Температура плавления олова и свинца


Плавка свинца и олова, температуры плавления металлов

Свинец — легкоплавкий металл, поэтому расплавить его довольно просто, даже не имея специального оборудования. Главное, что нужно знать — какова температура плавления свинца. От этого зависит выбор емкости, в которой будет происходить плавка. Для свинца подойдет обычная консервная банка, так как жесть для нее изготавливают из стали, которая плавится при температуре в несколько раз больше, чем у выплавляемого металла.

Свинец и его свойства

Грязно-серый цвет этого металла — результат того, что в атмосфере на его поверхности за короткое время образуется окисная пленка. Именно она придает такой невзрачный вид свинцу. Однако, если несколько раз провести напильником по поверхности металла, то под тонким слоем оксидной пленки станет видна блестящая поверхность с голубоватым оттенком. Это очень мягкий и тяжелый материал, он почти в полтора раза тяжелее стали. Плотность свинца — 11,34 г/куб.см, а плотность железа — 7,80 г/куб.см.

Свинец был открыт в древности примерно 4000 — 4500 лет до нашей эры. В современной промышленности его получение происходит в основном металлургическим способом из свинцовых руд и концентратов.

У свинца низкая температура плавления — всего 327 °C, а температура кипения — 1749 °C. Следует учитывать токсичность свинцовых паров и то, что этот химический элемент плохо выводится из организма. Чем больше нагревается расплавленный свинец, тем больше он испаряется. Поэтому помещение, в котором происходит плавка, должно хорошо проветриваться.

Именно благодаря невысокой температуре плавления свинец используют при изготовлении мягких припоев вместе с оловом.

Характеристика олова

Плавится при 232 °C, кипит при 2600 °C, отлично сплавляется с разными металлами, благодаря высокой пластичности хорошо поддается ковке. Паяльное олово используется в качестве припоя, так как оно хорошо смачивает металлы. Промышленное получение олова значительно сложнее чем свинца, поэтому оно гораздо дороже.

В отличие от свинца олово выглядит гораздо привлекательнее. Этот серебристо-белый металл безопасен для здоровья человека. Оловом часто покрывают поверхности металлических изделий в местах, где они контактируют с пищей: посуду, консервную жесть, пищевую фольгу и другие. Однако оловянная пыль и пары при вдыхании могут вызвать опасное влияние на человеческий организм. Кроме производства тары для продуктов питания, олово широко используется в разных припоях и других сплавах, например, в антифрикционных и подшипниковых. Этот материал значительно легче свинца, его плотность 7,3 г/куб.см.

Олово полиморфно, то есть оно может существовать в различных модификациях в зависимости от температуры. При температуре ниже 13 °C белое олово (β-модификация) переходит в серое олово (α-модификацию). В результате этого фазового перехода блестящие оловянные изделия рассыпаются в порошок серого цвета. Причем при контакте с порошком белое олово как бы заражается от него и превращается в серое. Такое явление получило название «оловянная чума».

По некоторым данным, именно оно стало главной причиной гибели экспедиции Роберта Скотта на Южный полюс. Керосин, хранившийся на промежуточных складах, вытек из канистр, пропаянных по швам оловом, которое рассыпалось в порошок на морозах Антарктики. Таким образом, члены экспедиции остались почти без топлива.

Припои для пайки

Припои классифицируют по разнообразным характеристикам: степени плавления при пайке, способу изготовления, основному металлу, способности к флюсованию и др. По температуре расплавления припои бывают:

  1. Легкосплавные, плавятся при менее 145 °C.
  2. Мягкие, плавятся при температуре от 145 °C до 400 °C.
  3. Твердые, температура плавления выше 400 °C.

Легкосплавные применяют для пайки материалов критичных к перегреву, можно назвать такие марки, как сплав Ньютона, сплав Гутри, сплав Вуда, ПОСВ 32−15−53.

Мягкие применяют для лужения и пайки швов посуды, электроаппаратуры, печатных плат, трубок теплообменников. Самые распространенные из них это оловянно-свинцовые (см. табл.1).

Твердые припои дают высокую прочность соединения и применяются для пайки несущих конструкций. К этим припоям относятся медно-цинковые (ПМЦ-36, ПМЦ-48, ПМЦ-54), серебряные (ПСр72, ПСр70, ПСр50, ПСр50Кд, ПСр12М) и другие.

Оловянно-свинцовые припои

Сплав олова со свинцом с содержанием олова от 10 до 90% называется припоем ПОС. Можно привести следующие обозначения марок таких припоев:

  • ПОС40 — содержит 40% олова, остальное — свинец, плавится при 235 градусах, применяется в промышленности для лужения и пайки электроаппаратуры, изделий из оцинкованной стали;
  • ПОС90 — 90% олова, 10% свинца, расплавляется при 222 градусах, нашел свое применение при изготовлении посуды и медицинской аппаратуры;
  • ПОССу 30−0,5 — 30% олова, 0,5% — сурьма, остальное — свинец, жидким становится при 255 градусах, служит для лужения и пайки листов цинка, обычной и нержавеющей стали, проводов, радиаторов.

В зависимости от процентного соотношения олова и свинца изменяется температура плавления разных марок припоя.

Температуры плавления припоев (в °С). Таблица 1

Плавление металлов

Плавление — это процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое. В отличие от сплавов, у чистых металлов плавление и затвердевание (кристаллизация) происходит при неизменной строго определенной температуре. По ней различают металлы:

  • легкоплавкие, плавятся при температурах до 600 °C;
  • среднеплавкие — от 600 °C до 1600 °C;
  • тугоплавкие — свыше 1600 °C.

В таблице 2 указано, при какой температуре плавится свинец, при какой температуре плавится олово и другие металлы.

Температуры плавления металлов (в °С). Таблица 2

Температура плавления олова и свинца

Одним из наиболее распространенных металлов во всем мире можно назвать олово. Оно использовалось кузнецами на протяжении многих столетий для изготовления самых различных вещей. Еще до появления металлургической промышленности кузнецы знали, при какой температуре плавится олово, какими физико-химическими свойствами оно обладает. Важным моментом является то, что сплав олова и меди можно считать первым проявлением развития металлургии как отдельной отрасли. Первое искусственное соединение, созданное человеком, во многом зависело от достаточно низкой температуры плавления соединяемых металлов.

Получение и применение

В чистом виде рассматриваемый элемент не встречается. Он входит в состав касситерита в виде оксида. Много столетий назад этот металл добывался в открытых шахтах, но сегодня подобные месторождения практически не разрабатываются. Для получения олова проводится очистка руды. Концентрация элемента составляет 1%. Для получения 1 килограмма рассматриваемого металла приходится перерабатывать около центнера руды.

Температура плавления свинца и олова относительно невысокая, что определяет возможность использования этих материалов в домашних условиях на момент проведения пайки. Продаются металлы в виде небольшого прутка.

Тот факт, что температура плавления олова и свинца примерно одинаковая, определяет смешивание этих элементов для получения сплава с более привлекательными эксплуатационными качествами. Кроме этого, в олово могут добавлять серебро, медь и другие элементы.

Проведение плавки металла

У олова температура плавления во многом зависит от того, есть ли примеси. Температура, при которой металл становится пластичным или жидким, может варьировать в пределе от 145 до 250 градусов Цельсия в зависимости от состава. При необходимости можно провести расплавку большого количества металла для его заливки по форме.

При выборе материала для создания формы учитываются нижеприведенные моменты:

  1. Структура не должна смачиваться жидким оловом. В противном случае форма может изменить свои размеры.
  2. Используемый материал должен выдерживать воздействие температуры не ниже 250 градусов Цельсия. В противном случае после заливки форма потеряет свои основные эксплуатационные качества.

Стоит учитывать, что в жидкой форме рассматриваемый металл может окисляться при контакте с воздухом. Твердое вещество, наоборот, обладает повышенной устойчивостью к кислородной коррозии.

