Илья Мельников - Художественная обработка металла. Цветные металлы и их сплавы
В холодном состоянии легко разбивается молотком, при нагреве до 150°С становится пластичным, легко куется, катается в тонкие листы и вытягивается в проволоку. При нагреве выше 150°С пластичность вновь исчезает, а при 250°С цинк становится настолько хрупким, что может быть измельчен в порошок.
При нагревании цинк сильно расширяется, сильнее, чем все другие металлы.
Плохо обрабатывается режущими инструментами, напильник забивается.
В чистом виде цинк применяется в полиграфической промышленности при изготовлении клише для печати, в химической промышленности для производства цинковых белил, благодаря коррозионной стойкости он применяется для покрытия стальных листов (цинкованное железо) и т.д.
В прикладном искусстве цинк применяется в чистом виде и в сплавах. Из листового цинка выполняется техникой дифовки и чеканки с последующей монтировкой крупные декоративные скульптуры, барельефы, и другие архитектурные украшения. Благодаря высокой жидкотекучести цинка из него выполняют тонкие ажурные работы, выплавлялись подсвечники, настенные бра, канделябры и др. Эти изделия тонировались под бронзу или золотились. Литьем исполнялись и круглые декоративные скульптуры, которые отливались по частям, а затем спаивались оловянно-свинцовом припоем.
В художественном деле применяют сплавы, содержащие цинк, например, латунь, нейзильбер.
Интерес представляют легкоплавкие цинковые сплавы для литья под давлением и в кокиле. Они высокопроизводительны и экономичны, благодаря малому износу форм. Эти сплавы применяются для литья различных деталей: эмблемы, марки на автомобилях, холодильниках и др.
Легкоплавкий цинковый сплав повышенной прочности состоит из 93 процентов цинка, 4 процентов алюминия и 3 процентов меди; сплав средней прочности состоит из 95 процентов цинка, 4 процентов алюминия и 1 процента меди. От растрескивания эти сплавы предохраняет 0,3 процента добавленного магния.
Цинк часто применяется в качестве гальванических покрытий для увеличения коррозийной стойкости изделий и в иных целях.
Алюминий – металл серебристо-белого цвета, мягкий, пластичный, хорошо тянется и прокатывается в холодном состоянии. Удельный вес 2,7 – он в три раза легче меди и в четыре раза легче серебра.
На воздухе покрывается оксидной пленкой, предохраняющей его от дальнейшей коррозии. Из-за постоянно присутствующей оксидной пленки алюминий трудно паять и сваривать, так как температура плавления окиси алюминия намного выше самого алюминия (температура ее плавления почти 2050°С). Температура плавления алюминия 660°С, он кипит при 1650°С. Алюминий легко растворяется в едких щелочах. Серная и азотная кислоты его медленно разъедают, в соляной кислоте он быстро растворяется, механической обработке – резанию поддается хорошо, легко тянется в проволоку и прокатывается в листы. Особенно тонкие листы (фольгу) получают прокаткой при 430°С.
Открыт этот металл в 1827 году и является самым распространенным металлом в природе, составляя около 7,5 процента всей земной коры. В количественном отношении уступает только кислороду (49,5 процента) и кремнию (25,7 процентов), однако до сих пор не найден в самородном состоянии. Он входит в состав глины, полевых шпатов, слюды и многих других минералов. Добывается из боксита – руды, представляющей собой глину, содержащую до 70 процентов окиси алюминия.
Чистый алюминий не обладает достаточными литейными свойствами, однако его сплавы, например силумин, имеют хорошие литейные свойства, жидкотекуч. Технический алюминий (различной степени чистоты от 96,5 процента до 99,7 процента) выпускается в виде листов, труб, фольги, уголка, полосы, таврика, прутков.
Прочность алюминия невелика, но при легировании его различными добавками прочность может быть значительно повышена. Основными компонентами в сплавах, которые существенно изменяют свойства алюминия, являются медь, кремний, магний, цинк, железо, никель, хром, марганец. Их добавляют для повышения прочности сплавов. В основном все множество алюминиевых сплавов делится на деформирующие славы для обработки их механическими способами и литейные сплавы, предназначенные для литья.
Художественные изделия из алюминиевых сплавов полируются до зеркального блеска, напоминающего никелированные поверхности. Они устойчивы и декоративны в полированном состоянии.
