POLICEALNA SZKOŁA CENTRUM NAUKI I BIZNESU

„ŻAK” W ŁOMŻY

SEMESTR LETNI, ROK SZKOLNY 2011/2012

Radosław Struczyński

Imię i nazwisko słuchacza

Technik BHP

Nazwa kierunku

Semestr drugi

Techniki wytwarzania z materiałoznawstwem

Nazwa przedmiotu

Henryk Witkowski

Imię i nazwisko wykładowcy

Metale nieżelazne i ich stopy

Temat pracy kontrolnej

22.04.2012r.

Data

1. Metale nieżelazne (nazywane także metalami kolorowymi) to wszystkie metale, z wyjątkiem żelaza. Znalazły  szeroki zakres zastosowania w wielu dziedzinach techniki, często zaspokajając najbardziej wygórowane wymagania różnego rodzaju poprzez swoje właściwości fizyczne, chemiczne, mechaniczne i technologiczne.

Metale nieżelazne i ich stopy można podzielić na trzy zasadnicze grupy:

• metale lekkie (Al, Mg, Ti) i ich stopy;

• metale ciężkie (Cu, Zn, Ni, Sn, Pb, Cd) i ich stopy;

• metale i stopy o mniejszym zastosowaniu (Co, Zr, Mo, W, Cr, Mn, Ag, Au, Pt i inne).

