Влияние примесей

 Влияние примесей

Наибольшее значение при использовании олова имеют примеси меди, сурьмы, висмута, алюминия, цинка, железа, свинца, мышьяка.

Железо. Повышает твердость олова и снижает его пластические свойства. При обычном его содержании (в пределах нескольких тысячных долей процента) основные свойства олова не нарушаются.

Свинец. В небольших количествах не снижает механических свойств олова (твердый раствор свинца в олове до 97,4 % Sn); в олове, идущем на изготовление консервной жести, содержание свинца не должно превышать 0,04 %. Для изготовления высокооловянистых баббитов (83 % Sn и более) содержание свинца в олове не должно превышать 0,25 % во избежание образования заметных количеств легкоплавкой эвтектики.

Мышьяк. Сильно ухудшает пластические свойства металла и снижает жидкотекучесть. Особенно вреден мышьяк в олове, идущем на изготовление консервной жести, где предел его содержания в слое полуды не должен превосходить 0,015 %. Примесь мышьяка в количестве сотых долей процента связывается на внешнем виде и характере излома олова; твердость и хрупкость олова возрастают.

Опасна обработка кислотами олова, содержащего мышьяка, вследствие выделения крайне ядовитого мышьяковистого водорода (AsH₃).

Медь. В малых количествах медь дает с оловом эвтектику (0,7-1,0 % Cu) с температурой плавления 227 °С. Для изготовления ряда сплавов присутствие меди не вредит. Коррозионная стойкость олова, содержащего медь, сильно понижается.

Сурьма. В пределах до 9 % сурьма дает с оловом твердые растворы; в этих же пределах олово сохраняет способность хорошо коваться и прокатываться. Для многих сплавов присутствие заметных количеств сурьмы нежелательно и регулируется соответствующими стандартами.

Висмут. В большинстве случаев висмут является вредной примесью для олова, и содержание его торговых сортах металла довольно жестоко лимитируется, несмотря на ценное свойство висмута при малом его количестве в олове (не менее 0,0035 %) предотвращать переход белого олова в сере («оловянная чума»).

Алюминий и цинк. Эти примеси попадают в олово при процессах рафинирования. Вследствие образования тончайших пленок из окислов алюминия и цинка, удерживающихся в олове, затрудняется слияние капелек металла, что сильно мешает применению такого олова при лужении и пайке. Примесь металлических алюминия и цинка сильно снижает коррозионную стойкость олова. Поэтому содержание алюминия и цинка в олове строго лимитируется (не более 0,002 %).

Влияние примесей на механические свойства. Сравнительно небольшое число исследований по этому вопросу показало, что увеличение содержания свинца в олове с 0,0025 до 0,25 % не отразилось на механических свойствах металла; увеличение содержания сурьмы с 0,0031 до 0,243 % также не показало изменения твердости и сужения. То же для меди, содержание которой изменялось от 0,0004 до 0,05 % и висмут (с 0,0004 до 0,056 %); увеличение содержания мышьяка до 0,055 %, повлекло за собой повышение твердости от НВ = 5,0 до НВ = 8,7 кг/мм²; увеличение содержания серы 0,0002 до 0,036 % не отразилось на механических свойствах; увеличение содержания цинка с 0,000 до 0,24 % почти утроило твердость и снизило сужение олова при одновременном удвоении выхода съемов при плавке.

Торговые сорта олова, содержащие повышенное количество меди (0,274 %) висмута (0,330 %) и мышьяка (0,100 %), также обладают сильно повышенной твердостью (НВ = 12-13 кг/мм²) и пониженным сужением (75 %).

 Литература

1. Аналитическая химия олова / В.Б. Спиваковский. М.: Наука. 1975. – 250 с.
2. Справочник металлурга по цветным металлам. Т.1 / Под ред. Н.Н. Мурача. М.: Металлургиздат. 1953. – 1154 с.
3. Промышленные цветные металлы и сплавы / А.П. Смирягин, Н.А. Смирягина, А.В. Белова, М., Металлургия, 1974, 488 с.