Виды цветных металлов — особенности обработки и использования
Различные виды цветных металлов являются основой современной промышленности. Алюминий, магний, титан, литий и другие легкие металлы используются повсеместно, благодаря своим уникальным свойствам и характеристикам. Цветные металлы характеризуются отсутствием или минимальным содержанием железа в их составе, что делает их немагнитными и обеспечивает высокую стойкость к коррозии.
Получение цветных металлов
Основной процесс получения цветных металлов начинается с добычи руд, содержащих нужные элементы, и их последующей переработки, которая может включать в себя различные методы. Пирометаллургия, гидрометаллургия и электрометаллургия – три основных метода, используемых для извлечения металлов из руд. В процессе пирометаллургии руды подвергаются воздействию высоких температур для переплавки и извлечения металла. Например, для получения алюминия используется процесс электролиза расплавленных солей, известный как процесс Холла-Эру. Магний часто получают путем электролиза расплавленного магниевого хлорида или путем термического восстановления оксида магния. Титан извлекается из своих руд с помощью процесса Кролла, который включает в себя хлорирование и восстановление тетрахлорида титана магнием или натрием.
При гидрометаллургии используют водные растворы для выщелачивания металла из руды, за которым следует дополнительная очистка и электролитическое осаждение. Этот метод особенно эффективен для получения металлов, таких как медь, цинк и никель.
Электрометаллургия представляет собой технологию извлечения металлов из растворов или расплавов с помощью электролиза. Литий, например, может быть получен из его солей путем электролитического восстановления.
После извлечения металлы подвергаются дополнительным процедурам очистки для удаления примесей и улучшения их свойств. Затем их можно использовать в чистом виде или для создания сплавов с улучшенными характеристиками, таких как бронза, силумин и дюралюминий, которые широко применяются в различных отраслях промышленности.
Ценность цветных металлов также проявляется в возможности их переработки и повторного использования. Сдача легких сплавов в специализированные пункты приема может принести значительную прибыль. Прибыль выше, если они обладают высокой чистотой и качеством. Сдавать цветные металлы в переработку могут как физические, так и юридические лица.
Виды легких цветных металлов
Легкие цветные металлы составляют значительную часть неферрометаллургии и включают в себя широкий спектр элементов с разнообразными свойствами и областями применения. К основным представителям этой группы относят алюминий, магний, титан, литий, олово, бериллий, кадмий, таллий, галлий, висмут и индий. Они обладают сравнительно малой плотностью и высокой устойчивостью к коррозии. Это делает их незаменимыми во многих отраслях промышленности.
Олово, характеризующееся хорошей пластичностью и устойчивостью к окислению, широко используется в производстве паяльных материалов и покрытий для защиты от коррозии. Бериллий, несмотря на свою токсичность при обработке, ценится за высокую жесткость, прочность и теплопроводность. Он высоко востребован в аэрокосмической промышленности, ядерной энергетике и производстве специальных сплавов.
Кадмий обладает низким коэффициентом трения и хорошей устойчивостью к коррозии, что делает его подходящим для использования в аккумуляторах, покрытиях и стабилизаторах. Таллий и его соединения применяются в электронике, оптических системах, а также в медицине. Галлий, известный своими полупроводниковыми свойствами, необходим при производстве электронных компонентов, например, светодиодов и фотоэлементов.
Висмут — элемент с низкой токсичностью и высокой температурой плавления. Используется в медицине, косметике, а также как заменитель свинца в различных сплавах из-за его безопасности. Индий, хотя и встречается в природе редко, имеет ключевое значение в производстве жидкокристаллических дисплеев, солнечных панелей и другой электроники.
