Металлы и сплавы, применяемые в полиграфии (12708)

Посмотреть архив целиком

Металлы и сплавы, применяемые в полиграфии

1. Введение

Металлы хорошо проводят тепло и электрический ток, т. е. они теплопроводны и электропроводны. Самую высокую электропроводность имеют серебро Ag, медь Си, алюминий Al, золото Au и железо Fe. Из меди и алюминия делают электрические провода.

Характерным свойством металлов является пластичность. Пластичностью называется свойство металлов изменять форму.

Металлы изменяют свою форму при ударе. В сильно нагретом состоянии они куются. Их можно прокатывать в листы, вытягивать в проволоку. Следовательно, металлы пластичны и ковки. Только марганец Mn, сурьма Sb и висмут Bi хрупки.

Цель данной работы – рассмотреть металлы и сплавы, применяемые в полиграфии.

2. Физические свойства металлов и сплавов

В настоящее время известны 104 элемента, из них 84 являются металлами.

Все металлы, кроме ртути Hg, являются твердыми веществами. Они имеют характерный металлический блеск. Но блестят металлы только в кусках.

Все металлы, кроме магния Mg и алюминия Al, в виде порошка имеют черный и темно-серый цвет.

Металлы хорошо проводят тепло и электрический ток, т. е. они теплопроводны и электропроводны. Самую высокую электропроводность имеют серебро Ag, медь Си, алюминий Al, золото Au и железо Fe. Из меди и алюминия делают электрические провода.

Характерным свойством металлов является пластичность. Пластичностью называется свойство металлов изменять форму.

Металлы изменяют свою форму при ударе. В сильно нагретом состоянии они куются. Их можно прокатывать в листы, вытягивать в проволоку. Следовательно, металлы пластичны и ковки. Только марганец Mn, сурьма Sb и висмут Bi хрупки.

Кроме общих физических свойств каждый металл имеет свойства, присущие ему одному.

Например, металлы отличаются по твердости. Самым твердым металлом является хром Сг, самыми мягкими - натрий Na и калий К.

Металлы отличаются по удельному весу. Металлы, которые имеют удельный вес меньше пяти, называются легкими. Калий, натрий и алюминий являются легкими металлами.

Металлы, которые имеют удельный вес больше пяти, называются тяжелыми металлами. Цинк Zn, железо Fe и золото Au являются тяжелыми металлами.

Металлы отличаются друг от друга по температуре плавления (tпл). Например, цезий Cs плавится при температуре +28,5° С. Это легкоплавкий металл. Самым тугоплавким металлом является вольфрам W. Его температура плавления +3370° С. Из вольфрама делают нити электроламп.

3. Химические свойства металлов и сплавов.

Основным химическим свойством металлов является способность их атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы всегда заряжены положительно.

Легко отдавая при химических реакциях свои валентные электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями.

Способность к отдаче электронов проявляется у отдельных металлов далеко не в одинаковой степени. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, тем энергичнее вступает во взаимодействие с другими веществами.

Опустим кусочек цинка в раствор какой-нибудь свинцовой соли. Цинк начинает растворяться, а из раствора выделяется свинец. Реакция выражается уравнением:

Zn + Pb(NO3)2 = Pb + Zn(NO3)2

Из уравнения следует, что эта реакция является типичной реакцией окисления-восстановления. Сущность ее сводится к тому, что атомы цинка отдают свои валентные электроны ионам двухвалентного свинца, тем самым превращаясь в ионы цинка, а ионы свинца восстанавливаются и выделяются в виде металлического свинца. Если поступить наоборот, то есть погрузить кусочек свинца в раствор цинковой соли, то никакой реакции не произойдет. Это показывает, что цинк более активен, чем свинец, что его атомы легче отдают, а ионы труднее присоединяют электроны, чем атомы и ионы свинца.

Вытеснение одних металлов из их соединений другими металлами впервые было подробно изучено русским ученым Бекетовым, расположившим металлы по их убывающей химической активности в так называемый “вытеснительный ряд”. В настоящее время вытеснительный ряд Бекетова носит название ряда напряжений.

В таблице №2 представлены значения стандартных электродных потенциалов некоторых металлов. Символом Me+/Me обозначен металл Me, погруженный в раствор его соли. Стандартные потенциалы электродов, выступающих как восстановители по отношению к водороду, имеют знак “-”, а знаком “+” отмечены стандартные потенциалы электродов, являющихся окислителями.

Таблица №1

Стандартные электродные потенциалы металлов.

Электрод

Е0,В

Электрод

Е0,В

Li+/Li

-3,02

Co2+/Co

-0,28

Rb+/Rb

-2,99

Ni2+/Ni

-0,25

K+/K

-2,92

Sn2+/Sn

-0,14

Ba2+/Ba

-2,90

Pb2+/Pb

-0,13

Sr2+ /Sr

-2,89

H+/1/2H2

0,00

Ca2+/Ca

-2,87

Sb3+/Sb

+0,20

Na+/Na

-2,71

Bi3+/Bi

+0,23

La3+/La

-2,37

Cu2+/Cu

+0,34

Mg2+/Mg

-2,34

Cu+/Cu

+0,52

Al3+/Al

-1,67

Ag+/Ag

+0,80

Mn2+/Mn

-1,05

Pd2+/Pd

+0,83

Zn2+/Zn

-0,76

Hg2+/Hg

+0,86

Cr3+/Cr

-0,71

Pt2+/Pt

+1,20

Fe2+/Fe

-0,44

Au3+/Au

+1,42

Cd2+/Cd

-0,40

Металлы, расположенные в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов, и образуют электрохимический ряд напряжений металлов: Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Ряд напряжений характеризует химические свойства металлов:

1. Чем меньше электродный потенциал металла, тем больше его восстановительная способность.

2. Каждый металл способен вытеснять(восстанавливать) из растворов солей те металлы, которые стоят в ряду напряжений после него.

3. Все металлы, имеющие отрицательный стандартный электродный потенциал, то есть находящиеся в ряду напряжений левее водорода, способны вытеснять его из растворов кислот.

Необходимо отметить, что представленный ряд характеризует поведение металлов и их солей только в водных растворах и при комнатной температуре. Кроме того, нужно иметь ввиду, что высокая электрохимическая активность металлов не всегда означает его высокую химическую активность. Например, ряд напряжений начинается литием, тогда как более активные в химическом отношении рубидий и калий находятся правее лития. Это связано с исключительно высокой энергией процесса гидратации ионов лития по сравнению с ионами других щелочных металлов.

4. Сплавы. Требования к сплавам и виды сплавов.

Бронза

90% Cu 10% Zn

Твердый, коррозионно-устойчивый, хороршо отливается в формы

монеты

Дуралюмин

94,3% Al 4% Cu + Mn + Mg

Легкий, обладает высокой прочностью и электропроводностью

Провода, детали самолетов

Константин

60% Cu 40% Ni

Электрическое сопротивление не зависит от температуры

Реостаты

Латунь

70% Cu 30% Zn

Ковкий, коррозионно-устойчивый, имеет высокую электропроводность

Нержавеющие изделия, электрические контакты и прочее

Манганин

84% Cu 12% Mn 4% Ni

Большое электрическое сопротивление, слабо расширяется при нагревании

Реостаты

Монель-металл

67% Ni 29% Cu 1,7% Fe 1% Mn + C + Mg

Обладает высокой прочностью, коррозионно-устойчивый

Насосы, винты самолетов, химическое оборудование

Нейзильбер (мельхиор)

62% Cu 15% Ni 22% Zn

Твердый, коррозионно-устойчивый

Ножевые изделия, хирургические инструменты

Нержавеющая сталь

85,1% Fe 13,7% Cr 0,3% C + Ni + Mn + Si

Высокопрочный, коррозионно-устойчивый

Ножевые изделия, химическое оборудование, шарикоподшипники

Нимоник

80% Ni 19,5% Cr + Ti + Al

Высокая температура плавления

Лопасти газовых турбин

Нихром

77,3% Ni 21% Cr + Mn + Fe

Большое электрическое сопротивление, слабо расширяется при нагревании

Нагревательные элементы

Пушечный металл

88% Cu 10% Sn 2% Zn

Прочный, износо- и коррозионно-устойчивый

Подшипники, шестерни и прочее

Углеродистая сталь

98,4% Fe 0,8% C + Mn + Si + P

Твердый, высокая прочность на растяжение

Стальные конструкции, проволока, бритвенные лезвия

Фосфористые бронзы

90% Cu 9,7% SnO 0,3% P

Прочный, твердый, коррозионно-устойчивый

Подшипники, корабельные винты






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.