Довольно большое распространение в электротехнике получил трехкомпонентный сплав, основой которого стал свинец. В качестве дополнительных компонентов могут использоваться олово и серебро. При производстве подобного сплава уделяется внимание тому, что концентрация металла не должна быть менее 95%. При подобном варианте сочетание веществ температура плавления составляет около 220 градусов Цельсия.

Изготовление припоя

Для того чтобы повысить эксплуатационные характеристики припоя, в его состав добавляется небольшое количество сурьмы. Подобный вариант исполнения припоя применяется для пайки различных радиодеталей, особенно ответственных участков.

При выборе припоя следует уделить внимание и сплаву с серебром в составе. Его эксплуатационными качествами можно назвать:

  1. Существенно повышается срок эксплуатации. За счет серебра структура становится более устойчивой к процессу окисления.
  2. За счет повышения концентрация серебра появляется возможность использовать припой при изготовлении различных деталей промышленной техники. Однако серебро существенно повышает стоимость сплава, а также изготавливаемого изделия. Именно поэтому сплавы с высокой концентрацией серебра используют для изготовления важных деталей.

Проводится добавление в состав цинка, но подобные сплавы пользуются меньшей популярностью. Это связано с достаточно высокой химической активностью цинка. За счет взаимодействия с окружающей средой подобный сплав быстро разрушается. На основе цинкосодержащей смеси производятся припайные пасты, которые имеют относительно небольшой срок службы. Температура плавления в этом случае составляет 200 градусов Цельсия.

На протяжении многих лет используется и чистое олово в качестве полупроводникового припоя. Температура плавления этого элемента в чистом виде составляет 240 градусов Цельсия. Применяются они исключительно в промышленности, что связано с высокой стоимостью. В чистом виде из-за существенного повышения температуры структура олова перестраивается, на поверхности появляются черные пятна, которые указывают на существенное ухудшение основных качеств.

Температура плавления припоя. Свойства припоев и подшипниковых материалов

Температура плавления и другие свойства припоев на основе олова и свинца

В таблице представлена температура плавления припоев распространенных марок на основе олова и свинца, а также их  теплофизические и механические свойства. Свойства припоев даны при комнатной температуре.

В таблице приведены следующие свойства: температура плавления припоев (солидус и ликвидус) в градусах Цельсия, плотность припоев, удельное электрическое сопротивление, коэффициент теплопроводности, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударная вязкость, твердость по Бринеллю, HB.

Температура плавления припоев (ликвидус — жидкое состояние припоя) на основе свинца и олова находится в диапазоне от 145 до 308°С. Следует отметить, что температура плавления припоя, равная 145°С, соответствует припою ПОСК 50-18, который относится к категории легкоплавких припоев. При температуре 308 градусов Цельсия в жидком виде находится припой ПОССу 5-1.

Рассмотрены свойства следующих припоев: ПОС 90, ПОС 61, ПОС 40, ПОС 10, ПОС 61М, ПОСК 50-18, ПОССу61-0,5, ПОССу 50-0,5, ПОССу 40-0,5, ПОССу 35-0,5, ПОССу 30-0,5, ПОССу 25-0,5, ПОССу 18-0,5, ПОСу 95-5, ПОССу 40-2, ПОССу 35-2, ПОССу 30-2, ПОССу 25-2, ПОССу 18-2, ПОССу 15-2, ПОССу 10-2, ПОССу 8-3, ПОССу 5-1, ПОССу 4-6.

По данным таблицы видно, что плотность припоев меняется в пределах от 7300 до 11200 кг/м3. Припоем с минимальной плотностью является оловянно-свинцовый припой ПОСу 95-5. Наиболее тяжелым из рассмотренных припоев является припой ПОССу 5-1 — плотность такого припоя имеет величину 11200 кг/м3.

Теплопроводность припоев в таблице дана в размерности ккал/(см·с·град). Припоями с максимальной теплопроводностью являются ПОС 90 и ПОСК 50-18 — их теплопроводность равна 0,13 ккал/(см·с·град).

Температура плавления припоев на основе серебра, их плотность и удельное электрическое сопротивление

К серебряным припоям относятся такие припои, как ПСр72, ПСр71, ПСр70, ПСрМО68-27-5, ПСр65, ПСр62, ПСр50, ПСр50КД, ПСрМЦКд45-15-16-24, ПСрКДМ50-34-16, ПСр45, ПСр40, ПСр37,5, ПСр25, ПСр25Ф, ПСр15, ПСр12М, ПСр10, ПСр010-90, ПСрОСу8 (Впр-6), ПСрМО5 (Впр-9), ПСрОС 3,5-95, ПСр3, ПСрО 3-97, ПСрОС3-58, ПСр3Кд, ПСр2,5, ПСр2,5С, ПСр2, ПСрОС2-58, ПСр1,5, ПСр1.

Плотность припоев на основе серебра изменяется в пределах от 7400 до 11400 кг/м3. Низкая плотность припоя, содержащего серебро, свойственна таким припоям, как: ПСрОСу8, ПСрМО5, ПСрОС 3,5-95 и ПСр010-90. Наиболее тяжелый припой — это ПСр3, его плотность равна 11,4 г/см3.

Температура плавления припоев на основе серебра находится в диапазоне от 183 до 860°С. Припоем с наименьшим удельным электрическим сопротивлением является серебряный припой ПСр72 — его электросопротивление равно 2,1 мкОм·см.

Удельное электрическое сопротивление припоев значительно изменяется в зависимости от марки припоя. Оно может иметь значение в интервале от 2,1 (у припоя ПСр72) до 37,2 мкОм·см — у ПСр37,5.

Примечание: плотность и удельное электрическое сопротивление припоев указаны при комнатной температуре.

Температура плавления припоев и легкоплавких сплавов

В таблице даны значения температуры плавления припоев и легкоплавких сплавов на основе ртути Hg, цезия Cs, калия K, висмута Bi, таллия Tl, индия In, олова Sn, свинца Pb, кадмия Cd, сплав Вуда, сплавы Роуза (Розе), золота Au, магния Mg, цинка Zn, серебра Ag.

Значения температуры плавления припоев и сплавов в таблице приведены начиная с самых легкоплавких сплавов и находятся в диапазоне от -48,2 до 262°С. В сплавах с отрицательной температурой плавления (от минус 48,2°С) преобладает содержание ртути и щелочных металлов. Легкоплавкие сплавы с температурой плавления от 200 до 260°С имеют в своем составе преимущественное содержание висмута и таллия.

Примечание: эвт — эвтектические сплавы или близкие к ним; для неэвтектических сплавов приводятся значения температуры солидуса.

Плотность припоев и баббитов, их теплопроводность и КТлР

В таблицах даны теплофизические свойства некоторых припоев и  баббитов (антифрикционных подшипниковых материалов) при комнатной температуре. Представлены такие свойства, как: плотность, коэффициент температурного расширения и теплопроводность.

Указаны свойства следующих припоев и баббитов: ПОС-30, ПОС-18, ПСр45, ПОЦ70, ПОЦ60, 34А, эвтектический силумин; баббиты, Б83, Б16, БКА, Б88, Б89, Б6.

Следует отметить, что плотность припоев, коэффициент температурного расширения (КТлР) и теплопроводность припоев и баббитов имеют близкие значения, за исключением припоя 34А и эвтектического силумина, которые в 2-4 раза легче.

Состав и теплопроводность припоев и баббитов при различных температурах

В таблице представлен состав и значение коэффициента теплопроводности алюминиевых антифрикционных сплавов, баббитов и припоев при температуре от 4 до 300 К (от -269 до 27°С).

Рассмотрены следующие припои и подшипниковые материалы: АН2,5, АО6-1, БКА, Б16, Б83, Б88, ПОС61, ПОС18, ПОССу18-2, ПОССу40-2, сплав Вуда, сплав Розе, ПСр25, ПСр44, ПСр70.

Наиболее теплопроводным антифрикционным сплавом, по данным таблицы, является сплав АО6-1 — его теплопроводность равна 180 Вт/(м·град). Наибольшую теплопроводность среди рассмотренных припоев имеет серебряный припой ПСр70 (на основе серебра и меди) — теплопроводность этого припоя равна 170 Вт/(м·град).

