Мягкий, тяжелый, голубовато-серый металл (символ Pb), свинец получают в основном из минерала галена. Он легко окисляется на поверхности, но затем очень устойчив к коррозии. Он растворим в азотной кислоте, но не в серной или соляной, и является одним из самых стабильных металлов. Его кристаллическая структура-гранецентрированная кубическая. Он очень податлив, но становится твердым и хрупким при повторном плавлении из-за образования оксидов. Удельный вес литого металла составляет 11,34, а проката-11,37. Температура плавления составляет 327°C, а температура кипения-1750°C. Предел прочности при растяжении невелик, у проката он составляет около 25 МПа при относительном удлинении 52% при нормальных температурах, но при низких температурах прочность значительно возрастает. При температуре -40°С он составляет около 89 МПа, а относительное удлинение составляет 30%. Коэффициент расширения равен 0,0000183, а теплопроводность составляет 8,2% от теплопроводности серебра. Электропроводность меди составляет всего 7,8%. При использовании в аккумуляторных батареях металл через некоторое время в основном возвращается в виде лома, переплавляется и продается как вторичный свинец, а также из труб и кабельных покрытий. Свинец высокотоксичен и, следовательно, представляет опасность для здоровья. Следует избегать вдыхания пыли и паров, а также использовать его в контакте с пищевыми продуктами или напитками.
Свинцовый металлопрокат не только является наиболее непроницаемым металлом для рентгеновского и гамма-излучения, но и устойчив ко многим агрессивным химическим веществам, большинству типов почв, морской и промышленной среде. Хотя свинец является одним из самых тяжелых металлов, только несколько применений основаны в основном на его высокой плотности. Основными причинами использования свинца часто являются низкая температура плавления, простота литья и формования, хорошее звукопоглощение и вибропоглощение, а также легкость извлечения из лома.
Благодаря своим высоким внутренним демпфирующим характеристикам свинец является одним из самых эффективных шумоглушителей для промышленного, коммерческого и жилого применения. Листовой свинец, свинцовые винилы, свинцовые композиты и свинецсодержащие ламинаты используются для снижения шума машин. Свинцовый лист с асбестовыми или резиновыми сэндвич-прокладками обычно используется для контроля вибрации.
Естественная смазывающая способность и износостойкость свинца делают этот металл пригодным в сплавах для применения в тяжелых подшипниках, таких как цапфовые подшипники железнодорожных вагонов и кривошипно-шатунные подшипники поршневых двигателей. Свинец также широко используется в качестве компонента припоев. Наиболее распространенными припоями являются свинцово-оловянные сплавы; температура плавления может достигать 183°C.
Формы
Лист и фольга
Благодаря своей пластичности свинец и его сплавы легко прокатываются до любой желаемой толщины вплоть до 0,01 мм. Листы легко изготавливаются путем обжига или пайки. Стандартная ширина листа составляет 2,4 м и более, а листы могут быть обрезаны до любого желаемого размера. Заготовки для ударной экструзии, прокладки, шайбы или других целей могут быть штампованы. Свинец с оловянным покрытием может быть получен путем прокатки свинца и олова вместе.
Экструзии
Свинец легко экструдируется в виде трубы, стержня, проволоки или любого желаемого поперечного сечения, например оконных кам (Н-образных), круглых, полых звездочек, прямоугольных воздуховодов. Серийно выпускаемые экструзии варьируются в размерах от 612 мм трубы до припойной проволоки диаметром 0,25 мм. Свинец экструдируется на бумаге, резине или пластике при изготовлении электрического кабеля и вокруг стальных прутков. Обычный порошковый припой представляет собой свинцовую экструзию; трубки зубной пасты-ударные экструзии.
Отливки
Свинец, один из самых простых металлов для литья, используется в крошечных литых формах и массивных литых противовесах. Типовой металл, известный своей способностью воспроизводить мельчайшие детали, представляет собой свинцовый сплав. Свинцовые решетки для большинства батарей отлиты под давлением. Температура литья (обычно около 316°C) умеренная. Мышьяк, сурьму или олово часто сплавляют для придания прочности или особых свойств. Небольшие отливки под давлением могут иметь толщину стенок всего 1,3 мм, а размеры “как отлитые” воспроизводимы до 0,03 мм.