1. Metale nieżelazne w technice.

Lp.	Metale nieżelazne	Właściwości	Zastosowanie
1	Miedź [Cu]	Najczęściej występuje w postaci związków chemicznych z tlenem, żelazem i siarką. Miedź ma barwę czerwonozłotą i dopóki nie pokryje się patyną silny połysk. Jest odporna na korozję, daje się dobrze kuć i walcować tak na zimno, jak i na gorąco; daje się również odlewać. Charakteryzuje się bardzo dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym.	Stosowana jest głównie w elektrotechnice na różnego rodzaju przewody, w galwanotechnice do miedziowania, używa się jej w przemyśle spożywczym, budownictwie okrętowym, w postaci rurek wykorzystuje w nowoczesnych instalacjach CO, z blach miedzianych wykonuje się pokrycia dachowe, jest pierwiastkiem stopowym.
2	Mosiądz	Jest to stop miedzi z cynkiem (do 45% Zn). Mosiądze specjalne zawierają jeszcze ołów, cynę, aluminium, nikiel, żelazo, krzem. Barwa mosiądzu zmienia się od złotej do czerwonej. W zależności od rodzaju i zawartości składników stopowych mosiądze mogą być twarde, sprężyste lub plastyczne. Mosiądze plastyczne są łatwo obrabialne i mają dobre właściwości odlewnicze. Przy mniejszej zawartości cynku otrzymujemy "tombak", tzw. fałszywe złoto.	Mosiądz stosowany jest szeroko w przy wyrobie: części maszyn, osprzętu statków, gdyż są odporne na wodę morską, części zegarków, przyrządów pomiarowych, armatury hydraulicznej i gazowej, do wyrobu okuć meblowych, gałek, klamek itp. Mosiądz jest często stosowany w przemyśle artystycznym.
3	Brąz	Jest to stop miedzi z cyną. Barwa brązów zależna jest od składu i zmienia się od ciemnoszarej do różowej przy dużej zawartości miedzi. Przy niewielkiej zawartości cyny brązy są plastyczne, przy większej są nieplastyczne. Brązy typu odlewniczego łatwo się odlewają, a obróbka ich jest łatwa. Własności wytrzymałościowe brązu są znacznie większe niż miedzi. Brązy są odporne na działanie czynników atmosferycznych, gdyż pod ich wpływem pokrywają się ochronną warstwą patyny.	Zastosowanie jest różnorodne. Stosowane są w budowie maszyn na części odporne na korozję i na ścieranie. Wykonuje się z nich części aparatury pomiarowej, chemicznej, panewki łożysk ślizgowych, części osprzętu jachtowego, dzwony, świeczniki, dawniej lufy armat.
4	Glin [Al] (Aluminium)	[Al] to glin. Aluminium to wyrób hutniczy zawierający nawet 99,995 % Al. Barwa srebrnobiała, mała gęstość. Jest jednym z najbardziej odpornych metali na korozję. Pod wpływem czynników atm. pokrywa się cienką warstwą tlenku. Aluminium jest odporne na działanie większości kwasów organicznych. Nie jest natomiast odporne na działanie kwasu solnego, siarkowego, ługu potasowego i sodowego. Aluminium daje się dobrze kuć, walcować, przeciągać. Jest bardzo dobrym przewodnikiem prądu i ciepła. Jest paramagnetykiem – stopień jego namagnesowania jest szczątkowy.	W stanie czystym aluminium stosuje się w przemyśle spożywczym, chemicznym, elektrotechnicznym na przewody - zwłaszcza wysokiego napięcia. Z aluminium wytwarza się naczynia kuchenne, folię aluminiową, opakowania, w postaci proszku farbę. W postaci stopów aluminium wykorzystuje przemysł samochodowy, lotniczy, wagonowy.
5	Duraluminium	To stop aluminium, miedzi, manganu, magnezu, krzemu i żelaza. Przy zachowaniu małej gęstości i cech aluminium charakteryzuje się dużą wytrzymałością.	Durale stosowane są głównie w przemyśle lotniczym i samochodowym oraz do wyrobu urządzeń gospodarstwa domowego.
6	Silumin	To stop aluminium i krzemu. Charakteryzuje się dużą odpornością na wysoką temperaturę.	Z siluminu wykonywane są tłoki silników spalinowych.
7	Cyna [Sn]	Cyna jest metalem o barwie srebrzystobiałej, jest miękka i bardzo plastyczna, odporna na działanie kwasów. Podczas zginania wydaje charakterystyczny chrzęst, który jest wynikiem tarcia pomiędzy kryształami. W niskiej temperaturze cyna przeobraża się w szary proszek. Cyna posiada niską temperaturę topnienia 232 [^oC], bardzo dobrze się walcuje, kuje na zimno co wykorzystano przy produkcji cynfolii.	Cyna jest przede wszystkim składnikiem miękkich lutów, jest częstym pierwiastkiem stopowym. Zastosowanie jej w celach konstrukcyjnych jest nikłe ze względu na bardzo małą wytrzymałość tego metalu. Z cyny wyrabia się rurki na przewody do wina, a cienkie blachy znalazły zastosowanie w przemyśle spożywczym.