Источники:

  1. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.:Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
  2. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.
  3. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.
  4. Цветные металлы. Справочник. — Нижний Новгород: «Вента-2», 2001. — 279 с.

Температура плавления олова и свинца :: SYL.ru

Олово - один из самых изученных человеком металлов. Оно было открыто еще в доисторические времена. Уже древний человек знал, какова температура плавления олова, физико-химические свойства этого металла и диапазон его применения в повседневной жизни. Сплав олова и меди является первым опытом человека в металлургии, первым искусственным металлическим соединением, созданным руками человека.

Олово в природе

Важнейшие природные соединения – это касситерит, в который входит оксид олова, и станнин (оловянный колчедан). В древности этот металл добывали в открытых шахтах, но в современном мире открытых месторождений олова практически не осталось. В промышленных масштабах его выплавляют из руд, содержащих около 1 % этого вещества. Таким образом, чтобы получить 1 кг чистого олова, нужно переработать центнер руды.

Использование олова

Одно из наиболее известных применений олова – пайка. Невысокая температура плавления позволяет паять в домашних условиях. Для пайки этот металл продается в виде небольших прутков диаметром до 10 мм.

Достаточно часто предлагаются сплавы с различными добавками – со свинцом, серебром, медью, индием и другими. Температура плавления олова и свинца ниже, чем чистого олова, поэтому процесс пайки проходит быстрее.

Благодаря физическим характеристикам этот металл можно хранить в нормальных условиях в жидком виде. Низкая температура плавления олова позволяет запаивать металлическую жидкость в стеклянные ампулы для лабораторных или других исследований.

Плавка олова

Олово достаточно легко расплавить в больших количествах и отлить в форму из графита или любого другого материала. Средняя температура плавления олова не превышает 240°C. Основные требования к материалу для форм заключаются в следующем:

  • вещество не должно смачиваться жидким оловом;
  • материал должен выдерживать температуру в 250°C, не разрушаясь и не меняя своей формы.

Расплавленный металл способен окисляться на открытом воздухе, а твердое вещество довольно устойчиво к кислородной коррозии. Иногда это свойство используется для нанесения металлического слоя на жестяные изделия. Но в отличие от цинкового напыления, оловянное не придает изделию электрохимическую защиту – в случае царапины коррозия быстрее разъест поверхность с оловянным покрытием, а не с цинковым.

Олово для пайки

Температура плавления зависит от количества и состава примесей в прутке. О том, какая температура плавления олова, можно узнать из таблицы наиболее распространенных сплавов.

В электротехнике хорошо зарекомендовали себя трехкомпонентные сплавы на основе свинца, серебра и олова. Процентное соотношение примесей в припое различно: стандарты по добавкам до сих пор не выработаны. Все производители сходятся в одном – содержание олова в сплаве не должно быть меньше 95 %. Температура плавления припоя олова в этой композиции колеблется в диапазоне 217-221° C.

Для улучшения характеристик припоя в него вводят небольшое количество сурьмы. Данная композиция применяется для пайки радиодеталей в наиболее ответственных участках.

Хорошо зарекомендовали себя сплавы с содержанием серебра. Наличие этого благородного металла улучшает технические характеристики готового изделия и повышает срок его эксплуатации. Сплавы с большим содержанием серебра применяются в различных средствах связи и в промышленной технике.

Цинкосодержащие сплавы не слишком хорошо распространены. Причиной такой нелюбви является повышенная химическая активность цинка. Из-за его взаимодействия с окружающей средой цинкосодержащие соединения довольно быстро разрушаются, к тому же при работе с ними необходимо использовать активные флюсы. Припойные пасты с содержанием этой добавки не предназначены для длительного хранения. Температура плавления олова для пайки с содержанием цинка достаточно высока. Например, известное соединение Sn91Zn9 плавится при температуре 200°C.

Олово и свинец

Как и олово, свинец в виде сплавов и добавок используется человеком с незапамятных времен. Этот недорогой и распространенный металл обладает свойствами, повышающими качество припоя и его эксплуатационные характеристики.

Припои, в состав которых входит свинец, называются свинцовосодержащими. Соединения свинца очень вредны для здоровья, поэтому применение соединений этого металла весьма ограничено. В прошлом широкое распространение свинцовых припоев было обусловлено хорошими эксплуатационными характеристиками сплава и его низкой температурой обработки. Температура плавления олова и свинца не превышает 190°C. Несмотря на строгие ограничения, припои со свинцом широко используются в отдельных отраслях промышленности, например в оборонном производстве и в секторе ядерной энергетики.

Использование чистого олова

Полупроводниковая промышленность использует припои с высоким содержанием чистого олова, в котором на один атом стороннего металла припадает 999999 атомов чистого металла. Температура плавления олова в чистом виде 240°С. Но в бытовых условиях такие припои не пользуются спросом: дело в том, что при понижении температуры этот металл преобразует свою структуру, на поверхности изделия появляются серые пятна –так называемая оловянная чума. Добавки различных компонентов изменяют эту температуру и придают оловянным сплавам большую устойчивость.

Сплав олова со свинцом: структура, свойства, сферы применения

На протяжении многих лет человек добывал новые металлы, создавал с их помощью соединения, которые обладали новыми параметрами. Сплав олова со свинцом используется в разных направлениях промышленности.

Сплав олова со свинцом

История открытия

Прежде чем говорить о производстве сплава нужно разобраться с тем, откуда появились его главные составляющие. По археологическим находкам историки установили, что впервые свинец появился 6 тыс. лет назад. Он содержался в серебряных рудах.

Благородный металл использовался для изготовления украшений, посуды, столовых приборов. Свинец считался отходом и поэтому не использовался. Однако постепенно люди заметили свойства этого материала. Сегодня он используется при производстве:

  • сплавов;
  • аккумуляторов;
  • конструкций, защищающих от радиоактивного излучения;
  • красящих составов, припоев для радиоэлектроники;
  • защитной оболочки для проводов.

Этот материал применяют в автомобилестроении.

Олово появилось около 3500 лет назад. Изначально оно использовалось для изготовления столовых приборов. В современной промышленности этот материал используется для создания консервных банок. Началось это с 1810 года, когда люди научились хранить продукты с помощью металлических емкостей. Олово используется при изготовлении радиаторов для автомобилей, подшипников.

Олово часто применяется для изготовления деталей промышленного оборудования. Это связано с его повышенным показателем твердости, прочности. Соединения этого металла со свинцом используется при создании подшипников, так как смесь считается износоустойчивой.

Состав и структура

Соединения часто содержат не только два основных компонента, но и легирующие добавки. Основной из них является сурьма. Соединением может содержать до 15% этого вещества. Другими легирующими добавками является серебро, кадмий висмут. Серебро, сурьма действуют одинаково. Их добавляют, когда нужно увеличить температуру плавления материала. Если нужно сделать смесь менее тугоплавкой, она насыщается висмутом, кадмием.

Когда нужно создать износоустойчивый материал, который будет выдерживать постоянное трение, смесь дополняется медью. Благодаря множеству легирующих добавок, которые можно использовать при производстве сплавов олово и свинца, соединения используют в разных направлениях промышленности.

Плавление сплава

Свойства и маркировка

Готовые сплавы на основе олова и свинца обладают рядом свойств, которые делают соединение уникальным:

  1. Температура плавления — до 500 градусов по Цельсию зависимо от процентного содержания легирующих добавок.
  2. Высокий показатель износоустойчивости.
  3. Стойкость к окислению выше, чем у чистых материалов.

Существует два вида соединений свинца: баббиты и припои. Первые обозначаются буквой «Б». Далее указываются буквы легирующих добавок, процентное содержание основного вещества, количество дополнительных компонентов.

Классификация

Особенно распространены сплавы олова и свинца, имеющие название баббиты. Их можно разделить на несколько групп:

  1. Оловянные — обозначаются как Б83, Б89. Содержат сурьму, свинец. Олово выступает основой. Применяется при изготовлении подшипников для промышленного оборудования. Однако основной металл считается дорогим, поэтому часто используются более дешёвые аналоги.
  2. Свинцовые — обозначаются как Б16. Сплавы на основе свинца считаются более выгодными аналогами оловянных соединений. Высокий показатель износоустойчивости позволяет изготавливать из них детали для станков, подвижных механизмов.
  3. Кальциевые — твердые частицы, которые входят в состав этого сплава, представляют собой соединение кальция, свинца. Олово выступает как дополнительный компонент.

