Сплавы цветных металлов

Сплавы из цветных металлов – производство, ГОСТы, применение

“Цветные” сплавы состоят из основного и легирующих компонентов – для получения заданных свойств. К цветным относят все металлы без железа и элементов его группы в основе.

Классификация и особенности

Свойства и назначение определяются металлом-основой, поэтому сплавы делятся на большие группы, по главному элементу:

Медные

Многокомпонентные составы на его основе (копель, куниаль, константан и другие) отличаются повышенными показателями теплопроводности, диэлектрической проницаемости, а также устойчивости к коррозионным эффектам. Медные сплавы податливы для всех видов механической обработки и пластичны. Для снижения показателей плавкости добавляют марганец с железом. Полученный состав (мельхиор) обладает жаропрочными качествами.

Никелевые

Жаропрочные, химически инертные, износостойкие сплавы на его основе имеют базовую защиту от коррозии. Никель сочетается с алюминием, хромом и вольфрамом.

Тугоплавкие

Содержат в основе металлы, имеющие максимальные (выше +2000 °С) температуры плавления основных компонентов. Поэтому их получают только методами порошковой металлургии. Выпускают следующие виды:

• Молибден-рений. Слитки, штабики, фольга, прутки и проволока с жаростойкостью до +2500 °С и плотностью 8000 кг/см³.
• Вольфрам-никель-железо (ВНЖ). Применяется в электродах при контактной сварке, изготовлении экранов или контейнеров, которые способны защищать от радиоактивного излучения.
• Вольфрам-никель-медь (ВНМ). Высокоплотный сплав с содержанием вольфрама в составе (90-97%). Легирующие компоненты помогают получать прокат сложных форм.
• Вольфрам-молибден – двухкомпонентный жаропрочный сплав с высоким пределом прочности. Легко поддается механическим методам обработки при разогреве до +1100 °С.

Производство таких материалов – это сложный и ресурсоемкий процесс.

Легкоплавкие

Сплавы Розе, Гутри, Ньютона, Вуда – имеют низкую температуру плавления, поэтому используются как припои. В большинстве случаев в основе содержат висмут. Применяются в радиоэлектронике при пайке и лужении электросхем, полупроводников, плат.

Литейные сплавы цветных металлов

Литейными называются соединения, из которых получаются бездефектные отливки заданных конфигураций различными методами литья с регулируемыми физико-механическими параметрами, такими как:

• Усадка при охлаждении и затвердевании;
• Свойство поглощения газов в жидком состоянии, чтобы исключить возникновение дефектов вроде пористости или газовых раковин;
• Низкая ликвация (разделение металлов в расплаве).

На выходе получают микроструктуру, соответствующую заданным требованиям. А также чистоту соединения, без посторонних включений, примесей, загрязнений.

Не литьевые способы получения цветных сплавов

Если металл не обладает комплексом перечисленных свойств, для изготовления соединений на его основе пользуются другими технологиями.

Пирометаллургия

Изменение структуры цветных металлов при помощи высоких температур (+800-2000 °C). Вещества могут обжигаться, плавиться, возгоняться, испаряться и образовывать взаимодействия в различных фазах, приобретая новые свойства. Процесс также известен как «химия высоких температур».

Электролиз

Диссоциация сырья в электролите с последующим осаждением металла на катоде. Происходит из расплава, поскольку на растворе катода осаждается водород, мешающий реакции. Производится при помощи электролизера в специальных катодных ваннах из огнеупорных материалов.

Металлотермия

Восстановление одного вещества другим. Востребовано для титанового сырья.

Гидрометаллургия

Выделение металлических соединений из концентратов и руд при помощи химических реагентов. Происходит без нагрева.

Порошковая металлургия

Спекание мелкодисперсной фракции металлов. Применяется для получения тугоплавких соединений.

Какие виды проката выпускают

Из порошкового сырья формируют штабики – полуфабрикаты для дальнейшего переплава.

Из остальных цветных металлов получают стандартный сортовой или листовой прокат:

• Прутки круглого, квадратного, шестиугольного сечения, а также фасонные профили – тавры, двутавры, швеллеры, уголки;
• Плоские заготовки с прямоугольным сечением по всей длине – полосы, ленты, листы, штрипс.

Ряд сплавов (например, мельхиор) подходят для производства труб – водопроводных, канализационных, а также отопительных.

Где востребовано применение проката из цветных металлов

Цветные сплавы разрабатывают и выпускают специально для решения определенных технологических задач. Например, жаропрочные компоненты используются в авиационной и космической промышленности. Из них делают обшивки корпусов летательных аппаратов, элементы турбин.

Отопительные системы и электротехника используют металлы с особыми свойствами. Например, медь, несмотря на высокие показатели электропроводности, достаточно легко плавится. Добавление легирующих элементов в состав нивелируют этот недостаток, например, в константане.

Алюмель используется в приборостроении, где из него получают термопары для дистанционного измерения.

Тугоплавкие сплавы используют в качестве катализатора, как аварийную регулирующую кассету в ядерной энергетике, конденсаторы в электротехнике (мобильных телефонах и десктопах).

Цветные металлы позволяют получать нержавеющие, химически и биологически инертные прочные трубы сложной конфигурации.

В архитектуре их применяют в качестве кровельных материалов, для отделки и облицовки, а также украшения или изготовления отливок, имитирующих золото (например, бронза, латунь).