Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению свинцовых сплавов с сурьмой и цинком, которые могут использоваться для изготовления оболочек электрических кабелей и пластин аккумуляторов.
Сплав на основе свинца, содержит сурьму, и для повышения коррозионной стойкости дополнительно легируется цинком, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сурьма - 0.4 – 5.0
Цинк - 0.01 – 0.5
Свинец - остальное
Сплав, содержащий свинец и сурьма, отличающийся тем, что дополнительно содержит цинком, при следующем соотношении компонентов, мас. в %:
сурьма - 0.4 – 5.0
цинк - 0.01 – 0.5
свинец - остальное
Изобретение относится к сплавам на основе свинца, которые могут использоваться для производства анодов при электрохимическом производстве металлов, в аккумуляторной промышленности и кабельной техники в качестве защитной оболочке силовых и телефонных кабелей.
Известными аналогами к заявляемому сплаву свинца с сурьмой являются сплавы на основе свинца, содержащие, мас.%, сурьма – 0.2; медь – 0.5; теллур – 0.05; свинец – остальное [1,2]. Также известен сплав следующего химического состава, мас.%: сурьма – 0.2; медь – 0.05; теллур – 0.05; галлий – 0.005 ÷ 0.1; свинец – остальное [3].
Известны многочисленные свинцовые сплавы различного назначения, в том числе сплавы на основе свинца с сурьмой, которые включены в ГОСТ 1292-81. Среди этих сплавов наиболее близким (прототипом) к заявляемому изобретению являются сплавы марок ССу, ССу2, ССу3 по ГОСТу 1292 – 81, содержащих 0.4 – 5.0 мас.% сурьмы [4].
В качестве прототипа нами выбран сплав свинца с сурьмой марки ССу3 (ГОСТ1292 – 81), который по химическому составу является близким к заявляемому сплаву, т.е. содержит 2.5 – 3.5 мас.% сурьмы [4].
Однако известные свинцовые сплавы, содержащие сурьму и других легирующих компонентов характеризуются значительно меньшим уровнем коррозионной стойкости и соответственно не обеспечивают должный уровень долговечности изготавливаемых из них изделий.
Целью изобретения является разработка несложного по составу свинцового сплава обладающего достаточно высоким уровнем коррозионной стойкости.
Для достижения данной цели в сплав свинца с сурьмой (0.4-5.0%) дополнительно вводится цинк, при следующем соотношении компонентов, мас.%.
сурьма - 0,4 – 5,0
цинк - 0,01 – 0,5
свинец - остальное.
Цинк – это металл, стоящий в таблице Д.И. Менделеева, под номером 30, плавится при температуре 419 °С, при температуре кипения 913 °С - начинает превращаться в пар. При обычном температурном режиме, состояние хрупкое, а при ста градусах начинает гнуться.
Цвет цинка сине-белый. При воздействии кислорода появляется окисление, а также покрытие карбоната, предохраняющего металл от дальнейшей реакции окисления. Появление на цинке гидроокиси обозначает то, что вода на химический элемент не действует.
Цинк - химический элемент, имеет свои отличительные свойства, преимущества и недостатки. Он широко применяется в повседневной жизни человека, в фармацевтике и металлургии.
Изобретение может быть осуществлено путём синтеза заявленного сплава, заключающегося в следующем: в нагретую до температуры 650 0С расплав свинца первоначально вводят металлическую сурьму из расчета 0.4 – 5.0 мас.%), удаляют шлак, и после этого вводят металлический цинк из расчёта (0.01-0.5 мас.%). Снова удаляют шлак и отливают образцы для исследования коррозионных свойств. Плавка сплавов проводится в шахтных лабораторных печах типа СШОЛ. Из полученных сплавов отливают образцы цилиндрической формы диаметром 8мм и длиной 100-140мм для коррозионно-электрохимических исследований.
Торцевая часть полученных таким образом образцов (электроды) шлифуются, полируются до зеркального состояния, затем промывается и обезжиривается спиртом и погружаются в электролит 3%-ного NaCl.
Исследования коррозионно-электрохимических свойств сплавов проводилось потенциостатическим методом на потенциостате ПИ – 50 – 1.1 при скорости развёртки потенциала 2 мВ/с. В качестве электрода сравнения использовали хлорид-серебряный, а в качестве вспомогательного платиновый электрод.
Химический состав и коррозионно-электрохимические свойства заявляемого сплава и прототипа, в среде электролита 3%-ного NaCl приведены в таблице. Видно, что заявляемые сплавы отличаются значительно меньшей скоростью коррозии и соответственно являются более коррозионностойкими. Если скорость коррозии свинцового сплава ССуЗ (прототип) составляет 19.10 г/м2.час, в среде электролита 3%-ного NaCl, то у сплава ССуЗ, содержащего 0.5 мас.% цинка, данный показатель равняется 12.54 г/м2.час, что почти на 60% меньше.
Коррозионно-электрохимические характеристики сплава свинца с сурьмой марки ССу3 с цинком, в среде электролита 3%-ного NaCl.
|
Содержание цинка в сплаве ССуЗ, мас.% |
Скорость коррозии |
Электрохимические потенциалы В, (х.с.э.) |
|||
|
К.103, г/м2·час |
iкор.102 А/м2 |
– Есв.кор. |
– Еп.о. |
– Ер.п. |
|
|
0,01 0,05 0,1 0,5 |
14,47 13,89 13,31 12,54 |
0,75 0,72 0,69 0,65 |
0,536 0,532 0,528 0,525 |
0,355 0,345 0,339 0,333 |
0,467 0,449 0,440 0,440 |
|
Сплав ССуЗ (прототип) |
19,10 |
0,99 |
0,540 |
0,358 |
0,470 |
Примечание:
k – скорость коррозии;
iкор. – плотность тока коррозии;
– Есв.кор. – потенциал свободной коррозии;
– Еп.о. – потенциал питтингообразования;
– Ер.п.. – потенциал репассивации.
Это показывает, что при изготовлении защитных оболочек кабелей из заявляемого сплава можно на 60% уменьшить толщину, и соответственно металлоемкость единицы изделий и получить за этот счет существенный экономический прибыл.
1. Патент Японии №45 – 1555, класс. 10P4, 1970
2. Авторское свидетельство СССР №170692, 1964
3. Авторские свидетельство СССР №1442063, 1988
4. Сплавы свинцово-сурьмянистые (ГОСТ 1292-81)
