Какая температура плавления олова: Температура плавления олова и сплавов со свинцом, особенности олова и изготавливаемого припоя

Температура плавления олова и сплавов со свинцом, особенности олова и изготавливаемого припоя

Одним из наиболее распространенных металлов во всем мире можно назвать олово. Оно использовалось кузнецами на протяжении многих столетий для изготовления самых различных вещей. Еще до появления металлургической промышленности кузнецы знали, при какой температуре плавится олово, какими физико-химическими свойствами оно обладает. Важным моментом является то, что сплав олова и меди можно считать первым проявлением развития металлургии как отдельной отрасли. Первое искусственное соединение, созданное человеком, во многом зависело от достаточно низкой температуры плавления соединяемых металлов.

  • Получение и применение
  • Проведение плавки металла
  • Изготовление припоя

Получение и применение

В чистом виде рассматриваемый элемент не встречается. Он входит в состав касситерита в виде оксида. Много столетий назад этот металл добывался в открытых шахтах, но сегодня подобные месторождения практически не разрабатываются. Для получения олова проводится очистка руды. Концентрация элемента составляет 1%. Для получения 1 килограмма рассматриваемого металла приходится перерабатывать около центнера руды.

Температура плавления свинца и олова относительно невысокая, что определяет возможность использования этих материалов в домашних условиях на момент проведения пайки. Продаются металлы в виде небольшого прутка.

Тот факт, что температура плавления олова и свинца примерно одинаковая, определяет смешивание этих элементов для получения сплава с более привлекательными эксплуатационными качествами. Кроме этого, в олово могут добавлять серебро, медь и другие элементы.

Проведение плавки металла

У олова температура плавления во многом зависит от того, есть ли примеси. Температура, при которой металл становится пластичным или жидким, может варьировать в пределе от 145 до 250 градусов Цельсия в зависимости от состава. При необходимости можно провести расплавку большого количества металла для его заливки по форме.

При выборе материала для создания формы учитываются нижеприведенные моменты:

  1. Структура не должна смачиваться жидким оловом. В противном случае форма может изменить свои размеры.
  2. Используемый материал должен выдерживать воздействие температуры не ниже 250 градусов Цельсия. В противном случае после заливки форма потеряет свои основные эксплуатационные качества.

Стоит учитывать, что в жидкой форме рассматриваемый металл может окисляться при контакте с воздухом. Твердое вещество, наоборот, обладает повышенной устойчивостью к кислородной коррозии.

Довольно большое распространение в электротехнике получил трехкомпонентный сплав, основой которого стал свинец. В качестве дополнительных компонентов могут использоваться олово и серебро. При производстве подобного сплава уделяется внимание тому, что концентрация металла не должна быть менее 95%. При подобном варианте сочетание веществ температура плавления составляет около 220 градусов Цельсия.

Изготовление припоя

Для того чтобы повысить эксплуатационные характеристики припоя, в его состав добавляется небольшое количество сурьмы. Подобный вариант исполнения припоя применяется для пайки различных радиодеталей, особенно ответственных участков.

При выборе припоя следует уделить внимание и сплаву с серебром в составе. Его эксплуатационными качествами можно назвать:

  1. Существенно повышается срок эксплуатации. За счет серебра структура становится более устойчивой к процессу окисления.
  2. За счет повышения концентрация серебра появляется возможность использовать припой при изготовлении различных деталей промышленной техники. Однако серебро существенно повышает стоимость сплава, а также изготавливаемого изделия. Именно поэтому сплавы с высокой концентрацией серебра используют для изготовления важных деталей.

Проводится добавление в состав цинка, но подобные сплавы пользуются меньшей популярностью. Это связано с достаточно высокой химической активностью цинка. За счет взаимодействия с окружающей средой подобный сплав быстро разрушается. На основе цинкосодержащей смеси производятся припайные пасты, которые имеют относительно небольшой срок службы. Температура плавления в этом случае составляет 200 градусов Цельсия.

На протяжении многих лет используется и чистое олово в качестве полупроводникового припоя. Температура плавления этого элемента в чистом виде составляет 240 градусов Цельсия. Применяются они исключительно в промышленности, что связано с высокой стоимостью. В чистом виде из-за существенного повышения температуры структура олова перестраивается, на поверхности появляются черные пятна, которые указывают на существенное ухудшение основных качеств.

свойства элемента и его сфера применения

Все металлы имеют свои особые свойства и характеристики. Еще со школьной программы многие из нас знают, что каждый металл имеет свою температуру плавления. В термодинамическом процессе кристаллическая решетка в металлах разрушается, и они из твердого состояния переходят в жидкое.

Металлы делятся на группы, в зависимости от их температуры плавления — легкие, средние и тугоплавкие. К первой группе легкоплавких металлов относится олово, а вот при какой температуре плавится этот редкий химический элемент мы и попытаемся выяснить.

Олово

Редкий металл олово в периодической таблице Д. Менделеева занимает 50-е место, относится к главной подгруппе IV группы в таблице пятого периода. Его масса составляет 118,710, в чистом виде он выглядит как серебристо-белый металл, мягкий, пластичный и ковкий, он отличается высокой коррозийной стойкостью. Редкий элемент по распространению в земной коре занимает 47-е место.

Основные месторождения в мире находятся в странах Юго-Восточной Азии — Китае, Таиланде, Малайзии, Индонезии. Есть также крупные месторождения в странах Южной Америки и Австралии. На территории России запасы руды олова есть на Чукотке, в Хабаровском и Приморском крае, в Якутии.

