Цветные металлы это какие

Металлы входят в число самых необходимых материалов, применяемых человеком во всех сферах жизнедеятельности. Значительную их часть составляют цветные металлы, особенно ценные для современных отраслей промышленности. Разбираемся, что называют цветными металлами (ЦМ), какими свойствами они обладают, как их классифицируют.

Чем цветные металлы отличаются от черных

Многие ЦМ (медь, свинец, олово) человек начал использовать раньше железа; они встречались в природе в самородном виде и выделялись специфическим цветом. К началу 20 века было известно примерно 20 видов цветных металлов, а к сегодняшнему дню их насчитывается уже больше 70.

КАК РАЗЛИЧАТЬ МЕТАЛЛЫ. СОБИРАЕМ И СОРТИРУЕМ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛОЛОМ. ГДЕ НАЙТИ МЕДЬ И ЛАТУНЬ

В промышленности название закреплено за всеми металлами, кроме железа и элементов его группы, а также за сплавами на их основе. Существует отдельная отрасль – цветная металлургия, задача которой состоит в добыче руды, ее обогащении и выплавке таких материалов.

Разделение металлов на черные и цветные происходит по способу их взаимодействия с кислородом воздуха. Железо и его производные окисляется с образованием ржавчины; этот оранжевый налет приводит к разрушению металлической поверхности. Цветные металлы и их сплавы также окисляются в результате химических и электрохимических процессов, но без образования ржавчины. Как правило, говорят о коррозии ЦМ (например, контактная коррозия).

Цветные металлы обладают разнообразными свойствами, что определяется особенностями их атомного строения. Ценится их высокая электро- и теплопроводность, стойкость к агрессивным средам, а особенно – способность улучшать характеристики железных материалов.

Способ получения

Независимо от характеристик цветных металлов для их получения требуется много энергии. Неслучайно предприятия, занимающиеся переработкой руды и плавкой ЦМ, сосредоточены вблизи источников дешевой энергии. Руду перерабатывают с применением следующих металлургических процессов:

Общая классификация по свойствам

Существуют разные способы объединять ЦМ по их физическим и химическим характеристикам. Традиционно насчитывают пять групп цветных металлов и сплавов; их классификация и свойства выглядят следующим образом:

• Тяжелые. Плотные и потому тяжелые элементы нужны в различных промышленных производствах. Это свинец, медь и олово, а также цинк и никель. Чаще используются в виде разнообразных сплавов с другими ЦМ и железом.
• Легкие. Характеризуются низкой плотностью и удельным весом. Известные представители группы – алюминий и титан, нашедшие широкое применение в авиастроении. К легким также относится магний, бериллий, натрий и другие элементы; многие из которых выступают легирующими добавками.

• Благородные. Они названы так из-за своей стойкости к окислительным процессам. Кроме всем известного золота, серебра и платины, это палладий, родий, рутений. Сфера применения – высокотехнологичные отрасли промышленности и ювелирное дело.
• Малые. Интересны тем, что встречаются реже тяжелых и легких ЦМ (хотя все-таки чаще, чем благородные и редкие). Это ртуть, сурьма, кобальт, висмут, мышьяк; их извлекают при добыче тяжелых металлов.
• Редкие. Редко встречаются в земной коре, потому и стоят дороже золота и платины (иногда в сотни и тысячи раз); их извлекают вместе с другими ЦМ. Выделяют несколько категорий: редкоземельные (скандий), легкие (бериллий, рубидий), тугоплавкие (вольфрам, молибден), рассеянные (теллур, селен) и радиоактивные (уран).

Сплавы цветных металлов, как и сами металлы, обладают разными свойствами и техническими характеристиками; их химический состав определяется в лаборатории. Визуально они часто бывают похожими, и определить, что перед вами, можно по только маркировке.

Классификация лома по ГОСТ: понятие о группах

Значительный процент цветных металлов поступает не из месторождений. Его происхождение – это отходы промышленного производства, брак, некондиция или лом готовой продукции. Виды и категории такого сырья прописаны в ГОСТ 1639-2009 (ТУ по лому и отходам ЦМ и сплавов).

