+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Олово для пайки: температура плавления, состав припоя

Со школьной скамьи всем известно, что олово с химическим символом «Sn», используют для пайки микросхем и других радиодеталей. Основное требование для этого сплава — невысокая температура плавления. Это вызвано тем, что во время процесса должен плавиться припой, а не соединяемая деталь. Чистое олово с Т плавления 232 °C вполне подходит для этих целей, но на практике чистое олово для пайки, фактически не применяется, из-за высокой стоимости, чаще используют сплавы со свинцом и другими металлами.

Характеристики

Олово незаменимо при производстве электронных устройств. Благодаря своим свойствам оно используется для сварки компонентов в радиотехники. Сплав под названием Eutectica, состоит из свинца (Pb), серебра (Ag), меди (Cu) и никеля (Ni). Благодаря этим присадкам олово плавится при разных температурах в зависимости от процентного содержания, каждого из них.

Олово для пайки

Олово мягкое и податливое, но очень устойчиво к коррозии и не образует ржавчину, имеет очень хорошую электропроводность и относительно низкую температуру плавления.

Все эти характеристики делают его незаменимым для создания электронных устройств.

Процесс пайки протекает в мягкой сварке, которая состоит из объединения двух базовых элементов посредством вклада в основу третьего элемента с более низкой температурой плавления. Например, припаивая медную прокладку монтажной платы к ножке конденсатора, используют расплавленное олова, которое плавится при гораздо более низкой температуре, чем базовые элементы. В процессе нагрева, жидкое олово благодаря своим капиллярным свойствам притягивается к базовым компонентам, а затем охлаждается в режиме мягкой пайки.

Сплав Eutectica

Виды припоев и флюсов

В нашей стране большое распространение получила марка припоя ПОС — сплав олова Pb и свинца Sn. В зависимости от вида в него может быть добавлены кадмий, никель, медь, и другие металлы. В основном ПОС изготавливает в форме прутков, проволоки, шариков и пасты. Химсостав его строго регламентирован ГОСТ 21930-76. В России широко применяют такие виды припоя: ПОС18, ПОС30, ПОС50, ПОС90, которые относятся к мягким сплавам с Т плавления до 300 градусов.

Марки ПОС

ПОС-18

Припой регламентируется государственными стандартами, кроме Pb (0.8 %) и Sn (17-19 %), он имеет примеси многих металлов. Контролирующие органы строго следят за тем, чтобы производитель ограничивал присутствие ядовитого мышьяка в составе, уменьшающего текучесть жидкого сплава и повышающего хрупкость в условиях знакопеременных нагрузок.

Состав примесей ПОС-18 в процентах:

  • Cu — 0.1;
  • Bi0 — 0.05;
  • S — 0.02;
  • Fe — 0.02;
  • Al, Ni, Zn — по 0.002.

Технические данные:

  1. Плотность— 10.3гр/см2.
  2. Показатель удельного сопротивления— 0. 200 мкОм•см.
  3. Показатель твердости поБриннелю— 11 НВ.
  4. Теплопроводность— 0.37ккал/см*С*град.
  5. Т при которой припой будет расплавляться солидус/ ликвидус— 183/285 С.

Преимущества припоя:

  • Широкая область сплава в жидком состоянии;
  • пониженное содержание примесей, вызывающей хрупкость;
  • коррозионная стойкость места пайки, что важно для деталей, находящихся во влажных средах.

Недостатки ПОС-18:

  • Особый припой, серийно не производится.
  • Наличие вредных присадок в составе — Pb.
ПОС-18

ПОС-18 относится к универсальным сплавам и является заменителем бессурьмянистых сплавов, его используют:

  • Для производства радиоаппаратуры;
  • пайке печатных плат малой мощности;
  • кузовной ремонт машин в виде лужения;
  • соединения узлов из медно-цинковых сплавов;
  • ремонт оборудования в системах отопления: котлы, радиаторы и другие нагревательные элементы.

Цена припоя ПОС-18 по состоянию на 01.09.2019 года от 710 руб/кг.

ПОС-30

Припой стандартизируется ГОСТами 21930.76 / 21931.76 и относится к мягким сплавам с Т плавления — 256.0 С. По свойствам он похож на марки с ПОС-40 и 50 и состоит из Pb и Sn в процентном соотношении 30:70, а также других элементов не более 1 %. Он отличается от чистого олова темным цветом и повышенной твердостью сплава.

Припой ПОС-30

Состав примесей в процентах:

  • Sb — 0.
    1;
  • Cu — 0.05;
  • Bi0 — 0.2;
  • S, As, Fe — по 0.02;
  • Al, Zn — по 0.002.

Технические данные:

  1. Плотность — 9.72 гр/см2.
  2. Показатель удельного сопротивления — 0. 185 мкОм•см.
  3. Показатель твердости по Бриннелю — 12 НВ.
  4. Теплопроводность — 0.37 ккал/см*С*град.
  5. Т плавления солидус/ликвидус — 183/256 С.

Преимущества припоя:

  • Высокая текучесть;
  • низкая Т плавления;
  • низкое сопротивление позволяет работать с мелкими деталями;
  • высокая ударная вязкость равная чистому олову;
  • высокая область применения, с возможностью замены дорогих материалов, например, для пайки цинка или пластин из латуни;
  • возможность использования для ремонта бытовой техники.

Недостаток ПОС-30 — наличие вредных присадок в составе — Pb.

Цена ПОС-30 по состоянию на 01.09.2019 года от 766 руб/кг.

ПОС-50

Его выпускают по требованиям ГОСТ 21931.76, он отличается практическим равным соотношением свинца и олова.

Припой ПОС −50

Состав примесей ПОС-50 в процентах:

  • Sb — 0.8;
  • Cu — 0.1;
  • Bi — 0.05;
  • As — 0.05;
  • S, Fe — по 0.02;
  • Ni, Al, Zn — по 0.002.

Технические данные:

  1. Плотность — 8.87 гр/см2.
  2. Показатель удельного сопротивления — 0. 158 мкОм•см.
  3. Показатель твердости по Бриннелю — 14 НВ.
  4. Теплопроводность — 0.48 ккал/см*С*град.
  5. Т плавления солидус/ ликвидус — 183/209 С.

Преимущества припоя:

  • Хорошая текучесть;
  • хорошая тепло- и электропроводность;
  • возможность применения во влажных средах;
  • хорошая пластичность шва позволяет применять к изделиям с повышенными требованиями к герметичности, например, в измерительных приборах и маломощных схемах ПК.

Недостатки ПОС-50:

  • Неэффективный при пайке толстых изделий из-за нестабильности прогрева;
    наличие вредных присадок в составе — Pb;
  • ускоренная кристаллизация расплава, не дает возможность использовать сплав в технологии ручной пайки.

Цена припоя ПОС-50 по состоянию на 01.09.2019 года от 1102.00 руб/кг.

ПОС-90

Припой отличается низкой теплопроводностью и высоким показателем твердости, что объясняется высоким содержанием олова 90, материал серебреного цвета, что дает эстетическую привлекательность полученным соединениям.

Припой ПОС — 90

Состав примесей ПОС-90 в процентах:

  • Sb — 0.1;
  • Cu — 0.05;
  • Bi — 0.2;
  • As — 0.01;
  • S, Fe — по 0.02;
  • Ni, Al, Zn — по 0.002.

Технические данные:

  1. Плотность — 7.6 гр/см2.
  2. Показатель удельного сопротивления — 0. 120 мкОм•см.
  3. Показатель твердости по Бриннелю — 15.4 НВ.
  4. Теплопроводность — 0.13 ккал/см*С*град.
  5. Т плавления солидус/ ликвидус — 183/220 С.

Преимущества ПОС-90:

  • Широкая область применения от бытового, медицинского до промышленного сектора;
  • хорошая текучесть;
  • высокий уровень смачиваемости в жидком состоянии;
  • низкая Т температура плавленияя;
  • хорошая электропроводность;
  • хорошая герметичность, возможность использования в водной и газовой среде;
    хорошая пластичность шва позволяет применять к изделиям с повышенными
  • требованиями к герметичности, например, в измерительных приборах и маломощных схемах ПК.

Недостатки ПОС-90 — наличие вредных присадок в составе (свинца).

Цена припоя ПОС-90 по состоянию на 01.09.2019 года от 1778.00 руб/кг.

Какая температура плавления

Олово, которое используют в электронике, обычно относится к типу эвтектики, это означает, что это сплав с более низкой температурой плавления для каждого из составляющих его элементов. Так, если имеется 60% оловянный сплав (Т плавления — 232 C) и свинцовый 40% (Т плавления — 327 C), то общая температура плавления сплава будет примерно 183 C .

Плавление олова

Наиболее распространенный припой, используемый в станах ЕС для электронных работ — 63/37 SnPb. Он представляет собой эвтектический сплав с температурой плавления — 183 C. Сплав 60Sn имеет рабочий диапазон 183-238. Существует более низкотемпературный сплав Sn43Pb43Bi14, имеющий температуры плавления 144-163.

Состав припоя

Свинец, содержащий в сплаве, постепенно вытесняется в соответствии с новыми директивами ЕС (RoHS и WEEE) и заменяется припоями, состоящими из сплавов олова и сурьмы. Уже сегодня в ЕС многие магазины его не продают. У нас пока все по-другому, вероятно, пройдет много лет, прежде чем свинцовый припой в нашей стране будет заменен навсегда.

Важно! Бессвинцовый сплав имеет более высокую температуру плавления, чем свинцовый и использует более агрессивные флюсы. Это означает, что паяльник должен быть изготовлен для бессвинцовой пайки, чтобы обеспечить правильную температуру около 230 C. Бессвинцовый припой, как правило, примерно на 20-50% дороже, чем свинцовый.

Как правильно выбрать

Выбор припоя зависит от вида работ и назначения готового изделия, а также от того в каких условиях продукт будет эксплуатироваться.
Критерии, на которые нужно обратить внимание перед тем, как выбрать припой для пайки:

  1. Тип паяльника.
  2. Размер провода. Диаметры варьируются от сантиметров или миллиметров, размер проволоки зависит от выполняемой работы.
  3. Флюс очищает область пайки, облегчая протекание припоя и, следовательно, идеальное паяное соединение. Флюс изменяет поверхностное натяжение, так как увеличивает адгезионные свойства в паяном соединении.
  4. Перед покупкой, нужно знать при какой температуре плавится олово для пайки.
    Состав. Дискуссия о том, какой припой использовать на печатных платах свинцовый или бессвинцовый, все еще продолжается. Несмотря на дебаты, вызванные проблемами окружающей среды и здоровья, многие электротехники используют свинцовый.

Обратите внимание! Срок годности и отраслевые рекомендации требуют его использования в течение трех лет с даты изготовления. Срок годности указан на изделии, с ним можно ознакомиться в магазине при покупке. Если использовать просроченную пасту на поверхности припоя может произойти окисление, что сделает соединение неэффективным.

