Свинець є хімічним елементом із 14 групи, таблиці Д. І. Менделєєва. Свинець отримав 82 номер. Свинець є ковким та пластичним металом сріблястого відтінку, включаючи синюватий відтінок. Елемент повсюдно поширений на поверхні Землі, легко видобувається і піддається впливу, тому що температура плавлення свинцю не є високою. Перші прикраси та свинцеві предмети розкоші (Бусинди) із застосуванням металургійної діяльності, дають право твердження, що плавлення металу як свинцю, стала першою в історії людства близько 6400 р. до н. е. Найстарішим виробом зі свинцевого сплаву вважається жіноча статуетка в одязі храму Осіріса (3100 – 2900 рр. до н.е.). Стародавній Рим виробляв до 80 тис. тонн свинцю на рік, зокрема водопроводу. На Русі метал знайшов застосування в облаштуванні дахів, для печаток при створенні грамот. Походження слів «свинець» досі не зрозуміло,сантехнік (сантехнік).
Алхіміки пов’язували елемент із Сатурном. До 1840 р. промислова революція спровокувала вироблення свинцю до рівня 100 тис. тонн, а до другої підлоги. ХІХ ст. вироблялося вже 250 тис. Тонн. До 1990-х років елемент активно застосовували у друкарні.
Плавлення свинцю
Свинець характеристика
Компонент рідко виявляється у самородному вигляді. Існує понад 80 мінеральних порід із включенням елемента, наприклад: церуссит, галеніт, англезит.
Технологічні властивості та характеристики металу
Свинець отримав типові особливості та технологічні властивості своєї групи і характеризується підвищеною тяжкістю та щільністю з традиційним сірим відтінком. При контакті з повітрям метал втрачає блиск.
Незважаючи на високу густину метал виявляє істотну м’якість, при кімнатній температурі на ньому можна залишити слід нігтем.
Щільність свинцю та його маса
Маса елемента дорівнює 82, що є причиною великої ваги. Кристалічні грати набули кубічної форми. У кутку моделі молекули та посередині всіх граней знаходиться атом.
Характеристики свинцю
Висока маса відносить речовину до списку важких компонентів. При нагріванні густина матеріалу падає.
Яка температура плавлення свинцю?
Свинець не є тугоплавкою речовиною, що виділяє її з інших щільних елементів. Речовину легко можна деформувати та прокатати у фольгу.
Температура повного плавлення свинцю – 327,46 °С. Щоб дізнатися яка точна температура плавлення свинцю досить застосувати формулу F = 1,8 ° C + 32. Таким чином плавлення свинцю відбувається при температурі 620,6 F.
Температура кипіння елемента настає за – 1749 °С. Щоб провести процедуру лиття, необхідно довести компонент до 400–450 °С.
Лиття свинцю
Варто відзначити, що при температурі -7,26 К, компонент отримує надпровідність. При плавленні компонент отримує плинні властивості, збільшується в’язкість та змінюється поверхнева напруга.
Механічні властивості
Висока пластичність стала причиною поганих якостей міцності.
- Опір розриву – до 13 МПа (у заліза показник – 250 МПа).
- Твердість по Брінеллю становить – 3,2 – 8 НВ.
- Межа при стисканні – до 50 МПа.
- Подовження матеріалу трохи більше 50-70%.
Теплопровідність вдвічі менша, ніж у Феррума, в 11 разів нижче за показник міді і становить 33,5 вт/(м·К). При кімнатній температурі значення теплоємності – 0,12 кДж/(кгК).
Електропровідність у нормальних умовах виявляє погану електропровідність: питомий опір дорівнює 0,22 Ом-кв. мм/м. У міді такий показник досягає 0,017 .
Опір корозії
За своїми інертними властивостями свинець наближається до категорії шляхетних металів. Високий поріг вступу в реакцію та наявність оксидної плівки забезпечують високу опірність іржі. Сірчана кислота, а також вугільний ангідрид, растр сірководню не впливає на елемент. У міській місцевості рівень корозії може становити -0,00068 мм/рік.
