Григорий Николаев - Металл Века
На одном из металлообрабатывающих заводов за счет выпуска деталей из титановых порошков ежегодно получают экономию 100 тысяч рублей. При этом стоимость деталей снижена наполовину.
Пусть у читателя не возникает недоумения по поводу того, что из порошка (!) изготовляют детали, способные выдерживать большие механические нагрузки. Дело в том, что металлокерамика совсем не похожа на ”куличи”, которые делают дети из песка. Изделия из порошков монолитны, прочны, звенят гулким металлическим звоном. Их получают прессованием на мощных прессах, затем подвергают спеканию при высоких температурах в атмосфере инертных газов, с тем чтобы схватившиеся друг с другом частички прочно закрепились.
Впрочем, иногда необходимо, чтобы изделия из титанового порошка были не монолитными, а пористыми — в том случае, когда делают фильтрующие элементы.
Сделать такие элементы из обычного монолитного титана невозможно, а из порошка — очень легко и просто. Порошок прессуют таким образом, что между его частицами остаются микроскопические промежутки — поры, причем можно получить их строго определенной, заданной величины.
Фильтрующие элементы из титана применяются в тех производствах, где необходимо очищать от примесей агрессивные жидкости и газы. Титановые фильтры отличаются высокой стойкостью против коррозии, большой производительностью, они тщательно очищают растворы и газовые смеси. В нефтехимической промышленности они приходят на смену фильтрам из бронзы и фосфора, которые хрупки и недостаточно стойки.
Преимущества титановых фильтров в том, что их стойкость в агрессивных средах почти не уступает стойкости монолитного титана и вместе с тем они отличаются прочностью, обеспечивают высокую чистоту фильтрации и большую производительность.
Разработаны и уже внедрены титановые фильтры для водяных скважин. Фильтры собирают из секций длиной около трех метров и опускают в скважину на глубину сто метров и более. Титановые фильтры позволяют получать в час 10—18 кубических метров очищенной воды, что вдвое больше, чем дают скважины, оборудованные пластмассовыми, керамическими, асбоцементными и другими типами фильтров. Очищенная таким образом вода совершенно не содержит песка и полностью удовлетворяет потребителей.
Элементы из титанового порошка отлично зарекомендовали себя при фильтрации ацетилцеллюлозы в производстве ацетатного шелка. Применение титана не только обеспечивает высококачественную фильтрацию растворов, но и облегчает механизацию этого процесса, устраняет частую перезарядку фильтров, исключает значительные потери жидкостей, а также ликвидирует вредные условия труда, связанные с перезарядкой фильтров.
Фильтры из титана успешно применяют в производстве полиэтилена для очистки азота в сушильных агрегатах. Ранее применявшиеся керамические (фарфоровые) фильтры не выдерживали изгибающих нагрузок от налипания порошка полиэтилена на их поверхность и разрушались. Разрушение влекло за собой остановку технологического процесса. С внедрением титановых фильтров этот недостаток устранен.
Эффективно также применение титановой металлокерамики для тонкой фильтрации азотной кислоты. Металлокерамические пористые диски широко используют в качестве капиллярнопористого тела. Следует подчеркнуть, что фильтрующие элементы из титана в состоянии выдерживать продолжительную эксплуатацию при температуре 200—250 °С и давлении, достигающем 9 мегапаскалей.
За рубежом из титановой металлокерамики выпускают корпуса подшипников, запорные кольца и лопатки компрессора для турбореактивных двигателей, заклепки, получая при этом значительный экономический эффект. Применяемые в химической промышленности фитинги из титанового порошка стоят вдвое дешевле обычных кованых.
СУДЬБА "СЕРЕБРА ИЗ ГЛИНЫ’
В 1855 году посетители Всемирной выставки в Париже среди фарфора и прочих драгоценностей с интересом рассматривали новый, впервые показанный широкой публике .экспонат — ”се- ребро из глины”. Так называли тогда алюминий. Килограмм этого металла стоил 1200 рублей золотом! Самый распространенный в природе металл, буквально валяющийся под ногами, уступающий по своей распространенности на Земле только кислороду и кремнию, ценился в те времена дороже золота. В это сейчас, конечно, трудно поверить.
