1 NEŽELEZNÉ KOVY A JEJICH SLITINY

Transkript

1 1 NEŽELEZNÉ A JEJICH SLITINY Neželezné kovy jsou všechny kovy mimo železa a jeho slitiny. Neželezné kovy se používají jako : konstrukční materiál, surovina pro výrobu slitinových ocelí, povrchové úpravy. Surovinou pro výrobu neželezných kovů jsou sirníkové rudy, které je nutno upravit : drcením, mletím kusové rudy, odstraněním hlušiny (případně odvodněním a sušením). Způsoby získání kovu z upravené rudy : pyrometalurgií suchá, žárová cesta; princip spočívá v : pražení (odstranění síry, kyslíku, vody), spékání drobné rudy (aglomerace), tavení (surový, nečistý kov), rafinace (technicky čistý kov), vhodné pro zpracování sirníkových a bohatých rud, hydrometalurgií mokrá cesta; princip metody spočívá v : rozmělnění rudy na prachové částečky, loužení (v kyselinách, zásadách nebo ve vodě), elektrolýze výluhu, vhodné pro zpracování chudých, zejména oxidických rud, elektrometalurgií výrobní proces, během kterého se kov získává elektrolýzou tavenin. ROZDĚLENÍ NEŽELEZNÝCH KOVŮ (podle výskytu) NEŽELEZNÉ DRAHÉ zlato, stříbro, platina, osmium PRI-ST-PO1-06F Neželezné kovy 1 / 8

2 ROZDĚLENÍ NEŽELEZNÝCH KOVŮ (podle hustoty) NEŽELEZNÉ TĚŽKÉ LEHKÉ (hustota nad 5 kg.dm -3 ) chrom, kobalt, wolfram, olovo, měď, zinek, cín, nikl (hustota pod 5 kg.dm -3 ) hliník, hořčík, titan, berylium, lithium ROZDĚLENÍ NEŽELEZNÝCH KOVŮ (podle teploty tavení) NEŽELEZNÉ NÍZKOTAVITELNÉ VYSOKOTAVITELNÉ zinek, cín, olovo, antimon, vizmut, osmium wolfram, molybden, tantal, niob Zvláštní skupiny neželezných kovů dále tvoří : RADIOAKTIVNÍ uran, plutonium, thorium POLOVODIČE germanium, křemík STOPOVÉ PRVKY galium, indium, thalium, telur VZÁCNÝCH ZEMIN cer, lanthan PRI-ST-PO1-06F Neželezné kovy 2 / 8

3 1.1 TECHNICKY DŮLEŽITÉ NEŽELEZNÉ MĚĎ (Cu), červené barvy, velmi dobře tvárná za tepla i za studena, velmi dobrá pájitelnost a svařitelnost, obtížná slévatelnost (špatně vyplňuje formu), špatná obrobitelnost (maže se); velmi dobrá elektrická a tepelná vodivost, velmi dobrá odolnost proti korozi. elektrovodné a konstrukční účely, výroba slitin (mosazi, bronzy), galvanické povlaky. OLOVO (Pb), modrošedý měkký kov, malá tepelná a elektrická vodivost, odolný chemickým vlivům, dobrá slévatelnost, tvárnost za tepla i za studena, jedovaté páry a sloučeniny olova. konstrukce komor pro výrobu kyseliny sírové, mořicích kádí (chemický průmysl), pláště kabelů, desky akumulátorů (elektrotechnika), ochranné štíty proti radioaktivnímu a rentgenovému záření, výroba slitin olova. CÍN (Sn), lesklý bílý kov, tažnost 70 až 90 %, dobrá tvárnost za tepla i za studena, velmi dobrá slévatelnost a pájitelnost, odolnost proti korozi. výroba bílého (pocínovaného) plechu, trubek a staniolu (potravinářský průmysl), výroba slitin (bronzy, pájky), ZINEK (Zn), bílý kov s namodralým leskem, křehký za studena, ohřátý na 100 až 150 C se dá kovat, válcovat a táhnout, velmi dobrá slévatelnost a pájitelnost, dobrá odolnost proti korozi, špatná obrobitelnost (maže se). pozinkování ocelových plechů, výroba slitin (mosazi), výroba léčiv. PRI-ST-PO1-06F Neželezné kovy 3 / 8

4 MANGAN (Mg), našedlý kov. výroba feromanganu (dezoxidace a odsíření taveniny při výrobě oceli), přísadový prvek pro legování oceli, výroba obalů svařovacích elektrod. WOLFRAM (W), ocelově šedý, velmi tvrdý, obtížně tvarovatelný a svařitelný, nedá se slévat. přísadový prvek pro legovaní oceli, kontakty, žárovková vlákna, součásti elektronek, topné odpory elektrických pecích, speciální svařovací elektrody (zpracování pomocí práškové metalurgie). HLINÍK (Al), stříbřitě bílý kov s našedlým nádechem, nemagnetický, dobrá tvárnost za tepla i za studena, špatná slévatelnost, obrobitelnost (maže se), odolnost proti korozi, dobrá elektrická vodivost (menší než u Cu). vodiče pro vysoká napětí, výroba kondenzátorů, telefonních součástí, relé dezoxidace železa, svařování termitem, výroba nádob a fólií na balení potravin, konstrukční části letadel, automobilů, výroba slitin, plátování oceli (ochrana proti korozi). HOŘČÍK (Mg), stříbrobílý kov, nejlehčí ze všech kovů, tvárný za tepla, obtížná slévatelnost (snadno se vznítí), nemagnetický. výroba slitin, dezoxidace a rafinace hliníkových slitin, očkování šedé litiny, pyrotechnické účely. Přehled dalších důležitých neželezných kovů : titan (Ti), germanium (Ge), křemík (Si), chrom (Cr), molybden (Mo), kobalt (Cb), rtuť (Hg). PRI-ST-PO1-06F Neželezné kovy 4 / 8

5 1.2 SLITINY NEŽELEZNÝCH KOVŮ Čisté neželezné kovy se pro svou nízkou mez pevnosti nehodí pro konstrukční účely využití ve formě slitin. Poznámka : Sléváním dvou nebo více různých kovů lze vlastnosti různě měnit a kombinovat. Slitiny vznikají míšením v tekutém stavu roztaví se základní kov, do kterého se přidá další prvek. Vlastnosti slitin lze měnit jejich chemickým složením, případně tepelným zpracováním (slitiny Al, Cu a Ti) a vždy se liší od vlastností kovů, ze kterých vznikly (sléváním) : pevnost závisí na druhu výroby a dalším zpracování, tvrdost větší než tvrdost jednotlivých složek, tvárnost menší než u čistých kovů, slévatelnost lepší (teplota tavení slitin < teplota tání základních kovů), tepelná a elektrická vodivost horší, barva různá (nezávisí na barvě složek) SLITINY MĚDI MOSAZI Mosazi jsou slitiny mědi a zinku. Pro technickou praxi mají význam mosazi s obsahem nad 58 % Cu (s menším obsahem jsou značně křehké). Vlastnosti mosazí : hustota asi 9,3 až 9,8 kg dm -3, teplota tání asi 900 C, nemagnetické, dobrá svařitelnost, pájitelnost a tvárnost za studena, elektrická a tepelná vodivost klesá s přítomností Zn, levnější než bronzy, lepší zpracovatelnost a využití (na mosazi se zpracovává asi 25 % produkce Cu). Rozdělení mosazí dle ČSN : MOSAZI TVÁŘENÉ při obsahu Cu > 62 % tvářené za studena, při obsahu Cu 58 až 62 % tvářené za tepla (při asi 700 C); příklady tvářených mosazí : tombak (> 80 % Cu), vysoce tažná mosaz (70 % Cu), mosaz k tlačení (63 % Cu), kujná mosaz (60 % Cu), šroubová (automatová) (hodinářská) mosaz (58 až 63 % Cu + 1 až 3 %Pb). příklady technického využití : výroba chladičů, nábojnic, lopatek parních turbín, lisované součásti v elektrotechnice, pružiny, šrouby do dřeva, pohybových matic PRI-ST-PO1-06F Neželezné kovy 5 / 8

