Какие виды сплавов цветных металлов бывают


Цветные металлы и сплавы постепенно появлялись и открывались. Например, каменный век сменился медным. Медь использовали в быту и на войне. Затем была бронза, которую получали из меди и свинца, а затем появилось железо.

Кузнецы постоянно искали новые материалы и экспериментировали, чтобы получить более крепкую броню и оружие.

Цветной металл – это все вещества и сплавы, в которых нет примесей железа. Это медь, алюминий, никель, цинк и ряд драгоценных металлов.

Сегодня затронем производство цветных сплавов, назначение, применение, разновидности.

Виды цветных металлов и сплавов

  • Никель и его сплавы
  • Алюминий и его сплавы
  • Титан и его сплавы
  • Цирконий и его сплавы
  • Медь и ее сплавы
  • Кобальт и его сплавы

Достоинства цветных металлов

Главное преимущество цветных металлов – это простота и низкая ударная вязкость, если сравнивать с черными металлами. Изделия из меди или алюминия на порядок лучше переносят коррозию. Благодаря немагнитным свойствам, детали и составные части из цветных металлов идеально используются в электроустановках. Также они используются в средах с повышенной вероятностью воспламенения и взрыва, так как не образуют искру.

К примеру, алюминий легко ковать и обрабатывать, сваривать. Есть самолеты, созданные из литого алюминия. Помимо использования в экранах, рамах, поршнях и радиаторах, ему нашлось место в автомобилях, мотоциклах и лодках.

Цинк используется в качестве защитного слоя для черных металлов, чтобы повысить их устойчивость к коррозии. Процесс называется цинкование.

Высокая электропроводимость по достоинству оценили в производстве проводников, полупроводников и проволоки.

Другие преимущества цветных металлов:

  1. Отличная проводимость электричества и тепла.
  2. Способность цветных металлов нейтрализовать газы при контакте с рабочей средой.
  3. Высокая пластичность и гибкость.
  4. Продолжительная эксплуатация.

Единственный недостаток или особенность сплавов и материалов – это повышенные требования к уходу, необходимая изоляция от внешних факторов окружающей среды.

Способы получения сплавов цветных металлов

Чтобы различать виды цветных металлов, разработана маркировка, по которой определяются основные свойства сплава (температура расплава, прочность и другие).

Маркировка выглядит так:

  1. Медь и продукты из нее – основной материал обозначается буквой «М», и она дополняется другими. Например, К – катодная, Б – бескислородная, Р – раскисленная.
  2. Латунь – это сплав, маркирующийся буквой «Л», за которой идет несколько цифр, указывающие содержание меди и прочих легирующих примесей.
  3. Бронза – это сокращенно «Бр». Если далее указана буква «Л», то она литейная.
  4. Алюминий  обозначается буквой «А», далее указывается содержание примесей. Если есть «Л», это говорит о литейных свойствах материала, «В» указывает на высокую прочность.

Получение сплавов цветных металлов возможно по нескольким технологиям:

  1. Пирометаллургия – техпроцесс, в рамках которого сырье очищается и образуется сплав при высоком температурном режиме. По этой технологии создается примерно 60% цинка, 100% свинца и 95% меди.
  2. Гидрометаллургия – это получение сырья или сплавов из руды с добавлением химических растворов. Основная задача состоит в поэтапном выделением веществ из рабочей среды.
  3. Электрометаллургия – это техпроцесс, в котором задействуется электрический ток для получения металла и соединений. Чаще всего так образуется алюминий.

Назначение цветных сплавов:

  1. Детали и составные части электроустановок, инструментов.
  2. Трубопроводы и теплообменники.
  3. Ювелирные изделия.
  4. Провода, проводники и полупроводники, взаимодействующие с токами разной силы.
  5. Прутья, арматура, крепежные изделия и листы.

Сплавы на основе меди

Есть несколько видов цветных сплавов. Начнем с меди. Залежей в чистом виде в мире мало.

У материала высокие тепло- и электропроводность, а также пластичность и отличная защита от окисления.