В ГОСТ перечисляются цветные металлы и сплавы с классификацией по физическим и химическим свойствам. Документация касается 13-ти видов ЦМ и разновидности лома, который принимают как вторсырье. У каждого металла число разновидностей лома может быть разным. Например, у алюминия насчитывается 32 вида лома, у меди – 13, у никеля – 26, у молибдена – 9.

Лом, в свою очередь, делится на следующие категории:

• Группа А. Включает лом в его классическом понимании, а также кусковые отходы.
• Группа Б. В нее попадают небольшие кусковые отходы, путаная проволока и отходы обработки в виде стружки.
• Группа В. Отходы, как правило, редкоземельных металлов в виде порошка или высевок (кобальт, вольфрам, молибден).
• Группа Г. Другое вторсырье.

Видео описание

О меди и ее сплавах в следующем видео:

Коротко о главном

Цветные металлы и их сплавы обладают ценными эксплуатационными свойствами и применяются там, где важна коррозийная стойкость, жаропрочность и высокая износостойкость. Чистые элементы делятся на группы с учетом их физико-химических свойств. Сплавы более разнообразны, об их составе можно узнать по маркировке. Лом, предназначенный для переработки, также делят на категории, а еще проверяют на безопасность.

Источник: m-strana.ru

Цветные металлы — это какие? Классификация и их свойства

Все существующие металлы подразделяются на чёрные и цветные. К первой категории относится железо и сплавы на его основе. В современном мире цветные металлы – это наиболее ценный материал, используемый в производстве. Благодаря своим преимуществам, они находят широкое применение в тех отраслях промышленности, где крайне важна высокая степень устойчивости к агрессивным условиям окружающей среды.

Понятие

Цветные металлы – это вещества, в состав которых не входит железо. Используются, как правило, в виде сплавов. Благодаря своим свойствам, они имеют большую популярность в ведущих отраслях промышленности: машиностроительной, ракетной, авиационной, медицинской, электронной, приборостроительной и пр.

Цветные металлы – это, зачастую, различные виды проката, предназначенные для последующего изготовления продукции. Вопреки своему названию, они не всегда имеют яркие оттенки и сияющий блеск. Тем не менее, все цветные металлы являются ценным материалом.

Чёткой классификации не существует, чаще всего их условно подразделяют на следующие группы:

• тяжёлые;
• лёгкие;
• малые;
• легирующие;
• благородные;
• редкие.

Каждая группа содержит множество наименований веществ, имеющих различную стоимость. Например, в пункте приёма цветного металла килограмм медного лома покупают в среднем за 300 рублей, а серебряного – 7-30 тыс. рублей (в зависимости от его категории).

Добыча и обработка

После добычи руда отправляется на завод цветных металлов для переработки. Несмотря на сложность процессов обогащения и последующего изготовления заготовок, по ряду свойств все виды нежелезных материалов не имеют аналогов, чем и обусловлена их популярность.

Способ обработки цветных металлов зависит от вещества, из которого они состоят. К основным технологиям относятся:

• прессование;
• штампование;
• прокатка;
• волочение;
• ковка.

Свойства

Цветные металлы – это вещества, обладающие ценными преимуществами:

• высокой степенью теплопроводности;
• небольшой плотностью;
• невысокой температурой плавления;
• коррозионной стойкостью.

В зависимости от вида сплава значения показателей различаются, тем не менее, данные свойства очень важны в производственных процессах ведущих отраслей промышленности.

Тяжёлые цветные металлы

В эту группу входят:

Медь – это металл золотисто-розового оттенка, имеющий высокий показатель пластичности. Её главное свойство – электропроводность, за счёт которой она используется, главным образом, в приборостроении и радиоэлектронике. Кроме того, медь имеет замечательную коррозионную стойкость и легко поддаётся обработке. В сочетании с цинком образует латуни, с иными элементами – бронзы.

Свинец – это токсичный металл серого цвета. Несмотря на своё свойство, он крайне востребован в автомобильной, оружейной и медицинской отраслях промышленности. Свинец имеет небольшую температуру плавления (327°С), он податлив и легко прокатывается в тончайшие листы. Его соединения добавляют в топливо для улучшения качественных характеристик последнего, но одновременно при эксплуатации транспорта выхлопные газы существенно загрязняют окружающую среду.