Использование

Специалисты дают полезные советы, которые очень помогают начинающим радиолюбителям, чтобы правильно паять:

  1. Выбирают припой с минимальным содержанием свинца.
  2. Необходимо следить за чистотой жала паяльника, оно должно не иметь грязные наплавления.
  3. Для очистки используют напильник или наждачную бумагу. Жало после очистки залуживают канифолью.
  4. Не рекомендуется долго удерживать прибор в точке припоя, поскольку соединяемые детали способны получить высокотемпературное повреждение. Для снижения губительного воздействия Т на деталь, ее придерживают пинцетом, который выполнит роль теплоотвода.
  5. Изделие, перед пайкой очищают, а контакты соприкосновения дополнительно залуживают, чтобы обеспечить отличное сцепление.
Технология пайки

Дополнительная информация. При пайке нужно выполнять меры безопасности. Всегда работать в защитных очках, чтобы защитить глаза от летящих капель горячего жидкого припоя. Кончик паяльника по конструкции очень горячий, превышающий 370 C. Нельзя допускать контакта наконечника с кожей, одеждой или другими предметами. При работе нужно использовать специальный держатель для паяльника.

Подводя итоги, можно сказать, что олово для пайки по-прежнему широко используется в отечественной электронной отрасли и быту. Товар широко представлен на российском и зарубежных рынках, в виде свинцового и бессвинцового припоев. В целях защиты окружающей и требований международных организаций потребление первого типа будет неуклонно сокращаться.

Припой оловянно свинцовый пос | ООО Урал-Олово


Припой ПОС (оловянно-свинцовый)

ГОСТ 21930-76 чушка

ГОСТ 21931-76 изделия

Изготовление оловянно-свинцовых припоев в виде чушки и изделиях является одним из основных направлений производственной деятельности ООО “Урал-Олово”.

Форма выпуска:

— чушка 20-35 кг

— проволока от 2 мм до 7 мм, бухты от 10 кг до 25 кг

— пруток от 8 мм до 15 мм, стандартная длина 400 мм, упаковка пачки по 10 кг

Применение:

Припой оловянно-свинцовый это сплав, основные компоненты которого олово и свинец.

Припой используется для пайки. Пайкой называют метод сращивания деталей с помощью припоя. При этом температура плавления деталей выше, чем температура плавления сплава, используемого в качестве припоя.

Пайку осуществляют с целью создания механически прочного, иногда герметичного шва, или для получения электрического контакта с малым переходным сопротивлением. При пайке мест соединения припой нагревают свыше температуры его плавления. Так как припой имеет температуру плавления ниже, чем температура плавления соединяемого металла, из которых изготовлены соединяемые детали, то он плавится, в то время как металл деталей остаётся твёрдым. Припой смачивает металл на границе соприкосновения расплавленного припоя и твёрдого металла, растекается по нему и заполняет зазоры между соединяемыми деталями. При этом компоненты припоя диффундируют в основной металл, основной металл растворяется в припое, в результате чего образуется промежуточная прослойка, которая после застывания соединяет детали в одно целое.

Выбирают припой с учётом физико-химических свойств соединяемых металлов, например, по температуре плавления, требуемой механической прочности спая или его коррозионной устойчивости. При пайке токоведущих частей необходимо учитывать удельную проводимость припоя.

Припои принято делить на две группы:

— мягкие

— твёрдые

К мягким относятся припои с температурой плавления до 300 °C, к твёрдым — свыше 300 °C. Кроме того, припои существенно различаются по механической прочности. Мягкие припои имеют предел прочности при растяжении 16 — 100 МПа, а твёрдые 100-500 МПа.

К мягким припоям относятся оловянно-свинцовые сплавы с содержанием олова от 10% (ПОС-10) до 90 % (ПОС-90), остальное — свинец. Электропроводность этих припоев составляет 9—15 % электропроводности чистой меди. Плавление этих припоев начинается при температуре 183°C (температура плавления эвтектики системы олово-свинец) и заканчивается при температуре 308°C плавления ликвидуса, см. Область применения и температура плавления оловянно-свинцовых припоев:

Область применения и температура плавления оловянно-свинцовых припоев:

Марка припоя

Температура плавления

Область применения

солидус

ликвидус

ПОС 90

183

220

Лужение и пайка внутренних швов пищевой посуды и медицинской аппаратуры.

ПОС 63

183

190

Групповая пайка печатного монтажа, пайка на авто-линиях волной припоя, окунанием с протягиванием.

ПОС 61

183

190

Лужение и пайка электро- и радиоаппаратуры, схем, точных приборов, где недопустим перегрев.

ПОС 40

183

238

Лужение и пайка электроаппаратуры, деталей из оцинкованного железа с герметичными швами.

ПОС 30

183

238

Лужение и пайка деталей из меди и ее сплавов.

ПОС 10

268

299

Лужение и пайка электрических аппаратов, приборов, реле, контрольных пробок топок паровозов.

ПОС 61М

183

192

Лужение и пайка печатных проводников в кабельной, электро- и радиоэлектронной промышленности.

ПОСК 50-18

142

145

Пайка деталей, чувствительных к перегреву, порошковых материалов, пайка конденсаторов.

ПОСК 2-18

142

145

Лужение и пайка металлизированных и керамических деталей.

ПОССу 61-0,5

183

189

Лужение и пайка электроаппаратуры, оцинкованных радиодеталей при жестких требованиях к темп.

ПОССу 50-0,5

183

216

Лужение и пайка авиационных радиаторов, для пайки пищевой посуды.

ПОССу 40-0,5

183

235

Лужение и пайка жести, обмоток электрических машин, радиаторных трубок, оцинкованных деталей.

ПОССу 35-0,5

183

245

Лужение и пайка свинцовых кабельных оболочек электротехнических изделий.

ПОССу 30-0,5

183

255

Лужение и пайка листового цинка, радиаторов.

ПОССу 25-0,5

183

266

Лужение и пайка радиаторов.

ПОССу 18-0,5

183

277

Лужение и пайка трубок теплообменников, электроламп.

ПОСу 95-5

183

189

Пайка в электропромышленности, трубопроводов, работающих при повышенных температурах.

ПОССу 40-2

183

216

Лужение и пайка холодильных устройств, тонколистовой упаковки. Припой широкого назначения.

ПОССу 35-2

185

243

Пайка свинцовых труб, абразивная пайка.

ПОССу 30-2

183

235

Лужение и пайка в холодильном, электроламповом производстве, автомобилестроении.

ПОССу 25-2

183

266

Пайка в автомобилестроении.

ПОССу 18-2

186

277

Пайка в автомобилестроении.

ПОССу 15-2

186

277

Пайка в автомобилестроении.

ПОССу 10-2

183

189

Пайка в автомобилестроении.

ПОССу 8-3

240

290

Лужение и пайка в электроламповом производстве.

ПОССу 5-1

275

308

Лужение и пайка деталей, работающих при повышенных темпер-х, лужение трубчатых радиаторов.

ПОССу 4-6

244

270

Пайка белой жести, лужение и пайка деталей с закатанными и клепанными швами из латуни и меди.

ПОССу 4-4

239

265

Лужение и пайка в автомобилестроении.

Припои ПОС-61 и ПОС-63 плавятся при постоянной температуре 183 °C, так как их состав практически совпадает с составом эвтектики олово-свинец.

Самым распространенным и универсальным низкотемпературным припоем считается припой ПОС-63 и ПОС-90, благодаря своей жидкотекучести им с легкость удается паять изделия сложной формы.

Также к мягким оловянным припоям относят:

  • Сурьмянистые и мало сурьмянистые припои (ПОССу), применяемые при пайке оцинкованных и цинковых изделий и повышенных требованиях к прочности паяного соединения.
  • Оловянно-свинцово-кадмиевые (ПОСК) для пайки деталей, чувствительных к перегреву и пайки выводов к конденсаторам и пьезокерамике.
  • Оловянно-цинковые (ПОЦ) для пайки алюминия.
  • Бессвинцовые припои, содержащие наряду с оловом индий, цинк, медь, серебро.

Почти все бессвинцовые припои имеют меньшую текучесть — смачиваемость, чем оловянно-свинцовые. Для улучшения текучести применяются специальные составы флюсов. Характеристики шва бессвинцовых припоев, возникающие при длительной эксплуатации также хуже, чем у припоев, содержащих свинец. На данный момент, ни один из бессвинцовых припоев не считается полной заменой оловянно-свинцового, и ведутся дальнейшие исследования по разработке бессвинцового припоя для полноценной замены таковых.

Химический состав оловянно-свинцовых припоев по ГОСТ 21930-76:

Марка припоя

Массовая доля, %

Sn

Sb

Cd

Cu

Bi

As

Fe

Ni

S

Zn

Al

Pb

Бессурьмянистые (0%)

ПОС 90

89-91

0,1

-

0,05

0,1

0,01

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОС 63

62,5-63,5

0,05

-

0,05

0,1

0,02

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОС 61

59-61

0,1

-

0,05

0,2

0,02

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОС 40

39-41

0,1

-

0,05

0,2

0,02

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОС 30

29-31

0,1

-

0,05

0,2

0,02

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОС 10

9,0-10,0

0,1

-

0,05

0,2

0,02

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОС 61М

59-61

0,2

-

1,2-2,0

0,2

0,01

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОСК 50-18

49-51

0,2

17-19

0,08

0,2

0,03

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОСК 2-18

1.8-2,3

0,05

17,5-18,5

0,05

0,2

0,01

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

Малосурьмянистые (0,05-0,5%)

ПОССу 61-0,5

59-61

0,05-0,5

-

0,05

0,2

0,02

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОССу 50-0,5

49-51

0,05-0,5

-

0,05

0,1

0,02

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОССу 40-0,5

39-41

0,05-0,5

-

0,05

0,2

0,02

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОССу 35-0,5

34-36

0,05-0,5

-

0,05

0,2

0,02

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОССу 30-0,5

29-31

0,05-0,5

-

0,05

0,2

0,02

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОССу 25-0,5

24-26

0,05-0,5

-

0,05

0,2

0,02

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

ПОССу 18-0,5

17-18

0,05-0,5

-

0,05

0,2

0,02

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

Ост.

Сурьмянистые(от 0,5 до 6%)

ПОСу 95-5

Основа

4,0-5,0

-

0,05

0,1

0,04

0,02

0,02

0,02

0,002

0,002

0,07

ПОССу 40-2

39-41

1,5-2,0

-

0,08

0,2

0,02

0,02

0,08

0,02

0,02

0,02

Ост.

ПОССу 35-2

34-36

1,5-2,0

-

0,08

0,2

0,02

0,02

0,08

0,02

0,02

0,02

Ост.

ПОССу 30-2

29-31

1,5-2,0

-

0,08

0,2

0,02

0,02

0,08

0,02

0,02

0,02

Ост.

ПОССу 25-2

24-26

1,5-2,0

-

0,08

0,2

0,02

0,02

0,08

0,02

0,02

0,02

Ост.

ПОССу 18-2

17-18

1,5-2,0

-

0,08

0,2

0,02

0,02

0,08

0,02

0,02

0,02

Ост.

