Температура плавления олова
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:
- Добыча, обработка расходного сырья (руды).
- Восстановительная плавка для получения чернового металла.
- Рафинирование подготовленного сырья допустимыми способами.
Разработка россыпных месторождений осуществляется с помощью промышленных песковых насосов.
Промышленное получение олова
Существует две технологии промышленного получения олова:
- Восстановительная плавка. Для проведения этой технологии применяется 2 типа аппаратов — отражательные печи, шахтное оборудование для плавки.
- Рафинирование. Бывает термическим, электролитическим.
Марки олова
Известны следующие марки олова:
- О1, О1пч. Это обозначение указывает на то, что в сплаве содержится 99,9% Sn. Изготавливается в виде проволоки, прутков, чушек.
- ОВЧ-000. Сплав высокой чистоты. Содержание Sn в составе — 99,99%. Изготавливается в виде прутков, чушек.
- О2. Содержание Sn в составе — 99,565%. Производится в виде прутков, проволоки, чушек.
- О3. Сплав содержит 98,49% Sn. Изготавливается чушками.
- 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:
- Электроотрицательность — 1,8.
- Температура плавления — 231°C.
- Температура кипения — 2630°C.
- Плотность — 7300 кг/м³.
- Атомная масса химического элемента — 118,71.
- 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:
- Плотность — 7,31 г/см3.
- Металлический блеск — есть.
- Прозрачность —нет.
- Цвет — серо-белый.
- Спайность — нет.
- Прочность — ковкий металл.
- Твердость — до 2 по шкале Мооса.
- Высокая электропроводность.
Белое олово является парамагнетиком, а серое диамагнетиком.
Оптические свойства олова
Оптическими свойствами олова считаются:
- Умеренная анизотропия.
- Не плеохроирует.
- Тип металла — изотропный.
- Олово не флуоресцентный материал.
Кристаллографические свойства олова
Кристаллографическими свойствами олова является:
- Тетрагональная сингония.
- Пространственная группа металла — I 41/amd.
- Точечная группа — 4/mmm.
Виды олова
Виды олова для пайки:
- 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.
- ПОС-30. Содержит олово (28%), свинец (около 70%), сурьму (2%). Применяется для пайки меди, стали, латуни. Температура плавления — 270°C.
- ПОС-50. Содержит олово (50%), свинец (около 50%), сурьму (0,8%). Применяется для спаивания радиодеталей, получения высокого качества шва. Температура плавления — 230°С.
- 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:
- Защита металлических поверхностей. Применяется в виде специального покрытия. Оно не выделяет вредных веществ при эксплуатации, устойчиво к образованию ржавчины.
- Изготовление белой жести (второе название луженое железо). Используется для производства дымовых труб, тары для хранения пищевых продуктов, подшипников.
- Производство сантехники, запорной арматуры, фурнитуры.
- Изготовление сплавов.
- Производство припоев.
- Изготовление ограждений, лестничных перил.
- 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:
- Пластичность. Из олова изготавливают сложные изделия для украшения интерьера.
- Инертность. Металл применяется в пищевой промышленности для изготовления посуды, тар для хранения продуктов.
- Низкая температура плавления. Олово используется для нанесения на металлические детали в виде защитного покрытия.
Недостатки:
- Низкий показатель прочности. Сплав не подходит для изготовления деталей, которые будут подвергаться большим нагрузкам.
- 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