8	Cynk [Zn]	Cynk jest metalem o barwie srebrzystej z błękitnym odcieniem, jest odporny na działanie czynników atmosferycznych (powłoka tlenkowo-węglanowa tworzy warstwę ochronną), nie jest odporny na działanie kwasów. Cynk jest metalem plastycznym. W temperaturze 100 - 160 [^oC] daje się łatwo obrabiać.	Cynk stosowany jest przede wszystkim na powłoki ochronne stali nakładane na gorąco, natryskowo lub galwanicznie. Cynk jest też składnikiem wielu stopów takich jak mosiądze czy znal. Tlenek cynku [ZnO] używany jest do wyrobu bieli cynkowej (farba olejna artystyczna, maści i kremy w farmacji), siarczan cynku do wytwarzania farb, chlorek cynku jako środek do impregnacji drewna, siarczek cynku jako wypełniacz do gumy i tworzyw sztucznych.
9	Nikiel [Ni]	Jest wyjątkowo odporny na działanie czynników atmosferycznych, wykazuje dużą odporność na działanie wody morskiej, alkaliów, roztworów alkalicznych soli i kwasów organicznych. Nikiel można kuć, walcować i prasować na gorąco, można go spawać palnikiem lub elektrycznie, zgrzewać i lutować.	W stanie czystym stosuje się przede wszystkim w przemyśle chemicznym i spożywczym na (kotły, autoklawy, filtry), na przyrządy laboratoryjne. Jest on częstym składnikiem stopowym żeliw specjalnych, brązu, mosiądzu. szeroko stosowany jest na powłoki galwaniczne dla innych metali w przemyśle samochodowym, rowerowym.
10	Ołów [Pb]	Jest metalem o barwie szarej z metalicznym połyskiem, pod wpływem działania powietrza pokrywa się szarą powłoką tlenku ołowiu, która chroni go przed dalszym utlenianiem. W kontakcie z wodą miękką tworzy trujące sole. Pary ołowiu i jego związki są silnie trujące. Ołów jest bardzo miękki, daje się łatwo obrabiać plastycznie, daje się dobrze odlewać.	Stosowany jest głównie w przemyśle chemicznym na wykładziny komór i rur do kwasów, w przemyśle samochodowym jako ogniwa akumulatorów, na ekrany ochronne w radiologii, w galwanotechnice na okładziny wanien, w budownictwie do uszczelnia przewodów kanalizacyjnych, jest składnikiem miękkich lutów oraz składnikiem stopowym stopów łożyskowych, brązów.
11	Wolfram [W]	Ma barwę szaro metaliczną, najwyższą z metali temperaturę topnienia, dużą twardość.	Stosowany jest na żarniki żarówek, katody lamp elektronowych, styki przerywaczy, jest składnikiem stopowym wielu stali narzędziowych, zwłaszcza szybkotnących. Węgliki wolframu są głównym składnikiem spieków narzędziowych.
12	Tytan [Ti]	Ma barwę ciemnoszarą, jest lekkim i plastycznym metalem konstrukcyjnym, jest odporny na korozję.	Jest przede wszystkim pierwiastkiem stopowym, używany jest do produkcji węglików spiekanych. Stopy tytanu stosuje się przemyśle lotniczym, chirurgii na implanty kostne, przemyśle zbrojeniowym, okrętowym. Biel tytanowa (dwutlenek tytanu) jest składnikiem farb, dodatkiem w produkcji gumy i ceramiki.
13	Chrom [Cr]	Ma barwę srebrzystą z niebieskawym odcieniem, jest metalem twardym, jest trudno rozpuszczalny w kwasach i odporny na czynniki atmosferyczne.	Stosowany jest głównie na powłoki antykorozyjne na inne metale, do chromowania dekoracyjnego w przemyśle motoryzacyjnym. W metalurgii chrom jest pierwiastkiem stopowym wielu stali, żeliwa i stopów oporowych.
14	Mangan [Mn]	Barwa szarobiała, jest metalem kruchym odpornym na działanie czynników atmosferycznych.	Mangan jest przede wszystkim pierwiastkiem stopowym. W metalurgii żelaza jest środkiem odtleniającym i odsiarczającym. Jest naturalnym składnikiem stopowym żeliw, stali. Tlenek manganu wykorzystywany jest jako sykatywa przy produkcji pokostu, ma właściwości antyseptyczne.
15	Molibden [Mo]	Ma barwę srebrzystą, jest metalem twardym o dużej temperaturze topnienia, łatwo się utlenia.	Stosowany jest głównie do produkcji lamp elektronowych na druciki podtrzymujące spirale wolframową, na opory grzejne, jest składnikiem stopowym wielu stali stopowych, jest stosowany do produkcji twardych spieków narzędziowych, związki molibdenu stosuje się do barwienia szkła, emalii, jest częstym składnikiem smarów.
16	Magnez [Mg]	Magnez jest srebrzystobiałym metalem, który staje się kowalny w wysokiej temperaturze, dość łatwo utlenia się na powietrzu, ale podobnie jak w przypadku glinu, proces korozji magnezu jest zatrzymywany przez pasywację. Pasywacji ulega także w stężonym (98%) kwasie siarkowym i wobec par jodu (brak reakcji do temp. 600 °C). Pasywacyjna warstwa trudno rozpuszczalnego fluorku magnezu chroni go też przed działaniem kwasu fluorowodorowego.	Stopy magnezu z miedzią są wykorzystywane w przemyśle lotniczym i kosmicznym, tam gdzie stopy tytanu i glinu są za ciężkie. Stopy magnezu z litem są stopami o jednej z najniższych gęstości i lepszym niż dla innych stopów stosunku wytrzymałości mechanicznej do masy. W podobnych zastosowaniach wykorzystywane są także magnale (stopy glinu z magnezem) oraz elektrony (stopy magnezu, glinu, cynku, manganu i krzemu). Ze stopów magnezowych coraz częściej wykonuje się obudowy urządzeń elektronicznych i precyzyjnych, np.: obudowy notebooków, kamer filmowych i video oraz aparatów fotograficznych.