ПОССу 15-2

14-15

1,5-2,0

-

0,08

0,2

0,02

0,02

0,08

0,02

0,02

0,02

Ост.

ПОССу 10-2

9,0-10,0

1,5-2,0

-

0,08

0,2

0,02

0,02

0,08

0,02

0,02

0,02

Ост.

ПОССу 8-3

7,0-8,0

2,0-3,0

-

0,1

0,2

0,02

0,02

0,08

0,02

0,02

0,02

Ост.

ПОССу 5-1

4,0-5,0

0,5-1,0

-

0,08

0,2

0,02

0,02

0,08

0,02

0,02

0,02

Ост.

Помощь друга:

Без наличия спектральной лаборатории, рентгенофлуоресцентный анализатора металлов и сплавов, или возможности произвести химический анализ с целью определения химического состава и марки припоя будет туго, но можно:

Определить приблизительный химический состав припоя по следующим видимым признакам:

— пруток с содержанием олова выше 60% ярко блестит (возможно, это ПОС-90, ПОС-61).

— пруток, в котором много свинца — темного серого цвета, матовый.

— поверхность припоя чем темнее, чем больше в нем свинца.

— пруток со значительным содержанием свинца (до 60% свинца) пластичный, его легко деформировать и согнуть руками (возможно, это ПОС-30, ПОС-40).

— пруток, где много олова, прочный и жесткий. Он менее пластичный, и тяжелее гнется руками.

— пруток из чистого олова при сгибе или сжатии издает характерный хруст (возможно, это Олово, ПОС-90).

— если пруток или чушка долгое время находились при отрицательной температуре воздуха, и начинают ссыпаться при физическом воздействии, как порошок (возможно, это Олово, ПОС-90).

Урал Олово

Олово. Свойства, применение, химический состав, марки

Нихром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Фехраль

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Нихром в изоляции

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Титан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Вольфрам

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Молибден

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Кобальт

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Термопарная проволока

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Провода термопарные

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Никель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Монель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Константан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Мельхиор

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Твердые сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Порошки металлов

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Нержавеющая сталь

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Жаропрочные сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ферросплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Олово

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Тантал

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ниобий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Ванадий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Хром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Рений

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото

Прецизионные сплавы

Продукция

Описание

Магнитомягкие

Магнитотвердые

С заданным ТКЛР

С заданной упругостью

С высоким эл. сопротивлением

Сверхпроводники

Термобиметаллы

Олово (Sn) является коррозионностойким нетоксичным легкоплавким металлом, что определяет его применение в пищевой и электронной промышленности. Помимо этого Sn является составным компонентов многих сплавов. На странице представлено описание данного материала: физические и химические свойства, области применения, марки, виды продукции.

Основные сведения

Олово (Sn, Stannum) — химический элемент с атомным номером 50 в периодической системе. Относится к группе легких металлов; ковкий и пластичный материал. Имеет серебристо-белый цвет с блестящей поверхностью. Плотность составляет 7,31 г/см3, температура плавления tпл. = 231,9 °С, температура кипения tкип. = 2620 °С.

Металл может существовать в трех модификациях в зависимости от температуры:

  • α-Sn (серое олово) — температура ниже 13,2 °С; кубическая кристаллическая решетка типа алмаза;
  • β-Sn (белое олово) — температура выше 13,2 °С; тетрагональная кристаллическая решетка;
  • γ-Sn — температура 161-232 °С.
Стоит отметить, что при температуре окружающей среды ниже 13,2 °С олово изменяет свое фазовое состояние и переходит в α-модификацию. При этом оно трескается и превращается в порошок. Наиболее высокая скорость перехода наблюдается при температуре -33 °С. Данное явление получило название “оловянная чума”.

В земной коре содержание Sn по разным данным составляет от 2·10-4 до 8·10-3% по массе. Данный металл занимает 47-е место по распространенности в земной коре. Основным минералом, содержащим олово, является касситерит (оловянный камень), в состав которого входит до 78,8% Sn. Лидерами по запасам рассматриваемого химического элемента являются Китай, Индонезия, Малайзия и Таиланд.

История открытия

Описываемый металл, издревле известный человечеству. Считается, что его использование началось еще в IV тысячелетии до н.э. Наибольшее распространение в древнем мире пришлось на бронзовый век (приблизительно XXXV-XI вв. до н.э.), так как Sn является одним из основных компонентов оловянистой бронзы. Название “олово” закрепилось за рассматриваемым химическим элементом в IV в.

Свойства олова

Физические и механические свойства


Свойство Значение
Атомный номер 50
Атомная масса, а.е.м 118,7
Радиус атома, пм 162
Плотность, г/см³ 7,31
Теплопроводность, Вт/(м·K) 66,8
Температура плавления, °С 231,9
Температура кипения, °С 2620
Теплота плавления, кДж/моль 7,07
Теплота испарения, кДж/моль 296
Молярный объем, см³/моль 16,3
Группа металлов Легкий металл

Химические свойства


Свойство Значение
Ковалентный радиус, пм 141
Радиус иона, пм (+4e) 71 (+2) 93
Электроотрицательность (по Полингу) 1,96
Электродный потенциал -0,136
Степени окисления +4, +2
Энергия ионизации, кДж/моль (эВ) 708,2 (7,34)

Марки олова

В промышленных масштабах металл выпускается нескольких марок:
  • ОВЧ-000 — олово высокой чистоты, содержание Sn составляет 99,999%; выпускается в виде чушек и прутков.
  • О1пч, О1 — содержание Sn составляет 99,915% и 99,900% соответственно; выпускается в виде чушек, прутков, проволоки.
  • О2 — 99,565% Sn; полуфабрикаты: чушка, проволока, пруток.
  • О3 — в составе 98,49% Sn, самая весомая примесь Pb — 1,0%; поставляется в виде чушек.
  • О4 — олово с самым высоким содержанием примесей, общее количество которых составляет 3,51%, массовая доля Sn — 96,43%; выпускается в виде чушек.

Достоинства / недостатки

    Достоинства:
  • имеет хорошую коррозионную стойкость в среде органических кислот и солей;
  • не подвержен негативному влиянию серы, содержащейся в пластике;
  • нетоксичен, что позволяет использование в пищевой промышленности.
    Недостатки:
  • имеет низкую температуру плавления;
  • склонность к “оловянной чуме”.

Области применения олова

Sn имеет несколько основных направлений применения. Благодаря своей нетоксичности и стойкости к коррозии в среде органических солей и кислот данный металл получил распространение в пищевой промышленности. Его наносят в виде покрытий на различные изделия, имеющие контакт с продуктами питания. Оловом также покрывают медные жилы проводов. Оно защищает Cu от негативного воздействия S, содержащейся в резиновой изоляции.

В производстве электронных приборов, где очень часто для соединения элементов применяется пайка, олово используется в качестве припоя.

Sn является составляющей большого количества сплавов с медью, цинком, медью и цинком, медью и сурьмой. Среди наиболее известных можно выделить баббиты, бронзы.

Продукция из олова

Современная промышленность выпускает разнообразную продукцию из олова. Наиболее распространены чушки, проволока, прутки и аноды.

Достаточное широкое применение в промышленности получили оловянные аноды, которые используются при лужении поверхностей различных изделий. Оловянная проволока и прутки часто используются в качестве припоев в электронике при пайке. Оловянные чушки выступают исходным материалом для производства остальных полуфабрикатов, а также используются при выплавке сплавов, содержащих олово.

ICSC 1535 — ОЛОВО

ICSC 1535 — ОЛОВО
ОЛОВОICSC: 1535 (Октябрь 2004)
CAS #: 7440-31-5
EINECS #: 231-141-8

  ОСОБЫЕ ОПАСНОСТИ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ МЕРЫ ТУШЕНИЕ ПОЖАРА
ПОЖАР И ВЗРЫВ Горючее.     НЕ использовать открытый огонь.    Использовать специальй порошок, сухой песк. НЕ использовать другие агенты.   

 НЕ ДОПУСКАТЬ ОБРАЗОВАНИЕ ПЫЛИ!   
  СИМПТОМЫ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ МЕРЫ ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ
Вдыхание Кашель.  Применять местную вытяжку или средства защиты органов дыхания.  Свежий воздух, покой. 
Кожа   Защитные перчатки.  Ополоснуть и затем промыть кожу водой с мылом. 
Глаза Покраснение. Боль.  Использовать защитные очки.  Прежде всего промыть большим количеством воды в течение нескольких минут (снять контактные линзы, если это возможно сделать без затруднений), затем обратится за медицинской помощью.  
Проглатывание   Не принимать пищу, напитки и не курить во время работы.   Прополоскать рот. 

ЛИКВИДАЦИЯ УТЕЧЕК КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА
Индивидуальная защита: Респиратор с сажевым фильтром, подходящий для концентрации вещества в воздухе. Смести просыпанное вещество в закрытые контейнеры. При необходимости, сначала намочить, чтобы избежать появления пыли. 

Согласно критериям СГС ООН

 

Транспортировка
Классификация ООН
 

ХРАНЕНИЕ
Отдельно от сильных окислителей. 
УПАКОВКА
 

Исходная информация на английском языке подготовлена группой международных экспертов, работающих от имени МОТ и ВОЗ при финансовой поддержке Европейского Союза.
© МОТ и ВОЗ 2018

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Агрегатное Состояние; Внешний Вид
БЕЛЫЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ПОРОШОК. 

Физические опасности
 

Химические опасности
Реагирует с сильными окислителями. 

Формула: Sn
Атомная масса: 118.7
Температура кипения: 2260°C
Температура плавления: 231.9°C
Плотность: 7.2 g/cm³
Растворимость в воде: не растворяется 


ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ И ЭФФЕКТЫ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Пути воздействия
 

Эффекты от кратковременного воздействия
Может вызывать механическое раздражение дыхательных путей. 

Риск вдыхания
Вредная концентрация частиц в воздухе может достигаться быстро , особенно в порошкообразном состоянии. 

Эффекты от длительного или повторяющегося воздействия
Вещество может оказать воздействие на легкие. Может привести к доброкачественному пневмокониозу (стенозу). 


Предельно-допустимые концентрации
TLV: (ингаляционная фракция): 2 mg/m3, как TWA.
EU-OEL: 2 mg/m3 как TWA 

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
 


ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
  Классификация ЕС
 

(ru)Ни МОТ, ни ВОЗ, ни Европейский Союз не несут ответственности за качество и точность перевода или за возможное использование данной информации.
© Версия на русском языке, 2018

Количество теплоты.

Количество теплоты.

контроль знаний

Т.Г.Базилевич,
ОМЦ СВАО, г. Москва
Количество теплоты.
Законы постоянного тока

I вариант

Задача 1

По заданному графику зависимости температуры от времени нагревания куска олова массой 2 кг определите:

1) время нагревания твердого олова;
2) время его плавления;
3) температуру плавления;
4) количество теплоты, которое потребуется для нагревания твердого олова;
5) количество теплоты, которое потребуется для плавления олова;
6) количество теплоты, которое выделилось бы при затвердевании и охлаждении данной массы олова до 32 °С;
7)* массу спирта, сожженного за это время в спиртовке.

