Метали та сплави, що застосовуються в поліграфії

Метали та сплави, застосовуються в поліграфії

1. Введення

Метали добре проводять тепло і електричний струм, тобто вони теплопровідністю та електропровідністю. Найвищу електропровідність мають срібло Ag, мідь Сі, алюміній Al, золото Au і залізо Fe. З міді і алюмінію роблять електричні дроти.

Характерним властивістю металів є пластичність. Пластичністю називається властивість металів змінювати форму.

Метали змінюють свою форму при ударі. У сильно нагрітому стані вони куються. Їх можна прокатувати в листи, витягати в дріт. Отже, метали пластичні і кування. Тільки марганець Mn, сурма Sb і вісмут Bi тендітні.

Мета даної роботи - розглянути метали та сплави, що застосовуються в поліграфії.

2. Фізичні властивості металів і сплавів

В даний час відомі 104 елементу, з них 84 є металами.

Всі метали, крім ртуті Hg, є твердими речовинами. Вони мають характерний металевий блиск. Але блищать метали тільки в кусках.

Всі метали, крім магнію Mg та алюмінію Al, у вигляді порошку мають чорний і темно-сірий колір.

Метали добре проводять тепло і електричний струм, тобто вони теплопровідність і електропровідні. Найвищу електропровідність мають срібло Ag, мідь Сі, алюміній Al, золото Au і залізо Fe. З міді і алюмінію роблять електричні дроти.

Крім загальних фізичних властивостей кожен метал має властивості, притаманні йому одному.

Наприклад, метали відрізняються за твердістю. Самим твердим металом є хром Сг, самими м'якими - натрій Na і калій К.

Метали відрізняються за питомою вагою. Метали, які мають питома вага менше п'яти, називаються легкими. Калій, натрій і алюміній є легкими металами.

Метали, які мають питома вага більше п'яти, називаються важкими металами. Цинк Zn, залізо Fe і золото Au є важкими металами.

Метали відрізняються один від одного по температурі плавлення (tпл). Наприклад, цезій Cs плавиться при температурі 28,5 ° С. Це легкоплавкий метал. Самим тугоплавким металом є вольфрам W. Його температура плавлення 3370 ° С. З вольфраму роблять нитки електроламп.

3. Хімічні властивості металів і сплавів.

Основним хімічною властивістю металів є здатність їхніх атомів легко віддавати свої валентні електрони і переходити в позитивно заряджені іони. Типові метали ніколи не приєднують електронів; їх іони завжди заряджені позитивно.

Легко віддаючи під час хімічних реакціях свої валентні електрони, типові метали є енергійними відновлювачами.

Здатність до віддачі електронів виявляється в окремих металів далеко не в однаковій ступеня. Чим легше метал віддає свої електрони, тим він активніше, тим енергійніше вступає у взаємодію з іншими речовинами.

Опустимо шматочок цинку в розчин якої-небудь свинцевою солі. Цинк починає розчинятися, а з розчину виділяється свинець. Реакція виражається рівнянням:

Zn + Pb (NO3) 2 = Pb + Zn (NO3) 2

З рівняння випливає, що ця реакція є типовою реакцією окислення-відновлення. Суть її зводиться до того, що атоми цинку віддають свої валентні електрони іонів двовалентного свинцю, тим самим перетворюючись на іони цинку, а іони свинцю відновлюються і виділяються у вигляді металевого свинцю. Якщо зробити навпаки, тобто занурити шматочок свинцю в розчин цинкової солі, то ніякої реакції не відбудеться. Це показує, що цинк більш активний, ніж свинець, що його атоми легше віддають, а іони сутужніше приєднують електрони, ніж атоми й іони свинцю.

Витіснення одних металів з їхніх сполук іншими металами вперше було докладно вивчено російським ученим Бекетовим, що розташувався метали по їх спадної хімічної активності в так званий "витеснітельний ряд". В даний час витеснітельний ряд Бекетова носить назву ряду напруг.

В таблиці № 2 представлені значення стандартних електродних потенціалів деяких металів. Символом Me +/Me позначений метал Me, занурений в розчин його солі. Стандартні потенціали електродів, що виступають як відновлювачі по відношенню до водню, мають знак "-", а знаком "+" відзначені стандартні потенціали електродів, які є окислювачами.

Таблиця № 1

Стандартні електродні потенціали металів.

Електрод

Е0, В

Електрод

Е0, В

Li +/Li

-3,02

Co2 +/Co

-0,28

Rb +/Rb

-2,99

Ni2 +/Ni

-0,25

K +/K

-2,92

Sn2 +/Sn

-0,14

Ba2 +/Ba

-2,90

Pb2 +/Pb

-0,13

Sr2 +/Sr

-2,89

H +/1/2H2

0,00

Ca2 +/Ca

-2,87

Sb3 +/Sb

0,20

Na +/Na

-2,71

Bi3 +/Bi

0,23

La3 +/La

-2,37

Cu2 +/Cu

0,34

Mg2 +/Mg

-2,34

Cu +/Cu

0,52

Al3 +/Al

-1,67

Ag +/Ag

0,80

Mn2 +/Mn

-1,05

Pd2 +/Pd

0,83

Zn2 +/Zn

-0,76

Hg2 +/Hg

0,86

Cr3 +/Cr

-0,71

Pt2 +/Pt

1,20

Fe2 +/Fe

-0,44

Au3 +/Au

1,42

Cd2 +/Cd

-0,40

Метали, розташовані в порядку зростання їх стандартних електродних потенціалів, і утворюють електрохімічний ряд напруг металів: Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Ряд напруг характеризує хімічні властивості металів:

1. Чим менше електродний потенціал металу, тим більше його відновна здатність.