Цинк в чистом виде – это металл сине-белого оттенка. При взаимодействии с воздухом его поверхность тускнеет за счёт появления оксидной плёнки. По объёму использования в ведущих отраслях промышленности цинк занимает 4 место.

Никель – металл серебристо-белого цвета. Пластичный, за счёт чего упрощается процесс обработки. Является ферромагнетиком. Зачастую, никель используют в виде сплавов со сталью, железом, хромом, золотом, серебром, магнием и пр. В чистом виде он служит материалом для изготовления труб, листов, спиралей и т.д.

Олово – металл белого или серого цвета, темнеющий при переходе в порошкообразное состояние. Имеет невысокую температуру плавления (232°С) и хорошую пластичность даже в холодном виде. В соединении с висмутом и кадмием олово используется для производства надёжных крепёжных элементов.

Лёгкие цветные металлы

Примеры веществ, относящихся к данной группе:

Алюминий – лидер по добыче и объемам производства во всём мире. Обладает высокой электропроводимостью, уменьшающейся за счёт добавления различных примесей. Трудно поддаётся сварке, но легко обрабатывается другими способами. Сплавы из алюминия находят широкое применение в авиационной, ракетной, машиностроительной, химической отраслях промышленности.

Характеристики материала в сочетании с невысокой стоимостью делают его одним из самых популярных. К примеру, в пункте приёма цветных металлов килограмм алюминия покупают за 35 – 90 рублей.

Магний – вещество серебристо-белого цвета. Оксидная плёнка металла довольно стойкая к агрессивным воздействиям окружающей среды, её разрушение происходит при нагреве до 600°С. При этой же температуре с ошеломительной скоростью сгорает и магний. Основное применение он находит в военной промышленности и при производстве пиротехнических изделий. В виде сплавов – в автомобилестроении и авиации.

Титан – весьма тугоплавкое вещество, обладающее повышенной прочностью и устойчивостью к деформации. Его особенность – парамагнитное свойство. В чистом виде применяется для изготовления различных заготовок, в виде сплавов – для производства деталей и механизмов повышенной прочности и износостойкости.

Малые цветные металлы

К ним относятся:

Сурьма – серебристо-белый металл, имеющий синеватый оттенок. Крайне хрупкое вещество, измельчить которое можно даже пальцами рук. Используется в виде сплавов, существенно увеличивая твёрдость соединённого с ней металла. Кроме промышленного применения, сурьма пользуется популярностью и в медицинской отрасли – она эффективна для лечения воспалительных заболеваний слизистой оболочки глаз.

Ртуть – металл, имеющий жидкое агрегатное состояние. Много лет применяется в медицинской отрасли (в термометрах) и передовых технологиях (в датчиках положения, ионных двигателях).

Кадмий – вещество белого цвета с ярким металлическим блеском. Наряду с повышенной твёрдостью легко режется ножом. По своим свойствам близок к ртути и цинку. В чистом виде ядовит для любых живых существ.

Легирующие цветные металлы

Примерами веществ данной группы являются:

• вольфрам,
• молибден,
• ванадий,
• кобальт.

Вольфрам – металл серебристо-белого цвета, внешне напоминающий платину. Является одним из самых тугоплавких и плотных веществ. Используется при производстве режущих инструментов (в т.ч. медицинских), боеприпасов, ювелирных изделий, деталей самолетов и ракет.

Молибден – мягкое вещество серебристого цвета, не встречающееся в природе в чистом виде. По показателю прочности немного уступает вольфраму, но легче поддаётся обработке. Основное применение находит в авиационной и ракетной отраслях промышленности.

Ванадий – серебристо-белый металл, отличающийся высокой пластичностью. В чистом виде используется редко, его основное предназначение – повышение коррозионной стойкости и улучшение механических свойств стали, применяемой в автомобилестроении.

Кобальт – вещество серебристого цвета с желтоватым или синеватым оттенком. Сплавы на его основе используются для производства инструментов, деталей медицинского оборудования.

Благородные цветные металлы

К ним относятся:

Золото – химически стойкий металл. Процесс окисления не запускается даже при расплавленном его состоянии. Растворить металл способна только смесь из соляной и азотной кислот («царская водка»). Обладает высокими тягучими показателями, хорошо поддаётся обработке. На бирже цветных металлов золото ценится высоко – цена за 1 грамм составляет 2450 рублей.