Задача 2

Две лампочки сопротивлениями 3,5 Ом и 4,5 Ом включены в цепь, сила тока в цепи равна 0,5 А. Определите:

1) общее сопротивление участка цепи АВ;
2) напряжение на концах участка АВ;
3) напряжение на каждой лампе;
4) работу тока на участке АВ за 4 мин;
5) мощность, выделяемую на первой лампе;
6)* массу воды, которую можно нагреть от 0 до 10 °С тем количеством теплоты, которое выделяется при прохождении электрического тока в электрической цепи.

II вариант

Задача 1

1. По заданному графику зависимости температуры от времени конденсации водяного пара массой 0,5 кг определите:

1) время конденсации водяного пара;
2) время охлаждения полученной из пара воды;
3) температуру конденсации водяного пара;
4) количество теплоты, которое выделяется при конденсации;
5) количество теплоты, которое выделяется при охлаждении полученной из пара воды;
6) количество теплоты, которое потребовалось бы для полного превращения данной массы воды, взятой при 50 °С, в пар;
7)* массу льда, которую можно расплавить выделившимся при конденсации водяного пара количеством теплоты.

Задача 2

Два резистора сопротивлениями 2 Ом и 4 Ом включены в цепь, к ним подведено напряжение 40 В. Определите:

1) общее сопротивление участка AB;
2) силу тока на участке AB;
3) силу тока через каждое сопротивление;
4) работу тока на участке AB за 2 мин;
5) мощность, выделяемую на втором сопротивлении;
6)* массу воды, которую можно нагреть от 10 до 20 °С тем количеством теплоты, которое выделяется при прохождении электрического тока в цепи.

I вариант

Задача 1

1. Дано:

m = 2 кг,
t°1 = 32 °С,
t°2 = 232 °С,
l = 59 • 103 Дж/кг,
c = 230 Дж/(кг • °С),
qсп = 27 • 106 Дж/кг.
__________________

Решение

1) Время нагревания твердого олова до 232 °С равно 10 мин.
2) Время плавления олова на графике обозначается горизонтальной линией и равно 10 мин.
3) Температура плавления олова равна 232 °С.
4) Количество теплоты, которое требуется для нагревания олова:

Q1 = cmDt; Q = 230 Дж/(кг • °С) • 200 °С • 2 кг =  92 000 Дж = 92 кДж. 

5) Количество теплоты, которое требуется для плавления олова:

Q2 = l • m; Q = 59 000 Дж/кг • 2 кг =  118 000 Дж = 118 кДж.

6) Количество теплоты, которое выделилось бы при затвердевании и охлаждении данной массы олова до 32 °С:

Q = Q1 + Q2, Q = 118 кДж + 92 кДж = 210 кДж.

7) Масса спирта, сожженного за это время в спиртовке:

m =Q/q ;m  =210000 Дж/ 27000000 Дж/кг » 0,008 кг.

Задача 2

Дано:

R1 = 3,5 Ом,
R2 = 4,5 Ом,
I = 0,5 А,
t = 240 с,
Cводы = 4200 Дж/(кг • °С),
t°1 = 0 °С,
t°2 = 10 °С.

Решение

1) При последовательном соединении:

R = R1 + R2, R = 3,5 Ом + 4,5 Ом = 8 Ом.

2) U = R • I, U = 8 Ом • 0,5 А = 4 В.

3) Напряжение на каждой лампе:

U1 = R1 • I; U1 = 3,5 Ом • 0,5 А = 1,75 В. U2 = R2 • I; U2 = 4,5 Ом • 0,5 А = 2,25 В.

4) А = U • I • t,   А = 4 В • 0,5 А • 240 с = 480 Дж.

5) P1 = U1 • I, P1 = 1,75 В • 0,5 А = 0,875 Вт.

6) Q = I2 • R • t, Q = 0,25 А2 • 8 Ом • 240 с = 480 Дж. m =Q/(c•Dt) ; m » 0,01 кг.

 Ученик 8-А класса школы № 1237
г. Москвы Кристи Иван

II вариант

Задача 1

Дано:

m = 0,5 кг,
t1° = 100 °С,
t2° = 50 °С,
L = 2,3 • 106 Дж/кг,
с = 4200 Дж/(кг • °С),
l = 3,4 • 105 Дж/кг.

1) t = 25 мин.
2) t = 5 мин.
3) t° = 100 °С.
4) Qконд = Lm; Qконд = 2 300 000 Дж/кг • 0,5 кг = 1 150 000 Дж = 1150 кДж.
5) Qохл = cm (t1° — t2°), Qохл =  105 000 Дж = 105 кДж.
6) Q = Qконд + Qохл, Q = 1150 кДж + 105 кДж = 1255 кДж.
7) m = Qконд/l , m = 3,38 кг.

Задача 2

Дано:

R1 = 2 Ом,
R2 = 4 Ом,
U = 40 В,
t = 2 мин,
с = 4200 Дж/(кг • °С),
t1° = 10 °С,
t2° = 20 °С.

3) I1 =U/R1 = 20 А, I2 = U/R2 = 10 А.

2) I = I1 + I2, I = 20 А + 10 А = 30 А.

1) R =U/R =11/3  Ом.

4) A = UIt, A = 40 В • 30 А • 120 с = 144 000 Дж.

5) P2 = UI2, P2 = 40 В • 10 А = 400 Вт.

6) Q = A = 144 000 Дж; m = Q/(c•Dt°), m » 3,43 кг.

Ученик 8-В класса школы № 352
г. Москвы Столяров Александр

SHIYANLI Портативная плавильная печь для олова с постоянной температурой Печь для оловянных пластин 250 Вт Печи для плавки металлов, малая плавильная печь


Цена: 72 доллара.53 +1,99 $ перевозки
  • Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
  • Сфера применения: электронная лаборатория, энергетическое оборудование, электронная фабрика, беспроводное хобби, техническое обслуживание, плавка и ковка.
  • Простота в эксплуатации: легко носить с собой, проста в эксплуатации, может быстро нагреваться и быстро расплавлять припой.
  • Противоскользящий и износостойкий: он изготовлен из жаропрочного и антистатического материала, который является противоскользящим и износостойким.
  • Долговечность: жестяная ванна изготовлена ​​из коррозионно-стойкой нержавеющей стали, которая отличается прочностью.
  • Легко использовать: легко обслуживать, легко заменять аксессуары, легко использовать.

Tin — Информация об элементе, свойства и использование

Расшифровка:

Химия в ее элементе: олово

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее элементе, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Здравствуйте, на этой неделе элемент, который изменил курс индустрии, а также породил бронзовый век. Мы узнаем, почему римляне пришли в Британию и почему ваш орган зимой может необратимо выйти из строя. Но любителям олова следует быть начеку, потому что многое из того, что мы называем оловом, — нет.

Кэтрин Холт

Жестяные банки, оловянная фольга, оловянные свистки, оловянные солдатики …..это то, что приходит на ум, когда мы думаем о олове. И это прискорбно, поскольку жестяные банки на самом деле сделаны из стали; оловянная фольга сделана из алюминия и оловянных свистков …. ну вы поняли. Быть связанным со списком устаревших расходных материалов особенно прискорбно для олова, если учесть, что оно буквально изменило цивилизацию! Вы слышали о бронзовом веке? Что ж, некоторые предприимчивые рабочие-металлисты в конце каменного века обнаружили, что добавление небольшого количества олова в расплавленную медь привело к получению нового сплава.Она была тверже, чем медь, но ее было гораздо легче формировать, отливать и точить. Это открытие было настолько революционным, что родился бронзовый век — название, данное любой цивилизации, которая делала инструменты и оружие из этого сплава меди и олова.

Олово было настолько важным, что секреты его производства тщательно охранялись. Древние греки говорили о «Касситеридах» или «Оловянных островах», которые, как полагали, лежали у северо-западного побережья Европы. Эти загадочные острова никогда не были идентифицированы и, вероятно, никогда не существовали.Все, что знали греки, — это то, что олово попало к ним по морю и с северо-запада, и так возникла история о оловянных островах. Вероятно, олово пришло из Северной Испании и из Корнуолла. Фактически, стратегическое значение оловянных рудников Корнуолла считается одной из причин вторжения Римской империи в Британию.

Олово могло сыграть и другую историческую роль — на этот раз в разгроме армии Наполеона в русской кампании 1812 года. Утверждалось, что в суровые холода оловянные пуговицы на солдатской форме рассыпались в порошок, что привело к серьезной потере жизнь от переохлаждения.Правильность этой истории спорна, но превращение олова из блестящего металла в серый порошок при низких температурах — химический факт.

Холодными зимами Северной Европы утрата оловянных органных трубок, когда они начали рассыпаться в пыль, на протяжении веков была известна как «оловянный вредитель», «оловянная болезнь» или «оловянная проказа». На самом деле этот процесс представляет собой очень простое химическое преобразование одной структурной формы олова — серебристого, металлического «белого олова» или «бета-олова» — в другую — хрупкое неметаллическое «серое олово» или «альфа-олово».Для чистого олова переход происходит при 13,2 oC, но температура перехода ниже или не происходит вовсе, если присутствует достаточно примесей, например, если олово легировано другим металлом.

Таким образом, возникла современная проблема с «оловянным вредителем», поскольку сплавы олово-свинец, используемые для покрытия выводов в электрическом оборудовании, иногда заменяются чистым оловом в связи с новым законодательством по охране окружающей среды. При низких температурах покрытие из металлического бета-олова превращается в непроводящее, хрупкое альфа-олово и падает с выводов.Затем рассыпчатый порошок альфа-олова перемещается внутри оборудования, но, поскольку он не проводит ток, это не вызывает проблем. Однако при более высоких температурах этот порошок альфа-олова снова превращается в проводящее бета-олово, что приводит к коротким замыканиям и всевозможным проблемам.

Чтобы победить «оловянных вредителей», нужно смешивать олово с другими металлами, и в наши дни олово в основном используется для образования сплавов — например, бронзы, олова и припоев. Поскольку олово является наиболее тонально резонансным из всех металлов, оно используется в металлах колоколов и для изготовления органных труб, которые обычно представляют собой смесь олова и свинца в соотношении 50:50.От количества олова обычно зависит тон трубы.

Итак, мы возвращаемся к скромной консервной банке. Банки, хотя и не сделаны из жести, часто покрываются оловом изнутри для предотвращения коррозии. Итак, хотя сейчас может показаться, что олово играет небольшую роль в нашей повседневной жизни, помните, что когда-то оно участвовало в взлете и падении цивилизаций.

Крис Смит

Итак, это жесть заманила римлян в Британию — забавно, что я подумал, что это была чудесная погода.Историю Тина рассказала Кэтрин Холт из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. На следующей неделе вещество, которое заставляет вас видеть красный цвет.

