Slitina cínu a olova: vlastnosti a název

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Popis tohoto tématu je nejlepší začít odděleně od cínu a olova. Olovo, cín a slitiny tohoto materiálu mají určité vlastnosti, které jsou dány jejich výchozím stavem.

Obecný popis plechovky

Tady je důležité poznamenat, že se rozlišují dva druhy této suroviny. První typ se nazývá bílý cín a jedná se o β-modifikaci této látky. Druhým typem je modifikace α, která je známější jako cínová šedá. Při přechodu z jedné modifikace na druhou, konkrétně z bílé na šedou, dochází k silné změně objemu látky, protože dochází k procesu, jako je rozptyl kovu na prášek. Tato vlastnost se nazývá cínový mor. Zde je také důležité poznamenat, že jednou z nejvíce negativních vlastností cínu je jeho sklon k mrazu. Jinými slovy, při teplotách od -20 do +30 stupňů Celsia může začít samovolný přechod z jednoho stavu do druhého. Kromě toho bude přechod pokračovat, i když se teplota zvýší, ale po zahájení procesu. Z tohoto důvodu musí být suroviny skladovány na místech s poměrně vysokými teplotami.

Vlastnosti cínu a olova

Stojí za to říci, že cín,olovo a slitiny těchto materiálů mají jen velmi málo společných vlastností. Například čím je cín čistší, tím vyšší je šance, že bude zasažen morem. Olovo zase neprochází alotropními přeměnami vůbec.

Stojí však také za zmínku, že ke zpomalení tohoto druhu přeměny cínu se používají další látky. Nejlépe se ukázaly materiály jako vizmut a antimon. Přídavek těchto látek v objemu 0,5 % sníží rychlost alotropní přeměny téměř na 0, což znamená, že bílý cín lze považovat za zcela stabilní. Zde lze také poznamenat, že v menší míře, ale přesto, se ke stejnému účelu používá slitina cínu a olova.

Pokud mluvíme o vlastnostech olova, pak má vyšší bod tání – 327 stupňů Celsia než cín – 232 stupňů. Hustota olova při pokojové teplotě je 11,34 g/cm3.

Vlastnosti cínu a olova

Vyplatí se začít tím, že k rekrystalizaci mechanicky zpevněného cínu, olova a slitin dochází při teplotě, která je považována za teplotu nižší než pokojová. Z tohoto důvodu je jejich zpracování horké.

Obecným ukazatelem byla odolnost vůči korozi za atmosférických podmínek. Mírný rozdíl však spočívá v odolnosti vůči korozi vlivem minoritních látek. Olovo se například nejlépe projevuje při interakci s koncentrovanými kompozicemi některých kyselin – sírové, fosforečné atd. Cín zase nejlépe odolává roztokům zpotravinářské kyseliny. Rozsah těchto látek samostatně je také odlišný. Cín se široce používá pro pocínování cínu, zatímco olovo si našlo cestu do obložení zařízení na výrobu kyseliny sírové.

Slitinové systémy

Zde je důležité začít tím, že slitina cínu a olova je ještě tavitelnějším materiálem než samostatně. Takové směsi se nejvíce používají jako pájky, pro výrobu typografických písem, pro odlévání zápalnic atd. Takový systém jako "cín - olovo" patří do skupiny eutektického typu. Důležitou vlastností všech materiálů patřících do této kategorie je, že jejich teplota tání se pohybuje v rozmezí 120 až 190 stupňů Celsia. Kromě toho existují skupiny ternárních eutektik. Příkladem je systém slitiny cín-olovo-zinek. Teplota tání takových materiálů klesá ještě níže a její hranice je 92-96 stupňů Celsia. Pokud do slitiny přidáte čtvrtou složku, pak teplota tání klesne na 70 stupňů. Pokud mluvíme o použití slitiny cínu s olovem jako pájky, pak se do jejich složení nejčastěji zavádí až 2% látky, jako je antimon. To se provádí za účelem zlepšení toku pájky. Zde stojí za zmínku, že teplotu tání lze řídit poměrem "cín/olovo". Nejtavitelnější surovina taje při 190 stupních.

Babbits

S názvem slitiny cínu a olova jsem již přišel na to - je to eutektikum. Tato skupina látek s takovým složením se nejvíce používá při výrobě ložiskových slitin, kterým se říká „babbits“. Tento materiál se používá jako výplň ložiskových pánví. Zde je nejdůležitější zvolit správný materiál, aby mohl snadno zajíždět do hřídele. Na první pohled se zdá, že hmota slitin cínu a olova s různými pájkami je vynikajícím východiskem. Ve skutečnosti to však není tak úplně pravda. Takové materiály se ukázaly být příliš měkké a koeficient tření mezi hřídelí a takovou vložkou byl vysoký. Jinými slovy, během provozu se příliš zahřívaly, kvůli tomu se na hřídel začaly „lepit“kovy s nízkou teplotou tání. Aby se tomuto nedostatku předešlo, začalo se přidávat malé množství více pevných látek. Tímto způsobem byl získán materiál, který je měkký i tvrdý zároveň.

Složení hmoty

Aby bylo dosaženo látky, která má přesně opačné vlastnosti, byly použity následující látky. Nejdůležitější je, že leží bezprostředně ve dvoufázové oblasti α + β. Krystaly β-fáze jsou obohaceny pájkou jako je antimon. Působí jako pevné křehké látky. Krystaly α-fáze jsou zase měkkou a plastovou základnou. Aby se předešlo takovým nedostatkům, jako je tání pevných krystalů a jejich vzestup, přidává se do směsi další složka - měď. TakZ kousku slitiny olova a cínu s přídavkem některých dalších látek tak lze vytvořit ložiskový materiál babbit, který v sobě spojuje dvě protikladné kvality - tvrdost a měkkost. Babbit B83 se stal klasickým a nejrozšířenějším produktem této značky. Složení této slitiny je následující: 83 % Sn; 11 % Sb; 6 % Cu.

Alternativní

Je třeba říci, že z hlediska hospodárnosti jsou plechové babbitky velmi nevýhodné, protože tento materiál stojí poměrně hodně. Samotný cín je navíc považován za vzácnou látku. Z těchto dvou důvodů byla vyvinuta alternativní ložiska na bázi olova, antimonu a mědi. V tomto složení působí krystaly antimonu jako pevná báze. Měkký základ je přímá slitina olova a antimonu. Měď je zde použita stejným způsobem jako olovo v předchozím složení, to znamená, aby se zabránilo vyplavování pevných krystalů báze.

Tady však stojí za zmínku o nedostatcích. Eutektikum olovo/antimon není tak tvárné jako fáze cínu. Proto takto vyrobené díly trpí rychlým opotřebením. Aby se tato nevýhoda vyrovnala, musíte ještě přidat určité množství cínu. Použití ternárních eutektik zinek-cín-olovo není příliš běžné.