Tina ja lyijyseos: ominaisuudet ja nimi

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Tämän aiheen kuvaus on parasta aloittaa tinalla ja lyijyllä erikseen. Lyijyllä, tinalla ja tämän materiaalin seoksilla on tiettyjä ominaisuuksia, jotka johtuvat niiden alkuperäisestä tilasta.

Yleinen kuvaus tinasta

Tässä on tärkeää huomata, että tästä raaka-aineesta erotetaan kaksi tyyppiä. Ensimmäistä tyyppiä kutsutaan valkoiseksi tinaksi, ja se on tämän aineen β-modifikaatio. Toinen tyyppi on α-modifikaatio, joka tunnetaan paremmin tinanharmaana. Siirtyessään modifikaatiosta toiseen, nimittäin valkoisesta harmaaseen, tapahtuu voimakas muutos aineen tilavuudessa, koska tapahtuu prosessi, kuten metallin sironta jauheeksi. Tätä ominaisuutta kutsutaan tinaruttoksi. Tässä yhteydessä on myös tärkeää huomata, että yksi tinan negatiivisimmista ominaisuuksista on sen jäätymis alttius. Toisin sanoen lämpötiloissa -20 - +30 celsiusastetta voi alkaa spontaani siirtyminen tilasta toiseen. Lisäksi siirtyminen jatkuu, vaikka lämpötilaa nostetaan, mutta prosessin alkamisen jälkeen. Tämän vuoksi raaka-aineita on säilytettävä paikoissa, joissa lämpötila on melko korkea.

Tinan ja lyijyn ominaisuudet

On syytä sanoa, että tina,lyijyllä ja näiden materiaalien seoksilla on hyvin vähän yhteisiä ominaisuuksia. Esimerkiksi mitä puhtaampi tina on, sitä suurempi on mahdollisuus, että rutto vaikuttaa siihen. Lyijy puolestaan ei käy läpi allotrooppisia muutoksia ollenkaan.

On kuitenkin myös syytä huomata, että lisäaineita käytetään hidastamaan tällaista tinan muuttumista. Mikä parasta, materiaalit, kuten vismutti ja antimoni, näyttivät itsensä. Näiden aineiden lisääminen 0,5 %:n tilavuudessa vähentää allotrooppisen muunnosnopeuden lähes nollaan, mikä tarkoittaa, että valkoista tinaa voidaan pitää täysin stabiilina. Tässä voidaan myös todeta, että pienemmässä määrin, mutta silti, tinan ja lyijyn seosta käytetään samaan tarkoitukseen.

Jos puhumme lyijyn ominaisuuksista, niin sen sulamispiste on korkeampi - 327 celsiusastetta kuin tinalla - 232 astetta. Lyijyn tiheys huoneenlämpötilassa on 11,34 g/cm3.

Tinan ja lyijyn ominaisuudet

On syytä aloittaa siitä, että työkarkaistun tinan, lyijyn ja metalliseosten uudelleenkiteytyminen tapahtuu huoneenlämpötilan alapuolella olevassa lämpötilassa. Tästä syystä niiden käsittely on kuuma.

Yleinen indikaattori oli korroosionkestävyys ilmakehän olosuhteissa. Pieni ero on kuitenkin korroosionkestävyydessä vähäisten aineiden vaikutuksen alaisena. Esimerkiksi lyijy ilmenee parhaiten, kun se on vuorovaikutuksessa tiettyjen happojen väkevien koostumusten kanssa - rikki, fosfori jne. Tina puolestaan kestää parhaiten liuoksiaruokahapot. Näiden aineiden soveltamisala on myös erilainen. Tinaa käytetään laaj alti tinan tinaukseen, kun taas lyijyä on päässyt rikkihappolaitteiden vuoraukseen.

