Температура плавления олова

23 ноября 2021

Раньше олово как чистый металл не был знаком человечеству. Оно использовалось в сплаве со свинцом, соединение которых образовывало оловянистую бронзу. Сейчас этот легкий металл применяется в разных сферах промышленности. Температура плавления олова позволяет эффективно использовать его для изготовления припоев.

Химический элемент Олово

Олово — химический элемент, который в таблице Менделеева находится в группе легких металлов под номером 50. Это пластичный, ковкий материал, с естественным металлическим блеском.

Структура и характеристики олова

Аллотропные модификации олова по характеристикам:

  • b-Sn — стандартное белое. Имеет объемноцентрированную тетрагональную кристаллическую решетку.
  • a-Sn — серое олово. Имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую решетку.

Чистый металл может рассыпаться в порошок при низких температурах, но этот процесс замедляется при наличии примесей в составе.

История открытия и изучения олова

По археологическим находкам ученые смогли установить, что с оловом человечество познакомилось еще в 4 тысячелетии до н. э. Письменные напоминания об этом металле можно встретить в Четвертой Книге Моисея, Библии.

Сначала олово было малодоступным. Его можно было встретить только у правителей, полководцев, богатых граждан, купцов. Он был главным компонентом оловянистой бронзы, которая появилась в середине 3 тысячелетия до н. э. Тогда бронза считалась самым прочным сплавом. Компоненты для его изготовления имели исключительную ценность в период «бронзового века».

Отдельно от примесей, чистый металл было получено в 12 веке. Его упоминания есть в работах Р. Бэкона.

Распространённость олова в природе

Распространённость олова в природе отражена в следующей таблице:

Геол. объект Камен. метеориты Дуниты и др. Базальты и др. Диориты и др. Гранитоиды Глины и др. Вода океанов Живое вещество(% на живой вес) Почва Зола растений
Содержание, вес. % 001⋅10−4 05⋅10−5 01,5⋅10−4 0000− 0003⋅10−4 1⋅10−3 07⋅10−7 00005⋅10−5 1⋅10−3 005⋅10−4

В незагрязнённых поверхностных водах олово содержится в субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах его концентрация достигает единиц микрограмм на литр, увеличиваясь в районе оловорудных месторождений, оно попадает в воды за счёт разрушения в первую очередь сульфидных минералов, неустойчивых в зоне окисления. ПДКSn = 2 мг/дм³.

Олово является амфотерным элементом, то есть элементом, способным проявлять кислотные и основные свойства. Это свойство олова определяет и особенности его распространения в природе. Благодаря этой двойственности олово проявляет литофильные, халькофильные и сидерофильные свойства. Олово по своим свойствам проявляет близость к кварцу, вследствие чего известна тесная связь олова в виде окиси (касситерита) с кислыми гранитоидами (литофильность), часто обогащёнными оловом, вплоть до образования самостоятельных кварц-касситеритовых жил. Щелочной характер поведения олова определяется в образовании довольно разнообразных сульфидных соединений (халькофильность), вплоть до образования самородного олова и различных интерметаллических соединений, известных в ультраосновных породах (сидерофильность).

Получение олова из руды и месторождения

Процесс получения сплава зависит от того, в какой форме его нашли. Олово в виде руды не имеет значительных отличий от производства других цветных металлов. Процесс состоит из трех этапов:

  1. Добыча, обработка расходного сырья (руды).
  2. Восстановительная плавка для получения чернового металла.
  3. Рафинирование подготовленного сырья допустимыми способами.

Разработка россыпных месторождений осуществляется с помощью промышленных песковых насосов.

Промышленное получение олова

Существует две технологии промышленного получения олова:

  1. Восстановительная плавка. Для проведения этой технологии применяется 2 типа аппаратов — отражательные печи, шахтное оборудование для плавки.
  2. Рафинирование. Бывает термическим, электролитическим.