Чистый алюминий устойчив против коррозии, чего нельзя сказать о его сплавах.
Алюминий и его сплавы используют в художественной промышленности наряду с чугуном для крупных литых архитектурных деталей и скульптур, для украшения интерьеров. Кроме того, алюминий применяется и в ювелирном производстве, где стал заменять золото и серебро, а также в авиастроении, автостроении, судостроении. В виде чистого металла его используют для изготовления химической аппаратуры, электрических проводов, конденсаторов, чеканки по листу и т.д.
Свинец. На свежем разрезе этот металл синевато-серого цвета, быстро тускнеет на воздухе, покрываясь пленкой окиси. Его удельный вес 11,9; температура плавления 327°С. Его температура кипения 1525°С.
Свинец является наиболее мягким и вязким из всех металлов. Он легко прокатывается, штампуется, прессуется, а также хорошо отливается.
В сухом воздухе свинец не изменяется, но во влажном воздухе на его поверхности образуется пленка сначала окиси, а затем гидрата окиси, которая частично растворяется в воде.
Поэтому под переменным воздействием воздуха и воды свинец очень медленно, но разрушается. Свинец хорошо сопротивляется действию соляной кислоты и серных кислот, а в азотной кислоте он растворяется. Против едких щелочей свинец также не стоек.
Известен свинец с глубокой древности. Знали его египтяне, греки и другие народы.
Он легко выделяется из соединений и довольно широко распространен в природе. В самородном состоянии свинец встречается редко. Добывают свинец в основном из руды галенита или свинцового блеска.
Свинец издавна применялся в прикладном искусстве, а также для покрытия крыш и водосточных труб.
Изделия из свинца украшались различными орнаментами, изображением птиц и зверей. Особенно широко он применялся для соединения цветных стекол в готических витражах. Выделывали из свинца художественную посуду, гребни, ложки и т.д. Иногда из него отливали скульптуры, декоративные детали архитектуры, детали на оградах, воротах.
Для повышения блеска свинец употребляют как составную часть хрусталя, некоторых художественных эмалей и смальты. Однако сейчас он заменяется в этих производствах калием и иными элементами, не обладающие ядовитыми свойствами, как свинец.
Соли свинца и сам свинец ядовиты, поэтому использовать их для художественных целей нужно осторожно, выполняя правила охраны труда и техники безопасности.
Чистый свинец как материал для производства художественный изделий не применяется.
Используется он как составная часть легкоплавких сплавов, идущих на некоторые виды декоративного литья, а также для мягких оловянно-свинцовых припоев для пайки стальных и медных художественных изделий.
Олово известно было в античное время и применялось для чеканки монет и изготовления сосудов.
В природе олово находится в виде кислородного соединения (оловянного камня) и значительно реже в соединениях с железом и серой. Олово имеет серебристо-белый цвет, но темнее серебра. Его температура плавления 505, кипения – 2635 К, твердость по Бринеллю 50 Мн/м2. На воздухе олово не окисляется, в воде окисляется очень медленно. Обладает хорошей коррозийной устойчивостью, благодаря появлению окисной пленки.
Используется для приготовления белой жести, т.е. луженой тонколистовой стали. При сильном охлаждении олово теряет металлические свойства и переходит в серый порошок – "серое олово". Это явление носит название "оловянной чумы" и происходит в связи с изменением кристаллической решетки. Изменения вызывают значительные увеличения объема, сопровождаемые сильными внутренними напряжениями, которые приводят к рассыпанию металла в порошок. Сначала "оловянная чума" появляется в виде отдельных серых пятен, распространяясь при дальнейшем охлаждении по всему предмету. Для того, чтобы остановить или предотвратить "оловянную чуму" нужно изделие нагреть выше 18°С.
Олово металл мягкий и вязкий, немного тверже свинца. В холодном состоянии прокатывается в самые тонкие листы, но проволока из него легко рвется.
Начиная с 16 века на Руси олово применялось для тонкого художественного литья, которое употреблялось для внутренней отделки зданий, а также для изготовления различных бытовых вещей.
Ажурное оловянное литье применялось в качестве украшения иконостасов, дверей, подвесных и выносных фонарей и т.д.
В настоящее время олово в художественной промышленности не применяется. Его используют для сплавов с медью, со свинцом, изготовляя припои, которые применяют для изготовления художественных изделий из черных и цветных металлов и сплавов.