Серебро – ковкий и пластичный металл. Имеет очень высокие показатели тепло- и электропроводимости. Несмотря на свою пластичность, он весьма тугоплавкий. Не окисляется под воздействием кислорода.

Платина – среди ювелиров ценится превыше всего, используется в чистом виде. Имеет замечательные антикоррозийные свойства и высокую стойкость к любым химическим реактивам и деформациям. В приёмном пункте цветных металлов 1 грамм лома платины покупают за 1600 рублей.

Редкие цветные металлы

Примеры веществ, входящих в данную группу:

Ниобий – металл серого цвета с ярким стальным блеском. Обладает парамагнитными свойствами, имеет очень высокий показатель тугоплавкости. Широко применяется в авиационной промышленности и радиотехнике.

Тантал – вещество серебристого цвета, имеющее высокую твёрдость и плотность. Несмотря на это, легко поддаётся обработке. Применяется в металлургической, химической и ядерной отраслях промышленности.

В заключение

И чёрные, и цветные металлы – крайне востребованный материал. Они находят широкое применение в большинстве отраслей промышленности: машиностроительной, авиационной, ракетной, ядерной, военной, строительной, медицинской, металлургической, ювелирной, приборостроительной, электротехнической, химической и пр. Вместе с тем цветные металлы ценятся выше ввиду своих свойств.

Источник: www.syl.ru

Что относится к цветным металлам

Цветной металлопрокат – виды, свойства, производство и применение

Цветными называются металлы и сплавы, не содержащие железа. Сырье для изготовления проката получают из лома (переплавка) или руды различными производственными методиками (электролиз, обогащение и др.). По масштабам и уровню востребованность цветная металлургия уступает только газовой и нефтяной промышленности. Из этих особых сплавов делают металлопрокат – балки, швеллеры, круги, трубы, уголки и многое другое.

Готовые изделия широко применяются в строительной, авиационной, космической, медицинской и других областях, где выдвигаются повышенные требования к надежности и прочности.

Свойства и эксплуатационные характеристики цветных металлов

Яркий представитель этой группы – алюминий. Сплав отличается от обычного металла легким весом, коррозийной стойкостью и прочностью. Из алюминия и его производных изготавливают летательные аппараты – ракеты, самолеты и т.п. Главное свойство материала – длительное отсутствие ржавления при любых окружающих факторах, что позволяет использовать его, как сырье для емкостей пищевой и нефтехимической промышленности:

• банки для напитков;
• фольга;
• кастрюли;
• ножи и другое.

Из цветных металлов изготавливают электропровода. Наиболее распространенным материалом является медь. Она отлично проводить электрический ток и имеет низкое сопротивление, что препятствует перегревам и самопроизвольным возгораниям.

Еще одним востребованным представителем группы считается олово. Это металл характеризуется низкой температурой плавления, плотностью структуры и эластичностью. Зачастую олово используют в качестве припоя для пайки элементов.

Отдельного внимания заслуживает свинец. Это также высокоплавкий, достаточно мягкий, невероятно прочный и тяжелый металл. Свинец используется для производства:

• кислотоупорной аппаратуры;
• пуль;
• фигурного литья;
• подшипников и многого другого.

Особняков в этой группе стоят благородные или драгоценные металлы, к которым относятся серебро и золото. А также платина, палладий, осмий, родий, селен, кадмий и другие. Данные материалы демонстрируют особенно высокую стойкость к суровым эксплуатационным условиям. Они не ржавеют, не окисляются и не разрушаются под воздействием агрессивных сред (щелочи, некоторые виды кислот и прочее).

Применяются данные соединения не только для изготовления ювелирных изделий. Многие активно используются в промышленной, медицинской и военной сферах. Некоторые относятся к радиоактивным и имеют узконаправленное назначение.

Производство цветных металлов – методики и специфика процессов

Технические условия на металлургических заводах могут разниться. Однако сырьевая база и используемые методики строго контролируется государственными стандартами. Материалы (лом) регламентированы по ГОСТу Р 54564-2011, ГОСТу 1639-2009, ДСТУ 3211:2009 и другим актам. А руда по ГОСТу Р 53198-2008 и ГОСТу 14180-80.

