SZÍNESFÉMEK: SZERKEZET, TÍPUSOK, JELLEMZŐK - KÉMIA - 2026

A színesfémek azok, amelyekben nincs vagy elhanyagolható mennyiségű vas. Ezeket, különböző tömeg arányban, olyan ötvözetek előállítására használják, amelyek jobb fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az egyes fémek.

Így kristályszerkezetük és fémes kölcsönhatásuk a színesfém ötvözetek alkalmazásának sarokköve. Ezeknek a tiszta fémeknek azonban kevesebb felhasználása van, mivel nagyon érzékenyek és reakcióképesek. Ezért leginkább ötvözetek alapjaként és adalékanyagként működnek.

A bronz színesfém ötvözet; Elsősorban réz és ón arany keverékéből áll (a fenti képen látható szobor). Az ötvözetben lévő réz oxidálja és CuO-t képez, amely vegyület feketedik arany felületét. Nedves környezetben a CuO hidratálja és abszorbeálja a szén-dioxidot és a sókat kék-zöld vegyületekké.

Például a Szabadság-szobrot Patina néven ismert rézkarbonátok (CuCO ₃) rétegek borítják. Általában az összes fém rozsdásodik. Az oxidok stabilitásától függően kisebb mértékben vagy nagyobb mértékben védik az ötvözeteket a korrózió és a külső tényezők ellen.

Szerkezet

A vas csak a természetben lévő fémek egyike, tehát a színesfémek szerkezete és ötvözetei változatosabbak.

Normál körülmények között azonban a legtöbb fém három kristályszerkezettel rendelkezik, amelyeket fémes kötésük határoz meg: kompakt hatszögletű (hcp), kompakt köbös (ccp) és testközpontú köbös (bcc).

Kompakt Hex (hcp)

A három szerkezet közül ez a legkevésbé sűrű és kompakt, ugyanakkor a legnagyobb térfogati köztük van.

Ezért könnyebben befogadja a kis molekulákat és atomokat. Hasonlóképpen, ebben a kockaben az atomokat nyolc szomszéd veszi körül.

Példák

- Vanádium (V).

- Niobium (Nb).

- Króm (Cr).

- alkálifémek.

- Volfram (W).

Ezen kívül vannak más struktúrák is, például az egyszerű köbös és más összetettebbek, amelyek az első három kevésbé sűrű vagy torzított elrendezéseiből állnak. A fenti kristályszerkezetek azonban csak a tiszta fémekre vonatkoznak.

Tisztaság, magas nyomás és hőmérséklet körülmények között ezek az elrendezések torzulnak, és ha ötvözet alkotóelemei, kölcsönhatásba lépnek más fémekkel, új fémszerkezeteket képezve.

Valójában ezen elrendezések pontos ismerete és manipulálása lehetővé teszi a kívánt fizikai tulajdonságokkal rendelkező ötvözetek tervezését és gyártását egy adott célra.

típusai

Általánosságban a színesfémeket három kategóriába lehet sorolni: nehéz (ólom), könnyű (réz és alumínium) és ultra könnyű (magnézium). Ezeket viszont két alosztályra osztják: a közepes olvadáspontú és a magas olvadáspontúakra.

Más típusú színesfém a nemes (vagy nemes) fémeknek felel meg. Ezekre példa a ccp szerkezetű fémek (az alumínium, a nikkel és más kivételével).

Hasonlóképpen, a ritkaföldfémeket színesfémnek tekintik (cérium, szamárium, skandium, ittrium, thulium, gadolinium stb.). Végül, a radioaktív fémek szintén nem színesfémnek számítanak (polónium, plutónium, rádium, francium, asztata, radon stb.).

Jellemzők és tulajdonságok

Noha a fémek tulajdonságai és tulajdonságai tiszta állapotban és ötvözeteikben változnak, általános jellegűek, amelyek megkülönböztetik őket a vasfémektől:

- Megmunkálhatók és kiváló elektromos és hővezetők.

- A hőkezelés kevésbé érinti őket.

- Nagyobb ellenállással rendelkeznek az oxidációval és a korrózióval szemben.

- Nem mutatnak annyira paramagnetizmust, amely lehetővé teszi számukra, hogy az elektronikus alkalmazásban felhasznált anyag legyen.