17	Kadm [Cd]	Pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych układu okresowego. Nazwa pochodzi od słowa kadmeia, będącego grecką nazwą rudy cynku, kalaminu, w której kadm został wykryty. Minerałem tego pierwiastka, bez znaczenia przemysłowego, jest np. grenokit i monteponit, ale jest zwykle uzyskiwany jako produkt uboczny przy produkcji cynku.	Kadm, głównie metaliczny, stosuje się w: Metalurgii, medycynie, energetyce, sztuce (do otrzymywania barwnika, żółcieni kadmowej), fizyce jądrowej
18	Kobalt [Co]	Właściwościami chemicznymi zbliżony jest do żelaza i niklu, jest bardzo odporny na działanie alkaliów. Jest srebrzystobiały, błyszczący i ciągliwy. Występuje w skorupie ziemskiej w postaci dwóch minerałów: smaltyn i kobaltyn, które występują zwykle przy złożach siarki.	Metaliczny kobalt jest składnikiem niektórych stopów o wysokich parametrach (tzw. nadstopy). W postaci metalicznej lub jako tlenek jest składnikiem elektrod akumulatorów litowo-jonowych, niklowo-kadmowych i niklowo-metalowo-wodorkowych. Niesymetryczne sole kobaltu mają silne własności ferromagnetyczne (nieco słabsze niż żelazo) i piezoelektryczne i są wykorzystywane w elektronice. Roztwory soli kobaltu (II) i (III) mają intensywną krwisto-czerwoną i niebieską barwę i są używane jako pigmenty farb oraz służą do barwienia ceramiki.
19	Cyrkon [Zr]	Cyrkon występuje w skorupie ziemskiej w ilości 0,02% wagowo. Bardzo przypomina właściwościami chemicznymi hafn znajdujący się bezpośrednio pod nim w układzie okresowym – rozdzielenie ich jest bardzo trudne. Występuje w dwóch odmianach alotropowych: krystalicznej (miękki, biały, kowalny) i amorficznej (niebiesko-czarny proszek). W postaci stopu zircaloy stanowi koszulki paliwowe paliwa jądrowego reaktorów jądrowych.	Znalazł zastosowanie w kosmetyce (kremy, antyperspiranty, dezodoranty). Jest materiałem o najwyższym współczynniku odbicia promieniowania elektromagnetycznego. Dlatego w postaci blachy metalicznej znajduje zastosowanie w atomistyce (deflektory neutronów) i technice operacyjnej (wytłumianie ulotu elektromagnetycznego).
20	Złoto [Au]	Złoto jest ciężkim, miękkim i błyszczącym metalem, będącym najbardziej kowalnym i ciągliwym spośród wszystkich znanych metali. Czyste złoto posiada jasnożółty kolor i wyraźny połysk, który nie utlenia się w wodzie czy powietrzu.	Jubilerstwo, przemysł, elektronika, chemia, jedzenie i napoje, medycyna
21	Srebro [Ag]	Srebro jest bardzo ciągliwym i kowalnym (nieco twardszym od złota), metalem, z lśniącym połyskiem, dającym się łatwo polerować. Posiada największą z wszystkich metali przewodność elektryczną, większą nawet od miedzi. Użyto go w elektromagnesach służących do wzbogacania uranu podczas II wojny światowej. Czyste srebro posiada największą przewodność cieplną, najjaśniejszą barwę i największy współczynnik odbicia światła wśród metali. Srebro posiada także najmniejszą rezystancję kontaktową spośród wszystkich metali. Halogenki srebra są czułe na światło i ulegają pod jego wpływem powolnemu rozkładowi. Srebro nie reaguje z czystym powietrzem i wodą, ale matowieje w zetknięciu z ozonem, siarkowodorem, powietrzem zanieczyszczonym związkami siarki.	produkcja biżuterii, naczyń i sztućców; produkcja medali, monet i instrumentów muzycznych; wykorzystywane na szeroką skalę w fotografii; produkcja sprzętu elektrycznego i elektronicznego, spoiwa lutowniczego, a także baterii srebrowo-cynkowych i srebrowo-kadmowych; produkcja luster, styków elektrycznych wysokich napięć; produkcja paneli słonecznych, produkcja spoiwa lutowniczego, a także baterii srebrowo-cynkowych i srebrowo-kadmowych; w medycynie i odzieży
22	Platyna [Pt]	W stanie czystym platyna jest srebrzystobiałym metalem o silnym połysku, kowalnym i ciągliwym. W formie silnie rozproszonej jest łatwopalna.	W związku ze swoją niską reaktywnością platyna używana jest w jubilerstwie, będąc metalem cenniejszym od złota i srebra. Platyna jest również wykorzystywana jako katalizator (np. w katalizatorach samochodowych), znajduje zastosowanie w przemyśle elektronicznym – produkuje się z niej elementy urządzeń pomiarowych (np. jest składnikiem elektrod II rodzaju, m.in. w pH-metrach i w ogniwach paliwowych). Z platyny wykonuje się także rezystory stosowane do pomiaru temperatury ze względu na ich stabilność. Ze stopów platyny wykonuje się także niektóre typy termopar. Niektóre związki platyny znajdują zastosowanie w medycynie.

Bibliografia:

• http://www.e-spawalnik.pl/?materialy-niezelazne,95;

• http://www.technikag2.republika.pl/materialy.html#metale%20niezelazne;

• http://pl.wikipedia.org;