Марки олова

Известны следующие марки олова:

  1. О1, О1пч. Это обозначение указывает на то, что в сплаве содержится 99,9% Sn. Изготавливается в виде проволоки, прутков, чушек.
  2. ОВЧ-000. Сплав высокой чистоты. Содержание Sn в составе — 99,99%. Изготавливается в виде прутков, чушек.
  3. О2. Содержание Sn в составе — 99,565%. Производится в виде прутков, проволоки, чушек.
  4. О3. Сплав содержит 98,49% Sn. Изготавливается чушками.
  5. О4. Самое «грязное» соединение. Содержит большое количество сторонних примесей. Их примерное количество — 3,5% от общей массы.

Маркировка указывается на готовых изделиях с помощью штампа.

Свойства олова

Чтобы понять, где лучше применять олово, нужно знать характеристики, свойства химического элемента.

Химические свойства олова

Олово — химический элемент периодической таблицы Менделеева с атомным номером 50. Оно относится к группе легких металлов. Химические свойства:

  1. Электроотрицательность — 1,8.
  2. Температура плавления — 231°C.
  3. Температура кипения — 2630°C.
  4. Плотность — 7300 кг/м³.
  5. Атомная масса химического элемента — 118,71.
  6. Теплоемкость — 0,226 кДж/(кг·°С).

Олово инертно к воздействию воды, воздуха, если в помещении комнатная температура. На поверхности заготовки, которая находится на открытом воздухе, образуется оксидная пленка, защищающая металл от окисления, образования ржавчины.

Физические свойства олова

К физическим свойствам олова относят:

  1. Плотность — 7,31 г/см3.
  2. Металлический блеск — есть.
  3. Прозрачность —нет.
  4. Цвет — серо-белый.
  5. Спайность — нет.
  6. Прочность — ковкий металл.
  7. Твердость — до 2 по шкале Мооса.
  8. Высокая электропроводность.

Белое олово является парамагнетиком, а серое диамагнетиком.

Оптические свойства олова

Оптическими свойствами олова считаются:

  1. Умеренная анизотропия.
  2. Не плеохроирует.
  3. Тип металла — изотропный.
  4. Олово не флуоресцентный материал.

Кристаллографические свойства олова

Кристаллографическими свойствами олова является:

  1. Тетрагональная сингония.
  2. Пространственная группа металла — I 41/amd.
  3. Точечная группа — 4/mmm.

Виды олова

Виды олова для пайки:

  1. ПОС-18. Содержит несколько основных компонентов — олово (18%), свинец (около 81), сурьму (2,5%). Применяется при лужении металлов. Подходит для создания швов при низких стандартах. Температура плавления — 270°C.
  2. ПОС-30. Содержит олово (28%), свинец (около 70%), сурьму (2%). Применяется для пайки меди, стали, латуни. Температура плавления — 270°C.
  3. ПОС-50. Содержит олово (50%), свинец (около 50%), сурьму (0,8%). Применяется для спаивания радиодеталей, получения высокого качества шва. Температура плавления — 230°С.
  4. ПОС-90. Содержит олово (90%), свинец (9–10%), сурьму (0,15%).

Отдельные виды оловянных припоев — ПОС-40, ПОС-60. Применяются для пайки радиодеталей.

Как отличить олово от припоя?

Прежде всего, чтобы отличить чистое олово от припоя, нужно знать, что оно без примесей хрустит. Если взять пруток олова и попытаться отломить от него кусок, то будет слышен хруст.

Также при определении олова рекомендуется смотреть вот на что:

  • Вес. Припой с содержанием свинца будет всегда тяжелее олова. Поэтому если взять в руки или положить на весы олово и припой, то разница в весе будет более чем ощутимая;
  • Внешний вид. На вид чистое олово имеет серебристый и слегка белый оттенок, в то время как свинец всегда темноватый. Происходит это из-за того, что свинец активно окисляется на воздухе, поэтому он сильно темнеет;
  • Чистое олово хрустит при деформации. Отличие припоя со свинцом как раз в том, что его структура мягка. Припой можно легко резать, гнуть, ломать, и при этом такого хруста как у чистого олова не будет.

Чаще всего людям нужно знать, чистое перед ними олово или нет, при изготовлении каких-то определённых вещей. Никому не хотелось бы носить предметы с содержанием свинца, поскольку все знают, что свинец вреден, и со временем могут возникнуть серьезные проблемы со здоровьем.

При какой температуре плавится олово?

Олово относится к легким металлам. Оно пластичное и ковкое, на вид серебристо-белого цвета. Олово является достаточно дорогим металлом. Температура плавления олова составляет 231 градус. При 2500 градусах олово начинает закипать.

На сегодняшнее время существует достаточно большое количество припоев с использованием олова. При выборе припоя рекомендуется обращать внимание на его обозначения. ПОС-40 имеет лишь 40% олова в своём составе, ПОС-61 уже больше, то есть, 61% олова.

Состав припоя легко определить и визуальным способом. Если припой сильно темный или матового цвета, то он содержит небольшое количество чистого олова, но не более 30-40%. Если припой блестит и светлый на вид, то процентное содержание олова в нем выше.

Следует заметить, что в некоторых странах запрещено при изготовлении электроники использовать свинцовые припои. Как правило, на корпусах таких электронных устройств есть специальный логотип, который указывает на то, что устройство сделано с применением бессвинцовой технологии.

Сферы применения олова

Сферы применения олова:

  1. Защита металлических поверхностей. Применяется в виде специального покрытия. Оно не выделяет вредных веществ при эксплуатации, устойчиво к образованию ржавчины.
  2. Изготовление белой жести (второе название луженое железо). Используется для производства дымовых труб, тары для хранения пищевых продуктов, подшипников.
  3. Производство сантехники, запорной арматуры, фурнитуры.
  4. Изготовление сплавов.
  5. Производство припоев.
  6. Изготовление ограждений, лестничных перил.
  7. Производство скульптур, скамеек, вешалок, светильников для украшения интерьера.

Больше 50% добытого металла применяется для получения белой жести, предметов из стали с дополнительным защитным покрытием.

Преимущества и недостатки олова

К преимуществам отлова относятся:

  1. Пластичность. Из олова изготавливают сложные изделия для украшения интерьера.
  2. Инертность. Металл применяется в пищевой промышленности для изготовления посуды, тар для хранения продуктов.
  3. Низкая температура плавления. Олово используется для нанесения на металлические детали в виде защитного покрытия.

Недостатки:

  1. Низкий показатель прочности. Сплав не подходит для изготовления деталей, которые будут подвергаться большим нагрузкам.
  2. Редкость. Из-за этого увеличивается цена на материал.

Сплавы олова

Сплавы на основе олова также известны, как белые металлы, обычно содержат в своем составе медь, сурьму и свинец. Сплавы обладают различными механическими свойствами в зависимости от их состава.

Сплавы олова со свинцом нашли свое коммерческое использование для широкого набора составов. Так, 61,9% олова и 38,1% свинца соответствуют эвтектическому составу, градус затвердевания которого составляет 183 °C. Сплавы с другим соотношением этих металлов плавятся и кристаллизуются в широком интервале температур, когда существует равновесие между твердой и жидкой фазами. При такой кристаллизации в расплаве начинают выделяться твердые сегрегации, которые приводят к образованию различных структур. Сплав эвтектического состава, так как имеет наименьшую температуру плавления, используется в качестве предохранителя от перегрева компонентов электроники.

Также существуют сплавы, в которых помимо указанных металлов присутствует небольшое количество сурьмы (до 2,5%). Основной проблемой сплавов на основе олова и свинца является их отрицательное влияние на экологию, поэтому в последнее время разрабатываются их заменители, в которых не используется свинец, например, сплавы с серебром и медью.

Сплавы олова со свинцом и сурьмой используют для декоративных украшений, а некоторые сплавы олова, меди и сурьмы используют в качестве смазки для уменьшения трения в подшипниках, благодаря их антифрикционным свойствам. Помимо вышесказанных сплавов, олово используют в бронзовых сплавах и в сплавах с титаном и цирконием.

 

Источники:

  • https://metalloy.ru/metally/olovo
  • https://obrabotkametalla.info/splavy/temperatura-plavleniya-olova
  • https://zen.yandex.ru/media/svarkapajka/kak-bez-truda-otlichit-chistoe-olovo-ot-pripoia-svinca-60758132063a3d24f993d93c
  • https://chem.ru/olovo.html
Оцените статью:
[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]