Ón és ólomötvözet: tulajdonságok és név

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A téma leírását célszerű külön ónnal és ólommal kezdeni. Az ólom, ón és ezen anyag ötvözetei bizonyos tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek a kezdeti állapotuknak köszönhetőek.

Az ón általános leírása

Fontos megjegyezni, hogy ennek a nyersanyagnak két típusát különböztetjük meg. Az első típust fehér ónnak nevezik, és ennek az anyagnak a β-módosítása. A második típus az α-módosítás, amely ismertebb nevén ónszürke. Amikor az egyik módosításról a másikra, nevezetesen fehérről szürkére váltunk, az anyag térfogata erősen megváltozik, mivel olyan folyamatok lépnek fel, mint például a fém porrá szóródása. Ezt a tulajdonságot ónpestisnek nevezik. Itt is fontos megjegyezni, hogy az ón egyik legnegatívabb tulajdonsága a fagyra való hajlam. Vagyis -20 és +30 Celsius fok közötti hőmérsékleten megindulhat a spontán átmenet egyik állapotból a másikba. Ezenkívül az átmenet akkor is folytatódik, ha a hőmérsékletet növelik, de a folyamat megkezdése után. Emiatt az alapanyagokat meglehetősen magas hőmérsékletű helyen kell tárolni.

Az ón és az ólom tulajdonságai

Érdemes elmondani, hogy ón,ezeknek az anyagoknak az ólomnak és ötvözeteinek nagyon kevés közös tulajdonsága van. Például minél tisztább az ón, annál nagyobb az esélye annak, hogy pestis sújtja. Az ólom viszont egyáltalán nem megy allotróp átalakuláson.

Érdemes azonban megjegyezni, hogy további anyagokat használnak az ón ilyenfajta átalakulásának lassítására. A legjobb az egészben az olyan anyagok mutatkoztak meg, mint a bizmut és az antimon. Ezen anyagok 0,5%-os térfogatban történő hozzáadása az allotróp átalakulás sebességét majdnem 0-ra csökkenti, ami azt jelenti, hogy a fehér ón teljesen stabilnak tekinthető. Itt is megjegyezhető, hogy kisebb mértékben, de mégis ón és ólom ötvözetét használják ugyanerre a célra.

Ha az ólom tulajdonságairól beszélünk, akkor magasabb olvadáspontja van - 327 Celsius fok, mint az óné - 232 fok. Az ólom sűrűsége szobahőmérsékleten 11,34 g/cm3.

Ón és ólom jellemzői

Érdemes azzal kezdeni, hogy az edzett ón, ólom és ötvözetek átkristályosodása szobahőmérséklet alatti hőmérsékleten megy végbe. Emiatt a feldolgozásuk forró.

Az általános mutató a korrózióval szembeni ellenállás volt légköri körülmények között. Egy kis különbség azonban a kisebb anyagok hatására bekövetkező korrózióállóságban rejlik. Például az ólom akkor nyilvánul meg a legjobban, ha bizonyos savak koncentrált összetételével lép kölcsönhatásba – kénsav, foszforsav stb. Az ón viszont a legjobban ellenáll aélelmiszer savak. Ezen anyagok alkalmazási köre külön-külön is eltérő. Az ónt széles körben használják ónozásra, míg az ólom utat talált a kénsavas berendezések burkolatába.

Ötvözetrendszerek

Itt fontos azzal kezdeni, hogy az ón és ólom ötvözete még jobban olvadó anyag, mint külön-külön. Az ilyen keverékeket legszélesebb körben forraszanyagként használják, tipográfiai betűtípusok gyártására, gyújtózsinór öntésére stb. Az ilyen rendszer, mint az "ón-ólom" az eutektikus típus csoportjába tartozik. Minden ebbe a kategóriába tartozó anyag fontos tulajdonsága, hogy olvadáspontjuk 120 és 190 Celsius fok közé esik. Ezen kívül vannak háromkomponensű eutektika csoportjai. Példa erre az ón-ólom-cink ötvözet rendszer. Az ilyen anyagok olvadási hőmérséklete még lejjebb csökken, határa pedig 92-96 Celsius fok. Ha egy negyedik komponenst ad az ötvözethez, akkor az olvadási hőmérséklet 70 fokra csökken. Ha ónötvözet ólommal forraszanyagként való használatáról beszélünk, akkor leggyakrabban 2% -ig terjedő mennyiségű anyag, például antimon kerül összetételükbe. Ez a forraszanyag áramlásának javítása érdekében történik. Itt érdemes megjegyezni, hogy az olvadáspont az "ón/ólom" aránnyal szabályozható. A leginkább olvadó alapanyag 190 fokon megolvad.

Babbits

Az ón és ólom ötvözetének nevével már rájöttek - ez egy eutektika. Az ilyen összetételű anyagoknak ezt a csoportját a legszélesebb körben használják csapágyötvözetek gyártásában, amelyeket "babbitoknak" neveznek. Ezt az anyagot csapágyhéjak töltésére használják. Itt a legfontosabb a megfelelő anyag kiválasztása, hogy könnyen befusson az aknába. Első pillantásra úgy tűnik, hogy az ón- és ólomötvözetek tömege különféle forraszanyagokkal kiváló kiút. A valóságban azonban ez nem teljesen igaz. Az ilyen anyagok túl puhának bizonyultak, és a tengely és az ilyen betét közötti súrlódási együttható magas volt. Vagyis működés közben túlságosan felmelegedtek, emiatt az alacsony olvadáspontú fémek elkezdtek "ragadni" a tengelyre. E hiányosság elkerülése érdekében kis mennyiségű szilárd anyagot kezdtek hozzáadni. Ily módon olyan anyagot kaptunk, amely egyszerre puha és kemény.

Az anyag összetétele

Annak érdekében, hogy olyan anyagot hozzunk létre, amelynek tulajdonságai pontosan ellentétesek, a következő anyagokat használták. A legfontosabb dolog az, hogy közvetlenül az α + β kétfázisú régióban fekszenek. A β-fázis kristályait forraszanyaggal, például antimonnal dúsítják. Szilárd rideg anyagként működnek. Az α-fázisú kristályok pedig puha és műanyag alapot képeznek. Az olyan hiányosságok elkerülése érdekében, mint a szilárd kristályok olvadása és felemelkedése, egy másik komponenst adnak a keverékhez - rezet. ÍgyÍgy egy ólom és ón ötvözet darabjából, néhány más anyag hozzáadásával, olyan babbit csapágyanyagot lehet létrehozni, amely két ellentétes tulajdonságot - keménységet és lágyságot - ötvöz. A Babbit B83 a márka klasszikus és legelterjedtebb terméke lett. Ennek az ötvözetnek az összetétele a következő: 83% Sn; 11% Sb; 6% Cu.

Alternatíva

El kell mondanunk, hogy gazdaságossági szempontból az ón alapú babbitok nagyon hátrányosak, mivel ez az anyag elég sokba kerül. Ráadásul maga az ón is szűkös anyagnak számít. E két ok miatt alternatív csapágyakat fejlesztettek ki ólom, antimon és réz alapúak. Ebben a készítményben az antimon kristályok szilárd bázisként működnek. A puha alap ólom és antimon közvetlen ötvözete. A rezet itt is ugyanúgy használjuk, mint az előző összetételben az ólmot, vagyis hogy megakadályozzuk a szilárd alapkristályok felúszását.

Itt azonban érdemes megemlíteni a hiányosságokat. Az ólom/antimon eutektikum nem annyira képlékeny, mint az ónfázis. Ezért az így készült alkatrészek gyorsan kopnak. Ennek a hátránynak az ellensúlyozására még mindig hozzá kell adni egy bizonyos mennyiségű ónt. A cink-ón-ólom háromkomponensű eutektika alkalmazása nem túl gyakori.