Сферы применения

Оловянные сплавы раньше использовались для изготовления посуды, столовых приборов. Сейчас их гораздо чаще применяют для создания консервных банок. Из этого материла в соединении с другими компонентами изготавливают припои, которые бывают нескольких видов:

  1. Легкоплавкие — температура плавления не превышает 150 градусов по Цельсию.
  2. Среднеплавкие — становятся жидкими при нагревании от 200 до 500 градусов.
  3. Тугоплавкие — плавятся при температуре свыше 1100 градусов.

Ещё одна сфера применения сплавов — производство деталей, устойчивых к трению.

Оловянно-свинцовый припой

Особенности производства и обработки

Расходное сырьё получается из руды. Например, чтобы получить 1 килограмм чистого материала, необходимо переработать 100 кг руды. Плавятся оба материала при низких температурах. Для изготовления сплава нужно учитывать следующие особенности:

  1. При изготовлении формы для отливки нужно использовать материал, который не подвержен смачиванию расплавленными расходными металлами.
  2. Форма должна выдерживать нагрев при температуре свыше 250 градусов.
  3. Расплавленные металлы быстро окисляются под воздействием окружающей среды. Твердый металл защищён от окисления.

Если речь идёт о изготовлении припоя, то к соединению добавляют сурьму. Некоторые мастера добавляют серебро. Он обладает следующими особенностями:

  1. Серебро защищает материал от образования ржавчины.
  2. Из-за добавления благородного металла повышается ценник на готовый припой, но расширяется его функциональность.

Есть припои с добавлением цинка. Однако они редко используются. Цинк активно реагирует на воздействие факторов окружающей среды. Он начинает разрушаться, что приводит к нарушению целостности изделия. Лучше использовать смесь сурьмы, олова и свинца. Таким припоем паяют радиодетали, контакты, провода. Изменяя компоненты, мастера добиваются от расходника нужных характеристик. Нельзя забывать про использование флюса.

Сплав олова со свинцом обладает особыми характеристиками. Они изменяются после добавки легирующих компонентов. Применяются готовые соединения для изготовления припоев, износоустойчивых деталей, посуды, столовых принадлежностей, консервных банок.

Как отличаются припои по температуре плавления

Основным материалом, применяемым при пайке, является специальный сплав, называемый припоем. К одной из важнейших его характеристик относится температура плавления.

Существует множество разнообразных сплавов, используемых в качестве припоев при выполнении паяных соединений металлических изделий. Они имеют различия по химическому составу и по физико-механическим свойствам.

Классификация

В соответствии с государственным стандартом, существует следующее классификационное деление припоев по температуре их плавления:

  • низкотемпературные, их также называют мягкими. Температура плавления этих паяльных сплавов не превышает 450 ℃. В свою очередь, данная категория делится на две подкатегории. Паяльные сплавы, плавящиеся при температуре до 145 ℃ называются особолегкоплавкими, плавящиеся в диапазоне от 145 до 450 ℃ относятся к легкоплавким;
  • высокотемпературные или твёрдые. К ним относятся припои с температурой плавления, превышающей 450 ℃. Этот класс сплавов включает в себя три подкатегории. Среднеплавкими считаются те, которые расплавляются при температуре до 1100 ℃, имеющие точку плавления от 1100 до 1850 ℃ называют высокоплавкими. Присадочные материалы, использующиеся при пайке, которые занимают ещё более высокотемпературные позиции, относятся к тугоплавким.

Таблица 1. Температура плавления припоев:

Марка припоя Температура плавления, С°
Сплав Вуда 66-70
Сплав Розе 90-98
Припой ПОИН 52 120
Припой ПОСК 50-18 142-145
Припой ПОСВи 36-4 150-170
Припой ПОС-90 183-220
Припой ПОССу 18-0,5 183-277
Припой ПОССу 50-0,5 183-216
Припой ПОС-63 183
Припой ПОССу 25-0,5 183-266
Припой ПОС-40 183-238
Припой ПОС-30 183-238
Припой ПОССу 30-0,5 183-245
Припой ПОССу 40-0,5 183-235
Припой ПОССу 61-0,5 183-189
Припой ПОС-61 183-190
Припой ПОССу-15-05 184-275
Припой ПОССу-15-2 184-275
Припой ПОССу-40-2 185-229
Припой ПОССу 25-2 185-260
Припой ПОССу-30-2 185-250
Припой ПОССу-18-2 186-270
Припой ПОС-60 190
Припой ЦОП-30 200-315
Припой АВИА-1 200
Припой П200А 220-225
Припой ПОЦ-10 220-225
Припой ПОС-50 222
Припой ПОВи 0.5 224-232
Припой ПОМ-1 230-240
Припой ПОМ-3 230-250
Припой ПОСу 95-5 (бессвинцовый) 234-240
Припой ПОССу-95-5 234-240
Припой ПОССу-4-4 239-265
Припой ПОССу-8-3 240-290
Припой ПОС-18 243-277
Припой ПОССу-4-6 244-270
Припой П250А 250-300
Припой АВИА-2 250
Припой ПОС-35 256
Припой ПОС-25 260
Припой ПОС-4 266
Припой ПОССу-10-2 268-285
Припой ПОС-10 268-299
Припой ПОС-20 268-299
Припой ПОССу-5-1 275-308
Припой марки А 300-320
Припой 34А 530-550
Припой 35А 545
Припой П-81 630-660
Припой П-14К 640-680
Припой П-14 640-680
Припой ПМФОЦр 6-4-0,03 640-680
Припой ПМФ-7 714-850
Припой ПМФ-9 750-800
Припой П-47 760-810
Припой ПМЦ-36 800-825
Припой Алармет 211 800-890
Припой П 21 800-830
Припой Л63 850-910
Припой таблетированный Л63 850-900
Припой ПМЦ-54 876-880
Припой ВПР-28 880-980
Припой П100М 900-950
Припой ЛО 60-1 900
Припой П100 900-950
Припой ЛОК 59-1-0,3 900
Припой МНМц 68-4-2 915-970
Припой ЛНМц 49-9-0,2 920
Припой МНМц 9-23,5 925-950
Припой ЛК 62-0,5 960-1020
Припой ВПР-16 960-970
Припой ВПР-4 1000-1050
Припой ВПР-1 1080-1120
Припой ВПР-11-40Н 1100-1120

Основная суть процесса пайки заключается в смачивании расплавленным присадочным материалом поверхностей соединяемых деталей, которые сами при этом не расплавляются. Исходя из этого, температура плавления припоев должна быть ниже, чем соответствующая характеристика спаиваемых металлов.

Состав паяльных сплавов

Физико-механические свойства плавящихся присадочных материалов, в частности, температура их плавления, определяются содержанием компонентов, входящих в их состав.

Обычно такие сплавы состоят из нескольких химических элементов, но название композиций определяется по тому элементу, который является основным и превосходит все остальные по содержанию. Например, припои на основе олова называют оловянными.

Существует большое семейство припоев, содержащих значительные удельные доли свинца и олова. Такие паяльные сплавы принято называть оловянно-свинцовыми.

Для них принято буквенное обозначение ПОС, после которого следует цифра, показывающая процентное содержание олова в составе этого припоя.

Таблица 2. Химический состав припоев:

Марка припоя

Химический состав, %

Олово

Сурьма

Медь

Цинк

Свинец

Алюминий

ПОС-40

39…41

_

_

Остальное

ПОССу40-0,5

39…41

0,05.-0,5

ПОССу40-2

39…41

1.5…2

ПОССуЗО-О.5

29 31

0,05-0,5

—»—

ПОССуЗО-2

29…31

1,5-2

—»—

А

38,6…42,1

1,5-2

56…59

ЦО-12

12

83

ЦА-15

85

15

Компоненты, входящие в состав припоя, оказывают воздействие на физические качества сплава, образуя нечто новое, не присущее каждому из компонентов в отдельности.

