ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ, ГРУППОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТУГОПЛАВКИХ, РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ, РАССЕЯННЫХ И РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ, ИДЕНТИФИКАЦИЯ.

Алюминий и его сплавы. Алюминий — металл серебристо-белого цвета, очень легкий (плотность 2200 кг/м3), пластичный, малопрочный, мягкий. Вследствие высокой пластичности в отожженном состоянии алюминий может легко обрабатываться давлением. На поверхности алюминия образуется тонкая, прочная окисная пленка, что обеспечивает ему стойкость к атмосферным воздействиям, действию органических кислот, щелочей, аммиаку и т.д. Чистый алюминий (99,996 % Аl) из-за недостаточной прочности и термостойкости как конструкционный материал применяют мало (для производства электрических конденсаторов, выпрямителей, полупроводниковых приборов, зеркал и т.п.). Более распространено использование прочных и термостойких сплавов на основе алюминия.

Алюминиевые сплавы по способу изготовления из них изделий подразделяют на деформируемые (изделия получают методами пластической деформации) и литейные (изделия изготавляют литьем).

Деформируемые алюминиевые сплавы классифицируют на упрочняемые и неупрочняемые с помощью термообработки.

Упрочняемыми деформируемыми сплавами алюминия являются дюралюмины марок Д1, Д16, Д18 (цифры показывают номер сплава). Основной легирующий элемент данных сплавов — медь (3,8— 4,8%); в сплаве содержатся также магний (0,4—2,3%), марганец (0,4-0,8%). Легирующие элементы придают дюралюмину твердость, прочность и некоторую пластичность. Эти свойства закрепляются термообработкой. Для коррозионной стойкости листы из дюралюмина подвергают плакировке - покрывают слоем чистого алюминия с последующим нагревом и прокаткой. Дюралюмин используют для изготовления мебели с металлическим каркасом, а также для деталей (ручек, арматуры) столовых приборов, замков и других бытовых изделий.

К деформируемым алюминиевым сплавам, неупрочняемым термической обработкой, относятся сплавы алюминия с марганцем и магнием марок АМц (марганца до 1,8 %) и АМг1-АМг6 (цифры -среднее содержание магния). Эти сплавы отличаются повышенной устойчивостью к механическим нагрузкам, коррозии. Деформируемые неупрочняемые сплавы алюминия в основном применяют для производства посуды, баков стиральных машин.

Литейные алюминиевые сплавы обладают хорошей жидкотекучестью, малой усадкой, пористостью. Они незначительно растрескиваются при остывании, что позволяет изготавливать из них изделия сложных форм. В то же время эти сплавы хорошо обрабатываются резанием. По химическому составу сплавы делятся на группы с I по V. Большинство марок этих сплавов (с АЛ2 по АЛ34) расшифровываются так: AЛ — алюминий литейный; цифра - порядковый номер сплава, химический состав которого регламентируется ГОСТом. Некоторые марки (АК7п, АК5М2п, АК7М2п) алюминиевых литейных сплавов для пищевой посуды обозначают по буквенно-цифровой системе: А - алюминий, К — кремний, М - медь, п — для пищевой посуды; цифры — среднее содержание элемента в сплаве.

Наиболее широко используют алюминиевые литейные сплавы I группы - с кремнием. От латинского названия кремния (силициум) они получили название силумины. Силумины не подвергаются термической обработке, их прочность повышают путем добавления модификаторов — соединений на основе натрия. Сплавы других групп могут упрочняться термической обработкой. Алюминиевые литейные сплавы используют для изготовления корпусов мясорубок, соковыжималок, деталей ножей, столовых и оконных приборов, инструментов, а также отдельных узлов бытовых машин. В сплавах для изделий пищевого назначения содержание свинца не должно превышать 0,15%, цинка — 0,3, мышьяка — 0,015%, примесь бериллия не допускается. Применение этих сплавов для изготовления изделий пищевого назначения в каждом случае должно быть согласовано с органами Министерства здравоохранения.

