Metale nieżelazne.

 

 

Metale nieżelazne:

• Aluminium
• Magnez
• Beryl
• Tytan
• Cynk
• Miedź
• Cyna
• Ołów
• Metale szlachetne

• Antymon
• Nikiel
• Kobalt
• Chrom
• Mangan
• Krzem
• Wolfram
• Molibden
• Tantal

 

 

Aluminium

Materiałem wyjściowym do otrzymania aluminium są jego związki

 z tlenem Al

2

O

3

. 

Występują w glinie, kaolinie i boksycie. Na skalę przemysłową aluminium

otrzymywane jest z boksytu.

Boksyt występuje we Francji, w Indiach, USA, Brazylia, Rosji, Węgrzech,

Rumunii, Grecji.

Otrzymywanie aluminium odbywa się w dwóch procesach:

1. Otrzymywanie czystego tlenku węgla Al

2

O

3

 z boksytu metodą Bayera.

2. Redukcja tlenku glinowego przez termoelektrolizę.

 

 

 Procesy:

• Kruszenie
• Suszenie
• Mieszanie
• Działanie w autoklawie
• Rozcięczanie
• Rozdzielanie
• Zagęszczanie
• Filtrowanie
• Parowanie
• Kalcynacja

    Al

2

O

3

 

 

 

 

Własności aluminium 

hutniczego i najwyższym 

stopniu czystości:

• Dobrze się spawa
• Lutuje
• Obrabia plastycznie

Szerokie 

Zastosowanie:

• Budowa urządzeń
• Naczyń i pojemników
• Budownictwo
• Elektrotechnika

 

 

Stan

Lane

Utwardzone 

obróbką 

plastyczną na 

zimno

Wyżarzone 

zmiękczaj

ąco

Stopień 

czystości [%]

99,9

8

99,5

0

99,98

99,50

99,98 99,50

R

m

 [MPa]

40-

60

90-

12

0

110-140

130-180

40-70

70-

90

R

e

 [MPa]

13-

22

30-

40

100-130

100-150

15-40

20-

40

Twardość 

Brinella

12-

18

24-

32

2-30

33-40

15-19

18-

23

Wydłużenie [%]

50-

40

25-

18

5-4

8-4

55-30

35-

30

 

 

Stopy aluminium:

W porównaniu z czystym aluminium, 

wszystkie stopy aluminium odznaczają 

się podwyższoną wytrzymałością.

Dodatki stopowe wpływają na: 

współczynnik   rozszerzalności 

cieplnej, przewodność elektryczną, 

trwałość i odkształcalność. 

Pierwiastki stopowe to: miedź, krzem, 

magnez, cynk i mangan.

 

 

Magnez

Najważniejsze surowce do otrzymania magnezu to:
•  Karnalit: KCl*MgCl

2

*6H

2

O

•  Magnezyt: MgCO

3

•  Dolomit: CaCO

3

*MgCO

3

Minerały te występują prawie wszędzie w skorupie 

ziemskiej w dużych ilościach.

Otrzymywanie magnezu odbywa się w dwóch 

następujących po sobie etapach:

1. Otrzymywanie czystego chlorku magnezu,
2. Termoelektroliza.

Magnez otrzymywany jest też przez redukcję tlenku 

magnezu węglem. Odpada konieczność wytwarzania 
MgCl

2

. Wadą jest większe zużycie materiałów i energii.

 

 

Elektroliza

 

 

Zastosowanie magnezu:

• Wytrzymałość na rozciąganie 100 

MPa, wzrasta dwukrotnie po obróbce 
plastycznej na zimno.

• Stosowany jest niemal wyłącznie jako 

składnik stopowy

• Czysty magnez znajduje 

zastosowanie w pożarnictwie jako 
środek odtleniający.

 

 

Działanie dodatków stopowych 

w stopach magnezu:

• Aluminium – wytrzymałość doraźna i twardość
• Cynk – do 2% podwyższa wytrzymałość 

zmęczeniową i wytrzymałość na rozciąganie

• Mangan – odporność na korozję
• Krzem zwiększa lejność
• Cyrkon – zarodki krystalizacji, podwyższona 

wytrzymałość bez zmiany wydłużenia względnego

• Tor i cer – zwiększa żaroodporność

 

 

Beryl

• Lekki metal ma duże znaczenie techniczne
• Jest trujący
• Duża przepuszczalność promieniowania 

rentgenowskiego stosowany w lampach 
rentgenowskich

• Mała absorpcja neutronów – technika 

jądrowa

 

 

Tytan

• Duża wytrzymałość przy dobrej odporności 

na korozję i niewielkiej gęstości

• Stopy tytanu uzyskują duże wytrzymałości 

na rozciąganie – np.: TiA17Mo4 R

m

=1340M 

Pa a granica plastyczności wynosi 1230 
MPa.

• Łatwość obróbki skrawaniem
• Zła spawalność, - zaleca się łączenie 

nitowane

 

 

Cynk

Najważniejsza ruda to blenda cynkowa – ZnS, 
pozostałość to siarka, i domieszki ołowiu, żelaza, 
miedzi, kadmu.
Występuje na wszystkich kontynentach i w 
Niemczech.