Немного истории

Людям этот редкий металл стал знаком еще до нашей эры, поскольку упоминается еще в Библии. Он был малодоступен людям, поэтому стоил очень дорого, изделия из олова встречаются редко среди изделий археологических раскопок Древнего Рима и Греции.

Его начали применять в бронзовом веке, олово в то время являлось стратегическим металлом, поскольку он входил в состав бронзовых изделий. Рецептура сплава меди и олова сохранилась и сейчас, но в настоящее время стали добавлять еще алюминий, свинец и кремний. Полученный сплав был очень твердым, замечательно отливался в формы, легко ковался и обрабатывался. В то далекое время бронза считалась наиболее прочным металлом, который был известен людям того времени.

Из этого сплава делали украшения, посуду, но стоила она очень дорого. С редким элементом связано многое в длительном периоде развития общества с момента открытия олова.

Свойства олова, его температура плавления

В природе редкий металл может быть в двух формах нахождения — в горных породах и минералах. Чаще всего элемент встречается в виде оловянного камня — окисного соединения. Раньше его выплавляли из руды, которую находили в верхних слоях земной коры. В настоящее время такие полезные ископаемые практически исчезли, поэтому процесс добычи олова стал намного сложней.

  • До того момента, когда металл попадает в плавильное отделение, руда и россыпи, в составе которых есть олово проходят процесс обогащения. После этого концентрат направляют в обжиговые печи и только затем плавят.
  • Редкий элемент имеет невысокую планку плавления, процесс плавления начинается при +231,9оС, при температуре +231,0оС металл остается твердым. Даже в охлажденном состоянии он легко гнется, а при нагревании становится податливым как пластилин. Процесс кипения олова начинается, когда температура во много раз превышает показатели плавления — 2630оС.
  • Элемент бывает белого и серого цвета, более темный цвет он приобретает, когда переходит в порошкообразное состояние, в порошке плотность элемента значительно ниже, чем когда он находится в твердом состоянии.

В процессе плавки используются шлаки, флюсы, присадки для того, чтобы получить нужного сорта и качества металл. Низкая температура плавления сделала его стратегически важным металлом. Он легко может участвовать в образовании сплавов с другими материалами, благодаря низкой температуре плавления. В конечном итоге сплавы легко обрабатываются, затем они участвуют в соединении конструктивных узлов и деталей с хорошим герметичным швом.

Применение олова

  • Этот элемент часто используют в качестве защитного слоя в атомной промышленности.
  • Его также применяют в стекольной промышленности как полировку для стекла, оно в жидком состоянии выливается в емкость с расплавом.
  • В печатной промышленности используется сплав олова с сурьмой и свинцом для создания печатного шрифта.
  • Оловом прокатывают фольгу, элемент применяют в производстве труб и различных деталей, чтобы придать им антикоррозийную стойкость, ведь олово не ржавеет.
  • Редкий элемент отлично проводит тепло, например, в производстве консервных банок он часто используется. В такой таре можно длительное время хранить продукты, поскольку олово нетоксичный элемент. Посуда долгий промежуток времени не подвергается разрушению.
  • В ткацкой промышленности он также используется, но только соли металла. В основном это находит применение в производстве натурального шелка и для печати на ситцевой ткани.
  • Элемент нашел применение и в медицине, например, в стоматологии для армирования некоторых видов пломб. Редкий металл есть даже в организме человеке, его нехватка может отрицательно сказаться на росте, по этой причине он начинает замедляться.

Вывод

На сегодняшний день олово находит применение во многих отраслях промышленности, поскольку металл обладает целым рядом уникальных свойств. Спустя тысячелетия редкий химический элемент все так же востребован как в чистом виде, так и в сплавах с другими металлами.

  • Автор: Николай Иванович Матвеев

Конфигурация электронной оболочки:

1S 2

2S 2 2P

2 2P 70072

2S 2 2P 70072

2S 2 2P

2S 2

0085

3s 2    3p 6    3d 10

4s 2    4p 6    4d 10

5s 2    5p 2

  Марка
Примесь 3N5 4Н 4N8 5Н* 6Н*
Аг 15
Ал 5
Как 25 10 10 3
Би 28 2
CD 5
Ко 13
Медь 8 2
Fe 20 7 1 2
Никель 13
Пб 20 22 3 3
Зн 5
Общий уровень частей на миллион
*Ограниченная доступность

Олово (Sn) Физические свойства
Атомный вес 118,71
Точка плавления 505,08 К (231,93°C или 449,47°F)
Точка кипения 2875 К (2602°C или 4715°F)
Плотность
  • 7,29 г/см3 β олово
  • 5,77 г/см3 α олово
  • 6,97 г/см3 жидкость при т. пл.
Фаза при комнатной температуре Твердый
Давление паров 986×10-6 Па при 1000°C
Поверхностное натяжение 544 мН/м при MP
Вязкость при температуре плавления 1,85 м·Па (=сП)
Удельная теплоемкость при 20°C 222 Дж/(кг·К)
Скрытая теплота плавления 14,2 кал/г
Теплопроводность при 20°C 65 Вт(м·K)
Коэффициент линейного расширения 19,9 x10-6 при 0OC
Усадка при затвердевании 2,80%
Объемная проводимость 15 МАКО
Твердость по Бринеллю при 20°C 3,9 (10 кг, 5 мм, 180 с)
Прочность на растяжение при 15°C 2100 фунтов на кв.