Рассмотреть производственные процессы можно на примере сортового металлопроката из алюминия. При полном цикле завод изготавливает блюм самостоятельно. В ряде случаев заготовки приобретаются отдельно.

1. Глинозем из карьеров попадает в силосные башни, откуда по магистралям транспортируется в перерабатывающий цех.
2. Чтобы выделить из руды алюминий используется технология электролиза. Сырьевой состав расплавляется. В него погружаются электроды, через которые непрерывно проходит ток (напряжение). При образовании цепи он движется от положительного к отрицательному аноду. В качестве электродов используют прессованный обожженный уголь.
3. Под воздействием тока устойчивые соединения распадаются. Из расплава выделяется чистый алюминий.
4. Под вакуумным воздействием из ванны электролизера, полученный металл откачивается в специальные емкости. Из очищенного вещества (не в составе минерала) получают блюм для дальнейшего производства проката. Как правило, далее применяется технология литья.

Производство алюминия считается наиболее энергозатратным. Расплавить руду в печи недостаточно. Необходимо разорвать невероятно прочные внутриатомные связи алюминия и кислорода.

Последующая переработка цветного металла – изготовление проката

Химический состав сырья для производства сортового проката из цветных металлов также подлежит строгому контролю. Все потому что готовые изделия часто эксплуатируются под высокими механическими и динамическими нагрузками (опорные нагруженные элементы).

Из цветных металлов изготавливают:

• листы;
• круги;
• штриксы;
• балки;
• швеллеры;
• латунные и бронзовые трубы;
• штифты;
• уголки;
• катанку и другое.

Для изготовления различных типов проката используются разные виды станков. Блюм расплавляют в печах. Форму заготовкам придают промышленные кантователи.

При полном производственном цикле шихту, рассчитанную по составу и массе, загружают в мульды и посредством завальной машины помещают в «топку». В литейно-плавильном агрегате сырьевой материал приобретает жидкую форму. После скачивания шлака и проверки состава, металл отправляется в миксер. В нем поддерживается необходимая для работы литейной машины температура.

Наиболее распространенной методикой считается отливка прокатных заготовок (слитков) через электромагнитный кристаллизатор. Агрегат представляет собой одновитковый индуктор с внешним контуром водяного охлаждения (коллектор). Электромагнитное поле создается металлическими экранами. При непрерывном охлаждении расплавленный материал приобретает твердеют структуру (кристаллическая фаза). Готовая отливка выгружается из кессона и направляется на последующую обработку.

В прокатном цеху осуществляется резка (мерные длины), фрезерование граней, плакирование и нагрев блюма. В зависимости от конфигурации товарного продукта используют соответствующее оборудование. Производственных циклов (повторяющихся проходов) может быть несколько. Прием, хранение и отгрузка проката также подлежит строжайшему контролю.

Сфера применения

Сфера применения проката из цветных металлов невероятно обширная. Главное достоинство продукции – возможность вторичного использования. Лом перерабатывается (переплавляется) и снова поступает в производство. Данный цикл гораздо менее затратный по энерго- и материалоемкости.

Трубы из цветных металлов используются в жилищно-коммунальном хозяйстве для прокладки магистралей горячего водоснабжения. Такие сплавы выдерживают более высокие температуры и гораздо дольше не разрушаются под воздействием жидких сред. В дополнение в трубопроводах из цветных металлов создается неблагоприятная среда для роста бактерий. Это в разы повышает качество воды (запах, цвет, состав и т. д.).

В медицинской сфере эти материалы используются для протезирования. В авиации – для обшивки корпусов и изготовления рабочих узлов летательных аппаратов. В быту цветные металлы встречаются повсеместно – посуда, столовые приборы, упаковки. Уникальные эксплуатационные свойства данного материала и постоянное усовершенствование состава сплавов повышают востребованность.

Однако заказывать прокат и готовые изделия следует у проверенного поставщика, имеющего сертификаты, устанавливающего конкурентные цены и предоставляющего гарантии на всю продукцию.

Источник: metall-tut.ru