Tin en loodlegering: eigenschappen en naam

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Het is het beste om de beschrijving van dit onderwerp apart te beginnen met tin en lood. Lood, tin en legeringen van dit materiaal hebben bepaalde eigenschappen die te wijten zijn aan hun oorspronkelijke staat.

Algemene beschrijving van tin

Het is belangrijk hier op te merken dat er twee soorten van deze grondstof worden onderscheiden. Het eerste type wordt wit tin genoemd en is de β-modificatie van deze stof. Het tweede type is de α-modificatie, beter bekend als tingrijs. Bij het overgaan van de ene modificatie naar de andere, namelijk van wit naar grijs, treedt een sterke verandering in het volume van de stof op, aangezien een proces zoals het verstrooien van metaal in poeder plaatsvindt. Deze eigenschap wordt tinpest genoemd. Het is ook belangrijk om hier op te merken dat een van de meest negatieve eigenschappen van tin de neiging tot bevriezen is. Met andere woorden, bij temperaturen van -20 tot +30 graden Celsius kan een spontane overgang van de ene toestand naar de andere beginnen. Bovendien zal de overgang doorgaan, zelfs als de temperatuur wordt verhoogd, maar nadat het proces is begonnen. Hierdoor moeten grondstoffen worden opgeslagen op plaatsen met vrij hoge temperaturen.

Eigenschappen van tin en lood

Het is de moeite waard om te zeggen dat tin,lood en legeringen van deze materialen hebben weinig gemeen. Hoe zuiverder het blik bijvoorbeeld, hoe groter de kans dat het door de pest wordt aangetast. Lood ondergaat op zijn beurt helemaal geen allotrope transformaties.

Het is echter ook vermeldenswaard dat aanvullende stoffen worden gebruikt om dit soort transformatie in tin te vertragen. Het beste van alles was dat materialen als bismut en antimoon zich lieten zien. De toevoeging van deze stoffen in een volume van 0,5% zal de snelheid van allotrope transformatie verminderen tot bijna 0, wat betekent dat wit tin als volledig stabiel kan worden beschouwd. Hier kan ook worden opgemerkt dat in mindere mate, maar toch, een legering van tin en lood voor hetzelfde doel wordt gebruikt.

Als we het hebben over de eigenschappen van lood, dan heeft het een hoger smeltpunt - 327 graden Celsius dan tin - 232 graden. De dichtheid van lood bij kamertemperatuur is 11,34 g/cm3.

Tin en lood kenmerken

Het is de moeite waard om te beginnen met het feit dat de herkristallisatie van gehard tin, lood en legeringen plaatsvindt bij een temperatuur die als lager dan kamertemperatuur wordt beschouwd. Om deze reden is hun verwerking hot.

De algemene indicator was de weerstand tegen corrosie onder atmosferische omstandigheden. Een klein verschil zit hem echter in de weerstand tegen corrosie onder invloed van minder belangrijke stoffen. Lood manifesteert zich bijvoorbeeld het beste bij interactie met geconcentreerde samenstellingen van bepaalde zuren - zwavelzuur, fosfor, enz. Tin is op zijn beurt het beste bestand tegen oplossingen vanvoedingszuren. De reikwijdte van deze stoffen afzonderlijk is ook anders. Tin wordt veel gebruikt voor het vertinnen van tin, terwijl lood zijn weg heeft gevonden naar de bekleding van zwavelzuurapparatuur.