Технологические характеристики меди следующие:

  1. Разнообразие видов медного проката за счет отличной обрабатываемости прессами и давлением.
  2. Повышенная пластичность мешает обработке резанием.
  3. Низкие литейные качества объясняются существенными усадочными процессами.
  4. Составные части из меди можно надежно соединить сваркой или пайкой.

Рассмотрим несколько сплавов на базе меди.

Латунь – это сплав меди и цинка, которого в материале 45%. Чем в составе меньше цинка, тем более выраженный красноватый цвет. Соединение часто используют в ювелирном деле для имитации золота. Иначе оно называется хризорином, симилором или хризохалком.

Сплав на латуни по качеству и объему компонентов бывает:

  1. Двухкомпонентным – сплав на основе только меди и цинка. Продукт маркируется буквой Л с цифровой группой, указывающей на содержание. Сплав легко обрабатывается прокатом и прессованием. Состав и качество латуни регулирует ГОСТ 15527-2004.
  2. Многокомпонентным – в качестве примесей используется марганец, никель, олово и свинец. Продукт используется в отливках. Технические характеристики регламентированы ГОСТ 17711-93.

Бронза – это сплав, в котором роль и содержание цинка не такое значительное, как у латуни. Дополнительно используются кремний, алюминий, свинец, олово или бериллий.

Большинство сплавов имеют отличные литейные свойства. На заводах из бронзы создают зубчатые и червячные колеса, седла клапанов за счет повышенной устойчивости к окислению.

Алюминиевые сплавы

Алюминий – это очень податливый металл бело-серебристого оттенка. Он добывается из пород, а в чистом виде не представлен. Сырье получают за счет электролиза бокситов. На поверхности металла автоматически образуется и поддерживается оксидная пленка, препятствующая окислению.

Алюминий пластичный и легко деформируется, сваривается, но плохо поддается режущим инструментам.

Изначальный алюминий обозначается буквой «А». Требования к качеству металла прописаны в ГОСТ 11069-2019.

На базе металла создаются упрочняемые сплавы, в состав которых добавляют, помимо основы в виде AL, медь и магний (дюралюмины) и цинк (высокопрочные). Особенность этого материала – отличные механические свойства при низком удельном весе. Сплав используется в машино- и авиастроении.

Неупрочняемые разновидности также содержат марганец, либо магний. В виде листового проката материал используется в деталях со сложной геометрией.

Отдельная группа сплавов – это литейные на основе алюминия и кремния (силумины). Материал легко встретить в бытовых приборах, мотодеталях и автомобилестроении

Цинковые сплавы

Цинк – это металл с серым оттенковм у которого повышенные параметры пластичности и вязкости, а также устойчивость к влаге.

Деформирующие цинковые сплавы создаются с примесями алюминия, магния и меди по методам прокатки, опрессования или вытяжки. Готовый сплав особо пластичен и прочен.

Литейные цинковые сплавы состоят из основного компонента и примесей меди, магния и алюминия. Готовый продукт с отличной текучестью используется в измерительных приборах.

Сплавы на основе магния

Магний – это металл с серебристым оттенком, который переплавляется при низком температурном режиме, устойчив к окислению в окружающей среде. Низкие механические параметры не дают использовать магний в конструктивных целях.

Деформируемые сплавы на основе магния:

  1. Смесь с марганцем, которого в составе не более 2.5%.
  2. Смесь марганца, магния, алюминия и цинка.
  3. Сплав на основе циркония, кадмия, цинка и магния.

При добавлении в состав примесей значительно увеличиваются механические параметры сплава. Это позволяет использовать его при создании составных частей автомобилей, кораблей, ракет и летательных аппаратов.

Титановые сплавы

Очищенный от примесей титан и сплавы имеют следующие свойства:

  1. Невысокая удельная масса при больших показателях прочности.
  2. Устойчивость к окислению и агрессивным рабочим средам.
  3. Можно обрабатывать давлением.
  4. Титановые детали эксплуатируются при значительно повышенных температурах.

Главный недостаток титана – это высокая стоимость. Но в авиатехнике, машиностроении и других секторах промышленности сплав активно используется.

Человечество создало и открыло массу сплавов, которые решают отдельные технические или технологические задачи. Каждый материал имеет преимущества и недостатки, область применения, маркируется и поставляется соответствующим образом.