов или трения этот слой может разрушаться или отслаиваться.

Фосфатирование — получение химическим способом на поверхности стальных изделий пленки, хорошо защищающей металл от коррозии и часто служащей грунтом перед окрашиванием или лакированием.

Металлические защитные покрытиянаносят различными способами: горячим (погружением изделий в ванну с расплавленным металлом), гальваническим (в гальванических ваннах, в которых катодом является защищаемое изделие, анодом — пластины из покрываемого металла) и методом распыления алюминия, никеля и других металлов с помощью пистолетов и др. Горячим способом часто производят лужение, оцинковку изделий, а гальваническим — хромирование, никелирование, серебрение.

К неметаллическим защитным покрытиямотносятся эмалирование, защита ингибиторами, смазками, красками, различными лаками, пластмассами и др.

Эмалирование— нанесение на поверхность изделий из стали и чугуна стеклянных покрытий. Эмали получают сплавлением стеклообразующих материалов (кварцевого песка, соды, мела и др.), глушителей (двуокиси олова), красителей и окислов металлов, усиливающих сцепление эмали с металлом. Эмалевые покрытия металлических изделий чаще всего бывают двухслойными, иногда трехслойными. Поверхность эмали должна быть равномерно окрашенной, блестящей, устойчивой к температурным колебаниям, действию пищевых кислот, моющих средств.

Ингибиторы — органические вещества, замедляющие процесс коррозии. Применяют ингибиторы контактного действия и летучие. Ингибиторы контактного действия защищают непосредственно покрываемый ими металл. Летучие ингибиторы вводят в состав лакокрасочных материалов, смазки, упаковочной бумаги (путем пропитки). При испарении летучие ингибиторы конденсируются на поверхности изделий и защищают их от коррозии.

В качестве антикоррозионных смазок применяют загущенные минеральные масла (машинное, вазелин и др.), не содержащие кислот, которые вызывают коррозию металлов.

Окрашивание и лакирование — механическая защита поверхности изделий от различных внешних воздействий. Для этой цели используют масляные и эмалевые краски, масляные, асфальтобитумные и другие лаки, которые наносят в два-три слоя для лучшей защиты от коррозии.

Пластические массы (полиэтилен, поливинилхлорид и др.) широко применяют для защиты металлов от коррозии. Наносят их на поверхность изделий разными способами. На поверхности изделий образуется ровная плотная пленка пластмассы, прочно соединяющаяся с металлом, хорошо защищающая его от коррозии и придающая изделиям красивый внешний вид.

Запишите в тетрадь схему-классификацию покрытий.

Схема – классификация покрытий:

(металлические и неметаллические)

Металлические покрытия (один металл покрывает другой металл)

Имеются несколькоспособов нанесения покрытий:

• окунание;
• гальванический способ;
• термодиффузия;
• напыление

Горячий способ.

• Окунание – погружение в расплавленный металл. Надежный древний способ, обеспечивающий долговечность изделий. Но имеет недостаток - большой расход металла.
• Лужение - покрытие оловом (пленка белая, не очень прочная, безвредная, чернеет со временем).
• Оцинкование - покрытие цинком (пленка серебристо-серого цвета, токсична). Имеют характерный рисунок, напоминающий морозный рисунок на стекле.

2.Гальванический способ (алхимический способ), основан

• Никелирование-покрытие никелем. Никель - блестящая поверхность серебристо белого цвета с желтоватым оттенком. Имеет невысокую прочность, тускнеет.
• Хромирование- покрытие слоем хрома. Блестящая поверхность серебристо- белого цвета с синеватым оттенком, дороже и прочнее никелирования. Блестящие части автомобилей, карманных часов, измерительных приборов.
• Позолочение, посеребрение – покрытие золотом, серебром.
• Цинкадмиевые - переливы цвета.
• Кадмиевые - белое, матовое, без блеска.

3.Плакирование -процесс совместной прокатки 2х металлов – в результате получают биметаллы. Плакируют дюралюминий + алюминий; сталь + медь; сталь + латунь; сталь + нержавеющая сталь. Способ получения покрытий из двух или больше разнородных металлических слоев, который соединяется с металлической прокаткой.

4.Металлизация -процесс напыления металла. Цинка, алюминия с помощью пистолета распылителя. Твердое, износостойкое и жаропрочное покрытие.

Неметаллические покрытия

Неорганический способ.

• Эмалирование – на изделия из стали, чугуна наплавляется эмаль - заглушенное стекло с красителем. Эмаль бывает двух видов – грунтовая и покровная (цветная, белая). Эмаль придает изделию хорошие гигиенические свойства, безопасность, улучшает внешний вид. Грунтовая эмаль обеспечивает прочное сцепление покрывной эмали и металла. Недостаток - отскоки эмали из-за малой сцепляемости, утяжеление веса.
• Оксидирование-образование окисных пленок на поверхности изделий. Оксидирование по стали называется воронение – пленка окиси железа черного цвета или синевато – черного, получается варкой стали в щелочи.
• Анодирование - образование окисной пленки на алюминиевых изделиях электрохимическим способом. Покрытие золотистого или серебристого цвета. Анодирование алюминия химическим путем называется Травлением - в изделиях поверхность белая, матовая.
• Эматалирование - образование плотной непрозрачной пленки на алюминии - эматаль, имитирующая эмаль.
• Фосфатирование - получение пленки темно серого цвета из солей фосфорной кислоты. Пленка пористая, неустойчива к истиранию.

Органический способ.

• Покрытия лакокрасочные, не стойкие к температуре и влаге, непрочные.
• Покрытие полимерными пленками (полиэтилен, капрон, полиуретан, фторопласт).