2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42
เป็นการดีที่สุดที่จะเริ่มต้นคำอธิบายของหัวข้อนี้ด้วยดีบุกและตะกั่วแยกจากกัน ตะกั่ว ดีบุก และโลหะผสมของวัสดุนี้มีคุณสมบัติบางอย่างที่เกิดจากสถานะเริ่มต้น
ลักษณะทั่วไปของดีบุก
สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือวัตถุดิบสองประเภทนี้มีความโดดเด่น ชนิดแรกเรียกว่า ดีบุกขาว และเป็นการดัดแปลง β ของสารนี้ ประเภทที่สองคือการดัดแปลง α ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในชื่อ tin grey เมื่อเปลี่ยนจากการดัดแปลงแบบหนึ่งไปอีกแบบหนึ่ง กล่าวคือ จากสีขาวเป็นสีเทา จะเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงในปริมาตรของสาร เนื่องจากมีกระบวนการอย่างเช่น การกระเจิงของโลหะเป็นผง คุณสมบัตินี้เรียกว่ากาฬโรค สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือคุณสมบัติเชิงลบประการหนึ่งของดีบุกคือแนวโน้มที่จะเย็นจัด กล่าวอีกนัยหนึ่งที่อุณหภูมิตั้งแต่ -20 ถึง +30 องศาเซลเซียส การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเองจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งสามารถเริ่มต้นได้ นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงจะดำเนินต่อไปแม้ว่าอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น แต่หลังจากเริ่มกระบวนการแล้ว ด้วยเหตุนี้จึงต้องเก็บวัตถุดิบไว้ในที่ที่มีอุณหภูมิค่อนข้างสูง
คุณสมบัติของดีบุกและตะกั่ว
บอกได้เลยว่ากระป๋องตะกั่วและโลหะผสมของวัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติเหมือนกันน้อยมาก ตัวอย่างเช่น ยิ่งดีบุกบริสุทธิ์มากเท่าใด โอกาสที่มันจะได้รับผลกระทบจากกาฬโรคก็จะยิ่งสูงขึ้น ในทางกลับกัน ตะกั่วจะไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงแบบ allotropic เลย
อย่างไรก็ตาม ยังควรสังเกตด้วยว่ามีการใช้สารเพิ่มเติมเพื่อชะลอการเปลี่ยนแปลงของดีบุกในประเภทนี้ เหนือสิ่งอื่นใด วัสดุเช่นบิสมัทและพลวงแสดงให้เห็นตัวเอง การเติมสารเหล่านี้ในปริมาณ 0.5% จะช่วยลดอัตราการเปลี่ยนแปลงของ allotropic ลงเหลือเกือบ 0 ซึ่งหมายความว่ากระป๋องสีขาวถือได้ว่ามีเสถียรภาพอย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ยังสามารถสังเกตได้ที่นี่ว่าในระดับที่น้อยกว่า แต่ก็ยังใช้โลหะผสมของดีบุกและตะกั่วเพื่อจุดประสงค์เดียวกัน
ถ้าพูดถึงคุณสมบัติของตะกั่ว แสดงว่ามีจุดหลอมเหลวสูงกว่า - 327 องศาเซลเซียส มากกว่าดีบุก - 232 องศา ความหนาแน่นของตะกั่วที่อุณหภูมิห้องเท่ากับ 11.34 g/cm3.
ลักษณะดีบุกและตะกั่ว
มันคุ้มค่าที่จะเริ่มต้นด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าการตกผลึกของดีบุก ตะกั่ว และโลหะผสมที่ชุบแข็งสำหรับงานแข็งนั้นเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง ด้วยเหตุนี้การประมวลผลจึงค่อนข้างร้อน
ตัวบ่งชี้ทั่วไปคือความต้านทานการกัดกร่อนภายใต้สภาวะบรรยากาศ อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างเล็กน้อยอยู่ที่ความทนทานต่อการกัดกร่อนภายใต้อิทธิพลของสารเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น ตะกั่วแสดงออกได้ดีที่สุดเมื่อทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบเข้มข้นของกรดบางชนิด เช่น ซัลฟิวริก ฟอสฟอริก ฯลฯ ในทางกลับกัน ดีบุกจะต้านทานการแก้ปัญหาได้ดีที่สุดกรดอาหาร ขอบเขตของสารเหล่านี้แยกจากกันก็ต่างกัน ดีบุกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับดีบุก ในขณะที่ตะกั่วได้เข้าสู่เยื่อบุของอุปกรณ์กรดซัลฟิวริก
ระบบอัลลอย