Seosjärjestelmät

Tässä on tärkeää aloittaa siitä, että tinan ja lyijyn seos on vielä sulavampi materiaali kuin erikseen. Tällaisia seoksia käytetään yleisimmin juotoksina, typografisten fonttien valmistukseen, sulakkeiden valumiseen jne. Sellainen järjestelmä kuin "tina-lyijy" kuuluu eutektisen tyypin ryhmään. Kaikkien tähän luokkaan kuuluvien materiaalien tärkeä ominaisuus on, että niiden sulamislämpötila on 120-190 celsiusastetta. Lisäksi on olemassa kolmiosaisten eutektiikkaryhmiä. Esimerkki on tina-lyijy-sinkkiseosjärjestelmä. Tällaisten materiaalien sulamislämpötila laskee vieläkin alemmas, ja sen raja on 92-96 celsiusastetta. Jos lisäät seokseen neljännen komponentin, sulamislämpötila laskee 70 asteeseen. Jos puhumme tinaseoksen käytöstä lyijyllä juotteena, niiden koostumukseen lisätään useimmiten jopa 2% ainetta, kuten antimonia. Tämä tehdään juotteen virtauksen parantamiseksi. Tässä on syytä huomata, että sulamislämpötilaa voidaan säätää "tina/lyijy"-suhteella. Sulavin raaka-aine sulaa 190 asteessa.

Babbits

Tinan ja lyijyn seoksen nimellä, ovat jo selvittäneet - se on eutektiikka. Tätä aineryhmää, jolla on tällainen koostumus, käytetään laajimmin kantavien metalliseosten valmistuksessa, joita kutsutaan "babbiteiksi". Tätä materiaalia käytetään laakerin kuorien täytteenä. Tärkeintä tässä on valita oikea materiaali, jotta se pääsee helposti akseliin. Ensi silmäyksellä näyttää siltä, että tina- ja lyijyseosten massa erilaisilla juotteilla on erinomainen tapa päästä eroon. Todellisuudessa tämä ei kuitenkaan ole täysin totta. Tällaiset materiaalit osoittautuivat liian pehmeiksi, ja akselin ja tällaisen sisäkkeen välinen kitkakerroin oli korkea. Toisin sanoen käytön aikana ne kuumenivat liikaa, minkä vuoksi matalassa lämpötilassa sulavat metallit alkoivat "tarttua" akseliin. Tämän puutteen välttämiseksi alettiin lisätä pieni määrä enemmän kiintoaineita. Tällä tavalla saatiin materiaalia, joka on sekä pehmeää että kovaa samanaikaisesti.

Aineen koostumus

Jotta saadaan aikaan aine, jolla on täsmälleen päinvastaiset ominaisuudet, käytettiin seuraavia aineita. Tärkeintä on, että ne sijaitsevat välittömästi kaksivaiheisella alueella α + β. β-faasin kiteet on rikastettu juotteella, kuten antimonilla. Ne toimivat kiinteinä hauraina aineina. α-faasin kiteet ovat puolestaan pehmeä ja muovinen pohja. Tällaisten puutteiden, kuten kiinteiden kiteiden sulamisen ja niiden nousun, välttämiseksi seokseen lisätään toinen komponentti - kupari. NiinSiten lyijyn ja tinan seoksen palasta, johon on lisätty joitain muita aineita, on mahdollista luoda babbit-laakerimateriaali, jossa yhdistyy kaksi vastakkaista ominaisuutta - kovuus ja pehmeys. Babbit B83:sta tuli tämän merkin klassinen ja yleisin tuote. Tämän lejeeringin koostumus on seuraava: 83 % Sn; 11 % Sb; 6 % Cu.

Vaihtoehto

On sanottava, että talouden kann alta tinapohjaiset babbitit ovat erittäin epäedullisia, koska tämä materiaali maksaa melko paljon. Lisäksi tinaa itsessään pidetään niukana aineena. Näistä kahdesta syystä on kehitetty vaihtoehtoisia lyijyyn, antimoniin ja kupariin perustuvia laakereita. Tässä koostumuksessa antimonikiteet toimivat kiinteänä pohjana. Pehmeä pohja on suora lyijyn ja antimonin seos. Kuparia käytetään tässä samalla tavalla kuin lyijyä edellisessä koostumuksessa, eli estämään kiinteiden peruskiteiden kelluminen ylös.

Tässä on kuitenkin syytä mainita puutteet. Lyijy/antimoni eutektiikka ei ole yhtä sitkeä kuin tinafaasi. Siksi tällä tavalla valmistetut osat kärsivät nopeasta kulumisesta. Tämän haitan kompensoimiseksi sinun on silti lisättävä tietty määrä tinaa. Sinkki-tina-lyijy-kolmieutektiikan käyttö ei ole kovin yleistä.