Покрытия
Защита подстилающего железа и стали является основной задачей большинства свинцовых покрытий. В чисто защитном классе можно найти терн-пластину для кровли, огнеупорные рамы и двери, автомобильные детали и контейнеры для краски и масла. Смазочная способность, придаваемая покрытию корпусов волочильными и штамповочными операциями, создает отличную поверхность для пайки — следовательно, телевизионные шасси и автомобильные бензобаки изготавливаются из терна. Другие процессы горячего погружения, а также гальваническое и газопламенное напыление также используются для наружного оборудования автомобильных глушителей, подшипников, втулок, гаек, болтов, а также для технического обслуживания.
Ламинирование
Разработанное первоначально для защиты от рентгеновских лучей, большое семейство ламинированных свинцовых материалов в настоящее время существует. В дополнение к своей оригинальной нише они находят все большее применение в звукоизоляции и шумоподавлении. Типичные примеры включают свинцовую фанеру, свинцово-гипсовую доску, свинцово-шлакоблочный блок, свинцово-пластиковые ламинаты, свинцово-пластиковые и стекловолоконные комбинации.
Покрытие
Металлический свинец толщиной от 3,2 до 305 мм и более может быть соединен с другими металлами. Так, например, свинец и сталь могут быть объединены для коррозионной стойкости и прочности или свинец и медь для гамма-экранирования и теплопередачи. Во многих случаях продукт, такой как резервуар или химический реактор, полностью или частично изготавливается из стали, а затем покрывается связанным свинцом как единое целое.
Порошок
Сферы, нерегулярные зерна и чешуйки свинца диаметром от 4 |im и выше находят применение в специальных смазках, в качестве компонента подшипников, тормозных и сцепных накладок, в наполнении пластмасс и резины, а также в красках и составах для свайных соединений. Проволочный канат обычно обрабатывают таким порошком, чтобы смазать его и заполнить любые зазубрины в фильтре, обновляя таким образом его самосмазывающиеся поверхности.
Выстрел
Эта форма свинца производится в изобилии — около 30 360 х 103 кг ежегодно идет на боеприпасы к дробовикам. Размеры боеприпасов варьируются от 1 до 11,3 мм; мелкая дробь производится для других целей. Легко обрабатываемый, он является предпочтительной формой, когда требуется масса или экранирование внутри нерегулярного корпуса. Он также используется при изготовлении свободно обрабатываемых сталей.
Шерсть
Пропуская расплавленный свинец через мелкое сито и позволяя ему затвердеть на воздухе, получают свободный канат фильтров. Под давлением, обычно вбиваемым в щель калачом и молотком, волокна свариваются в однородную массу. Это позволяет формировать твердое металлическое уплотнение там, где температура или взрывоопасность запрещают процедуры соединения, требующие нагрева. Непрерывное свинцовое волокно также получают прядением на текстильных машинах.
Сплавы
В своей нелегированной форме, как минимум 99,85%, свинец мягкий и слабый; он требует поддержки для механических применений. Этот “химический свинец” используется в основном в агрессивных системах обработки химических веществ, таких как футеровка резервуаров.
“Твердый свинец” — свинец, легированный сурьмой от 1 до 13% — обладает достаточной прочностью на растяжение, усталостной стойкостью и твердостью для многих механических применений. Эти сплавы могут быть литыми, прокатанными или экструдированными и особенно подходят для отливок, требующих хорошей детализации и умеренной прочности. Прокатанные сурьмяные сплавы тверже и прочнее литых. Свинец на пластине батареи содержит от 7 до 12% сурьмы.
Кальций (0,03-0,12%) образует еще одну серию механически подходящих сплавов со свинцом. Эти сплавы естественным образом твердеют при комнатной температуре-обычно в течение 30-60 дней — после литья или обработки. Свойства деформируемых сплавов Pb-Ca несколько направленны, больше в продольном направлении. Пользы включают обшивать и решетки кабеля в аккумуляторах.
Олово, добавляемое в сплавы Pb-Ca в количестве около 1,5%, повышает прочность на растяжение и устойчивость к растрескиванию, но увеличивает время старения до 180 дней. Олово также используется для снижения коэффициента трения для подшипников. Сплавы с высоким содержанием олова в основном используются в припоях, которые обычно содержат от 40 до 60% олова.
Свинцовые сплавы могут проявлять значительно улучшенные механические или химические свойства по сравнению с чистым свинцом. Основными легирующими добавками к свинцу являются сурьма и олово. Растворимость большинства других элементов в свинце невелика, но даже дробные весовые процентные добавления некоторых из этих элементов, особенно меди и мышьяка, могут существенно изменить свойства.
Загрузка...