นี่เป็นสิ่งสำคัญที่จะเริ่มต้นด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าโลหะผสมของดีบุกและตะกั่วเป็นวัสดุที่หลอมละลายได้มากกว่าแยกจากกัน สารผสมดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในฐานะตัวประสาน สำหรับการผลิตแบบอักษรสำหรับพิมพ์ สำหรับการหล่อฟิวส์ ฯลฯ ระบบเช่น "ตะกั่วดีบุก" อยู่ในกลุ่มของประเภทยูเทคติก คุณสมบัติที่สำคัญของวัสดุทั้งหมดที่อยู่ในหมวดหมู่นี้คืออุณหภูมิหลอมเหลวของวัสดุอยู่ที่ 120 ถึง 190 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ยังมีกลุ่มของยูเทคติกแบบไตรภาค ตัวอย่างคือระบบโลหะผสมดีบุก-ตะกั่ว-สังกะสี อุณหภูมิหลอมเหลวของวัสดุดังกล่าวลดลงต่ำกว่าเดิม และขีดจำกัดอยู่ที่ 92-96 องศาเซลเซียส หากคุณเพิ่มส่วนประกอบที่สี่ลงในโลหะผสม อุณหภูมิหลอมเหลวจะลดลงเหลือ 70 องศา หากเราพูดถึงการใช้โลหะผสมของดีบุกที่มีตะกั่วเป็นตัวประสาน ส่วนใหญ่แล้วมักจะมีการแนะนำสารเช่นพลวงมากถึง 2% ในองค์ประกอบ สิ่งนี้ทำเพื่อปรับปรุงการไหลของตัวประสาน เป็นที่น่าสังเกตว่าอุณหภูมิหลอมเหลวสามารถควบคุมได้ด้วยอัตราส่วน "ดีบุก/ตะกั่ว" วัตถุดิบที่หลอมละลายได้มากที่สุดจะหลอมละลายที่ 190 องศา
Babbits
ที่ชื่อโลหะผสมของดีบุกและตะกั่ว ได้ค้นพบแล้ว - มันคือยูเทคติก สารกลุ่มนี้ที่มีองค์ประกอบดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการผลิตโลหะผสมแบริ่งซึ่งเรียกว่า "แบ๊บบิต" วัสดุนี้ใช้เป็นสารเติมสำหรับเปลือกแบริ่ง สิ่งสำคัญที่สุดในที่นี้คือการเลือกวัสดุที่เหมาะสมเพื่อให้วิ่งเข้าเพลาได้ง่าย เมื่อมองแวบแรก ดูเหมือนว่ามวลของดีบุกและโลหะผสมตะกั่วที่มีสารบัดกรีต่างๆ เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมด วัสดุดังกล่าวกลับกลายเป็นว่านิ่มเกินไป และค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีระหว่างเพลากับเม็ดมีดนั้นสูง กล่าวอีกนัยหนึ่งระหว่างการใช้งานพวกมันร้อนขึ้นมากเกินไปด้วยเหตุนี้โลหะที่หลอมต่ำจึงเริ่ม "เกาะ" กับเพลา เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องนี้จึงเริ่มเพิ่มของแข็งจำนวนเล็กน้อย ด้วยวิธีนี้ จะได้วัสดุที่ทั้งอ่อนและแข็งในเวลาเดียวกัน
องค์ประกอบของสสาร
เพื่อให้ได้สารที่มีลักษณะตรงกันข้ามทุกประการ ได้ใช้สารต่อไปนี้ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือพวกมันนอนทันทีในบริเวณสองเฟส α + β ผลึกของเฟส β ถูกเสริมด้วยบัดกรี เช่น พลวง พวกมันทำหน้าที่เป็นสารที่เปราะแข็ง ในทางกลับกัน คริสตัลเฟส α เป็นฐานที่อ่อนนุ่มและเป็นพลาสติก เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องเช่นการละลายของผลึกที่เป็นของแข็งและการขึ้นของพวกมัน ส่วนประกอบอื่นจะถูกเพิ่มเข้าไปในส่วนผสม - ทองแดง ดังนั้นดังนั้น จากชิ้นส่วนของโลหะผสมของตะกั่วและดีบุกที่มีการเติมสารอื่นๆ จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างวัสดุที่มีลูกปืนแบบบับบิทซึ่งรวมเอาคุณสมบัติที่ตรงกันข้ามสองประการเข้าด้วยกัน - ความแข็งและความนุ่มนวล Babbit B83 กลายเป็นผลิตภัณฑ์คลาสสิกและเป็นที่นิยมที่สุดของแบรนด์นี้ องค์ประกอบของโลหะผสมนี้มีดังนี้: 83% Sn; 11% เอสบี; 6% Cu.
ทางเลือก
อาจกล่าวได้ว่าในแง่ของเศรษฐกิจ บับบิทที่ทำจากดีบุกนั้นเสียเปรียบมาก เนื่องจากวัสดุนี้มีราคาค่อนข้างสูง นอกจากนี้ ดีบุกเองยังถือว่าเป็นสารที่หายากอีกด้วย ด้วยเหตุผลสองประการนี้ ตลับลูกปืนทางเลือกจึงได้รับการพัฒนาโดยอาศัยตะกั่ว พลวง และทองแดง ในองค์ประกอบนี้ ผลึกพลวงทำหน้าที่เป็นฐานที่มั่นคง ฐานอ่อนเป็นโลหะผสมโดยตรงของตะกั่วและพลวง ทองแดงถูกใช้ในลักษณะเดียวกับตะกั่วในองค์ประกอบก่อนหน้า นั่นคือเพื่อป้องกันไม่ให้ผลึกฐานที่เป็นของแข็งลอยขึ้น
อย่างไรก็ตาม ตรงนี้ควรพูดถึงข้อบกพร่อง ยูเทคติกตะกั่ว/พลวงไม่เหนียวเท่าเฟสดีบุก ดังนั้นชิ้นส่วนที่ผลิตในลักษณะนี้จึงสึกหรออย่างรวดเร็ว เพื่อชดเชยข้อเสียนี้ คุณยังต้องเติมดีบุกอีกจำนวนหนึ่ง การใช้ยูเทคติกแบบไตรภาคสังกะสี-ดีบุก-ลีดนั้นไม่ธรรมดา