- Gyártási folyamata könnyebb, beleértve az öntést, hegesztést, kovácsolást és hengerlést.

- Vonzóbb színekkel rendelkeznek, tehát díszítő elemekként vannak felhasználva; emellett kevésbé sűrűek.

Néhány hátránya a vasfémekkel szemben: alacsony ellenállás, magas költségek, alacsonyabb igények és kevesebb ásványi anyagtartalom.

Példák

A kohászati ​​iparban számos lehetőség létezik a színesfém és ötvözet gyártására; a leggyakoribbak a következők: réz, alumínium, cink, magnézium, titán és a nikkel-alapú szuperötvözetek.

Réz

A réz előnyös tulajdonságainak, például magas hő- és elektromos vezetőképességének köszönhetően sokféle alkalmazásra került felhasználásra.

Erős, temperönthető és elasztikus, így sok praktikus formatervezési forma előállítható belőle: csövektől üvegekig, érmékig. A hajók tengelyének megerősítésére is felhasználták, és sok hasznot talál az elektromos iparban.

Annak ellenére, hogy tiszta állapotában nagyon puha, ötvözetei (ezek között a sárgaréz és a bronz között) jobban ellenállnak, és Cu ₂ O rétegekkel (vöröses oxid) védik őket.

Alumínium

Ez egy olyan fém, amelyet alacsony sűrűségük miatt könnyűnek tekintnek; magas hő- és elektromos vezetőképességgel rendelkezik, és a felületét védő Al ₂ O ₃ rétegnek köszönhetően ellenáll a korróziónak.

Tulajdonságai miatt ideális fém, különösen a repülés, az autóipar és az építőipar területén.

Cink és magnézium

Cinkötvözeteket (például a KAYEM, 4 tömegszázalék alumíniummal és 3 tömegszázalék réztartalommal) használnak összetett öntvények gyártásához. Építési és mérnöki munkákhoz készült.

A magnézium esetében az ötvözeteik felhasználhatók építészetben, valamint kerékpárházakban, hídparancsokban és hegesztett szerkezetekben.

Használható a repülőgépiparban, a nagy sebességű gépekben és a szállítóberendezésekben is.

Titán

A titán enyhén könnyű ötvözeteket képez. Szuperállóak, és TiO ₂ réteggel védik a korróziótól. Az extrakció drága, és bcc kristályszerkezete 882 ° C felett van.

Ezenkívül biokompatibilis, tehát felhasználható orvosi protézisek és implantátumok készítéséhez. Ezenkívül a titán és ötvözetei vannak jelen a gépekben, a tengerekben, a sugárhajtóművekben és a kémiai reaktorokban.

szuperötvöze

A szuper ötvözetek nagyon erős szilárd fázisok, amelyek nikkelből (nem nemesfémként) vagy kobaltból állnak.

Használják lapátokként repülőgép-turbinákban és motorokban, agresszív kémiai reakciókat támogató reaktor anyagokban és hőcserélő berendezésekben.

Irodalom

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Színes fémek és ötvözetek előállításának elmélete. Ostravai Műszaki Egyetem.
2. Dr. C. Ergun. Színesfémek. Visszakeresve: 2018. április 21-én, a következő címen: users.fs.cvut.cz
3. Adana Tudomány és Technológia. Színesfémek. Visszakeresve: 2018. április 21-én, a következő webhelyről: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Anyag technológia. Szerkesztői Trillas SA (1. kiadás, Mexikó). 282–297. Oldal.
5. Vasfémek, színesfém és ötvözetek.. Letöltve: 2018. április 21-én, az ikbooks.com webhelyről
6. A különbség a vas és a színesfém között. (2015, szeptember 23). Visszakeresve: 2018. április 21-én, a következő címen: metalsupermarkets.com
7. Wonderopolis. (2018). Miért zöld a szabadságszobor? Visszakeresve: 2018. április 21-én, a következő helyről: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (2014. május 31.). A fémek kristályszerkezete. Letöltve: 2018. április 21-én, a következő helyről: researchgate.net
9. Tony Hisgett. (2009. március 18.). Rézszerelvények.. Letöltve: 2018. április 22-én, a következő helyről: flickr.com
10. Brandon Baunach. (2007. február 22.). six-pack-papír-tömeg. Letöltve: 2018. április 22-én, a következő helyről: flickr.com