Свинець стійкий до хромової, концентрованої оцтової фосфорної кислоти. Компонент швидко руйнується в азотній та розведеній оцтовій кислоті та концентрованій сірчаній (90%).
Області застосування свинцевих сплавів
Свинець активно застосовується для джерела отриманого струму хімічним шляхом. Біля ¾ усієї маси виробленого металу використовується для створення свинцевих акумуляторів. Незважаючи на конкуренцію лужних джерел енергії, свинець виробляє електрику вищої напруги. Елемент застосовується для обмоток надпровідних трансформаторних систем. Компонент був одним із перших помічених речовин із властивостями надпровідності. Свинцевий сплав (бабіт) знайшов застосування у створенні підшипників завдяки антифрикційним властивостям. Свинець широко застосовується для створення електричних запобіжних систем завдяки можливості створення легкоплавких з’єднань з іншими металами (кадмієм або оловом).
Підшипники із свинцевого сплаву
20% всього обсягу компонента йде створення оболонки силового кабелю для підземних і підводних ліній. Свинець почали застосовувати у військовій справі за часів Римської держави як снаряди для катапульти. Сучасна промисловість виготовляє зі свинцю кулі та інші комплектуючі для спортивного інвентарю, бойової та мисливської зброї. Свинець популярний як універсальний припой, включаючи випадки, коли з’єднати метал іншим варіантом важко.
Метал активно застосовується для захисту від радіоактивного випромінювання завдяки своїй масі. Завдяки дешевизні компонент встановлюється в рентген кабінетах та на ядерних полігонах.
Також елемент використовується як частина звукоізоляційного покриття та в покрівельній справі. Також матеріал використовують у сейсмостійких фундаментах будівель та ущільнень між кладкою. Фарба зі свинцем використовується на технічних спорудах (мости, каркасні будови).
Домашні та промислові способи
Для виділення та плавлення чистого свинцю, найчастіше використовують галеніт, як основу плавки. Методом флотації збагачують концентрат до 40-70%. Далі застосовують кілька методів плавлення:
- Електротермічне плавлення.
- Спосіб термічного плавлення Ванюкова (розплавлення у рідкій ванні).
- Плавлення у шахтній (ватержакетній) печі.
Після хімічної обробки видаляють домішки інших елементів, внаслідок чого чистота свинцю досягає більше 99%.
Головними виробниками є: країни ЄС (плавлення 2200 кілотонн), США (1400), КНР (1200), РФ (1100). Також широке виробництво плавлення компонента знаходиться у Південній Корейській республіці, Україні та Казахстані.
Приготування розплаву
Для початку плавлення в домашніх умовах підбирається ємність із жаростійкою ручкою, яка витримає високу температуру. Оскільки температура плавлення свинцю 327,46 °С, то для такої функції підходить старий кухонний чайник або подібне побутове начиння. У домашніх умовах можна застосовувати чавунний посуд, за відсутності інших варіантів використовують консервні ємності, з використанням плоскогубців у вигляді високої температури операції. Наперед слід передбачити майбутнє місце захоплення банки інструментом. Для зручності, в жерстяній банці можна зробити отвір в районі обідка. Це дасть змогу точно виливати метал з високою температурою, у потрібному місці, без потік розплавленої маси зовні ємності.
Оброблюваний матеріал подрібнюють і позбавляють масу зайвих включень будь-якими доступними способами. Що краще буде подрібнений метал, то швидше він розплавиться. Місткість необхідно надійно встановити над джерелом вогню та прогріти для ліквідації вологи та сторонніх домішок.
Кипіння свинцю досягається за температури понад 1700 °C. У домашніх умовах таку температуру створити неможливо, проте при температурі 700 ° C елемент виявляє високу леткість. Таким чином за відсутності спеціального обладнання та практичної необхідності, не варто доводити свинець до температури з червоним відтінком, через шкідливість випарів для навколишніх осіб.
Процес плавлення та заливання
У ємність, що підігрівається, не варто відразу занурювати весь брухт. Контактувати з нагрітим дном буде лише тонкий шар, а решта придбаної температури розсіюватиметься в масі свинцю. Для ефективної плавки краще кинути невелику кількість у вже розігріту ванну поступово поміщаючи інші частини. Це збільшить площу розігрітої маси з високою температурою.