Медь и ее сплавы. Медь представляет собой металл красного цвета с температурой плавления 1083 °С, плотностью 8940 кг/м3 обладает высокой электропроводностью, используется как проводниковый материал. В бытовых изделиях применяют сплавы меди — латуни, бронзы и др.

Латуни - сплавы меди только с цинком (простые, двухкомпонентные, латуни) или с цинком и другими элементами, но с преобладанием цинка. При содержании цинка до 39% увеличивается прочность и пластичность сплава, при 40—45 % цинка прочность к растяжению увеличивается, а пластичность снижается. Количество цинка в латуни определяет ее цвет (18—20 % цинка — желто-красный; 20-30% цинка - буро-желтый; при 30% и более - светло-желтый).

По способу изготовления изделий латуни подразделяют на обрабатываемые давлением (деформируемые) и литейные.

К однокомпонентным деформируемым относятся латуни марок: томпак — Л96, Л90; полутомпак - Л85, Л80; латунь - Л70, Л68, Л62. Буква «Л» — латунь, цифры — среднее количество меди в процентах. Содержание цинка определяют вычитанием: 100% минус содержание меди; например, в латуни марки Л70 цинка будет 30%. В марках многокомпонентных деформируемых латуней после буквы «Л» стоит первая буква названия легирующих элементов.

Литейные латуни являются многокомпонентными сплавами, содержат большее количество легирующих элементов (марганец, олово, никель, свинец, кремний), что улучшает литейные свойства сплава.

Из деформируемых латуней вырабатывают посуду, самовары, духовые музыкальные инструменты, охотничьи гильзы, галантерейные изделия, бижутерию. Литейные латуни используют для подшипников, втулок, шестерен.

Бронзы — сплавы меди с оловом и другими цветными металлами (алюминием, кремнием, железом, марганцем, бериллием и др.). Бронзы классифицируют на оловянные и безоловянные. Оловянные бронзы, у которых основным легирующим элементом является олово, применяются для отливки художественных изделий: корпусов настольных часов, подсвечников, бюстов, мелкой пластики. Марки безоловянных бронз в зависимости от вида, количества легирующего элемента имеют разнообразное назначение и свойства, по ряду которых превосходят оловянные бронзы (за исключением литейных свойств). По способу производства изделий бронзы подразделяют на деформируемые и литейные, которые могут быть с термообработкой и без нее. Марки бронз обозначают буквами и цифрами. Например: БрАЮЖЗМц2: Бр - бронза; А (алюминий) - в среднем 10%; ЖЗ (железо) — 3%; Мц (марганец) - 2%; содержание меди - 85%.

Мельхиор (МН-19) и нейзильбер (МНЦ15-20) представляют собой сплавы меди с никелем, имеющие серебристый цвет, прекрасные технологические и механические свойства, коррозионную стойкость. Эти сплавы широко применяют для изготовления высококачественной посуды, столовых приборов и других изделий. В марках этих сплавов буквы обозначают: М - медь, Н — никель, Ц - цинк; цифры 19 и 15 - содержание в % никеля, 20 — цинка. Количество меди определяют вычитанием из 100 суммарного содержания других элементов. Изделия из медно-никелевых сплавов облагораживают серебрением, золочением, чернением, чеканкой и другими способами.

Хром — серебристо-белый метал, плотностью 7140 кг/м3. Имеет высокую температуру плавления (1830 °С), устойчив к действию атмосферы, воды, щелочей, органических и минеральных кислот. Обладает высокой твердостью и хрупкостью. Хром используют для защитно-декоративных покрытий и легирования сталей, получения медно-никелевых сплавов. Хромовые покрытия обладают особенной износостойкостью и долговечностью.

Никель — серебристо-белый с голубоватым оттенком металл. Имеет плотность 8920 кг/м3, характеризуется пластичностью, тугоплавкостью (температура плавления 1453 °С), достаточной механической прочностью. Обладает устойчивостью к атмосферным воздействиям, к воде, органическим и минеральным (кроме азотной) кислотам, не оказывает отрицательного влияния на вкус, цвет, запах, питательную ценность пищи. Никель широко используют для получения защитно-декоративных покрытий стали, латуни и других металлов, а также для легирования сталей, получения нихромов, мельхиора, незильбера и др.