Alloy-systemen

Hier is het belangrijk om te beginnen met het feit dat een legering van tin en lood een nog beter smeltbaar materiaal is dan afzonderlijk. Dergelijke mengsels worden het meest gebruikt als soldeer, voor de vervaardiging van typografische lettertypen, voor het gieten van lonten, enz. Een dergelijk systeem als "tin - lood" behoort tot de groep van het eutectische type. Een belangrijke eigenschap van alle materialen die tot deze categorie behoren, is dat hun smelttemperatuur in de buurt van 120 tot 190 graden Celsius ligt. Daarnaast zijn er groepen van ternaire eutectica. Een voorbeeld is het systeem van tin-lood-zinklegeringen. De smelttemperatuur van dergelijke materialen da alt nog lager en de limiet is 92-96 graden Celsius. Voeg je een vierde component toe aan de legering, dan zakt de smelttemperatuur naar 70 graden. Als we het hebben over het gebruik van een legering van tin met lood als soldeer, dan wordt meestal tot 2% van een stof zoals antimoon in hun samenstelling geïntroduceerd. Dit wordt gedaan om de vloei van het soldeer te verbeteren. Het is vermeldenswaard hier dat de smelttemperatuur kan worden gecontroleerd door de "tin/lood"-verhouding. De meest smeltbare grondstof smelt bij 190 graden.

Babbits

Met de naam van de legering van tin en lood, heb je al bedacht - het is een eutectisch middel. Deze groep stoffen met een dergelijke samenstelling wordt het meest gebruikt bij de productie van lagerlegeringen, die "babbits" worden genoemd. Dit materiaal wordt gebruikt als vulling voor lagerschalen. Het belangrijkste hierbij is het kiezen van het juiste materiaal zodat het makkelijk in de schacht kan lopen. Op het eerste gezicht lijkt de massa tin- en loodlegeringen met verschillende soldeermiddelen een uitstekende uitweg. In werkelijkheid is dit echter niet helemaal waar. Dergelijke materialen bleken te zacht en de wrijvingscoëfficiënt tussen de as en een dergelijk inzetstuk was hoog. Met andere woorden, tijdens bedrijf warmden ze te veel op, hierdoor begonnen laagsmeltende metalen aan de as te "kleven". Om deze tekortkoming te vermijden, begon men een kleine hoeveelheid meer vaste stoffen toe te voegen. Op deze manier werd een materiaal verkregen dat zowel zacht als hard tegelijk is.

Samenstelling van de materie

Om tot een stof te komen die precies de tegenovergestelde eigenschappen heeft, zijn de volgende stoffen gebruikt. Het belangrijkste is dat ze direct in het tweefasengebied α + β liggen. Kristallen van de β-fase zijn verrijkt met soldeer zoals antimoon. Ze werken als vaste brosse stoffen. De α-fase kristallen zijn op hun beurt een zachte en plastic basis. Om tekortkomingen als het smelten van vaste kristallen en hun opstijging te voorkomen, wordt een andere component aan het mengsel toegevoegd - koper. DusDus, uit een stuk van een legering van lood en tin met toevoeging van enkele andere stoffen, is het mogelijk om een babbit-dragend materiaal te maken dat twee tegengestelde eigenschappen combineert - hardheid en zachtheid. Babbit B83 werd het klassieke en meest voorkomende product van dit merk. De samenstelling van deze legering is als volgt: 83% Sn; 11% Sb; 6% Cu.

Alternatief

Het moet gezegd worden dat uit economisch oogpunt babbits op tinbasis erg nadelig zijn, omdat dit materiaal behoorlijk veel kost. Daarnaast wordt tin zelf als een schaars goed beschouwd. Om deze twee redenen zijn er alternatieve lagers ontwikkeld op basis van lood, antimoon en koper. In deze samenstelling fungeren antimoonkristallen als een vaste basis. De zachte basis is een directe legering van lood en antimoon. Koper wordt hier op dezelfde manier gebruikt als het lood in de vorige samenstelling, dat wil zeggen om te voorkomen dat vaste basiskristallen naar boven drijven.

Hier is het echter de moeite waard om de tekortkomingen te vermelden. Het eutecticum lood/antimoon is niet zo ductiel als de tinfase. Daarom hebben onderdelen die op deze manier zijn gemaakt last van snelle slijtage. Om dit nadeel te compenseren moet je toch een bepaalde hoeveelheid tin toevoegen. Het gebruik van zink-tin-lood ternaire eutectica is niet erg gebruikelijk.