Після розігріву всієї маси брухту. На поверхні утворюється шар шлаку, який потрібно прибрати ложкою з довгою ручкою або подібним засобом. Якщо маса отримала єдину розігріту консистенцію, її варто перемістити в попередньо розігріту форму. Низька температура плавлення провокує швидке застигання кристалічний вигляд. Якщо форма не розігріта, свинець почне нерівно лягає прямо під час заливки, і виріб вийде неоднорідним із присутністю дефектів.
Рибальські лаки
Свинцеві вироби, статуетки або рибальські снасті можна покривати лаком, який використовується рибалками. У любителів риболовлі є кілька функцій для цього інгредієнта. Однак із запобіганням оксидного шару на поверхні розчин також ефективно справляється. Виробляють рідину для надання старим наживкам та грузилом колишнього блиску.
Методи позбавлення оксиду
Під час взаємодії з повітрям між атомами металу та навколишнім середовищем утворюється іонний зв’язок. Кисень віддає два електрони. На поверхні швидко виникає окисний шар. Така оксидна плівка здатна запобігти подальшому впливу ворожого середовища. Плівка також стає бар’єром під час передачі електрики.
Оксидна плівка на продукті, виготовленому зі свинцю, з’являється через малий проміжок часу. Механічна очистка – досить трудомістке і марне заняття. Відразу після успішного зняття шару, утворюючи поле, і оголені атоми вступають у зв’язок із новими атомами повітря. Створити захист для предмета можна при використанні соняшникової олії. Також актуальний варіант з графітовим мастилом та лаком.
Для домашнього вжитку відмінно підходить олія соняшника. Масло наливають у миску, після чого рідину поміщають необхідний виріб зі свинцю. При правильній витримці (близько 5 хвилин) необхідно витягнути виріб з олії і дати йому просохнути на підготовлених серветках.
У разі виробництва зменшення поширення оксидних включень лежить на поверхні деталей застосовують графітову мастило. Мастило не є рідкісним або дорогим, проте в побутових умовах воно рідко виявляється в наявності. Такий засіб продається в автомагазинах та господарських торгових точках. При належному відношенні свинцева поверхня тривалий час демонструватиме блиск.
Графітове мастило для свинцю
Якщо оксидна плівка успішно покрила поверхню, існують способи її видалення. Для цього застосовується концентрований розчин кислоти. Для таких дій потрібна спеціальна підготовка, включаючи наявність скляного хімічного інвентарю. Звичайні столові банки чи миски не підійдуть. Реактивні інгредієнти можуть завдати шкоди людині, залишити опіки на тілі.
Вітається використання захисних окулярів та маски.
Вироб, що обробляється, занурюється в кислотний розчин. Необхідно зачекати, поки плівка оксиду буде зруйнована. Після успішного підйому розчину обробляється поверхня для захисту маслом або лаком.
Техніка безпеки
Розплавлений свинець здатний зробити значні каліцтва та опіки. Крапля миттєво пропалить одяг та потрапить на відкриту поверхню шкіри. Рідка форма свинцю може при витіканні потрапити на предмети, що легко займаються, і спровокувати пожежу в приміщенні. Якщо в рідкий розплав проникає вода, відбувається різкий спалах з поширенням дрібних бризок металу по всій площі. Такі включення можуть потрапити на шкіру та очі, що болісно та небезпечно для органів людини. Таким чином, обов’язково під час роботи необхідно використання одягу, який покриє все тіло, включаючи рукави, надягайте головний убір. Тканина повинна бути з високою вогнетривкістю та термостійкістю. На обличчя необхідно надіти маску та захисні окуляри.
Приміщення, в якому проводять плавку, необхідно добре провітрювати через токсичність випаровування свинцю. Якщо маски немає в наявності, використовуйте ватно-марлеву пов’язку. При попаданні в організм свинець може спровокувати та посилити низку хворобливих процесів, накопичуючись в органах, елемент викликає гостре отруєння.