Blendę praży się przy dostępie powietrza i 
otrzymuje się blendę prażoną. Dalsza 
obróbka to destylacja lub elektroliza.

 

 

Odporność i zastosowanie:

Cynk jest odporny na działanie gorącej wody, 

zanieczyszczonego powietrza, roztwory soli, zasady, 

kwasy, kwaśne środki żywnościowe (powstające sole 

cynku powodują zatrucia i schorzenia jelit).

Zastosowanie to: cynkowanie stali, stopy cynku, 

dodatek do stopów np.: miedzi, naczynia do urządzeń 

galwanicznych, odlewy modelowe, blachy do pokryć 

dachowych, ochrona katodowa kadłubów okrętów

Stopy cynku są używane do odlewania i do obróbki 

plastycznej. Wykonuje się odlewy ciśnieniowe, korpusy 

gaźników, elementy zegarów, małe części maszyn, w 

przemyśle radiowotelewizyjnym, mało obciążone 

łożyska...

 

 

Miedź

Najważniejsza ruda to chalkopiryt – CuFeS

2.

Największe złoża są w Ameryce, Afryce Rosji, 
Skandynawii, Hiszpanii i Niemczech.

Chalkopiryt w czasie prażenia oddaje część siarki. 
Następnie jest topiony w piecu szybowym i  
konwektorach do wytopu miedzi. Produkty poddaje 
się dalszej obróbce.

W trakcie wytopu, przedmuchiwania, rafinacji i 
elektrolizy uzyskuje się produkty uboczne: cynk, 
ołów, kadm, wanad,
Molibden, selen, nikiel, srebro, złoto platynę i 
pallad.

Znane są stopy miedzi: brązy i mosiądze.

 

 

Wpływ dodatków na przewodność 

miedzi:

 

 

 

Cyna

Najważniejsza ruda to kamień cynowy – kasteryt SnO

2

.

Kopalnie znajdują się Boliwii, Indii, Indonezji i Afryce.

Cyna jest metalem drogim.  Wzbogacona ruda cynowa jest 
redukowana węglem w piecach szybowych lub 
płomieniowych.
Otrzymana cyna surowa jest oczyszczana przez przetapianie.

Nie jest trująca – używana w przemyśle spożywczym.
Szerokie zastosowanie do lutowania (lutowanie miękkie)
I jako dodatek stopowy – brązów, spiży i białych metali.

 

 

Ołów

Najważniejszą rudą jest galena PbS. Występuje w Ameryce, Meksyku,
Australia Europa.
Ołów otrzymuje się przez prażenie (wydziela się siarka) i redukcję
tlenku ołowiu koksem w piecach szybowych.

Ze względu na odporność na działanie kwasu siarkowego jest używany
w przemyśle chemicznym. 
Znajduje zastosowanie jako płyty akumulatorowe, osłony kabli. 
Osłona przed promieniowaniem rentgenowskim.
Składnik stopowy cyny do lutowania miękkiego.

 

 

Nikiel

Uzyskiwany głównie z rud siarczkowych – milerytu (nikiel i żelazo są
 zmieszane z siarką), która jest wymieszana z chalkopirytem.
Występuje w Kanadzie Rosji i Chinach.

Ruda jest prażona (częściowe wydzielenie siarki) i topiona w piecach.

Nikiel daje się spawać, lutować i obrabiać skrawaniem.
Podczas obróbki na zimno umacnia się silnie.
Pod względem odporności na korozję przewyższa miedź.

Nikiel jest stosowany rzadko w postaci czystej. 80% produkcji używana
jest do stopów.

Stopy mają dużą wytrzymałość (stop Monela R

m

=500 MPa) także odporność

na działanie chemiczne oraz stopy z chromem – na korozję i temperaturę.
Zastosowano jako elementy grzejne, łopatki turbin,  filtry do kwasów itp.

 

 

Kobalt

Występuje w postaci minerałów siarczkowych razem z 
miedzią i niklem.

W przyrodzie występuje o liczbie masowej 59. Przez 
napromieniowanie neutronami można wytworzyć 
radioaktywny izotop
- kobalt 60, który wysyła promieniowanie gamma.

Głównie stosowany jako składnik stopowy. Uzyskuje się 
wysokiej jakości stale.

 

 

Chrom

Najważniejsza ruda to chromit – FeCr

2

O

4

.

 Występuje w Rosji, Afryce, Indii, Turcji, na Węgrzech.

Z rudy otrzymuje się w piecu łukowym przez redukcję węglem
stopiony żelazochrom.
Czysty chrom (99%) przez redukcję z aluminium.

Stosowany jest głównie jako składnik stopowy.
Jest też stosowany do chromowania wybłyszczającego.

 

 

Metale szlachetne.

Do metali szlachetnych zalicza się srebro i złoto oraz sześć platynowców:
rutyl, rod, pallad, osm, iryd i platyna. Występują częściowo samorodnie.

Odznaczają się dużą odpornością chemiczną.
Ze względu na cenę służą do wyrobu biżuterii, monet i naczyń stołowych.

Porównanie cen:
Wolfram/ srebro /złoto/ iryd/ platyna /osm
      1     :  2,5      :100 : 290  : 300    :  420

W technice znalazły zastosowanie tylko w ważnych elementach.