Раньше олово как чистый металл не был знаком человечеству. Оно использовалось в сплаве со свинцом, соединение которых образовывало оловянистую бронзу. Сейчас этот легкий металл применяется в разных сферах промышленности. Температура плавления олова позволяет эффективно использовать его для изготовления припоев.
Краткое описание
Олово — химический элемент, который в таблице Менделеева находится в группе легких металлов под номером 50. Это пластичный, ковкий материал, с естественным металлическим блеском.
Структура и характеристики
Аллотропные модификации:
- b-Sn — стандартное белое. Имеет объемноцентрированную тетрагональную кристаллическую решетку.
- a-Sn — серое олово. Имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую решетку.
Чистый металл может рассыпаться в порошок при низких температурах, но этот процесс замедляется при наличии примесей в составе.
История открытия и изучения
По археологическим находкам ученые смогли установить, что с оловом человечество познакомилось еще в 4 тысячелетии до н. э. Письменные напоминания об этом металле можно встретить в Четвертой Книге Моисея, Библии.
Сначала олово было малодоступным. Его можно было встретить только у правителей, полководцев, богатых граждан, купцов. Он был главным компонентом оловянистой бронзы, которая появилась в середине 3 тысячелетия до н. э. Тогда бронза считалась самым прочным сплавом. Компоненты для его изготовления имели исключительную ценность в период «бронзового века».
Отдельно от примесей, чистый металл было получено в 12 веке. Его упоминания есть в работах Р. Бэкона.
Получение из руды и месторождения
Процесс получения сплава зависит от того, в какой форме его нашли. Олово в виде руды не имеет значительных отличий от производства других цветных металлов. Процесс состоит из трех этапов:
- Добыча, обработка расходного сырья (руды).
- Восстановительная плавка для получения чернового металла.
- Рафинирование подготовленного сырья допустимыми способами.
Разработка россыпных месторождений осуществляется с помощью промышленных песковых насосов.
Промышленное получение
Существует две технологии промышленного получения олова:
- Восстановительная плавка. Для проведения этой технологии применяется 2 типа аппаратов — отражательные печи, шахтное оборудование для плавки.
- Рафинирование. Бывает термическим, электролитическим.
Марки
Марки:
- О1, О1пч. Это обозначение указывает на то, что в сплаве содержится 99,9% Sn. Изготавливается в виде проволоки, прутков, чушек.
- ОВЧ-000. Сплав высокой чистоты. Содержание Sn в составе — 99,99%. Изготавливается в виде прутков, чушек.
- О2. Содержание Sn в составе — 99,565%. Производится в виде прутков, проволоки, чушек.
- О3. Сплав содержит 98,49% Sn. Изготавливается чушками.
- О4. Самое «грязное» соединение. Содержит большое количество сторонних примесей. Их примерное количество — 3,5% от общей массы.
Маркировка указывается на готовых изделиях с помощью штампа.
Свойства
Чтобы понять, где лучше применять олово, нужно знать характеристики, свойства химического элемента.
Химические
Олово — химический элемент периодической таблицы Менделеева с атомным номером 50. Оно относится к группе легких металлов. Химические свойства:
- Электроотрицательность — 1,8.
- Температура плавления — 231°C.
- Температура кипения — 2630°C.
- Плотность — 7300 кг/м³.
- Атомная масса химического элемента — 118,71.
- Теплоемкость — 0,226 кДж/(кг·°С).
Олово инертно к воздействию воды, воздуха, если в помещении комнатная температура. На поверхности заготовки, которая находится на открытом воздухе, образуется оксидная пленка, защищающая металл от окисления, образования ржавчины.
Физические
Свойства:
- Плотность — 7,31 г/см3.
- Металлический блеск — есть.
- Прозрачность —нет.
- Цвет — серо-белый.
- Спайность — нет.
- Прочность — ковкий металл.
- Твердость — до 2 по шкале Мооса.
- Высокая электропроводность.
Белое олово является парамагнетиком, а серое диамагнетиком.
Оптические
Свойства:
- Умеренная анизотропия.
- Не плеохроирует.
- Тип металла — изотропный.
- Олово не флуоресцентный материал.
Кристаллографические
Свойства:
- Тетрагональная сингония.
- Пространственная группа металла — I 41/amd.
- Точечная группа — 4/mmm.
Типы
Виды олова для пайки:
- ПОС-18. Содержит несколько основных компонентов — олово (18%), свинец (около 81), сурьму (2,5%). Применяется при лужении металлов. Подходит для создания швов при низких стандартах. Температура плавления — 270°C.
- ПОС-30. Содержит олово (28%), свинец (около 70%), сурьму (2%). Применяется для пайки меди, стали, латуни. Температура плавления — 270°C.
- ПОС-50. Содержит олово (50%), свинец (около 50%), сурьму (0,8%). Применяется для спаивания радиодеталей, получения высокого качества шва. Температура плавления — 230°С.
- ПОС-90. Содержит олово (90%), свинец (9–10%), сурьму (0,15%).
Отдельные виды оловянных припоев — ПОС-40, ПОС-60. Применяются для пайки радиодеталей.
Сферы применения
Сферы применения:
- Защита металлических поверхностей. Применяется в виде специального покрытия. Оно не выделяет вредных веществ при эксплуатации, устойчиво к образованию ржавчины.
- Изготовление белой жести (второе название луженое железо). Используется для производства дымовых труб, тары для хранения пищевых продуктов, подшипников.
- Производство сантехники, запорной арматуры, фурнитуры.
- Изготовление сплавов.
- Производство припоев.
- Изготовление ограждений, лестничных перил.
- Производство скульптур, скамеек, вешалок, светильников для украшения интерьера.
Больше 50% добытого металла применяется для получения белой жести, предметов из стали с дополнительным защитным покрытием.
Преимущества и недостатки
Преимущества:
- Пластичность. Из олова изготавливают сложные изделия для украшения интерьера.
- Инертность. Металл применяется в пищевой промышленности для изготовления посуды, тар для хранения продуктов.
- Низкая температура плавления. Олово используется для нанесения на металлические детали в виде защитного покрытия.
Недостатки:
- Низкий показатель прочности. Сплав не подходит для изготовления деталей, которые будут подвергаться большим нагрузкам.
- Редкость. Из-за этого увеличивается цена на материал.
Сплавы
Сплавы:
- баббиты;
- пьютер;
- бронза.
Отдельная группа — припои с разными характеристиками.
Олово — редкий металл. Благодаря своим химическим, физическим особенностям оно применяется во многих сферах деятельности. Наиболее популярное направление — изготовление припоев для пайки других металлов, сплавов.