Цинк - светло-серый легкоплавкий (419 °С) металл (плотность 7140 кг/м3), устойчив к атмосферным воздействиям благодаря образованию защитной оксидной пленки. Цинк применяется для получения защитных покрытий на стальных изделиях. Цинковые покрытия не выдерживают воздействия горячей воды, пищевых и минеральных кислот и щелочей. Соединения цинка токсичны, поэтому на изделия пищевого назначения цинковые покрытия не наносят.

Олово — серебристо-белый металл (плотность 7300 кг/м3), обладает низкой температурой плавления (232°С), высокой пластичностью и мягкостью. По коррозионной стойкости олово приближается к благородным металлам. Олово устойчиво к действию холодной и горячей воды, органических кислот, разбавленных минеральных кислот, щелочей, не образует токсичных соединений с пищевыми продуктами. Олово широко применяют для получения белой жести (малоуглеродистую листовую сталь покрывают слоем олова), предназначенной для металлических консервных банок, крышек, металлической посуды, кухонных принадлежностей.

Титан — серебристо-белый, легкий (плотность 4500 кг/м3), прочный, тугоплавкий (1665°С), коррозионностойкий металл. По прочностным свойствам титан соответствует конструкционным сталям, а по коррозионной стойкости превосходит высоколегированные нержавеющие стали. Используют для изготовления столовых приборов, металлической галантереи, лыжных палок и других.

Благородные или драгоценные, металлы характеризуются красивым внешним видом, коррозионной стойкостью в обычной атмосфере и в большинстве кислот и щелочей, высокой температурой плавления, способностью прокатываться в тончайшие пленки и нити. К драгоценным металлам относятся серебро, золото, платина и металлы платиновой группы — палладий, рутений, родий, иридий, осмий.

Для бытовых ювелирных изделий используют в основном серебро, золото и платину.

Серебро характеризуется высокими электро- и теплопроводностью, пластичностью, отражающей способностью плотность 10500 кг/м3. Серебро обладает устойчивостью к действию воды, соляной и органических кислот, но растворяется в азотной кислоте. Под действием серы и серосодержащих веществ серебро чернеет, так как на его поверхности образуется пленка сульфида серебра Ag2S. Это свойство используется для декоративной отделки серебряных изделий — чернения. Серебро используют для защитно-декоративных покрытий, изготовления ювелирных изделий, припоев, светочувствительных материалов, контактов электроприборов, покрытия колб термосов и других целей. Содержание серебра и других драгоценных металлов в сплавах обозначают пробой — количеством граммов благородного металла в 1000 г сплава. Стандартные пробы серебряных сплавов - 800, 875, 916.

Золото — металл ярко-желтого цвета, с сильным блеском, тяжелый (плотность 19320 кг/м3), но при этом мягкий и пластичный. Золото характеризуется высокой химической стойкостью к действию атмосферы, воды при высоких и низких температурах, к кислотам, щелочам, однако, растворяется в царской водке, (смесь соляной и азотной кислот), бромной и хлорной воде. Ювелирные изделия изготавливают не из чистого золота, вследствие его мягкости, а из сплавов золота с медью, серебром, палладием (белое золото). В зависимости от соотношения этих элементов изменяются цвет, оттенки и твердость сплава. Стандартные пробы золотых ювелирных сплавов - 375, 585, 750, 958. Золото используют также для декоративных покрытий.

Платина — белый металл с сероватым оттенком, имеет высокие плотность (21500 кг/м3) и температуру плавления. Обладает высокой твердостью, но меньшей пластичностью. Для повышения прочности ее сплавляют с металлами платиновой группы: родием, иридием, палладием, а также с золотом, серебром и медью. В ювелирном деле применяется платина пробы 950 для изготовления украшений, а также в качестве оправы бриллиантов, поскольку платина имеет одинаковый с алмазом коэффициент линейного расширения, при этом бриллиант в оправе из платины имеет лучший блеск.