Брайан Клегг

Если вы слушаете этот подкаст на компьютере с традиционным цветным монитором, Европиум улучшит ваше представление о веб-сайте Chemistry World. Когда впервые были разработаны цветные телевизоры, красные пиксели были относительно слабыми, что означало, что весь цветовой спектр должен был оставаться приглушенным. Но люминофор, легированный европием, оказался гораздо лучшим и ярким источником красного цвета и до сих пор присутствует в большинстве сохранившихся мониторов и телевизоров, предшествующих революции плоских экранов.

Крис Смит

И вы можете услышать от Брайана Клегга, как впервые была использована сила европия и как он был открыт на следующей неделе в «Химии в ее элементе». Надеюсь, вы присоединитесь к нам. А пока я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания.

(Промо)

(Окончание промо)

Образец возгорания> Металлы: температуры плавления

Образец возгорания> Металлы: температуры плавления

Металлы: температуры плавления

Температурную историю различных деталей иногда можно определяется наблюдением за расплавленными металлами.Если алюминий поблизости расплавился, а медь — нет, то можно поставить верхнюю и нижнюю границы самая высокая температура, достигнутая в определенном месте. Если есть доказательства расплавленной стали, есть явное указание на какой-либо тип ускорителя и повышенная вероятность поджога. Опубликованные температуры плавления различных металлов приведены ниже. показано ниже.

Материал

Температура плавления
Температура (° F)

Алюминий [1]

1220

Латунь [2]

1700-1850

Бронза [2]

1615-1940

Чугун [3]

2150-2300

Медь [1]

1985

Свинец [1]

622

Никель [1]

2651

Сталь [4]

2600-2750

Олово [5]

450

Цинк [5]

786

Температуры плавления металлов.

Список литературы

  1. Шакелфорд, Дж., Введение в материаловедение для инженеров, Prentice Hall, 2000.
  2. ASM Handbook, Volume 2, ASM International 1990.
  3. Свойства некоторых металлов и сплавов, International Nickel Company, Inc., 1968.
  4. Аваллоне, Э.А. и др., Стандартное руководство Марка для инженеров-механиков, Макгроу-Хилл, 1986.
  5. Shackelford, J.F., et al., Справочник по материаловедению и инженерии CRC, CRC Press, 1992.

Зависимость температуры плавления мелких частиц олова от размера

С помощью метода молекулярной динамики (МД) изучается процесс коалесценции и плавления наночастиц Ag и Cu разного размера и расположения.Результаты показывают, что образование двойниковых границ или дефектов упаковки и атомная диффузия наночастиц играют важную роль на различных стадиях процесса нагрева. В начале моделирования наночастицы Cu и Ag будут контактировать друг с другом за очень короткое время. При повышении температуры наночастицы Cu и Ag могут образовывать дефект упаковки или двойную границу для стабилизации структуры интерфейса. Когда температура достигает критического значения, атомы приобретают сильную способность диффундировать и в конечном итоге плавятся в одну жидкую сферу.Точка слияния и температура плавления увеличиваются с увеличением диаметра кластера. Более того, расположение наночастиц Cu и Ag оказывает определенное влияние на стабильность начальной стыковой поверхности раздела, что будет влиять на последующую коалесценцию и поведение при плавлении. 1. Введение Наночастицы привлекают большое внимание благодаря своим уникальным химическим и физическим свойствам [1, 2]. Кроме того, они уже используются во многих областях, таких как микроэлектроника, биомедицина, каталитическая химия и сенсоры [3–8].В последние годы все больше и больше исследователей из различных инженерных и академических областей особенно интересуются биметаллическими наночастицами [9, 10]. Взаимодействие между различными металлическими наночастицами делает их более уникальными физическими и химическими свойствами, чем у одного металла, и эти свойства не являются свойствами простой комбинации двух металлов [11]. Что касается наночастиц Cu-Ag, то методам их синтеза было проведено множество исследований [12–14]. Кроме того, его практическое применение изучается многими учеными [8, 15–20].Например, Zhang et al. [8] обнаружили, что наночастицы меди и серебра могут улучшить электропроводность и прочность на разрыв проводящего клея на основе серебряных пластин. Vengatesan et al. [15] обнаружили, что пространство для хранения может быть улучшено с помощью графеновых композитов, декорированных наночастицами Cu-Ag (NP-). Aditya et al. [16] доказали, что наночастицы Cu-Ag обладают относительно высокой активностью в ингибировании денатурации белков, противодиабетическом, антиоксидантном и противоопухолевом. Медина [17] сообщила, что наночастицы Cu-Ag могут оказывать сильное бактерицидное действие.Лю и др. [18, 19] разработали пасту наночастиц Cu-Ag для решения проблем окисления и высокой температуры связывания наночастиц Cu. Более того, было обнаружено, что композит на основе полипропилена с наночастицами Cu-Ag играет большую роль в каталитическом восстановлении 4-нитрофенола [20]. Во время нанесения наночастиц слияние и плавление наночастиц может стать неизбежной проблемой. Что касается процессов слияния и плавления, их трудно наблюдать непосредственно в атомном масштабе с помощью экспериментов [21].Поэтому многие ученые [22–24] использовали метод МД для моделирования процесса плавления чистых металлов, а также процесса слияния и плавления биметаллических наночастиц. В этой статье метод МД используется для изучения процесса коалесценции и плавления наночастиц Cu и Ag на атомном уровне. 2. Метод моделирования. 2.1. Потенциал взаимодействия Потенциал встроенного атомного метода (EAM) широко используется для описания взаимодействий атомов с ГЦК-структурой, такой как Cu и Ag [25, 26].Таким образом, потенциал EAM, разработанный Zhou et al. [27] используется в данной статье. Кроме того, полная энергия (Etotal) в потенциале EAM может быть описана как где Qij — энергия пары между атомами i и j на расстоянии rij. Кроме того, Fi — это энергия погружения атома i в электронную плотность ρi. Электронная плотность ρi может быть выражена как pj (rij) — электронная плотность атома i. Также его можно рассчитать по следующему уравнению: Функция парных потенциалов записывается как В ур. (4) re — равновесное расстояние до ближайших соседних атомов.Кроме того, α, β, κ, λ и A, B — это параметры, используемые для корректировки формулы. Что касается биметаллической системы, указанная выше формула может быть записана как Функции энергии погружения следует разделить как ур. (6), так что энергия погружения может плавно изменяться. Все параметры, используемые в вышеупомянутых уравнениях, перечислены в таблице 1. Cu Ag Cu Ag повторно 2,556162 2,891814 Fn0 -2,170269 -1,729364 pe 1,554485 1,106232 Fn1 −0,263788 -0,255882 ρe 21,175871 14,604100 Fn2 1,088878 0,0 ρs 21,175395 14.604144 Fn3 -0,817603 -0,561432 α 8,127620 9,516052 Fe −2,186568 -1,748423 β 4,334731 5,075228 F0 −2,19 -1,75 κ 0,308782 0,356570 F1 0 0 λ 0,756515 0,748798 F2 0,561830 0,744561 А 0,396620 0,229762 F3 −2,100595 -1,150650 B 0,548085 0,356666 η 0,310490 0,783924

Переработка олова — Коэн

ЧТО ТАКОЕ ОЛОВО?

Олово — мягкий серебристо-голубой металл, полученный из минерала касситерита. Это основной металл, который обычно смешивают с другими металлами для создания сплавов. Обычные сплавы олова включают бронзу и олово.Олово также используется для изготовления припоя и стекла.

Олова довольно мало в земной коре по сравнению с другими металлами. Очень мало его можно найти в Соединенных Штатах. Китай и Индонезия являются крупнейшими производителями первичного (непереработанного) олова в мире.

КАК ДЕЛАЕТСЯ ОЛОВО?

Олово проходит двухэтапный процесс, чтобы стать пригодным для использования металлом. Сначала его выплавляют из исходных минералов при температуре до 2500 градусов по Фаренгейту. В результате получается материал низкой чистоты, который затем очищается путем кипячения, ликвации или электролиза.Другим побочным продуктом плавления олова является диоксид углерода.

ДЛЯ ЧЕГО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ОЛОВО?

Поскольку олово мягкое и имеет низкую температуру плавления, оно хорошо подходит для методов холодной обработки, таких как экструзия и прокатка. Он также прочно связывается с железом, сталью и медью, что делает его популярным в качестве материала покрытия для предотвращения коррозии.

Олово использовалось еще 5000 лет назад для изготовления бронзы, медного сплава. Бронза была основным материалом для изготовления инструментов и оружия на протяжении сотен лет.Другой сплав олова, олово, был обычным материалом для кухонной посуды; Однако другим ингредиентом олова является свинец, токсичный металл, имеющий серьезные последствия для здоровья. В наши дни олово изготавливается из олова, сурьмы и кобальта.

Олово и свинец сплавлены для создания припоя, который используется в качестве связующего материала, чаще всего в электронике. Другие области применения олова и оловянных сплавов включают подшипники, автомобильные и аэрокосмические детали, а также зубные пломбы.

ОЛОВО И АЛЮМИНИЙ — ЭТО ОДНО?

№Олово и алюминий — это два разных элемента в периодической таблице с разными свойствами. Однако многие обычные предметы, которые сегодня делают из алюминия, когда-то были сделаны из олова, например, консервные банки и фольга. Даже оригинальные «жестяные» банки были из луженой стали. Старая лексика прижилась — может быть, потому, что алюминий не совсем скатывается с языка!

ЦЕННОСТЬ ЛОМА ОЛОВА?

Изделия, изготовленные из олова, можно утилизировать как металлолом. Однако вы, вероятно, не увидите, что они помечены как олово в квитанции, потому что олово и сплавы олова чаще всего связаны с другими металлами с большей ценностью.Поэтому на свалке можно встретить оловянные изделия, называемые легким чугуном или сталью. Эти марки черных металлов весятся тоннами, а не фунтами, поэтому вам нужно внести достаточно много их сразу, чтобы получить много денег.

ПЕРЕРАБОТКА ОЛОВА ЭКОНОМИЯ ЭНЕРГИИ И СОХРАНЯЙТЕ ПЛОЩАДЬ ЗАЛИВКИ.

Плавка олова не только потребляет много энергии, но и производит углекислый газ в качестве побочного продукта. В интересах окружающей среды ограничить выбросы углекислого газа, поэтому переработка существующего олова является одним из способов уменьшить потребность в плавке.Практически весь металл, включая олово, можно перерабатывать снова и снова без потери свойств, которые делают его ценным и полезным.

В COHEN МОЖНО ПЕРЕРАБАТЫВАТЬ ОЛОВНЫЕ ИЗДЕЛИЯ.

Чтобы узнать текущую цену, позвоните в местный центр переработки Cohen.

ЕЩЕ РЕСУРСЫ:

Адреса, телефоны и часы работы

Руководство для новичков

Что можно утилизировать?