6 MOSAZI SLÉVÁRENSKÉ obsahují 50 až 60 % Cu + přísady dalších prvků (např. 2 až 3 %Pb, nebo přísady Si, Al, Fe, Mn ; příklady technického využití : odlévání ložisek a pouzder, součástí čerpadel, elektrických přístrojů BRONZY Bronzy jsou slitiny mědi s různými kovy (obvykle bez Zn). Název bronzu je odvozen od hlavního legovacího prvku (např. bronz olověný, cínový, hliníkový ). Vlastnosti bronzů : hustota asi 8,8 kg dm -3, teplota tavení asi 900 C, elektrická vodivost malá (snižuje ji Sn), velká odolnost proti korozi, velmi dobré kluzné vlastnosti. Rozdělení bronzů podle ČSN : BRONZY TVÁŘENÉ BRONZY SLÉVÁRENSKÉ Přehled nejznámějších druhů bronzů : obsahují méně než 10 % cínu, využití především v elektrotechnice, papírenském průmyslu, optickém průmyslu a především ve strojírenství (ložisková pouzdra, pružiny, membrány..). obsahují více jak 10 % cínu, malá smrštivost (asi 1 %), využití při výrobě součástí značně namáhaných třením při velkých tlacích a malých rychlostech (oběžná kola čerpadel, závitová vřetena ventilů, šroubová kola, armatury ). cínové bronzy obsahují až 20 % Sn, odolnost proti korozi a opotřebení, olověné bronzy obsahují až 33 % Pb, ložiskové kovy, snesou vysoké tlaky (vyšší než 1000 MPa) a obvodové rychlosti do 10 ms -1, hliníkové bronzy obsahují 3 až 11 % Al, dobrá odolnost proti kyselinám a louhům, použití jako armatury pro přehřátou páru, výfukové ventily motorů, součásti vystavené účinkům důlních vod, vysoce namáhané součásti, niklové bronzy slitiny Cu s Ni, Mn a Fe (konstantan, nikelin ), jedná se o odporové materiály pro výrobu regulačních odporů, měřicích přístrojů, kondenzátorů manganové bronzy manganin, izobelin, rezistin, výroba měřicích odporů, Heuslerovy slitiny slitiny s více než 10 % Mn a 9 % Al, feromagnetické, aniž obsahují železo PRI-ST-PO1-06F Neželezné kovy 6 / 8

7 1.2.2 SLITINY HLINÍKU Vyznačují se malou hustotou, dobře obrobitelné, nemagnetické, dostatečné odolné proti korozi, zvýšení pevnosti dosaženo pomocí : přísadových prvků Cu, Mg, Si, Zn, Ni, Mn tepelným zpracováním. Rozdělení slitin hliníku : TVÁŘENÉ SLÉVÁRENSKÉ slitiny s vysokou pevností typu Al-Cu-Mg (nazývají se DURAL) a slitiny s dobrou odolností proti korozi typu Al-Mg-Si (nazývají se Pental). širší použití, umožňují odlévat tenkostěnné odlitky složitých tvarů, hlavním legujícím prvkem je Si působí příznivě na slévatelnost slitin, společný název SILUMIN (až 13 % Si), jsou vytvrditelné, houževnaté, odolné proti účinkům mořské vody, špatná obrobitelnost. Technické využití : středně namáhané tenkostěnné odlitky, letecký průmysl, výroba motorů SPECIÁLNÍ SLITINY NEŽELEZNÝCH KOVŮ PÁJKY Jedná se o slitiny neželezných kovů (Pb + Sn). V roztaveném stavu se jich používá k vytvoření pevného nerozebíratelného spojení kovů. Rozdělení podle teploty tavení : MĚKKÉ teplota tavení pod 500 C, k pájení Cu, slitin mědi, Zn, Pb a oceli. TVRDÉ teplota tavení nad 650 C až 950 C, jedná se o páj ky : mosazné stříbrné k pájení ocelí, mědi typ Cu Zn - Ag, k pájení mosazí, bronzů, niklů PRI-ST-PO1-06F Neželezné kovy 7 / 8

8 1.3 ZNAČENÍ NEŽELEZNÝCH KOVŮ PRI-ST-PO1-06F Neželezné kovy 8 / 8