Эти металлы и их сплавы, такие как бронза, силумин и дюралюминий, обеспечивают надежность и долговечность в сферах их применения. Они популярны в производстве различных изделий и конструкций в авиации, транспортном машиностроении, строительстве, электронике, медицине и многих других отраслях. При этом эти металлы подлежат сдаче в переработку, что не только способствует сохранению окружающей среды, но и может стать источником прибыли для компаний и индивидуальных предпринимателей, работающих в сфере металлургии и переработки металлов.
| Металл или сплав | Температура плавления tпл. С |
|---|---|
| Алюминий | 660,4 |
| Вольфрам | 3420 |
| Германий | 937 |
| Дуралюмин | ~650 |
| Железо | 1539 |
| Золото | 1064?4 |
| Инвар | 1425 |
| Иридий | 2447 |
| Калий | 63,6 |
| Карбиды гафния | 3890 |
| ниобия | 3760 |
| титана | 3150 |
| циркония | 3530 |
| Константин | ~1260 |
| Кремний | 1415 |
| Латунь | ~1000 |
| Легкоплавкий сплав | 60,5 |
| Магний | 650 |
| Медь | 1084,5 |
| Натрий | 97,8 |
| Нейзильбер | ~1100 |
| Никель | 1455 |
| Нихром | ~1400 |
| Олово | 231,9 |
| Осмий | 3030 |
| Платина | 17772 |
| Ртуть | — 38,9 |
| Свинец | 327,4 |
| Серебро | 961,9 |
| Сталь | 1300-1500 |
| Фехраль | ~1460 |
| Цезий | 28,4 |
| Цинк | 419,5 |
| Чугун | 1100-1300 |
Виды тяжелых цветных металлов
Тяжелые цветные металлы — это категория, которая включает металлы с высокой плотностью и обычно более высокой атомной массой по сравнению с легкими цветными металлами. Играют важную роль в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам.
Медь известна своей выдающейся электро- и теплопроводностью, а также пластичностью. Незаменима в электротехнике и электронике, а также в производстве теплообменников и различных деталей машин. Цинк, хотя и хрупкий при комнатной температуре, обретает пластичность при нагревании и имеет хорошую коррозионную стойкость. Часто используется при производстве гальванических покрытий и в литейном производстве.
Свинец — тяжелый и мягкий металл, который легко ковать и который легко принимает различные формы при литье. Обладает отличными звуко- и виброизоляционными свойствами и используется в защитных покрытиях от радиации, аккумуляторах, а также в кабельной промышленности. Латунь — сплав меди и цинка, иногда с добавлением других элементов, обеспечивает хорошую коррозионную стойкость и механическую прочность. Широко используется в сантехнике, декоративных элементах и музыкальных инструментах.
Виды малых цветных металлов
Малые цветные металлы — это группа, которая включает металлы, используемые в меньших количествах по сравнению с их более распространенными аналогами. Несмотря на это, играют ключевую роль в определенных областях промышленности.
Сурьма, с её серебристо-белым цветом и хрупкостью. Используется для увеличения твердости и прочности свинца в аккумуляторах и для производства огнестойких материалов. Ртуть уникальна тем, что остается жидкой при стандартных условиях. Она часто применяется в медицинских термометрах, а также в высокотехнологичных приложениях, таких как датчики положения и ионные двигатели.
Кадмий, хотя является токсичным в чистом виде, применяется в никель-кадмиевых аккумуляторах, а также в качестве стабилизатора и улучшителя свойств в производстве пластмасс и красителей. Благодаря своим свойствам, схожим со свойствами ртути и цинка, кадмий также находит применение в производстве полупроводников и телевизионных фосфоров.
Виды легирующих цветных металлов
Легирующие цветные металлы — это группа металлов, которые добавляют в сплавы для придания им особых свойств, таких как улучшенная прочность, твердость, стойкость к коррозии или теплостойкость. Часто эти металлы не пригодны для применения в чистом виде из-за их специфических характеристик и высокой стоимости.
Молибден, хотя и не встречается в чистом виде в природе, применяется в виде легирующей добавки, улучшая прочностные характеристики сталей, особенно при высоких температурах. Это делает его ценным материалом в авиационной и ракетной промышленности. Вольфрам, известный своей исключительной тугоплавкостью и плотностью, находит применение в производстве режущих инструментов, а также в ювелирном деле и в изготовлении элементов и деталей, подвергающихся экстремальным температурам.