Легкоплавкие оксидные стекла, полученные при температуре плавления 500 ° C

Исследование химического состава стекол на основе фосфата олова

Во-первых, мы исследовали химический состав основного фосфатного стекла, пригодного для плавления при 500 ° C.Существует обычная зависимость между точкой плавления ( T м ) и температурой стеклования ( T г ), то есть T г / T м ~ 2/3 21 . Таким образом, эталонный показатель T г составляет примерно 243 ° C для достижения плавления при 500 ° C. В этом исследовании мы сосредоточились на системе стекла SnO – P 2 O 5 , поскольку сообщалось, что стекла SnO – P 2 O 5 обычно имеют более низкие значения T г ниже 300 ° C 4, 5, 17, 22,23,24 .Важно поддерживать состояния Sn 2+ во время плавления при 500 ° C, поскольку сообщается, что реакция окисления Sn 2+ начинается примерно при 450 ° C 25 .

В таблице 1 представлены химические составы и значения T g для нескольких стекол на основе SnO – P 2 O 5 на основе стекол, полученных при 500 ° C. Кривые дифференциального термического анализа (ДТА) показаны на рис. 1а. Столбики ошибок этих значений T g превышают 5 ° C, что незначительно больше, чем стандартные значения ошибок, оцененные путем экстраполяции кривой DTA.Альтернативный состав ID2 (50SnO – 40P 2 O 5 ) также показан для понимания изменения T г с добавлением либо 10 мол.% SnO (для ID3), либо 10 мол. % K 2 O (для ID4). Это говорит о том, что полученные стекла являются термодинамически метастабильными переходными состояниями, в которых концентрация групп ОН 17 или формирование сетки несколько отличается. Поскольку базовый химический состав аналогичен, ожидается, что стекло с более высокой химической стойкостью T г .Иногда мы наблюдали коричневатую окраску приготовленного стекла в стекле 60SnO – 40P 2 O 5 , хотя все исходные химические вещества не содержали углеродных частиц. Поскольку в образце коричневатого цвета (рис. S1) не наблюдаются заметные дифракционные пики, ожидается, что в процессе плавления могут образоваться небольшие количества нанокристаллитов Sn. На рис. 1б показаны спектры оптического поглощения 50SnO – 50P 2 O 5 (ID1), 55.6SnO – 44.4P 2 O 5 (ID2), 60SnO – 40P 2 O 5 ( ID3) и 10К 2 O – 50SnO – 40P 2 O 5 (ID4) стекла.На вставке — расширенные спектры в области края оптического поглощения. Если мы оценим край оптического поглощения из экстраполяции коэффициента поглощения, как показано пунктирной линией на рисунке, зависимость от состава может быть выяснена. Было обнаружено, что эти края оптического поглощения были расположены ниже 330 нм и что края оптического поглощения смещались в синий цвет с уменьшением значений T g , как показано на фиг. 1c. Для стекла, легированного SnO, полученного обычным методом закалки в расплаве, край оптического поглощения из-за катиона Sn 2+ смещается в красную сторону с увеличением доли SnO 26 .Однако такой сдвиг края в зависимости от доли SnO в данном случае не наблюдается. Принимая во внимание T g , ожидается, что концентрация группы ОН влияет на синее смещение края оптического поглощения. Это предположение подтверждается спектрами поглощения в инфракрасной (ИК) области. Коэффициенты поглощения этих стекол в ИК-области увеличиваются с уменьшением значений T g , тем самым предполагая, что более высокая концентрация OH вызывает большее уменьшение T g .Полосы поглощения при 1570 нм и 2135 нм относятся к обертону растяжения P – OH и комбинации растяжения – изгиба мод P – OH, соответственно 27, 28 . На рисунке 1d показан коэффициент поглощения пика 2135 нм как функция T g . Примечательно, что поверхность стекла 50SnO – 50P 2 O 5 с самой высокой концентрацией ОН быстро повреждалась при погружении в воду при комнатной температуре (КТ). Однако, если доля SnO превышает 60 мол.%, Для стекол SnO – P 2 O 5 потребуется температура плавления выше 500 ° C, и они иногда проявляют непрозрачность или коричневатую окраску.Стекло ID1 по водостойкости было худшим, а ID4 — лучшим среди этих стекол. Из этих спектров мы пришли к выводу, что ID4 (10K 2 O – 50SnO – 40P 2 O 5 ) был лучшим кандидатом как с легкоплавкими свойствами, так и с химической стойкостью среди этих композиций. Поскольку pH воды снизился (кислый) после испытания этих стекол на растворение, мы можем сделать вывод, что существует обычный механизм реакции гидролиза между водой и фосфатными цепями 18 .

Таблица 1 Химический состав и значения температуры стеклования ( T г ) стекол на основе SnO – P 2 O 5 . Рисунок 1

Тепловые и оптические свойства стекла на основе SnO – P 2 O 5 Очки на основе : ( a ) Кривые ДТА SnO – P 2 O 5 стекол на основе , перечисленных в таблице 1. ( b ) Спектры оптического поглощения 50SnO – 50P 2 O 5 (ID1), 55.6SnO – 44.4P 2 O 5 (ID2), 60SnO – 40P 2 O 5 (ID3) и 10K 2 O – 50SnO-40P 2 O 5 (ID4) стекла плавили при 500 ° C в течение 30 мин. На вставке показаны расширенные спектры в области края оптического поглощения. Пунктирной линией показана линия экстраполяции ID1 для края оптического поглощения. ( c ) Связь между краем оптического поглощения и T g этих очков. ( d ) Соотношение между коэффициентом поглощения при приблизительно 2135 нм и T g .

Мы предположили, что водостойкость стекол K 2 O – SnO – P 2 O 5 может зависеть от структурных изменений в области P 2 O 5 . Чтобы изучить структурные изменения на основе химического состава, были измерены спектры ядерного магнитного резонанса (ЯМР) 31 P вращения под магическим углом (MAS). На рис. 2а показаны спектры MAS ЯМР 31 P стекол на основе SnO – P 2 O 5 , которые перечислены в таблице 2.Различные фосфатные звенья Q i в спектрах ЯМР 31 P можно идентифицировать по химическому сдвигу, которому приписывается число мостиковых атомов кислорода 11, 31,32,33 . Пики Q 2 , Q 1 и Q 0 в стеклах на основе олова-фосфата расположены при -33 ppm, -19 ppm и -9 ppm, соответственно, 34 . Из спектров ЯМР видно, что димерная структура Q 1 , химический сдвиг которой составляет примерно -19 м.д., является основной фосфатной единицей в этих стеклах.Рассчитанные доли Q n единиц показаны в Таблице S1. Во всех образцах наблюдалось небольшое количество звена Q 0 . Ранее предполагалось, что блоки Q 0 и Q 1 , которые представляют собой блоки с высокой степенью делокализации электронов, влияют на химическую (водную) долговечность по сравнению с блоком Q 2 . Иными словами, если доля таких сильно делокализованных электронов единиц велика, стекло будет демонстрировать превосходную водостойкость 33 .Однако, вопреки нашим ожиданиям, заметной разницы между этими очками не было. Кроме того, хотя доли (Q 0 + Q 1 ) превышают 80% во всех системах, эти стекла обладают низкой водостойкостью. Таким образом, мы предполагаем, что остаточные группы ОН влияют на водостойкость этих стекол из-за низкой температуры плавления.

Рисунок 2

Структурный анализ стекол на основе SnO – P 2 O 5 стекол, плавленных при 500 ° C в течение 1 ч.( a ) 31 P MAS ЯМР-спектры стекол на основе SnO – P 2 O 5 . Пунктирными линиями обозначены компоненты Q 0 , Q 1 и Q 2 после деконволюции пика. ( b ) Sn L 2 -краевые XANES-спектры стекол на основе SnO – P 2 O 5 вместе со стеклом на основе SnO. ( c ) XANES-спектры Sn K-края стекол на основе SnO – P 2 O 5 . ( d ) FT EXAFS Sn K-кромка XAFS.Область k для FT составляет от 3,4 до 12 Å -1 .

Таблица 2 Химический состав и потеря массы стекол KSP после испытания на погружение при 50 ° C в течение 72 часов. Однако стекло KSP, легированное 1.0La 2 O 3 , не было получено из-за сильного образования пузырьков во время термообработки при 500 ° C.

Поскольку это приготовление проводили в условиях окружающего или пониженного давления при 500 ° C, что было сравнимо с обычной температурой для окисления Sn 2+ , предполагалось, что большинство разновидностей олова были двухвалентными 25 .Поскольку Sn 2+ более предпочтителен для легкоплавкости по сравнению с Sn 4+ , важно экспериментальное подтверждение 29 . Чтобы подтвердить валентное состояние олова, мы измерили спектры ближней структуры рентгеновского поглощения Sn L-края (XANES) в соответствии с предыдущей статьей 29 . На рис. 2b показана кромка Sn L 2 стекол ID2 и ID4 вместе с кромкой SnO. По сравнению с эталоном (SnO) очевидно, что примерно все виды Sn являются двухвалентными, и локальное координационное состояние SnO не меняется кардинально при добавлении K 2 O.Поскольку также предполагалось, что на связность SnO будет влиять химический состав, мы также измерили спектры тонкой структуры поглощения рентгеновских лучей на K-крае Sn (XAFS). На рис. 2c показаны спектры XAFS Sn K-края стекол ID2 и ID4 с SnO в качестве эталона. Поскольку формы спектров XANES аналогичны, результат согласуется с оценкой валентности по краю L 2 . На рисунке 2d показано преобразование Фурье (FT) расширенной области XAFS (EXAFS) Sn K-edge XAFS.ФТ проводился с областью k от 3,4 до 12 Å -1 . Добавление K 2 O изменяет структуру SnO, т.е. расстояние Sn – O увеличивается, а координационное число увеличивается за счет добавления K 2 O. Довольно странно, что расстояние Sn – O у K 2 О-замещенных стекол SnO – P 2 O 5 ближе к SnO, чем у SnO-богатых SnO – P 2 O 5 стакан. Сообщалось, что SnO имеет тетрагональную элементарную ячейку с глеткой структурой 30 .Однако предполагается, что связь P = O звена P 2 O 5 в структуре SnO – P 2 O 5 может увеличивать межатомное расстояние Sn 2+ за счет отталкивания. электронов. Следовательно, ожидается, что катионы калия будут располагаться рядом с фосфатными цепями для предпочтительной компенсации заряда, а остаточные катионы Sn 2+ будут существовать в более высоком координационном состоянии, аналогичном структуре SnO. Поскольку спектры XANES 31 P и краевые спектры Sn L 2 схожи, изменение координации катиона Sn за счет добавления K 2 O является одной из причин повышения водостойкости.По результатам исследования состава было выбрано стекло 10K 2 O – 50SnO – 40P 2 O 5 стекло, которое в дальнейшем обозначается как стекло KSP и имеет наименьшую концентрацию ОН и наибольшую T г среди этих стекол, как состав стекла на основе фосфата олова.

