Материал: Учебное пособие ЭТМ

Конструкционное применение: машиностроение; строительство; наземный и морской транспорт;

корпуса электродвигателей, турбо− и гидрогенераторов и др.; щиты управления; военная техника.

Платина. В таблице Д. И. Менделеева платина (Pt) находится под № 78 в VIII б группе.

Распространенность платины в Земной коре порядка 1·10- 7 %. Этот металл встречается в виде самородков (самый крупный 9 кг, найден на Урале), а также в медно-никелевых месторождениях. В России платину добывают на Норильском медно-никелевом комбина-

Предел механической прочности при разрыве 150 МПа, т. е. меньше, чем у серебра.

Платина не взаимодействует с кислородом, водой, серой, со всеми кислотами, кроме нагретой «царской водки». Взаимодействует при нагреве с газообразным хлором, бромом, фтором, образуя соответствующие соединения (например, хлористую платину при 250 ºС).

Достоинства платины — высокая коррозионная стойкость и высокая температура плавления.

Недостаток платины — дефицитность и отсюда высокая стоимость.

Применение платины: электрические контакты;

148

платиновые пасты для металлизации керамики, используемой в керамических конденсаторах;

нагреватели для лабораторных нагревательных устройств в воздушных и кислородных средах;

тигли для синтеза различных неорганических соединений при высоких температурах. (Например, для синтеза высокотемпературных сверхпроводников);

сосуды для плавки алюмосиликатных стекол, используемых для производства стеклоткани с последующим изготовлением фольгированных диэлектриков и печатных плат;

порошкообразная платина один из лучших адсорбентов для газообразного водорода: так, одна часть платины может поглотить 100 частей водорода, а при нагреве водород высвобождается из платины;

платиновые термосопротивления для измерения температуры в интервале температур от − 273 до 1063 ° С;

платино-родиевые термопары для рабочего интервала температур от 100 до 1600 ° С, применяются на воздухе и в кислородной среде (марки некоторых платино-родиевых термопар приведены в табл. 5.6);

из платины изготовлен эталон метра, состоящий из сплава платины и 10 % иридия;

платина используется в качестве слитков, хранящихся в банках (первые в мире монеты из платины были изготовлены в России в

XIX веке).

149

Проводники различного назначения с низкой температурой плавления

К проводникам различного назначения с низкой температурой плавления относятся свинец, олово, кадмий, цинк, ртуть, литий и другие металлы, у которых температура плавления меньше 500 ° С. Также в эту группу могут быть отнесены легкоплавкие сплавы, температура плавления которых может быть намного меньше, чем температуры плавления входящих в этот сплав компонентов.

Свинец. В таблице Д. И. Менделеева свинец (Pb) находится под № 82 в IV группе. Содержание в Земной коре 1,4·10- 4 %. Физические свойства свинца: температура плавления 327 ° С, плотность 11,3 г/см3. Это металл темно-серого цвета. Свинец и его соединения ядовиты. Попадая в организм человека, свинец накапливается в костях, вызывая их разрушение.

Удельное электрическое сопротивление свинца при 20 ° С равно 20·10- 8 Ом·м, т. е. приблизительно в два раза выше, чем у железа. Свинец при нормальном давлении и макроразмерах имеет сверхпроводимость при 7,2 К.

Предел механической прочности равен 15 МПа. Свинец мягкий металл, настолько мягкий, что процарапывается ногтем.

Свинец обладает сравнительно высокой коррозионной стойкостью. Он не взаимодействует с кислородом и водой, а также с большинством кислот (кроме азотной (HNO3)) и щелочей.

Применение свинца:

«мягкие» припои (оловянно-свинцовые припои), рабочая температура которых меньше 300 ° С;

плавкие вставки для защиты электротехнических сетей и оборудования;

защитная оболочка некоторых типов силовых кабелей от воздействия океанской воды или грунтовых вод;

150

радиационная защита — защита от ионизирующих излучений высокой энергии, таких как: рентгеновское, протонное, радиоактивное (α, β, γ). По степени защиты 1 мм свинца соответствует 11 мм стали и 110 мм бетона;

пластины для аккумуляторов.

Кроме вышеперечисленных областей, свинец и его соединения имеют широкое применения и в других сферах. (Например, типографский шрифт, пули, подошва ботинок у водолазов, свинцовое стекло и др.).

Олово. В таблице Д. И. Менделеева олово (Sn) находится под № 50 в IV группе. Содержание в Земной коре 2·10- 4. В природе существует десять изотопов олова (максимальное количество среди химических элементов). В России промышленные месторождения олова находятся на Дальнем востоке и в Якутии.

Физические свойства: температура плавления 232 ° С, плотность 7,3 г/см3. Олово — металл белого цвета. В отличие от свинца олово не токсично.

Удельное электрическое сопротивление олова при 20 ° С равно 11·10- 8 Ом·м. Сверхпроводящее состояние наступает при 3,7 К.

Предел механической прочности олова больше, чем у свинца. Олово не взаимодействует с кислородом и водой, а также с большинством кислот.

Применение олова:

«мягкие» припои (оловянно-свинцовые припои), рабочая температура которых меньше 300 ° С;

защита железа от коррозии, так называемая «белая жесть» (на эту защиту расходуется 50 % всего добываемого олова). Олово не токсично, что очень важно в случае применения белой жести для хранения продуктов питания. Обычно расход олова при изготовлении «белой жести» таков: 5 кг олова на 1 т стали;

оловянная бронза (Cu + ≤ 10 % Sn). Широко используется при изготовлении памятников. Например, «Медный всадник» в

151

Санкт-Петербурге изготовлен из бронзы следующего состава:

90 % Cu + 7,5 % Sn + 2,5 % Zn;

антифрикционные сплавы с низким коэффициентом трения, в частности, для электрических машин: (70 – 90) % Sn + Cu + Sb ( сурьма). Это — сплавы с общим названием «баббиты»;

легкоплавкие сплавы с температурой плавления менее Тпл олова, состоящие из свинца, олова, кадмия и висмута (температура плавления каждого компонента в отдельности выше 200 ° С). Например, сплав Вуда, в состав которого входят перечисленные компоненты, имеет температуру плавления приблизительно равную 67 ºС;

сверхпроводник Nb3Sn c Tc равной 18 K, имеющий в настоящее время широкое применение при изготовлении сверхпроводниковых материалов промышленного применения.

Цинк. В таблице Д. И. Менделеева цинк (Zn) находится под № 30 в II группе. Содержание в Земной коре порядка 8·10- 3 %.

Физические свойства: температура плавления 419 ° С, плотность

7,2 г/см3.

Электрические свойства: удельное электрическое сопротивление при 20 ° С равно 5·10- 8 Ом·м.

При 20 ºС цинк хрупок, при сгибании прутка слышен треск, даже более сильный, чем в случае олова. При 150 ºС цинк пластичен. Примеси резко увеличивают хрупкость цинка. Цинк имеет сравнительно высокую коррозионную стойкость к воде и кислороду.

Применение цинка:

«твердые» припои, рабочая температура которых находится в интервале 500 – 800 ° С. Представители твердых припоев, например, припой ПМЦ — медноцинковый, ПСр — припой серебряный, состоящий из серебра, меди и цинка;

латунь (Cu + ≤ 10 % Zn);

защита железа и стали от коррозии; металлизация конденсаторных полимерных пленок и бумаги;

152