2. Кожен метал здатний витісняти (відновлювати) з розчинів солей ті метали, які стоять у ряді напруг після нього.

3. Усі метали, що мають негативний стандартний електродний потенціал, тобто що знаходяться в ряді напруг лівіше водню, здатні витісняти його з розчинів кислот.

Необхідно відзначити, що представлений ряд характеризує поводження металів і їх солей тільки у водних розчинах і при кімнатній температурі. Крім того, потрібно мати на увазі, що висока електрохімічна активність металів не завжди означає його високу хімічну активність. Наприклад, ряд напруг починається літієм, тоді як більш активні в хімічному відношенні рубідій і калій знаходяться правіше літію. Це пов'язано з винятково високою енергією процесу гідратації іонів літію в порівнянні з іонами інших лужних металів.

4. Сплави. Вимоги до сплавів і види сплавів.

Бронза

90% Cu 10% Zn

Твердий, корозійно-стійкий, хороршо відлився в форми

монети

дуралюміній

94,3% Al 4% Cu + Mn + Mg

Легкий, має високу міцність і електропровідність

Провід, деталі літаків

Костянтин

60% Cu 40% Ni

Електричний опір не залежить від температури

реостати

Латунь

70% Cu 30% Zn

Ковкий, корозійно-стійкий, має високу електропровідність

Нержавіючі вироби, електричні контакти та інше

манганін

84% Cu 12% Mn 4% Ni

Велике електричний опір, слабо розширюється при нагріванні

реостати

Монель-метал

67% Ni 29% Cu 1,7% Fe 1% Mn + C + Mg

Володіє високою міцністю, корозійно-стійкий

Насоси, гвинти літаків, хімічне обладнання

Нейзильбер (мельхіор)

62% Cu 15% Ni 22% Zn

Твердий, корозійно-стійкий

Ножові вироби, хірургічні інструменти

Нержавіюча сталь

85,1% Fe 13,7% Cr 0,3% C + Ni + Mn + Si

Високоміцний, корозійно-стійкий

Ножові вироби, хімічне обладнання, шарикопідшипники

Німоник

80% Ni 19,5% Cr + Ti + Al

Висока температура плавлення

Лопати газових турбін

Ніхром

77,3% Ni 21% Cr + Mn + Fe

Велике електричний опір, слабо розширюється при нагріванні

Нагрівальні елементи

Гарматний метал

88% Cu 10% Sn 2% Zn

Міцний, зносо-і корозійно-стійкий

Підшипники, шестерні та інше

вуглецева сталь

98,4% Fe 0,8% C + Mn + Si + P

Твердий, висока міцність на розтяг

Сталеві конструкції, дріт, леза для гоління

фосфористий бронзи

90% Cu 9,7% SnO 0,3% P

Міцний, твердий, корозійно-стійкий

Підшипники, корабельні гвинти

5. Методи випробування поліграфічних сплавів.

Методи випробувань металів і сплавів полягають у визначенні нових механічних характеристик досліджуваних матеріалів при вдавленням індептора без руйнування виробів. Запропоновано математичну модель процесу.

Реалізовано два варіанти методики випробувань, що дозволяють більш надійно визначити характеристики механічних властивостей. Виконані роботи із забезпечення принципу подібності при реалізації випробувань різними індепторамі.

Методи дозволяють отримувати систематичні відомості про властивості різних матеріалів, не руйнуючи їх

Створення теорії участі компонентів розчину в процесах розчинення металів в активному стані.

Розвиток і експериментальне обгрунтування уявлень про стадійним характер процесів розряду-іонізації металів, що дають при розчиненні многовалентние катіони.

Створення теорії активного розчинення сплавів. З'ясування природи процесів, що визначають схильність металів і сплавів до переходу в пасивний стан.

Розробка теоретичних основ локальних корозійних процесів (піттінговой, виразкової, міжкристалітної корозії, структурно-виборчого розчинення) металів і сплавів. Дослідження впливу домішкових елементів (S, Mn, C, P, B, Si, N) і утворюваних ними структурних неоднорідностей (сегрегації, вторинних фаз, неметалічних включень) в металах і сплавах на їх схильність до локальної корозії (виразкової, піттінговой, міжкристалітної).

Дослідження особливостей корозійних процесів металлоподобних сполук перехідних металів (карбідів, нітридів, інтерметалідів тощо) і композиційних матеріалів на їх основі.

6. Висновок

Створення нових методів дослідження процесів розчинення і пасивації металів, у тому числі із залученням фізичних методів (Ожегов), растрової електронної, рентгенівської фотоелектронний спектроскопії та ін.)

Розробка прискорених методів випробувань металів і сплавів на стійкість проти корозії різних видів.

Розробка методів протикорозійного захисту металевого обладнання та конструкцій в провідних галузях промисловості (отримання і транспортування нафти і газу, експлуатація тепломереж і водопроводів, енергетика, виробництво корозієстійких таропакувальних матеріалів для консервної та харчової промисловості та ін)

Список літератури

1. "Основи загальної хімії". Ю. Д. Третьяков, Ю. Г. Метлін. Москва "Просвещение" 2000 р.

2. "Загальна хімія". Н. Л. Глинка. Видавництво "Хімія", Ленінградське відділення 2002 р.

3. "Чому і як руйнуються метали". С. А. Балезін. Москва "Просвещение" 2001 г.

4. "Посібник з хімії для вступників до вузів". Г. П. Хомченко. 2001

5. "Книга для читання з неорганічної хімії". Частина 2. Укладач

В. А. Кріцман. Москва "Просвещение" 2001 г.

6. "Хімія і науково-технічний прогрес". І. М. Семенов, О. С. Максимов, А. А. макарену. Москва "Просвещение" 2001 г.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://ref.com.ua