Кобальт, благодаря своей твердости и способности сохранять свойства при высоких температурах, используется в производстве сверхпрочных сплавов для медицинского инструментария и деталей, подвергающихся износу. Ванадий, добавляемый в микроскопических количествах, значительно увеличивает прочность и устойчивость стали к ударным нагрузкам, что делает его незаменимым в автомобилестроении и строительстве.
Благородные цветные металлы
Благородные металлы — это особая категория цветных металлов, которые характеризуются высокой химической стойкостью, редкостью и, как следствие, высокой ценностью. Эти металлы часто используются в ювелирных изделиях, промышленности и инвестировании.
Золото, один из самых ценных металлов. Ценится за свою химическую стойкость и высокую пластичность. Оно не реагирует с большинством химических веществ и сохраняет блеск даже при воздействии элементов. Эти свойства делают золото идеальным для использования в ювелирных изделиях, электронных компонентах и как средство сохранения стоимости.
Серебро, хотя и менее ценно, чем золото, обладает высочайшей электро- и теплопроводностью среди всех металлов. Это делает его незаменимым в электронной и электротехнической промышленности. Его пластичность и легкость в ковке позволяют создавать изысканные ювелирные и декоративные изделия.
Платина — наиболее твердый и стойкий к коррозии вид благородных металлов. Используется в чистом виде для изготовления высококачественных ювелирных изделий и в качестве катализатора в химической промышленности. Устойчивость к химическим веществам и высокие антикоррозийные свойства делают платину востребованным материалом в автомобилестроении для изготовления катализаторов в выхлопных системах.
| Металл | Удельное сопротивление Ом*мм 2 /м |
| Серебро | 0,0159 |
| Медь | 0,0157 |
| Золото | 0,023 |
| Алюминий | 0,0244 |
| Иридий | 0,0474 |
| Вольфрам | 0,053 |
| Молибден | 0,054 |
| Цинк | 0,059 |
| Никель | 0,087 |
| Железо | 0,098 |
| Платина | 0,107 |
| Олово | 0,12 |
| Свинец | 0,192 |
| Титан | 0,417 |
| Висмут | 1,2 |
Виды редких цветных металлов
Редкие цветные металлы представляют собой группу металлов, которые встречаются в земной коре в ограниченных количествах и обладают уникальными свойствами. Незаменимы в ряде промышленных и технологических приложений.
Тантал — твердый и плотный металл с серебристым оттенком. Часто используется для производства электронных компонентов, таких как конденсаторы и микрочипы, благодаря своей способности выдерживать высокие температуры и сопротивляться коррозии. Ниобий — серое вещество со стальным отливом. Применяется в производстве сверхпроводников, а также в качестве легирующего элемента в сталях, используемых в авиационной и радиотехнической промышленности.
Виды и маркировка лома цветных металлов
Тема утилизации и переработки лома цветных металлов важна не только с экономической точки зрения, но и для снижения экологического воздействия. При приеме в переработку цветного металлолома используют особую классификацию по типам и маркировке в соответствии с ГОСТ.
- Класс А включает лом и куски отходов, которые могут быть переплавлены и повторно использованы.
- Класс Б — это мелкие отходы, такие как стружка и проволока, которые также подлежат переработке.
- Класс В — это отходы в виде порошка, требующие специального обращения и встречающиеся у металлов, таких как вольфрам и молибден.
- Класс Г включает в себя остальные виды вторичного сырья, которые не подпадают под категории А, Б или В.
Перед транспортировкой лома необходимо получить сертификат безопасности, который подтверждает отсутствие загрязнений химического и радиационного типа, а также степени взрывоопасности. Все виды лома должны соответствовать нормам загрязнения, установленным ГОСТом 12.1.005, чтобы обеспечить безопасность и соблюдение экологических норм.