Повышение водостойкости стекол на основе КСП

Хотя мы выбираем стекло КСП в качестве основного основного состава, его свойство водостойкости является недостаточным.Следовательно, требуется дополнительная конструкция материала при температуре плавления 500 ° C. Поведение фосфатных стекол при растворении часто обсуждается в зависимости от природы поверхности стекла и скорости гидролиза P – O – P. Естественно, что состав и структура стекол влияют на поведение при растворении. Оксиды щелочных металлов и фосфатные звенья Q 2 и Q 3 увеличивают скорость их растворения, тогда как катионы с высокой напряженностью поля, такие как Al 2 O 3 и Fe 2 O 3 , снижают скорость растворения.Иногда сообщалось, что смешивание оксидов щелочных металлов, т.е. смешанный щелочной эффект оксидных стекол , , улучшает водостойкость стекол 35, 36 . Недавно Онодера и др. . предположил, что коррелированное расположение пар Na и K было внутренней причиной смешанного щелочного эффекта. На основании предыдущих отчетов было приготовлено несколько стекол, содержащих два оксида щелочных металлов. На рис. 3а представлена ​​фотография стекол x Li 2 O — (10 — x ) KSP, полученных при 500 ° C.Прозрачность уменьшается с увеличением концентрации Li 2 O, и, в частности, стекло без O K 2 непрозрачно, что непригодно для оптических применений (см. Рис. S2). Аналогичный результат был также подтвержден в системе Na 2 O-замещенных x Na 2 O — (10 — x ) KSP (рис. 3b). В Na-замещенной системе стекло КСП также показало лучшую прозрачность среди них. Поведение кристаллизации оценивается путем получения рентгенограмм.На рисунке 3c показаны дифрактограммы стекла KSP, 10Na 2 O-SP и 10Na 2 O-SP вместе с диаграммами Объединенного комитета по порошковым дифракционным стандартам (JCPDS) Sn (№ 00-004-0673), SnO. (№ 01-072-1012) и Sn 2 P 2 O 7 (№ 00-056-0358). В этих стеклах не наблюдалось заметного выделения кристаллитов. Следовательно, предполагается, что 500 ° C слишком низка для того, чтобы расплавить гомогенное стекло и проявить смешанный щелочной эффект, и во время плавления происходит только фазовое разделение.Хотя причина, по которой введение K 2 O дает лучший результат среди оксидов щелочных металлов, остается неясной, предполагается, что катионный радиус K 2 O подходит для прозрачности и поведения с низкой температурой плавления.

Рисунок 3

Прозрачность щелочно-замещенных стекол КСП. ( a ) Фотографии x Li 2 O — (10 — x ) KSP и ( b) x Na 2 O- (10- x ) стекла KSP, расплавленные при 500 ° C в течение 10 мин.Фракции замещения: 0, 5 и 10. ( c ) Рентгенограммы KSP, 10Na 2 O-SP и 10Na 2 O-SP стекол вместе с JCPDS-диаграммами Sn (# 00-004- 0673), SnO (№ 01-072-1012) и Sn 2 P 2 O 7 (№ 00-056-0358).

Для повышения водостойкости легкоплавкого стекла KSP мы попытались добавить четвертый компонент. В таблице 2 показаны химический состав и потеря веса стекол KSP после испытания погружением в воду при 50 ° C в течение 72 часов.Данные в таблице 2 показывают, что концентрация добавки кажется менее эффективной по сравнению с элементами. Среди нескольких оксидов металлов мы обнаружили, что La 2 O 3 может эффективно улучшить водостойкость материалов. Об улучшении водостойкости за счет добавления La 2 O 3 сообщалось в нескольких стеклянных системах, полученных методом закалки в расплаве 37, 38 . В настоящей стеклянной системе также подтверждается улучшенная водостойкость за счет добавления La 2 O 3 , даже при температуре плавления 500 ° C, что намного ниже, чем обычная температура плавления.Также следует отметить, что добавление La 2 O 3 не вызывает ухудшения прозрачности стекла KSP. Мы предполагаем, что катионы La соединяются с фосфатными звеньями, чтобы предотвратить разделение фаз.

Физические свойства стекла KSP (LKSP), легированного La

2 O плавильные стаканы. В течение трех лет мы подтвердили, что стекло ЛКСП стабильно в условиях окружающей среды (25 ° C, влажность ~ 60%), несмотря на значительное количество K 2 O, потому что La 2 O 3 и SnO предотвратить реакцию гидролиза.Поэтому мы исследовали структуру и физические свойства стекла ЛКСП. На рисунке 4 представлено сравнение очков KSP и LKSP. Наблюдается увеличение T g при добавлении La 2 O 3 , как показано на рис. 4а, и одновременно с этим в спектрах оптического поглощения видно уменьшение концентрации ОН (рис. 4b). . Следовательно, уменьшение количества OH-групп за счет добавления La 2 O 3 является одной из причин увеличения T g .Эффект добавки La 2 O 3 также наблюдается на краю оптического поглощения. Хотя мольная доля SnO немного уменьшается при добавлении La 2 O 3 , край поглощения смещается в красную область, как показано на вставке к рис. 4b. Связь между T g и этими абсорбционными свойствами была также подтверждена в образце, легированном La, как показано на рис. 4c. Примечательно, что фракции Q n в спектрах MAS ЯМР 31 P незначительно изменены добавлением La 2 O 3 (рис.4d), а доля Q 2 увеличивается при добавлении La 2 O 3 (Таблица S1). В случае железосодержащего стекла предлагается добавлять катионы Fe, связанные с фосфатными цепями, для улучшения химической стойкости 39, 40 . По результатам соотношения Q 2 ожидается, что катионы La выполняют ту же роль, что и в предыдущем отчете о фосфатной сети 39 . Поскольку у Sn L 2 -edge XANES заметной разницы не наблюдается (рис.4e) и спектров XAFS K-края Sn (рис. 4f), предполагается, что катионы La в основном взаимодействуют с фосфатными звеньями, уменьшая концентрацию ОН при нагревании до 500 ° C, тем самым улучшая водостойкость стекла LKSP.

Рисунок 4

Влияние добавки La 2 O 3 на стекла KSP. ( a) Кривые ДТА стекла КСП и стекла КСП (ЛКСП), легированного La 2 O 3 . ( b ) Спектры оптического поглощения стекол КСП и ЛКСП. На вставке показаны расширенные спектры поглощения в области края поглощения.( c ) Край оптического поглощения и коэффициент поглощения около 2135 нм как функция T g . ( д ) 31 P MAS ЯМР-спектры стекол КСП и ЛКСП. ( e ) XANES-спектры Sn K-края стекол KSP и LKSP вместе с SnO. ( f ) FT EXAFS SnO K-edge XAFS-спектры стекол KSP и LKSP вместе с SnO.

На рисунке S3 показана кривая вязкости стекла LKSP. Экспериментальные данные можно подогнать с помощью уравнения Фогеля – Фулчера – Таммана (VFT) 41,42,43 .По кривой вязкости мы можем определить несколько тепловых параметров, которые перечислены в таблице 3. В ней также показаны коэффициент теплового расширения и упругие параметры. Из термических параметров мы можем понять, что полученное стекло может проявлять легкоплавкие свойства, чье T г сравнимо с таковым обычного легкоплавкого стекла 2,3,4,5,6,7, 8,9,10 . T г при 235 ° C близко к ожидаемому значению T г (243 ° C), основанному на соотношении: T г / T м ~ 2 / 3 21 .Исходя из хрупкости стеклообразующей жидкости, определенной Новиковым и соавт. 44 , отношение продольной и поперечной скорости звука v L / v T составляет приблизительно 1,76, что указывает на то, что стекло скорее прочное, чем хрупкое. Ожидается, что адаптация поверхности с помощью метода нанопечати может быть адаптирована к этому стеклу при температуре ниже 400 ° C, что является преимуществом не только для снижения температуры, но и для возможности применения других типов форм для поверхностной нанопечати на поверхности.Тем не менее, показатель преломления стекла LKSP составляет 1,65 нм при длине волны 633 нм, что выше, чем у обычных стекол, что дает еще одно преимущество этого легкоплавкого неорганического стекла.

Таблица 3 Термические и упругие свойства стекла ЛКСП.

Примечательно, что стекло KLSP трудно приготовить обычным плавлением с использованием платиновых тиглей. Как показано на рис. S4, значительные повреждения поверхности Pt тигля были обнаружены после плавления при 800 ° C в атмосфере Ar. Следовательно, легкоплавкий процесс при 500 ° C с использованием водного H 3 PO 4 имеет дополнительное преимущество, заключающееся в предотвращении повреждения тиглей из-за сильной реакции восстановления.

Как упоминалось во введении, мы предполагаем, что аналог легкоплавкого неорганического стекла — это ЭП. Здесь мы сравниваем термостойкость и светостойкость стекла LKSP со стойкостью обычных EP и поликарбонатов (ПК). На рис. 5а показаны спектры пропускания стекла KSP, легированного La 2 O 3 , а также ПК после ускоренного испытания на долговечность. Для сравнения толщины ПК и стекла были нормированы на 1 мм. Для проверки свойств были проведены два ускоренных испытания: (1) ультрафиолетовое (УФ) воздействие при комнатной температуре в течение 700 часов и (2) термообработка при 200 ° C в течение 1000 часов в окружающей атмосфере.Прозрачность неорганического стекла осталась неизменной после обоих испытаний на долговечность, в то время как после обоих испытаний наблюдалось значительное ухудшение прозрачности ПК. На рис. 5б показаны фотографии ПК до и после испытаний на долговечность УФ-облучения и термообработки. Коэффициент пропускания ПК резко ухудшается после обоих испытаний на долговечность. И наоборот, прозрачность стекла не изменилась после обоих ускоренных испытаний на долговечность. Приведенные здесь результаты демонстрируют, что настоящее неорганическое стекло можно использовать в некоторых областях применения EP.В последнее время неорганические стекла были заменены органическими смолами или EP из-за их плотности, стоимости изготовления и температуры приготовления. Однако с точки зрения термической стойкости и стойкости к сильному свету существуют преимущества использования неорганических стекол. Уменьшая температуру приготовления, мы подчеркнули, что теперь открыты несколько окон применения для неорганических стекол.

Рисунок 5

Коэффициент пропускания стекла LKSP при ускоренном испытании на долговечность по сравнению с поликарбонатом (ПК).( a ) Спектры пропускания стекла ЛКСП и ПК после УФ-облучения и термообработки при 200 ° C в течение 1000 ч. ( b ) Фотографии ПК до и после испытаний на долговечность. Значительное ухудшение пропускания наблюдается в ПК, в то время как в стекле LKSP изменений не наблюдается.

В итоге мы изготовили легкоплавкое фосфатное стекло с температурой плавления 500 ° C. Подбирая химический состав и исходные материалы, можно получить бесцветные прозрачные стекла. T g имеет температуру ниже 250 ° C, что является большим преимуществом для плавления и формовки при низких температурах. Хотя водостойкость иногда представляет собой главную проблему для легкоплавкого фосфатного стекла, это свойство можно улучшить с помощью состава и процесса приготовления. Поскольку это легкоплавкое стекло устойчиво к тепловым условиям и сильному освещению, оно считается новым кандидатом в бесцветное твердое вещество, которое может частично функционировать как заменитель обычных EP.