При этом наибольшее влияние на результирующие свойства припоя (такие, как температура его плавления) оказывает элемент, имеющий наибольший удельный вес в сплаве.

Так, паяльные сплавы на основе такого легкоплавкого металла, как олово, относятся к низкотемпературным или мягким. Этим подчёркивается связь температуры плавления металла с его механической твёрдостью.

То есть, металлы, которые плавятся при более низкой температуре, являются более мягкими.

Существует множество припоев, которые создаются на основе меди, алюминия, цинка, серебра, золота, платины. Высокотемпературная пайка осуществляется сплавами, в состав которых входят титан, цирконий, молибден и другие металлы.

Выбор припойного материала

Одним из главных критериев выбора сплава для создания паяного соединения металлических деталей является температура его плавления.

То есть, присадочный материал должен расплавляться раньше, чем основной. Но это не единственное условие выбора.

Жидкий расплав должен хорошо смачивать поверхность основного металла. Кроме этого, к паяному соединению предъявляются определённые прочностные требования.

Правильный подбор присадочного материала для пайки позволяет приблизить прочность соединения к прочности основного металла.

Именно по этой причине при пайке какого-либо металлического изделия стараются использовать присадку на основе такого же металла, как металл изделия.

При этом более низкая температура плавления припоя обеспечивается дополнительными компонентами, входящими в его состав.

Правда, следует заметить, что сравнять эти характеристики при пайке не удаётся никогда. То есть, при механических испытаниях на разрушение излом всегда будет происходить в месте соединения.

В некоторых специфических видах пайки прочность соединения играет не главную роль. Например, при пайке ювелирных изделий основной является эстетическая часть работы. Поэтому изделия из золота, серебра и платины паяются только припоями на основе одноимённых металлов, причём той же пробы.

Разогрев

В зависимости от температуры плавления используемого присадочного материала, применяются различные методы нагрева при пайке. В случае с мягкими материалами, содержащими олово, цинк, свинец, основным инструментом при пайке может служить обычный паяльник.

В качестве примера можно привести сборку и ремонт электронных схем, содержащих компоненты, критичные к перегреву. В этой ситуации обычно используются свинцово-оловянные материалы, имеющие невысокую температуру плавления и электрические паяльники небольшой мощности.

Механическая прочность соединений играет здесь второстепенную роль, главным является обеспечение надёжного электрического контакта.

Когда речь идёт о пайке высокотемпературными материалами, паяльник оказывается бессильным. В этих случаях нагрев осуществляется посредством газовых горелок и специальных установок, использующих токи высокой частоты.

Это относится к промышленной пайке в условиях производственных цехов и использованию твёрдых припоев.

В отдельных случаях, когда спаиваемые детали очень массивны, и при использовании обычных средств нагрева достичь плавления не удаётся, применяются специальные печи, куда заготовки помещают целиком. Только таким способом обеспечивают надежную пайку.

Металлы и сплавы - температуры плавления

Точка плавления - это температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое.

Точки плавления для некоторых металлов и сплавов:

660 Медь 9199 24

932

Металл Точка плавления
( o C)
Адмиралтейство Латунь 900 - 940
Алюминий
Алюминиевый сплав 463 - 671
Алюминий бронза 1027 - 1038
Сурьма 630
Баббит 249
128519
Бериллий

0

Бериллий Медь 865-955
Висмут 271.4
Латунь, красный 1000
Латунь, желтый 930
Кадмий 321
Хром 1860
Кобальт 9959
1084
Купроникель 1170-1240
Золото, 24K чистое 1063
Hastelloy C 1320-1350
Инконель 1390-1425
1390 - 1425
Иридий 2450
Кованое железо 1482 - 1593
Железо, серое литье 1127 - 1204
Ковкое железо 1149
Свинец 327.5
Магний 650
Магниевый сплав 349-649
Марганец 1244
Марганцевая бронза 865-890
Ртуть -890
Молибден 2620
Монель 1300 - 1350
Никель 1453
Ниобий (колумбий) 2470
Осмий 925824

0 Палладий 1555

Фосфор 44
Платина 1770
Плутоний 640
Калий 63.3
Красная латунь 990 - 1025
Рений 3186
Родий 1965
Рутений 2482
Селен 924 217 1411
Серебро, монета 879
Серебро, чистое 961
Серебро, стерлинговое 893
Натрий 97.83
Припой 50-50 215
Сталь углеродистая 1425-1540
Сталь нержавеющая 1510
Тантал 2980
Торий 1750
Олово 232
Титан 1670
Вольфрам 3400
Уран 1132
Ванадий 1900
Цинк 419.5
Цирконий 1854

Золото, серебро и медь - давление и температура плавления

.

фазовых диаграмм твердое тело-жидкость: олово и свинец

Предположим, у вас есть смесь 67% свинца и 33% олова. Это смесь из первой кривой охлаждения, построенной выше. Предположим, он находится при температуре 300 ° C.

Это соответствует набору условий в области фазовой диаграммы, обозначенной как расплавленное олово и свинец.

 

 

А теперь подумайте, что произойдет, если вы охладите эту смесь. В конце концов температура упадет до точки, где она пересекает линию в следующую область диаграммы.

В этот момент смесь начнет давать твердый свинец - другими словами, свинец (но не олово) начинает замерзать. Это происходит при температуре около 250 ° C.

 

 

Возникла небольшая проблема, потому что вы можете встретить два разных способа объяснить, что происходит дальше. Мы посмотрим на оба.

 

Задумываясь об изменении состава жидкости

При замерзании первого свинца состав оставшейся жидкости изменяется.Очевидно, он становится пропорционально богаче оловом. Это немного снижает точку замерзания свинца, и поэтому следующий кусок свинца замерзает при немного более низкой температуре, оставляя жидкость еще более богатой оловом.

Этот процесс продолжается. Жидкость становится все богаче и богаче оловом, а температура, необходимая для замораживания следующей партии свинца, продолжает падать. Набор условий температуры и состава жидкости по существу движется вниз по кривой - пока не достигнет точки эвтектики.

 

 

После достижения точки эвтектики, если температура продолжает падать, вы, очевидно, просто попадаете в область смеси твердого свинца и твердого олова - другими словами, вся оставшаяся жидкость замерзает.

Если вы еще не сталкивались с таким взглядом на это, то, пожалуйста, не учите его сейчас! Второй способ больше соответствует тому, как мы смотрим на другие фазовые диаграммы, и на самом деле о нем не нужно думать.

 

Думая о составе системы в целом

Мы видели, что по мере того, как жидкость постепенно замерзает, ее состав меняется. Но если вы посмотрите на систему в целом, очевидно, что пропорции свинца и олова остаются неизменными - вы ничего не убираете и ничего не добавляете. Все, что происходит, - это то, что все меняется от жидкостей к твердым телам.

Итак, предположим, что мы продолжаем охлаждение за пределами температуры, при которой появляется первый твердый свинец, и температура падает до точки, показанной на следующей диаграмме, - точки четко в области «твердый свинец и расплавленная смесь».

 

 

Что бы вы увидели в смеси? Чтобы выяснить это, вы проводите горизонтальную линию связи через эту точку, а затем смотрите на ее концы.

 

 

На левом конце у вас 100% преимущество. Это твердый свинец, который замерз из смеси. В правом конце у вас есть состав жидкой смеси. Теперь он намного богаче оловом, чем вся система, потому что, очевидно, выделилось изрядное количество твердого свинца.

По мере того, как температура продолжает падать, состав жидкой смеси (как показано на правом конце соединительной линии) будет приближаться к эвтектической смеси.

 

 

Он наконец достигнет эвтектического состава, когда температура упадет до температуры эвтектики - и тогда вся партия замерзнет.

Очевидно, что при температуре ниже температуры эвтектики вы находитесь в области твердого свинца и твердого олова.Это довольно очевидно!

 

Если вы охладите жидкую смесь в правой части фазовой диаграммы (справа от эвтектической смеси), все будет работать точно так же, за исключением того, что вместо твердого свинца образуется твердое олово. Если вы поняли, что произошло раньше, понять, что происходит, совсем не сложно.

Наконец. . . что произойдет, если вы охладите жидкую смесь, имеющую в точности эвтектический состав?

Он просто остается жидкой смесью до тех пор, пока температура не упадет настолько, что все затвердеет.Вы никогда не попадете в неудобные участки фазовой диаграммы.

 

Смеси оловянно-свинцовые в качестве припоя

Традиционно в качестве припоя использовались смеси олова и свинца, но их использование постепенно прекращается из-за проблем со здоровьем, связанных со свинцом. Это особенно актуально, когда припой используется для соединения водопроводных труб, в которых вода используется для питья. Новые припои без свинца были разработаны как более безопасная замена.

Типичные старомодные припои включают:

  • 60% олова и 40% свинца.Это близко к эвтектическому составу (62% олова и 38% свинца), что дает низкую температуру плавления. Он также будет плавиться и чисто замерзать в очень ограниченном диапазоне температур. Это полезно для электромонтажных работ.

  • 50% олова и 50% свинца. Это будет плавиться и замерзать в более широком диапазоне температур. Когда он расплавится, он начнет замерзать при температуре около 220 ° C и, наконец, затвердеть при температуре эвтектики 183 ° C. Это означает, что он остается работоспособным в течение полезного количества времени.Это полезно, если он используется для сантехнических соединений.

.

олово - точка плавления

перейти к содержанию Меню
  • Периодические таблицы
    • Все объекты
    • Атомные числа
    • Атомные массы
    • Атомный радиус
    • Плотности
    • Электронные конфигурации
    • Сродство к электрону
    • Электроотрицательность
    • Энергия ионизации
    • Коэффициент теплопроводности
    • Точки плавления
    • Точки кипения
    • Тепловые мощности
    • Тепло плавления
    • Теплота испарения
    • Коэффициенты теплового расширения
    • Удельное электрическое сопротивление
    • Магнитная восприимчивость
    • Кристаллические структуры
    • Механические свойства
      • Твердость
      • Прочность
      • Модуль упругости
    • Цены на элементы
  • Законы сохранения
    • Закон сохранения материи
    • Закон сохранения энергии
    • Закон сохранения импульса
    • Закон сохранения углового момента
    • Закон сохранения электрического заряда
.

Дендрит олова - MEL Chemistry

Научное описание

Почему дендрит олова растет?

Прикрепив зажимы крокодила к краям чашки Петри, мы присоединяем раствор хлорида олова (II) (SnCl 2 ) к батареям. После подключения электрический ток начинает течь через раствор. Рядом с одним из зажимов происходит реакция восстановления олова:

Sn 2+ (раствор) + 2e - → Sn (твердый)

Олово - это металл, который выделяется (образует твердое тело) в виде твердого элементарного олова.Дендрит олова растет в направлении прохождения электрического тока через раствор; от одного зажима к другому.

Подробнее:

Зажимы типа «крокодил» представляют собой электрические проводники, известные как электроды. Доступны различные типы электродов. Важно узнать о различных типах, которые были изобретены, и понять, какие типы мы используем в нашем эксперименте. Электроды могут быть из металла, графита или полимерного материала. Некоторые из них участвуют в химических реакциях, протекающих в растворе (называемые расходуемыми электродами), другие являются химически инертными (неплавящиеся электроды).

Олово образуется на одном из зажимов в виде дендрита, который растет прямо к другому зажиму. Почему дендрит не появляется как своего рода оловянный «островок» возле первого зажима? Ответ заключается в том, что как только на электроде выросла небольшая часть дендрита олова, он также может проводить электричество. Следовательно, он действует как часть электрода, погруженного в раствор, и поэтому каждая новая ветвь дендрита врастает в раствор.

Важно понимать, что дендриты из различных металлических растворов растут по-разному, потому что каждый металл образует уникальные кристаллы с уникальными свойствами.Олово имеет особую кристаллическую структуру и образует длинные и тонкие, но достаточно прочные кристаллы.

Что такое электролиз?

Электролиз - это процесс, при котором химические реакции вызываются электрическим током. Электролиз происходит, когда ток проходит через раствор (или сплав) определенных веществ, известных как электролиты. Электролиты - это вещества, которые в растворе легко расщепляются на ионы. Например, хлорид аммиака (NH 4 Cl) ​​образует два иона в водном растворе:

NH 4 Cl → NH 4 + + Cl -

Электролиз дает нам возможность образовывать новые вещества, которые выделяются из веществ, присутствующих в растворе, под действием электрического тока.Например, металлическая медь (Cu) осаждается из раствора сульфата меди (CuSO 4 ). Такие продукты также могут образовываться посредством вторичных электродных реакций, например, окисление хлорида олова (II) (SnCl 2 ) до олова (IV) (Sn 4+ ) дает кислород (O 2 ), который выделяется как газ из воды при электролизе.

Подробнее:

Что такое электрический ток? Это поток заряженных частиц. Эти частицы - электроны (электронный ток) или ионы (ионный ток).

Когда электрический ток течет по проводам, он создает отрицательный заряд на одном из электродов (зажимов) и положительный заряд на другом. Это заставляет ионы в растворе перемещаться между зажимами. Положительно заряженный электрод называется анодом, и отрицательно заряженные частицы (анионы) движутся к этому зажиму. Отрицательно заряженный электрод называется катодом, и положительно заряженные частицы (катионы) движутся к этому электроду. Так в растворе образуется ионный ток.

В нашем эксперименте олово оседает на катоде и превращается в красивый дендрит:

Катод - : 2Sn 2+ (раствор) + 4e - → 2Sn (твердый)

На аноде происходит больше реакций. Основной процесс - образование кислорода (O 2 ):

Анод + : 2H 2 O - 4e - → O 2 + 4H +

Одновременно происходит вторичная реакция между выделяющимся кислородом и хлоридом олова (SnCl 2 ):

2SnCl 2 + O 2 + 2H 2 O → 2SnO 2 + 4HCl

Следует отметить, что кислород, который взаимодействует с оловом, на самом деле не является молекулой O 2 .Это больше похоже на атомарный кислород - очень реактивная частица, которая участвует в этой реакции. Он окисляет олово (II) (Sn 2+ ) до олова (IV) (Sn 4+ ). Образуется белый осадок оксида олова (IV) (SnO 2 ).

Это не все реакции, которые происходят около анода, но нет смысла усложнять нашу историю, поэтому давайте пропустим их.

Почему мы используем SnCl 2 ?

Мы выбрали хлорид олова из-за некоторых специфических свойств олова.Во-первых, кристаллы олова образуют тонкие и длинные структуры; это потому, что скорость роста кристаллов в одном направлении выше, чем скорость роста кристаллов в других направлениях. Во-вторых, олово яркого, блестящего, серебристого цвета, поэтому дендрит выглядит эффектно. Олово также является пластичным и мягким металлом, что снижает вероятность того, что дендрит сломается (из-за его собственного веса или отделения от зажима). Фактически дендрит олова плавает на поверхности жидкости. Кроме того, металлическое олово достаточно инертно к кислороду и влаге воздуха, поэтому во время эксперимента оно не разлагается.Наконец, реакция восстановления олова проходит достаточно быстро, чтобы можно было наблюдать рост дендрита.

Можно ли получить дендриты из других солевых растворов?

Олово лучше всего подходит для этого эксперимента. Многие металлы образуют осадок, когда электрический ток протекает через раствор их солей, но только олово дает такой эффектный дендрит. Некоторые металлы, например свинец (Pb), будут отслаиваться от поверхности зажима слой за слоем. Другие металлы, такие как медь (Cu) или серебро (Ag), образуют слабые пористые структуры, которые разрушаются под действием собственного веса.Каждый металл имеет уникальные характеристики, что приводит к образованию различных кристаллических решеток и, следовательно, кристаллов с уникальными свойствами.

Продолжение

Мы подготовили несколько идей, чтобы вы могли продолжить этот эксперимент. Советуем прочитать их все и выбрать наиболее интересное для себя.

Исчезающий дендрит

Будьте очень осторожны, не трясите стол или чашку Петри во время этого эксперимента.Чтобы добиться успеха, дендрит должен контактировать с зажимом, на котором он вырос. Убедитесь, что зажимы-крокодилы надежно прикреплены к чашке Петри. Для этого исследования лучше вырастить дендрит небольшого размера - размером около 1/3 чашки Петри.

Теперь поменяйте местами зажимы на батарейном блоке . Для этого отсоедините их оба от аккумуляторного блока, а затем снова подключите их по очереди. Внимательно наблюдайте за дендритом! Он начнет исчезать. При этом на противоположной стороне начнет формироваться новый дендрит.

Что происходит? Мы изменили полярность нашей клетки. Теперь электрический ток течет через систему в обратном направлении. Вот почему старый дендрит начинает исчезать:

Sn твердый - 2e - → Sn 2+ раствор

Как я могу контролировать рост дендрита олова?

В этом нет ничего страшного! Следуйте инструкциям в начале. Когда дендрит начинает расти из одного из зажимов типа «крокодил», отсоедините другой зажим от стенки чашки Петри и переместите его.Следите за тем, чтобы зажим оставался погруженным в раствор хлорида олова! Дендрит будет пытаться «добраться» до клипа, который вы перемещаете, по кратчайшему пути. Вы также можете полностью снять зажим со стенки чашки Петри, чтобы перемещать его по чашке. Еще раз убедитесь, что зажим остается в контакте с раствором.

Иероглифы: эксперимент с фильтровальной бумагой

Обязательно используйте защитные перчатки при проведении этого эксперимента. Возьмите обычную фильтровальную бумагу (подойдет фильтр для тонкого кофе или бумага для рисования).Вырежьте прямоугольный кусок (4 х 8 см или 1,5 х 3,0 дюйма). Если используемая вами бумага многослойная и ее легко разделить на отдельные слои, лучше взять однослойную. Тщательно смочите бумажку раствором хлорида олова (сделайте это в чистой чашке Петри). Избегайте употребления слишком большого количества жидкости. Выньте бумагу из посуды и прикрепите к ней два зажима-крокодила на противоположных концах. Внимательно следите за бумагой: внутри постепенно появится небольшой дендрит олова. Попытайтесь увидеть «иероглифы», поднося фильтровальную бумагу к источнику света (но убедитесь, что зажимы остаются прикрепленными к бумаге).Не забудьте надеть защитные очки!

Как разбавление раствора SnCl 2 повлияет на эксперимент?

Перед тем, как начать этот эксперимент, разбавьте раствор хлорида олова водой в два раза. Следуйте дальнейшим инструкциям.

Концентрация ионов олова уменьшается по мере разбавления раствора, что замедляет скорость роста дендритов. «Ветви» дендритов растут реже и выстраиваются перпендикулярно друг другу. В итоге все ветки станут намного тоньше.

Вот это интересно!

Зачем нам скрепка?

Повторим эксперимент. На этот раз мы воспользуемся скрепкой. Непосредственно перед тем, как подсоединить батарейный блок к зажимам типа «крокодил», поместите скрепку в раствор хлорида олова. Поместите канцелярскую скрепку посередине между двумя зажимами типа «крокодил» так, чтобы одна петля скрепки была направлена ​​в сторону одного зажима «крокодил», а вторая петля - в сторону другого зажима.Повторите эксперимент, следуя приведенным инструкциям.

Дендрит олова растет на одной из петель скрепки. Причем очень быстро растет!

Почему это происходит? Скрепка делит раствор на две части. Петли скрепок участвуют в реакции электролиза в качестве электродов (см. «Подробнее» в разделе «Что такое электролиз?»). Теперь в нашей системе четыре электрода: два зажима «крокодил» (катод и анод) и две петли для скрепок (катод и анод).Дендрит олова растет на каждом из двух катодов. Катод скрепки находится на петле, которая указывает на анод скрепки типа «крокодил». Скрепка сделана из металла, поэтому электрический ток, протекающий через нее, представляет собой поток электронов. Электроны движутся через металл намного быстрее, чем ионы через раствор. Следовательно, в этом случае поток электронов движется намного быстрее, чем поток ионов. Это причина того, что дендрит на скрепке растет быстрее, чем на скрепке «крокодил».

Олово и люди: давние отношения

Люди давно открыли и начали использовать олово.Температура плавления олова немного выше, чем 230 o C (446 o F). Достаточно было смешать немного древесного угля с оловосодержащим камнем (минерал касситерит содержит олово в форме оксида, SnO 2 ), чтобы обнаружить капли расплавленного металла в очаге пожара.

Олово, как и медь, является одним из ключевых компонентов бронзы, которая была самым прочным сплавом, известным людям до открытия железа. Важность олова и бронзы трудно переоценить: в честь бронзы был назван целый исторический период - бронзовый век (он длился около 2000 лет!).

.

Обработка олова | Британника

Обработка олова , подготовка руды для использования в различных продуктах.

Олово (Sn) - относительно мягкий и пластичный металл серебристо-белого цвета. Он имеет плотность 7,29 грамма на кубический сантиметр, низкую температуру плавления 231,88 ° C (449,38 ° F) и высокую температуру кипения 2625 ° C (4757 ° F). Олово аллотропно; то есть он принимает более одной формы. Нормальная форма - это белое олово или бета-олово, которое имеет объемно-центрированную тетрагональную кристаллическую структуру.Второй аллотроп, серый или альфа-олово, имеет гранецентрированную кубическую структуру. Серое олово теоретически стабильно при температуре ниже 13 ° C (55 ° F), но на практике оно легко образуется только при температуре около -40 ° C (-40 ° F). Это превращение трудно инициировать, и оно сильно замедляется из-за присутствия легирующих элементов или следов примесей. Тем не менее, это привело к чрезвычайно редкому лабораторному исследованию, известному как оловянный вредитель.

Олово находит промышленное применение как в качестве металла, так и в химических соединениях.Как металл, он используется в самых разнообразных промышленных применениях, но почти всегда в сочетании с другими элементами, такими как сплав или покрытие, поскольку его внутренняя мягкость исключает его использование в качестве конструкционного материала. Хотя олово обычно является второстепенным компонентом сплавов, оно является существенным из-за того, как его особые свойства улучшают матричный металл.

В основном олово используется в производстве белой жести, припоев, металлов подшипников, покрытий из олова и сплавов (как с гальваническим, так и с горячим покрытием), олова, бронзы и легкоплавких сплавов.В своих химических реакциях олово существует в двух валентных состояниях (II и IV) и является амфотерным (способным реагировать и как кислота, и как основание). Кроме того, он может напрямую связываться с углеродом с образованием металлоорганических соединений. Эти свойства дали начало многим важным применениям оловянных химикатов, например, в гальванике, сельскохозяйственных и фармацевтических продуктах, а также в пластмассах и керамике.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

История

Археология и литература свидетельствуют о том, что олово было одним из первых металлов, которые были известны и использовались.Его самое раннее применение было в виде сплава с медью для формирования бронзы, которая использовалась в инструментах и ​​оружии. Изделия из бронзы (обычно содержащие около 10% олова) были найдены на Ближнем Востоке примерно с 3500 г. до н.э. и в Египте с 3000 г. до н.э. Другие древние цивилизации также использовали бронзовые изделия; например, китайские изделия из бронзы датируются примерно 2250 годом до нашей эры.

Олово, очевидно, было важным предметом торговли с давних времен, поскольку оно упоминается по крайней мере в трех книгах Библии (Числа, Исайя и Иезекииль), датируемых 700 годом до нашей эры.

Олово - оловянный сплав, имеющий долгую историю. Вероятно, самый старый известный предмет, датируемый примерно 1500 годом до нашей эры, был найден в Египте, но именно римская цивилизация разработала оловянную посуду для бытовых сосудов и декоративных целей. Эти применения используются по сей день, хотя состав сплава заметно изменился.

Использование олова в качестве покрытия для других металлов также имеет древние исторические корни: луженые медные сосуды для приготовления пищи восходят к римским временам.Наиболее важным было развитие луженого железного листа с целью формования белой жести. Это началось в Центральной Европе в XIV и XV веках и постепенно распространилось по всему континенту. Изначально жесть использовалась для изготовления предметов домашнего обихода, включая фонари, тарелки и сосуды для питья; Однако с появлением консервной банки в 1812 году упаковка стала основным применением белой жести.

Важной датой более недавней истории является 1839 год, когда американский мастер по металлу Исаак Бэббит впервые применил сплавы на основе олова в подшипниках для машин.Бэббитный металл значительно способствовал развитию индустриального общества. Дальнейшие разработки оловянных сплавов, покрытий и химикатов внесли свой вклад в развитие транспорта, телекоммуникаций, авиакосмической промышленности, упаковки, сельского хозяйства и защиты окружающей среды.

Основным минералом олова является касситерит или оловянный камень (SnO 2 ), оксид олова природного происхождения, содержащий около 78,8% олова. Менее важны два комплексных сульфидных минерала: станнит (Cu 2 FeSnS 4 ), сульфид медь-железо-олово и цилиндрит (PbSn 4 FeSb 2 S 14 ), свинцово-оловянный сульфид железа-сурьмы.Эти два минерала встречаются в основном в залежах залежей в Боливии, часто в сочетании с другими металлами, такими как серебро.

В отличие от большинства цветных металлов, экономически жизнеспособные месторождения касситерита ограничены несколькими географическими районами. Наиболее важные из них находятся в Юго-Восточной Азии и включают оловодобывающие районы Китая, на которые в начале 21 века приходилась почти половина всего производства олова. Мьянма (Бирма), Таиланд, Малайзия, Индонезия, Бразилия, Австралия, Нигерия и Конго (Киншаса) также являются крупными поставщиками олова.Незначительные производители - Перу, Южная Африка, Великобритания и Зимбабве. В Соединенных Штатах нет значительных месторождений олова, а в Канаде его производство относительно невелико.

Около 80 процентов мирового олова добывается из россыпных или вторичных месторождений. Большинство из них происходит на суше, но в некоторых районах, особенно в Индонезии и Таиланде, месторождения разрабатываются на море путем выемки грунта на морское дно.

Даже в самых богатых месторождениях олова концентрация олова очень мала. Это означает, что для извлечения одного килограмма касситерита может потребоваться добыть до семи или восьми тонн руды.

.

Обработка олова | Британника

Обработка олова , подготовка руды для использования в различных продуктах.

Олово (Sn) - относительно мягкий и пластичный металл серебристо-белого цвета. Он имеет плотность 7,29 грамма на кубический сантиметр, низкую температуру плавления 231,88 ° C (449,38 ° F) и высокую температуру кипения 2625 ° C (4757 ° F). Олово аллотропно; то есть он принимает более одной формы. Нормальная форма - это белое олово или бета-олово, которое имеет объемно-центрированную тетрагональную кристаллическую структуру.Второй аллотроп, серый или альфа-олово, имеет гранецентрированную кубическую структуру. Серое олово теоретически стабильно при температуре ниже 13 ° C (55 ° F), но на практике оно легко образуется только при температуре около -40 ° C (-40 ° F). Это превращение трудно инициировать, и оно сильно замедляется из-за присутствия легирующих элементов или следов примесей. Тем не менее, это привело к чрезвычайно редкому лабораторному исследованию, известному как оловянный вредитель.

Олово находит промышленное применение как в качестве металла, так и в химических соединениях.Как металл, он используется в самых разнообразных промышленных применениях, но почти всегда в сочетании с другими элементами, такими как сплав или покрытие, поскольку его внутренняя мягкость исключает его использование в качестве конструкционного материала. Хотя олово обычно является второстепенным компонентом сплавов, оно является существенным из-за того, как его особые свойства улучшают матричный металл.

В основном олово используется в производстве белой жести, припоев, металлов подшипников, покрытий из олова и сплавов (как с гальваническим, так и с горячим покрытием), олова, бронзы и легкоплавких сплавов.В своих химических реакциях олово существует в двух валентных состояниях (II и IV) и является амфотерным (способным реагировать и как кислота, и как основание). Кроме того, он может напрямую связываться с углеродом с образованием металлоорганических соединений. Эти свойства дали начало многим важным применениям оловянных химикатов, например, в гальванике, сельскохозяйственных и фармацевтических продуктах, а также в пластмассах и керамике.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

История

Археология и литература свидетельствуют о том, что олово было одним из первых металлов, которые были известны и использовались.Его самое раннее применение было в виде сплава с медью для формирования бронзы, которая использовалась в инструментах и ​​оружии. Изделия из бронзы (обычно содержащие около 10% олова) были найдены на Ближнем Востоке примерно с 3500 г. до н.э. и в Египте с 3000 г. до н.э. Другие древние цивилизации также использовали бронзовые изделия; например, китайские изделия из бронзы датируются примерно 2250 годом до нашей эры.

Олово, очевидно, было важным предметом торговли с давних времен, поскольку оно упоминается по крайней мере в трех книгах Библии (Числа, Исайя и Иезекииль), датируемых 700 годом до нашей эры.

Олово - оловянный сплав, имеющий долгую историю. Вероятно, самый старый известный предмет, датируемый примерно 1500 годом до нашей эры, был найден в Египте, но именно римская цивилизация разработала оловянную посуду для бытовых сосудов и декоративных целей. Эти применения используются по сей день, хотя состав сплава заметно изменился.

Использование олова в качестве покрытия для других металлов также имеет древние исторические корни: луженые медные сосуды для приготовления пищи восходят к римским временам.Наиболее важным было развитие луженого железного листа с целью формования белой жести. Это началось в Центральной Европе в XIV и XV веках и постепенно распространилось по всему континенту. Изначально жесть использовалась для изготовления предметов домашнего обихода, включая фонари, тарелки и сосуды для питья; Однако с появлением консервной банки в 1812 году упаковка стала основным применением белой жести.

Важной датой более недавней истории является 1839 год, когда американский мастер по металлу Исаак Бэббит впервые применил сплавы на основе олова в подшипниках для машин.Бэббитный металл значительно способствовал развитию индустриального общества. Дальнейшие разработки оловянных сплавов, покрытий и химикатов внесли свой вклад в развитие транспорта, телекоммуникаций, авиакосмической промышленности, упаковки, сельского хозяйства и защиты окружающей среды.

Основным минералом олова является касситерит или оловянный камень (SnO 2 ), оксид олова природного происхождения, содержащий около 78,8% олова. Менее важны два комплексных сульфидных минерала: станнит (Cu 2 FeSnS 4 ), сульфид медь-железо-олово и цилиндрит (PbSn 4 FeSb 2 S 14 ), свинцово-оловянный сульфид железа-сурьмы.Эти два минерала встречаются в основном в залежах залежей в Боливии, часто в сочетании с другими металлами, такими как серебро.

В отличие от большинства цветных металлов, экономически жизнеспособные месторождения касситерита ограничены несколькими географическими районами. Наиболее важные из них находятся в Юго-Восточной Азии и включают оловодобывающие районы Китая, на которые в начале 21 века приходилась почти половина всего производства олова. Мьянма (Бирма), Таиланд, Малайзия, Индонезия, Бразилия, Австралия, Нигерия и Конго (Киншаса) также являются крупными поставщиками олова.Незначительные производители - Перу, Южная Африка, Великобритания и Зимбабве. В Соединенных Штатах нет значительных месторождений олова, а в Канаде его производство относительно невелико.

Около 80 процентов мирового олова добывается из россыпных или вторичных месторождений. Большинство из них происходит на суше, но в некоторых районах, особенно в Индонезии и Таиланде, месторождения разрабатываются на море путем выемки грунта на морское дно.

Даже в самых богатых месторождениях олова концентрация олова очень мала. Это означает, что для извлечения одного килограмма касситерита может потребоваться добыть до семи или восьми тонн руды.

.

Смотрите также