Министерство природных ресурсов и экологии РФ подразделяет цветной металлолом на пять классов, учитывая химические, радиационные и взрывоопасные свойства. В зависимости от уровня опасности, который металлолом представляет для экосистемы, он может быть категоризирован как обладающий высокой, умеренной, малой или низкой опасностью для окружающей среды. Поэтому пункты приема металлолома должны иметь лицензию, чтобы обеспечить безопасное обращение с материалами, особенно с теми, которые могут представлять угрозу для здоровья и экологии.
При приеме лома обязательно учитываются его физические параметры: величина, происхождение, степень однородности, процент засора, химический состав, физический износ и габаритные размеры.
В целях маркировки лома при транспортировке указывают наименование, обозначение по ГОСТу, вид вторичного сырья и марку сплава. Это нужно для обеспечения точной идентификации материала и его свойств. Такую маркировку надежно крепят к грузу для сверки в процессе транспортировки и при получении в конечной точке назначения.
Также при работе с металлами используют марочник — специальный документ, который содержит информацию о всех маркировках металла или сырья и используется для определения марки металла.
Обработка цветных металлов
Цветные металлы — большая категория мягких и пластичных металлов. Сюда входят олово, цинк, медь, никель, алюминий, магний и т.п. Они представляют 75 % всех химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева. В отличие от черных металлов, цветные имеют характерный оттенок и не содержат в своем составе железо и его сплавы.
Цветные металлы добываются с трудом. Они находятся в земной коре в минимальном количестве и практически не встречаются в чистом виде. Переработка нежелезных металлов и производство из них изделий требуют больших не только энергетических, но и финансовых затрат. Однако по диапазону механических, физических и химических свойств им нет равных.
Ковкость и немагнитность, теплопроводность и термостойкость, прочность и коррозийная устойчивость — главные характеристики цветных металлов, благодаря которым они служат незаменимым сырьем в различных отраслях промышленности и обеспечивают развитие электроники, энергетики, авиа– и машиностроения, космонавтики и т.д. Большинство промышленных изделий готовится из алюминия, меди и цинка.
Популярные виды цветных металлов
Алюминий — легкий и гибкий металл серебристого цвета. Имеет высокую электропроводность, но низкую степень прочности. Проявляет стойкость к атмосферной коррозии, поэтому используется в пищевой, военной и другой промышленности.
Медь — пластичный золотистый металл с розоватым оттенком. Обладает хорошей теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением. Образует сплавы со многими металлами, которые широко применяются в строительстве, электротехнике и приборостроении.
Цинк — хрупкий нержавеющий металл бело–голубого цвета. Основной компонент антикоррозионных покрытий. Приобретает пластичность при нагревании до 100–150 °C. Участвует в извлечении золота, серебра и других благородных металлов из чернового свинца.
Защитное покрытие металла
С течением времени некоторые цветные металлы могут разрушиться. Обычно поверхность металла повреждается под воздействием кислорода или при регулярном контакте с водой. Во избежание негативных последствий специалисты рекомендуют заранее обрабатывать детали и покрывать их защитными средствами с учетом физико–химических способностей каждого элемента.
Лакокрасочные материалы — наиболее эффективный способ защиты цветных металлов от ржавления. К ним относятся краски, грунтовка и универсальные препараты «3 в 1».
Грунтовка — лучшее средство против атмосферной коррозии. Грунтование проводится перед окрашиванием металла в один или два слоя. Защищает от окисления и обеспечивает устойчивое сцепление краски с основанием.
В большинстве случаев на изделия из алюминия наносятся уретановые краски или грунтовые составы на цинковой основе. Медные, латунные и бронзовые детали подвергаются защитной обработке в процессе производства и, как правило, дополнительно краской не покрываются. В случае разрушения заводское покрытие полностью удаляют, поверхность металла полируют и наносят полиуретановый или эпоксидный лак. Защитное покрытие сохраняет металл от различных повреждений и наделяет неповторимым блеском.
Методы нанесения покрытия
Защитные металлические покрытия могут наноситься несколькими методами: гальваническим, диффузионным, горячим, металлизацией напылением, плакированием и т.п.
Гальваника. Самый известный способ защиты металла. Основывается на нанесении специальных антикоррозионных металлических и химических средств на поверхность изделия. Слой защитного покрытия зависит от климатических условий. При резком климате — толщину слоя увеличивают. Гальваника широко применяется в строительстве и машиностроении. В гальваническом производстве применяются такие виды покрытия, как никелирование, анодирование, хромирование и некоторые другие.
Никелирование — равномерное покрытие металла тонким слоем никеля с добавлением до 12% фосфора. Для повышения коррозионной устойчивости и износостойкости изделия проводится термообработка. Никелирование бывает химическим, электрохимическим и «черный никель».
Анодирование — образование защитной или декоративной пленки алюминиевых, магниевых и подобных сплавов под воздействием тока. Обработка наделяет поверхность изделия электроизоляционностью, водостойкостью и антикоррозийностью.
Хромирование — процесс нанесения хрома и его сплавов на поверхность изделий. Металл не тускнеет и становится коррозионно–, износо– и жаростойким. Покрытие используется в машиностроении и разных отраслях промышленности.
Металлизация напылением. Процесс распыления поверхности расплавленных металлических изделий с помощью воздушной струи.
Горячий метод. Погружение изделий в ванну, наполненную расплавленным металлом.
Плакирование. Покрытие основного металла другим металлом, который проявляет наибольшую устойчивость к агрессивной среде. В процессе плакирования проводится литье, совместная прокатка, прессование и ковка.
Диффузионный метод. Покрытие наносится под воздействием высокой температуры. Оно проникает в поверхностный слой основного металла и наделяет изделия защитными свойствами.
Технологии обработки цветных металлов
Обработку изделий осуществляют с учетом свойств металла, из которого они изготовлены. Большинство цветных металлов обладают высокой теплопроводностью, при нагревании проявляют снижение механических свойств и взаимодействует с атмосферными газами, поэтому обрабатываются холодными или горячими, термическими или механическими методами. Например, холодная обработка выполняется в температурных условиях ниже температуры рекристаллизации, а горячая обработка — выше температуры рекристаллизации.
К числу самых распространенных обработок цветных металлов относятся отливка, сварка, механообработка на металлорежущих станках и обработка давлением. Последняя технология наиболее востребована в промышленности. Она охватывает прессовку, штамповку, прокатку, волочение и ковку.
Прессовка. Применяется для обработки алюминия, меди, свинца и олова. Заготовки продавливаются через матрицу. Прессовка используется в производстве труб, прутков и профилей разной сложности.
Штамповка. Изделия помещаются в металлические формы заданных параметров и изготавливаются под прессом.
Прокатка. Заготовки обрабатываются под давлением. Металл проходит между валками и вращается в разных направлениях. В результате меняется профиль заготовки и уменьшается площадь поперечного сечения. Таким способом получают рельсы, балки, изделия сортового и трубного металлопроката.
Волочение. Металл протягивается через матрицу в холодном виде. Технология направлена на сокращение площади поперечного сечения и увеличение длины заготовки. Улучшает свойства поверхности металла.
Ковка. Изделие приобретает форму в результате последовательных ударов инструментов по металлической заготовке. Различают ручную и машинную ковку. Первая используется в производстве мелких деталей, а вторая — на гидравлических прессах, пневматических или паровоздушных молотах.
Обработка цветных металлов и выбор защитного покрытия — занятие специалистов. Доверьтесь профессионалам и закажите цветные металлы и сплавы на нашем сайте. Стоимость товара за 1 кг зависит от вида материала и варьируется от 135 до 2200 рублей. Подробнее об условиях покупки цветного металла в Москве и регионах России можно узнать здесь.
https://technogallery.ru/vidy-czvetnyh-metallov-osobennosti-obrabotki-i-ispolzovaniya/
