3.9. Свинец, олово, серебро и цинк

Свинец – наиболее мягкий и вязкий из всех металлов; он легко прокатывается, штампуется, хорошо прессуется и отливается. В сухом воздухе свинец не изменяется, а во влажном - постепенно разрушается.

Свинец получают из сульфидной руды, которую сначала флотацией обогащают, затем нагревают в печи с коксом и известняком и далее полученный продукт очищают электролизом.

Свинец используют, в основном, для изготовления пластин аккумуляторов, для оболочек электрических кабелей, для защиты (основной материал) от радиоактивного излучения, для изготовления краски – свинцовых белил PbСO₃ × Pb (OH)₂ и красного сурика Pb₃O₄.

Олово - это мягкий, пластичный и вязкий материал, немного тверже свинца, хорошо прокатывается. Получают его аналогично свинцу: руду обогащают флотацией, плавят с углем и флюсами. Почти половина (40 %) его расходуется в пищевой промышленности (консервные банки). Сплавы олова применяются для пайки металлов, лужения деталей, изготовления подшипников скольжения.

У изделий из олова есть болезнь - «оловянная чума». При температуре от +13 ºС и ниже происходит (максимальное при температуре –33 ºС) изменение структуры, при этом объем металла резко возрастает (до 25 %) и изделие рассыпается в порошок. Этому переходу способствует наличие в белом олове зародышей серого олова, т.е. «болезнь» является еще и заразной.

Баббиты – антифрикционные сплавы на основе олова, свинца, цинка или алюминия. Сначала баббитами называли сплавы только на основе олова. Баббиты широко используются для заливки подшипников и вкладышей турбин, компрессоров, электродвигателей, двигателей тракторов и автомобилей, вагонов, локомотивов.

Припои – сплавы цветных металлов, применяемые при пайке для получения монолитного паяного шва: мягкий припой – сплав олова, свинца и сурьмы (40% Sn; 1,5…2,0% Sb; остальное – свинец) и твердый припой – медно-цинковый сплав и медно - серебряный (44.5…45.5% Ag, 29…31% Cu; остальное – цинк).

Твердые сплавы – твердые и износостойкие металлические материалы, способные сохранять эти свойства при нагревании до 900…1000 С. В основном изготовляют на основе карбидов вольфрама и титана при различном содержании кобальта. Применяют для изготовления наплавкой бурового и режущего инструмента.

Серебро в природе встречается в виде самородков и химических соединений (Ag₂O₃, AgCl), но главным образом получают серебро попутно при добыче других металлов (меди, свинца,…). Серебро обладает наивысшей из металлов электропроводимостью (см. табл. 2.10), высокими теплопроводностью и химической стойкостью. Ионы Ag ⁺ уничтожают бактерии и в очень малых концентрациях стерилизуют питьевую воду. В основном, серебро применяется в приборостроении. С помощью серебряных припоев производят пайку деталей, обеспечивающую высокую антикорозийность и низкое омическое сопротивление.

Цинк - имеет низкую температуру плавления, а при температуре выше 500 ºС окисляется на воздухе; он плохо обрабатывается режущим инструментом. Во влажном воздухе цинк быстро покрывается прочной окисной пленкой, которая, аналогично алюминиевой пленке, надежно предохраняет металлическую деталь от дальнейшей коррозии.

Цинк используется:

- как главное средство для защиты металлов от коррозии (он наносится горячим способом, т.е. опусканием изделия в ванну с расплавленным цинком; распылением расплавленного цинка;

элекролитически; диффузионным насыщением поверхности;

- в качестве легирующего элемента (латунь: сплав меди и цинка);

- для приготовления красок (цинковые белила содержат ZnO);

- для изготовления экранов телевизионных трубок (ZnS в смеси с CdS приобретает люминесцентные свойства).