Тенденция от неметалла к металлу в группе 4

ТЕНДЕНЦИЯ ОТ НЕМЕТАЛЛА К МЕТАЛЛУ В ГРУППЕ 4 ЭЛЕМЕНТОВ

 

На этой странице исследуется тенденция от неметаллического к металлическому поведению элементов группы 4 — углерода (C), кремния (Si), германия (Ge), олова (Sn) и свинца (Pb). Он описывает, как эта тенденция проявляется в структурах и физических свойствах элементов, и, наконец, делает не совсем удачную попытку объяснить эту тенденцию.

 

Структуры и физические свойства

Конструкции элементов

Тенденция от неметалла к металлу по мере того, как вы спускаетесь по Группе, четко прослеживается в структуре самих элементов.

Углерод

, возглавляющий группу компаний, имеет гигантские ковалентные структуры в двух наиболее известных ему аллотропах — алмазе и графите.


Аллотропы: Две или более форм одного и того же элемента в одном физическом состоянии.

Структуры алмаза и графита более подробно исследуются на странице о гигантских ковалентных структурах в другой части этого сайта. Вероятно, стоит потратить время на то, чтобы прочитать эту страницу, прежде чем идти дальше.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.



Алмаз имеет трехмерную структуру, состоящую из атомов углерода, ковалентно связанных с 4 другими атомами. На схеме показана небольшая часть этой структуры.

Точно такая же структура встречается в кремнии и германии и в одном из аллотропов олова — «сером олове» или «альфа-олове».

Обычный аллотроп олова («белое олово» или «бета-олово») является металлическим, и его атомы удерживаются вместе металлическими связями. Структура представляет собой искаженное плотно упакованное устройство. В плотной упаковке каждый атом окружен 12 ближайшими соседями.

К тому времени, когда вы научитесь свинцу, атомы выстроятся в простую 12-координатную металлическую структуру.


Примечание: Если вы не уверены в металлическом соединении или металлических конструкциях, вам следует перейти по этим ссылкам, прежде чем идти дальше. Первая ссылка фактически приведет вас ко второй, если вы хотите изучить обе эти темы.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



Таким образом, существует четкая тенденция от типичной ковалентности, обнаруженной в неметаллах, к металлической связи в металлах, с очевидным переходом в двух совершенно разных структурах, обнаруженных в олове.

 

Физические свойства элементов

Точки плавления и кипения

Если вы посмотрите на тенденции в точках плавления и кипения по мере того, как вы спускаетесь вниз по группе 4, очень трудно сделать какие-либо разумные комментарии по поводу перехода от ковалентной связи к металлической. Тенденции отражают растущую слабость ковалентных или металлических связей по мере того, как атомы становятся больше, а связи становятся длиннее.

Низкое значение температуры плавления олова по сравнению со свинцом предположительно связано с тем, что олово образует искаженную 12-координатную структуру, а не чистую.Значения олова в таблице относятся к металлическому белому олову.


Примечание: Данные в этой диаграмме взяты с отличного сайта Webelements Университета Шеффилда. Данные очень сильно различаются в зависимости от того, откуда вы их получили. Я должен признать, что выбрал этот набор, потому что он показывает простые, практически непрерывные модели!


Хрупкость

Если посмотреть на хрупкость элементов, то разница между неметаллом и металлом будет более очевидной.

Углерод, как и алмаз, конечно, очень твердый, что отражает прочность ковалентных связей. Однако если ударить по нему молотком, он разобьется. Как только вы приложите достаточно энергии, чтобы разорвать существующие углерод-углеродные связи, готово!

Кремний, германий и серое олово (все с той же структурой, что и алмаз) также являются хрупкими твердыми телами.

Однако белое олово и свинец имеют металлические структуры. Атомы могут катиться друг по другу без какого-либо постоянного разрыва металлических связей, что приводит к типичным металлическим свойствам, таким как пластичность и пластичность.В частности, свинец — довольно мягкий металл.

 

Электропроводность

Углерод как алмаз не проводит электричество. В алмазе все электроны тесно связаны и не могут двигаться.


Примечание: В графите каждый атом отдает один электрон делокализованной системе электронов, которая занимает весь его слой. Эти электроны могут свободно перемещаться, поэтому графит проводит электричество, но это особый случай.

Если вам интересно, связывание в графите похоже на значительно расширенную версию связывания в бензоле. Каждый атом углерода подвергается гибридизации sp 2 , а затем негибридизованные p-орбитали на каждом атоме углерода перекрываются боком, образуя массивную пи-систему выше и ниже плоскости слоя атомов.



В отличие от алмаза (который не проводит электричество) кремний, германий и серое олово полупроводники .


Semiconductors: Теория полупроводников лежит за пределами химии уровня A, но вкратце. . .

Когда множество атомов объединяются в гигантскую структуру, их атомные орбитали сливаются, образуя огромное количество молекулярных орбиталей, которые выстраиваются в полосы с возрастающей энергией. Один из них часто описывается как валентная полоса . Молекулярные орбитали в этой зоне удерживают электроны, которые образуют нормальную ковалентную (или металлическую) связь.

Другая полоса называется полосой проводимости . Обычно он имеет более высокую энергию, чем валентная зона, и в чем-то вроде алмаза или кремния при абсолютном нуле зона проводимости не содержит электронов.

Однако, поскольку электроны приобретают тепловую энергию при повышении температуры, некоторые электроны могут перескакивать из валентной зоны в зону проводимости, особенно если зазор между ними невелик. Попав в полосу проводимости, они делокализованы от своих исходных атомов и могут свободно перемещаться и проводить электричество.

В алмазе энергетическая щель между валентной зоной и зоной проводимости слишком велика, чтобы это могло произойти. В кремнии ширина запрещенной зоны достаточно мала, чтобы электроны могли прыгать, поэтому кремний является полупроводником.

Если вас это интересует, вы можете попробовать поискать в Google по теории зон кремниевых полупроводников (или аналогичный).



Белое олово и свинец являются нормальными металлическими проводниками электричества.

Таким образом, существует четкая тенденция от типично неметаллической проводимости углерода как алмаза и типично металлического поведения белого олова и свинца.

 

Пытаюсь объяснить тенденции

Основная характеристика металлов состоит в том, что они образуют положительные ионы. Что нам нужно сделать, так это посмотреть на факторы, которые увеличивают вероятность образования положительных ионов при спуске в группу 4.

Электроотрицательность

Электроотрицательность — это мера тенденции атома притягивать связывающую пару электронов.Обычно его измеряют по шкале Полинга, где наиболее электроотрицательному элементу (фтору) придается электроотрицательность 4,

.

Чем ниже электроотрицательность атома, тем меньше атом притягивает связывающую пару электронов. Это означает, что этот атом будет иметь тенденцию терять электронную пару по отношению к тому, к чему еще он прикреплен. Следовательно, интересующий нас атом будет иметь частичный положительный заряд или образовывать положительный ион.

Металлическое поведение обычно связано с низкой электроотрицательностью.


Примечание: Если вы не уверены в электроотрицательности, вам действительно следует прочитать об этом, прежде чем идти дальше.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.



Так что же происходит с электроотрицательностью в группе 4? Уменьшается ли он по мере того, как вы спускаетесь по группе, что указывает на тенденцию к металлическому поведению?

Хорошо! Он, конечно, падает с углерода на кремний, но оттуда это полный беспорядок!

Таким образом, похоже, что нет никакой связи между тенденцией изменения отношения неметаллов к металлам и значениями электроотрицательности.Если предположить, что значения электроотрицательности верны, я не могу это понять!


Примечание: Данные в этой диаграмме снова взяты с сайта Webelements Университета Шеффилда. Опять же, данные очень сильно различаются в зависимости от того, откуда вы их получили. Но ни в одном случае, который я обнаружил, нет тенденции к снижению электроотрицательности по мере того, как вы спускаетесь вниз по Группе. Более старые источники данных указывают на снижение выбросов углерода (2.5) на кремний (1.8), но затем присвоить всем остальным элементам в группе то же значение (все 1.8).

Если у кого-то, кто читает это, есть простое объяснение отсутствия корреляции между тенденцией к металлическому поведению и значениями электроотрицательности, не могли бы вы связаться со мной по адресу, указанному на странице об этом сайте.



Энергия ионизации

Если вы думаете об образовании положительных ионов, очевидное место для начала поиска — это то, как меняются энергии ионизации по мере того, как вы спускаетесь вниз по группе 4.

Энергия ионизации определяется как энергия, необходимая для выполнения каждого из следующих изменений. Они указаны в кДж / моль -1 .

Энергия первой ионизации:

Энергия второй ионизации:

. . . и так далее.


Примечание: Если вы не уверены в значениях энергии ионизации, вам будет выгодно перейти по этой ссылке, прежде чем идти дальше.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.



Ни один из элементов группы 4 не образует ионы 1+, поэтому рассмотрение одной только энергии первой ионизации не очень полезно. Однако некоторые элементы образуют ионы 2+ и (в некоторой степени) 4+.

Первая диаграмма показывает, как общая энергия ионизации, необходимая для образования ионов 2+, изменяется по мере того, как вы спускаетесь по группе. Все значения указаны в кДж / моль -1 .

Вы можете видеть, что энергии ионизации имеют тенденцию падать по мере того, как вы спускаетесь по группе, хотя у свинца наблюдается небольшое увеличение на .Основная тенденция такова:

  • Атомы становятся больше из-за дополнительных слоев электронов. Чем дальше внешние электроны от ядра, тем меньше они притягиваются и, следовательно, тем легче их удалить.

  • Внешние электроны экранируются от полного воздействия ядра за счет увеличения числа внутренних электронов.

  • Эти два эффекта перевешивают эффект увеличения заряда ядра.

Примечание: Причина странности в свинце обсуждается более подробно на странице о степенях окисления, показанных элементами в группе 4.Это не особенно важно для настоящего обсуждения.


Если вы посмотрите на количество энергии ионизации, необходимое для образования 4+ ионов, картина будет аналогичной, но не совсем четкой. Опять же, все значения указаны в кДж / моль -1 .


Примечание: Увеличение общей энергии ионизации свинца еще более очевидно в случае возможного образования ионов 4+.Это важно, когда речь идет о предпочтительных степенях окисления свинца.


Что такое , если взглянуть на эти две диаграммы, так это то, что вам нужно вложить большое количество энергии ионизации для образования 2+ ионов и огромное количество для образования 4+ ионов.

Однако в каждом случае энергия ионизации падает по мере того, как вы спускаетесь вниз по группе, что повышает вероятность того, что олово и свинец могут образовывать положительные ионы — однако из этих цифр нет никаких указаний на то, что они вероятно будут образовывать положительные ионы. образуют положительные ионы.

Энергия ионизации углерода в верхней части Группы настолько велика, что нет возможности образования простых положительных ионов.


Примечание: Даже для олова и свинца необходимо вложить огромное количество энергии для образования ионов 2+ или 4+. Так почему они вообще образуют ионы?

Вы должны помнить, что есть много других энергетических терминов, участвующих в образовании ионного соединения, помимо энергии ионизации.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *