Кто как плавит свинец дома.

Оптимальная температура плавления свинца дает возможность использовать данный металл в различных сферах: от образования сплавов и припоев до изготовления деталей и пластин АКБ. Каждый домашний мастер, который хотя бы раз занимался спайкой деталей на микросхемах, знает о популярном припое на основе свинца и олова. Но при какой температуре плавится легкоплавкий свинец?

Важно! Свинец может переплавляться в домашних условиях только с соблюдением определенных мер предосторожности.

Физические характеристики свинца

Свинец, или плюмбум, – это пластичное химическое вещество из группы легкоплавких цветных металлов, обладающее высокой вязкостью, что обеспечивает легкий процесс его обработки. В системе химических элементов это вещество имеет порядковый номер 82 и обозначается сочетанием символов «Pb».

Материал хрупкий и легко реагирует на механическое воздействие – на нем остается выемка даже при нажатии ногтем, его просто разрезать обычным кухонным ножом, однако разломать его на отдельные фрагменты довольно сложно. Этот металл имеет серебристо-белый цвет с синеватым оттенком. Он легко окисляется, находясь на открытом воздухе, поэтому свежесделанный срез материала моментально потускнеет.

Рассматриваемое вещество обладает нижеследующими физическими характеристиками:

Плотность металла равна 11,3 г/см³;
Температура плавления свинца составляет +327,46 °C. Процедура литья этого компонента возможна при его доведении до +420-450 °C;
Температура кипения – 1749 °C выше ноля;
Удельная теплоемкость металла при комнатной температуре (+18 °C) равняется 127,5 Дж/кг, однако при доведении его до кипения этот показатель возрастает;
Относительная (удельная) теплота расплавления составляет 25 кДж/кг;
Удельная электропроводность при нормальных условиях (+18 °C) равна 4,8∙10-4, а это лишь 7,8% от соответствующего показателя серебра, что делает свинец идеальной основой для припоя;
Металл является токсичным.

Температура плавления свинца дает возможность подогревать компонент в ковше даже на открытом огне с последующим розливом в требуемые формы, например, при изготовлении пуль.

Для информации. Плавка металлов совершается посредством нагревания. Значение перехода твердого вещества в текучее агрегатное состояние (жидкость) именуется температурой плавления. Эта величина зависит от параметров составных компонентов, которые формируют сплав. Например, температура плавления олова равна +232 °C. Составы для пайки, содержащие эти вещества (олово – 59 %, свинец – 40 %), расплавляются при +183,3-190 °C. Если увеличить в подобных припоях содержание олова, то переходная температура будет увеличиваться и стремиться к показателю, при котором плавится олово (+232 °C).

Самостоятельная переплавка

Плюмбум, имеющий низкую точку расплавления, дает возможность его применять для самостоятельного литья различных фигур и поделок, украшений, грузил для рыбной ловли, пуль для охоты. При этом важно придерживаться общепризнанных правил безопасности при переплавке металлических веществ и быть при этом очень внимательным.

Плавление чистого свинца или сплавов на его основе необходимо совершать по нижеследующему своду инструкций и рекомендаций:

Помещение, в котором будет производиться плавка металла, должно быть хорошо проветриваемым. Можно проводить данный процесс и на открытом воздухе;
В роли теплового источника может выступать ручная горелка, а в качестве емкости для плавления подойдет любой сосуд, выполненный из более устойчивого к нагреву и прочного металлического материала;
Процесс плавления плюмбума прост – после размещения материала в сосуд необходимо включить тепловой источник на предельно возможную мощность и сосредоточить поток тепла прямо на свинцовое вещество. Перевод большого количества материала в жидкое состояние совершается не сразу, а через некоторое количество времени;
После завершения процедуры по переплавке свинцового сплава необходимо отключить горелку. Материал сразу можно заливать в литейные формы, которые заранее должны быть подготовлены;
Емкость с полученной жидкостью можно брать в руки только специальными термоустойчивыми рукавицами. При этом ее необходимо аккуратно крутить по кругу, дабы предотвратить формирование воздушных пузырей;
Заливка жидкого свинца в литейную форму должна производиться на расстоянии вытянутой руки, чтобы предупредить обжигание раскаленными испарениями от металла открытых участков тела;
После наполнения формовочной емкости ее требуется оставить остывать до приемлемой безопасной температуры;
Если при разливании сырья по формам произошло его пролитие, то удалить его легко посредством механического воздействия отверткой или долотом после застывания. Далее эти куски могут использоваться при последующей плавке;
Стоит учесть, что металл отлично смешивается с иными металлами. Соответвенно, учитывая параметры этих дополнительных компонентов, можно самостоятельно производить разнообразные сплавы, доводя температуру плавления до требуемого показателя. Например, добавив определенное количество в расплавленный плюмбум олова и немного канифоли, можно получить хороший припой домашнего приготовления для паяния цветных металлов с хорошей электропроводимостью;
Рекомендуется при работе с металлами, а именно их плавлением, использовать специально предназначенную для этих процедур одежду и перчатки от проверенных производителей, так как это предупредит многие повреждения различных участков кожи;
Важно перед началом литья удостовериться в том, что формовочная емкость полностью сухая, так как при наличии даже малого количества влаги в форме может произойти ежесекундное ее испарение, что влечет за собой проникновение горячей смеси на тело.

Области применения

Плюмбум уже давно известен человечеству. Несколько тысяч лет назад, еще во времена древнеримского господства, это вещество использовалось при производстве водопроводных труб для акведуков и транспортировки воды в здания.

В природе имеется порядка 180 горных пород и минералов, которые содержат в разной степени этот химический элемент. Свинцовые месторождения обычно сочетают в себе залегание и иных руд: серебряных, медных, цинковых и висмутовых.

Свинец активно применяется в жизнеобеспечении человека. Применение плюмбума в промышленности дает возможность изготавливать следующие изделия и вещества:

пластинки для автоаккумуляторов;
литые шрифты, применяемые в типографиях для печати текстовой информации;
оболочки для защиты силовой кабельно-проводниковой продукции;
различные сплавы и составы для пайки;
подшипниковые соединения;
грузила для рыбной ловли;
красящие смеси (красители);
дроби и пули для охотничьих ружей;
разнообразные защитные средства от пагубного воздействия радиоактивного излучения.

Интересно знать. Совсем недавно этот популярный металл даже применялся в качестве примеси к топливу для повышения октанового числа и поиска сероводорода (H2S), однако постепенно этот метод перестали применять из-за токсичности свинца.

Так как плюмбум – это токсичное химическое вещество, то при работе на месторождениях различных руд, применении этого металла и соединений с ним на производстве и при его выплавке возможно отравление организма. При появлениях неприятных ощущений при работе с ним рекомендуется незамедлительно обратиться за помощью к врачу.

Также возможны и бытовые отравления свинцом, например, при употреблении продуктов, которые длительное время хранились в посуде или упаковочных материалах, какие содержат это вещество.

Невысокий температурный показатель расплавки свинца, его вязкость и податливость, а также целый ряд других количественных и качественных свойств этого металла делают его поистине неоценимым в человеческой жизнедеятельности.

Видео

Применение >> Типовые примеры >>

Плавление свинца

моделирование нагрева металла, температура плавления свинца

Пример подготовил Борисов С., студент электромеханического факультета СПбГПУ

В тигле находится свинец. Определить время плавления свинца и нагрева расплава до требуемой температуры, 350 градусов.

Тип задачи:
Теплопередача нестационарная.

Геометрия:

Нагрев осуществляется со дна тигля. Охлаждение происходит со всех свободных поверхностей.

Дано:
Теплопроводность жидкого свинца 35.3 Вт/K·м
Удельная теплоемкость жидкого свинца 150 Дж/кг·К
Плотность жидкого свинца 9810 кг/м 3

Теплопроводность твердого свинца 35.3 Вт/K·м
Удельная теплоемкость твердого свинца 130 Дж/кг·К
Плотность твердого свинца 11340 кг/м 3
Удельная теплота плавления свинца 25000 Дж/кг

Теплопроводность тигля 47 Вт/K·м
Удельная теплоемкость тигля 460 Дж/кг·К
Плотность тигля 7800 кг/м 3

Начальная температура 0 градусов
Конечная температура 350 градусов.
Тепловой поток нагревателя 223000 Вт/м 2
Коэффициент конвекции с поверхности тигля и свинца 30 Вт/K·м 2

Решение:

Сначала происходит нагрев твердого металла, затем его плавление, и позже нагрев жидкого металла. Каждый процесс смоделирован отдельно.

Процесс нагрева твердого свинца смоделирован в первой части. Свинец достигает температуры плавления после 1800 секунд нагрева.
При достижении температуры плавления температура свинца не меняется. Идет процесс расплавления. Время плавления определяется вручную:
Объем свинца V = 3045 см 3
Масса свинца m = V * ρ = 3045 * 11.34 = 34530.3 гр (34.5кг)
Теплота плавления Q = m * λ = 34.5 * 25000 = 8625000 Дж
Входящий тепловой поток F = 954.21 Вт
Время плавления t = Q / F = 8625000 / 954.21 = 903.8 сек.
Процесс дальнейшего нагрева идет от температуры, полученной в первой задаче (за время плавления температура не менялась). Для передачи температуры из одной задачи в другую используется связь задач.

И практически минимальную твердость (можно резать ножом). Температура плавления свинцатакова, что его можно расплавить на костре или в домашних условиях. В чистом виде свинец быстро покрывается оксидной пленкой и тускнеет. При свинец инертен к большинству кислот.

Свинца, не имеющего примесей, примерно около 328 градусов. В расплавленном имеет неплохие литейные качества. При заливке свинца в песчаную форму нужно, чтобы металл обладал хорошей жидкотекучестью, с этой целью расплав доводят до температуры, превышающей точку плавления ориентировочно на 100-120 градусов. Легко поддается механической обработке, ковке, высокая пластичность металла позволяет без труда прокатать его до минимальной толщины листа.

Свинца находится в пределах 1749 градусов.

В расплавленном виде имеет заметную летучесть, которая повышается с ростом температуры. Свинцовая пыль, пары оксидов и самого свинца являются ядом для человеческого организма. Наличие в организме 0,3 г свинца или его компонентов приводит к тяжелому отравлению. В процессе кристаллизации свинец подвержен большой усадке, обычно она составляет порядка 3,5%. В земной коре свинец чаще всего содержится в виде соединений, в чистом виде он встречается довольно редко.

Установлено, что главным образом он встречается в виде сульфидов в различных породах.

В качестве примесей в нем могут быть такие элементы, как сурьма, медь, железо, олово, висмут, мышьяк, натрий и пр. Большая часть примесей нежелательна, особенно при изготовлении ответственных деталей, т.к. они приводят к видоизменению химических и механических свойств металла. Цинк и висмут снижают устойчивость свинца к кислотам. Присутствие магния или кальция приводит к повышению прочности, а металл, легированный сурьмой, характеризуется многократным увеличением твердости.

Медь увеличивает стойкость изделия из свинца к воздействию серной кислоты, барий и литий повышают твердость. Температура плавления свинца при наличии примесей не претерпевает значительные изменения. Спектр применения изделий из свинца достаточно широкий. Основными потребителями этого материала считается кабельное и аккумуляторное производство, где он используется в качестве оболочки кабеля и при производстве аккумуляторных пластин.

Из свинца изготавливают дробь и пули. Низкая температура плавления свинца позволяла в прошлые времена охотникам самим делать пули и дробь.

Антикоррозионные способности свинца позволяют применять его для нанесения защитного слоя на предметы, изготовленные из железа. Кроме того, это свойство свинца широко применяется при изготовлении лакокрасочных изделий. Главным компонентом корабельного сурика, которым красят подводную часть корабля, является пигмент, в основе которого лежит свинец.

Свинцовая оболочка кабеля способна защитить от коррозии электрический и телефонный кабель, проложенный под землей и водой, в агрессивной среде. При какой температуре плавится висмут и кадмий, учитывают при изготовлении электрических предохранителей. До сегодняшнего дня востребованы свинцовые аккумуляторы в автомобильной, оборонной и ряде других отраслей экономики. Правда, в последние годы стали активно использовать кадмиево-никелевые аккумуляторы.

Свинец в составе сплавов широко применяется при изготовлении баббитовых подшипников, припоя из олова и свинца, типографских сплавов. Листы, изготовленные из свинца, экранируют рентгеновские лучи и Авария, произошедшая в 1986 году на Чернобыльской АЭС, сопровождалась интенсивным радиоактивным излучением, для того чтобы остановить процесс в реакторе, использовали мешки с дробью и болванками свинца.

Для защиты людей, находящихся на вертолетах, подающих этот груз, были использованы свинцовые листы. Уникальные свойства свинца в этом случае оказались незаменимыми.

Cтраница 4

Плавкостью называется способность металлов при определенной температуре переходить из твердого состояния в жидкое. Эта температура называется температурой плавления. Различные металлы имеют различную, но определенную (для данного металла) температуру плавления. Сплавы не имеют постоянной и определенной температуры плавления, она зависит от количества и свойств элементов, входящих в сплав. Так, например, если температура плавления свинца 327 С, а олова 232 С, то сплав олова в количестве 62 % со свинцом в количестве 38 % (так называемый припой) имеет температуру плавления 183 С.

Плавкостью называется способность металлов при определенной температуре переходить из твердого состояния в жидкое. Эта температура называется температурой плавления. Различные металлы имеют различную, но определенную (для данного металла) температуру плавления. Сплавы не имеют постоянной и определенной температуры плавления, она зависит от количества и свойств элементов, входящих в сплав. Так, например, если температура плавления свинца 327 С, а олова 232 С, то сплав олова (62 %) со свинцом (38 %), называемый припоем, имеет температуру плавления 183 С.

В тигельных печах обычно нет термопары или термометра для измерения температуры. О примерной температуре в печи судят по цвету нагретого керамического муфеля: темно-красное каление - 700 С, ярко-красное - 950 С, желтое - 1100 С. Через 10 - 12 мин тигель осторожно вынимают, захватив тигельными щипцами. Нужно подчеркнуть, что эту операцию целесообразно выполнять без задержки, не давая тиглю охладиться. При охлаждении металл может иногда приплавиться к тиглю и тогда его трудно извлечь, не разбив тигель. Для восстановления выбирают оксиды низкоплавких металлов (температура плавления свинца 327 С, олова 232 С), чтобы получить расплавленный металл в лабораторных условиях.

Свинец пластичен и вязок, легко поддается обработке. Свежий разрез свинца на воздухе быстро тускнеет, так как свинец окисляется кислородом воздуха. Вследствие большой вязкости свинец трудно ломается. Механическая прочность свинца весьма невысокая. Он настолько мягок, что чертится ногтем, легко режется ножом, легко сгибается и рвется даже при сравнительно небольшом усилии. Теплопроводность свинца между 0 и 50 равна 30 ккал мчас С, теплоемкость между О и 100 равна 0 031 ккал. С, коэфициент линейного расширения равен 0 0000276 - 0 0000293, уд. Температура плавления свинца 327 5, поэтому его очень легко можно расплавить в ковше на простом очаге и отлить в любую форму. Простота обработки является наиболее ценным свойством свинца по сравнению с другими материалами.

Свинец - серовато-белый, блестящий в свежем изломе металл, расположенный в IV группе системы Менделеева, с порядковым номером 82, Кларк свинца 1*10в-4%. Молекулярный вес свинца 207,21 Параметр решетки а0=4,9389 А.
Свинец мягок, чертится ногтем, непрочен, хорошо прокатывается и куется, но плохо вытягивается в проволоку. При давлении 5 т/см2 твердый металл переходит в текучее состояние.
Удельный вес твердого свинца 11,35; в пределах от 328 до 750° его удельный вес изменяется от 10,654 до 10,188.
Температура плавления 327,4°, температура кипения 1750° (по другим данным 1525-1540°). Заметная летучесть появляется при температуре около 900°.
Удельная теплоемкость свинца при 18° равна 0,029 кал, а расплавленного - 0,034 кал. Скрытая теплота плавления 5,6 кал, скрытая теплота испарения 230 кал.
Теплопроводность свинца при 18° равна 0,083 кал/см*сек, или 7,5% от теплопроводности серебра.
Удельное электрическое сопротивление свинца равно 20,68 мом/см3 при 18°, или 7,77% от электропроводности серебра.
Под влиянием влажного воздуха поверхность свинца окисляется с образованием пленки Pb(OH)2. Под влиянием SO3 или CO2 гидрат окиси свинца превращается в практически нерастворимые в воде сернокислое или углекислое соединения.
Газы O2, SO2, H2, N2, CO, CO2 не растворяются в свинце.
Свинец хорошо растворяется в разбавленной азотной кислоте; в серной и соляной кислотах при комнатной температуре он не растворяется, так как образующиеся хлорид и сульфат свинца покрывают его плотной нерастворимой пленкой. В этих кислотах свинец растворяется лишь при нагревании до 200-250°. Так же устойчив чистый свинец и к щелочам, аммиаку, хлору и содержащим хлор растворам, органическим кислотам и маслам.
Присутствие примесей, как правило, снижает коррозионную устойчивость свинца.
Свинец легко сплавляется со многими металлами, однако с железом он не сплавляется, что позволяет вести обработку свинца в железной аппаратуре.
Ниже приведены составы наиболее распространенных сплавов на свинцовой основе, %:

Свинец входит также в состав легкоплавких сплавов (переходящих в жидкое состояние при температуре ниже 100°), содержащих олово, кадмий, висмут и ртуть.
Из химических соединений свинца наибольшее значение в технологии его получения имеют сульфид (PbS), окись (PbO), сульфат (PbSO4) и карбонат (PbCO3).
Сернистый свинец PbS (природный минерал галенит) плавится при 1135° и при 950° интенсивно испаряется. Упругость его паров при 1000° достигает 17 мм рт. ст., при этом упругость диссоциации его равна 1,26*10в-1 мм рт. ст.
Температура воспламенения частиц сульфида размером 0,25 мм в присутствии кислорода воздуха 360-380°. Окисление протекает с образованием окиси и сульфата свинца Сернистый свинец растворим в металлическом свинце (рис. 2). При 1040° однородный сплав расслаивается, и нижний слой его содержит 19,4% PbS. В твердом состоянии Pb и PbS взаимно нерастворимы.
Окись свинца PbO плавится при 883°, интенсивно улетучивается при 950-1000° (при которых упругость паров равна 1,8-3,7 мм рт. ст.), кипит при 1472° и при нагревании диссоциирует на свинец и кислород При 1100° упругость диссоциации достигает 1,3*10в-13 мм рт. ст. В свинце PbO нерастворима.

Существует две разновидности окиси свинца, желтая аморфная окись свинца в виде порошка и кристаллический глет.
Окись свинца является амфотерным окислом с более резко выраженными основными, чем кислотными свойствами Глет образует ряд легкоплавких соединений с кремнеземом (силикаты), а также с окислами кальция, магния, алюминия и железа.
С окислами щелочных металлов окись и перекись свинца образуют ряд соединений. Соединения типа Me PbO2 называются плюмбитами, соединения типа MePbO3 - ппюмбатами. В свою очередь различают Me РbО3 - метаплюмбаты и Me2PbO4 - ортоплюмбаты. Плюмбаты - соединения непрочные.
Сульфат свинца PbSO4 (природный минерал англезит). Плотность колеблется от 5,92 до 6,39; разлагается между 900 и 1000°, температура плавления (по различным данным) изменяется от 1080 до 1170°, теплота образования 216200 кал. При нагревании PbSO4 разлагается с образованием основного сульфата. 6РbО*5SO3, при прокаливании в атмосфере H2 или CO образует смесь из Pb и PbS с выделением SO2. При нагревании с углем до 700-800° можно получить PbS, Pb и PbO.
Установлено образование трех основных солей: 3РbО*PbSO4, 2РbО*PbSO4 и PbO*PbSO4. По данным Шенка и Росбаха и Егера и Гермса, изучивших диаграмму плавкости системы PbSO4-PbO, пере численные соли образуют ряд эвтектик, плавящихся при температуре около 950°.
Карбонат свинца PbCO3 (природный минерал церуссит) при нагревании диссоциирует с образованием PbO и CO2. Эта реакция начинается при температуре ниже 200° и при 285° упругость CO2 достигает 760 мм рт. ст.
Основной карбонат свинца, близкий по составу к 2РЬСO3*Pb(OH)2, применяется как краска.

25.03.2019

На предприятии Algerian Qatari Steel, располагающемся в населённом пункте Беллара, стартовали «горячие» проверки проволочного стана с показателем мощности примерно...

25.03.2019

Высочайший уровень надёжности снабжения электричеством для ответственных потребителей можно достигнуть посредством эксплуатации автономных генераторов. Принимая во...

25.03.2019

Комплекс зданий и сооружений, находящийся на границе нескольких областей, где оказываются услуги таможенного оформления грузов, получил название склада временного...

25.03.2019

В последние годы объёмы производства пластмассовой продукции сильно увеличились, поскольку она позволяет решить большое количество бытовых, а также промышленных проблем....

25.03.2019

Не так давно металлургическое предприятие из Вьетнама Hoa Sen Group, считающееся одним из самых крупных изготовителей стального сырья на территории государства, приняла...

25.03.2019

После согласования проекта строительства и производства всех необходимых металлических конструкций, наступает ещё она крайне важная стадия – монтажные работы на...

25.03.2019

Вся кабельная продукция рассчитана на определённый период использования, а также хранения. После того, как он заканчивается, необходимо в обязательном порядке выполнить...

25.03.2019

Зарегистрированная на территории главного населённого пункта Великобритании корпорация из Чили Antofagasta официально начала воплощение в жизнь программы, направленной...

25.03.2019

На сегодняшний день приобрести зубчатые приводные ремни разнообразной длины вы можете в компании «Мир ремней Беларусь». Офис фирмы находится в городе Минск, Республика...

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: