Tina ja pliisulam: omadused ja nimi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Selle teema kirjeldust on kõige parem alustada tina ja pliiga eraldi. Pliil, tina ja selle materjali sulamitel on teatud omadused, mis tulenevad nende algolekust.

Pina üldine kirjeldus

Siinkohal on oluline märkida, et sellel toorainel eristatakse kahte tüüpi. Esimest tüüpi nimetatakse valgeks tinaks ja see on selle aine β-modifikatsioon. Teine tüüp on α modifikatsioon, mida tuntakse paremini tinahallina. Üleminekul ühelt modifikatsioonilt teisele, nimelt valgelt hallile, toimub aine mahu tugev muutus, kuna toimub selline protsess nagu metalli hajumine pulbriks. Seda omadust nimetatakse tinakatkuks. Siinkohal on oluline ka märkida, et tina üks negatiivsemaid omadusi on kalduvus külmuda. Teisisõnu, temperatuuridel -20 kuni +30 kraadi Celsiuse järgi võib alata spontaanne üleminek ühest olekust teise. Lisaks jätkub üleminek ka siis, kui temperatuuri tõstetakse, kuid pärast protsessi algust. Seetõttu tuleb tooraineid hoida kohtades, kus on üsna kõrge temperatuur.

Tina ja plii omadused

Tasub öelda, et tina,pliil ja nende materjalide sulamitel on väga vähe ühiseid omadusi. Näiteks, mida puhtam on tina, seda suurem on võimalus, et katk seda mõjutab. Plii omakorda ei läbi üldse allotroopseid muundumisi.

Samas väärib märkimist ka see, et tinas toimuva sellise muundumise aeglustamiseks kasutatakse lisaaineid. Mis kõige parem, näitasid end sellised materjalid nagu vismut ja antimon. Nende ainete lisamine 0,5% mahus vähendab allotroopse transformatsiooni kiirust peaaegu 0-ni, mis tähendab, et valget tina võib pidada täiesti stabiilseks. Siinkohal võib ka märkida, et vähemal määral, kuid siiski kasutatakse samal eesmärgil tina ja plii sulamit.

Kui rääkida plii omadustest, siis selle sulamistemperatuur on kõrgem – 327 kraadi Celsiuse järgi kui tina – 232 kraadi. Plii tihedus toatemperatuuril on 11,34 g/cm3.

Tina ja plii omadused

Alustada tasub sellest, et tööga karastatud tina, plii ja sulamite ümberkristallisatsioon toimub temperatuuril, mida peetakse toatemperatuurist madalamaks. Seetõttu on nende töötlemine kuum.

Üldine näitaja oli vastupidavus korrosioonile atmosfääritingimustes. Väike erinevus seisneb aga korrosioonikindluses väiksemate ainete mõjul. Näiteks avaldub plii kõige paremini suhtlemisel teatud hapete kontsentreeritud koostistega – väävel, fosfor jne. Tina omakorda peab kõige paremini vastu lahusteletoidu happed. Nende ainete ulatus eraldi on samuti erinev. Tina kasutatakse laialdaselt tina tinatamiseks, samas kui plii on leidnud tee väävelhappeseadmete vooderdis.

Sulamsüsteemid

Siin on oluline alustada sellest, et tina ja plii sulam on veelgi sulavam materjal kui eraldi. Selliseid segusid kasutatakse kõige laialdasem alt jootena, tüpograafiliste kirjatüüpide valmistamiseks, sulavkaitsmete valamiseks jne. Selline süsteem nagu "tina-plii" kuulub eutektilise tüübi rühma. Kõigi sellesse kategooriasse kuuluvate materjalide oluline omadus on see, et nende sulamistemperatuur on vahemikus 120 kuni 190 kraadi Celsiuse järgi. Lisaks on olemas kolmekomponentsete eutektikate rühmad. Näiteks on tina-plii-tsingi sulami süsteem. Selliste materjalide sulamistemperatuur langeb veelgi madalamale ja selle piir on 92–96 kraadi Celsiuse järgi. Kui lisate sulamile neljanda komponendi, langeb sulamistemperatuur 70 kraadini. Kui räägime pliiga tinasulami kasutamisest joodisena, siis enamasti lisatakse nende koostisesse kuni 2% sellist ainet nagu antimon. Seda tehakse joote voolavuse parandamiseks. Siinkohal tasub märkida, et sulamistemperatuuri saab reguleerida "tina/plii" suhtega. Kõige sulavam tooraine sulab 190 kraadi juures.

Babbits

Tina ja plii sulami nimega on juba aru saanud - see on eutektika. Seda sellise koostisega ainete rühma kasutatakse kõige laialdasem alt laagrisulamite tootmisel, mida nimetatakse "babbitideks". Seda materjali kasutatakse laagrikestade täidisena. Siin on kõige olulisem valida õige materjal, et see saaks hõlps alt võlli sisse joosta. Esmapilgul tundub, et erinevate joodistega tina- ja pliisulamite mass on suurepärane väljapääs. Tegelikkuses pole see aga päris tõsi. Sellised materjalid osutusid liiga pehmeks ning võlli ja sellise vahetüki vaheline hõõrdetegur oli kõrge. Teisisõnu, töötamise ajal kuumenesid nad liiga palju, seetõttu hakkasid madal alt sulavad metallid võlli külge "kleepuma". Selle puuduse vältimiseks hakati lisama väikeses koguses rohkem tahkeid aineid. Nii saadi materjal, mis on korraga nii pehme kui ka kõva.

Aine koostis

Täpselt vastupidiste omadustega aine saamiseks kasutati järgmisi aineid. Kõige tähtsam on see, et need asuvad kohe kahefaasilises piirkonnas α + β. β-faasi kristallid on rikastatud joodisega, näiteks antimoniga. Need toimivad tahkete rabedate ainetena. α-faasi kristallid on omakorda pehme ja plastiline alus. Selleks, et vältida selliseid puudusi nagu tahkete kristallide sulamine ja nende tõus, lisatakse segule veel üks komponent - vask. NiisiisSeega saab plii ja tina sulami tükist koos mõne muu aine lisamisega luua babbiti kandva materjali, mis ühendab endas kaks vastandlikku omadust - kõvaduse ja pehmuse. Babbit B83-st sai selle kaubamärgi klassikaline ja levinuim toode. Selle sulami koostis on järgmine: 83% Sn; 11% Sb; 6% Cu.

Alternatiiv

Tuleb öelda, et säästlikkuse seisukoh alt on tinapõhised babbitid väga ebasoodsad, kuna see materjal maksab üsna palju. Lisaks peetakse tina ennast napiks aineks. Nendel kahel põhjusel on välja töötatud alternatiivsed laagrid, mis põhinevad pliil, antimonil ja vasel. Selles koostises toimivad antimoni kristallid tahke alusena. Pehme alus on otsene plii ja antimoni sulam. Vaske kasutatakse siin samamoodi nagu pliid eelmises kompositsioonis, see tähendab, et vältida tahkete aluskristallide üles ujumist.

Samas tasub siinkohal mainida puudusi. Plii/antimoni eutektika ei ole nii plastiline kui tinafaas. Seetõttu kannatavad sel viisil valmistatud osad kiire kulumise all. Selle puuduse korvamiseks peate siiski lisama teatud koguse tina. Tsink-tina-plii kolmekomponentse eutektika kasutamine ei ole väga levinud.