Соединения алюминия были известны еще первобытным людям. Ведь глину, которая представляет собой содержащее алюминий соединение, использовали еще в доисторические времена. В середине XVIII века из квасцов был выделен оксид алюминия, впоследствии названный глиноземом.
В самом начале XIX столетия английский химик Хэмфри Дэви тщетно пытался выделить из глинозема металл с помощью электрического тока. Неудачно окончились и аналогичные попытки уже известного нам Берцелиуса, который назвал содержащийся в глиноземе элемент алюмием. Дэви несколько изменил это название и металл получил имя, которое осталось за ним с тех пор навсегда.
Важную роль в проблеме алюминия сыграл датский физик Ганс Христиан Эрстедт. В 1825 году, получив безводный хлорид алюминия, Эрстедт сделал попытку восстановить его калием. Попытка удалась. Датский физик писал, что в результате образовался "кусок металла с цветом и блеском, несколько похожим на олово”.
Летом 1827 года в Копенгаген приехал немецкий химик Фридрих Вёлер. Посетив Эрстедта и узнав, что тот, поглощенный работами по электромагнетизму, не собирается в дальнейшем заниматься получением алюминия, Велер, как только возвратился в Германию, продолжил опыты датского физика и усовершенствовал его метод.
Вначале Велер получал металлический алюминий в виде серого порошка. Почти двадцать лет понадобилось немецкому химику, чтобы добиться превращения порошка в компактную массу. Метод получения алюминия был уже достаточно совершенным и Вёлер мог бы наладить промышленное производство металла, но почему-то не сделал этого.
Заслуга получения алюминия в значительном количестве принадлежит французскому ученому и промышленнику Анри Сен- Клер Девиллю. Именно он и представил на Всемирной парижской выставке алюминиевые полоски и несколько слитков общей массой около килограмма, вызвавшие большую сенсацию. На эти кусочки металла смотрели с таким же восторгом и интересом, с каким мы сейчас смотрим на лунные камни.
Модницы "высшего света" щеголяли в алюминиевых украшениях, стоивших дороже золота. Император Наполеон III распорядился, чтобы во дворце Тюильри посуда была исключительно алюминиевая.
При поддержке французского правительства Девилль основал первый алюминиевый завод и приступил к постоянному выпуску металла в сравнительно небольших количествах. Следует подчеркнуть, что к тому времени, когда французский энтузиаст загорелся идеей создания алюминиевого производства, наметились два пути получения металла. Девил ль избрал химический путь извлечения алюминия по методу Эрстедта — Вёлера, а ведь уже в 1854 году предложили электрохимический метод получения металла из расплавленной соли.
Второй путь был гораздо более перспективным, но требовал большого количества электроэнергии. Единственным источником тока были тогда гальванические батареи. Если бы для извлечения алюминия стали использовать электрохимический метод, и без того высокие цены на алюминий подскочили бы еще выше.
За весь период с 1855 по 1890 год было получено всего 200 тонн алюминия. Килограмм самого дешевого алюминия, полученного химическим методом, стоил 18 золотых рублей. Это было недешево, и высокая стоимость была основной причиной, по которой металл не находил сбыта. В 1899 году английское королевское общество чествовало Д.И. Менделеева, и в знак выдающихся заслуг нашему великому соотечественнику был преподнесен драгоценный подарок — весы из золота и алюминия!
Алюминий использовали только в ювелирной промышленности как суррогат серебра да в виде порошка применяли для нанесения на поверхность знамен. ”Нет ничего труднее, чем заставить людей применять новый металл”, — вздыхал Анри Девилль.
В конце XIX века в промышленность пришло электричество. Была создана динамомашина, люди научились получать трехфазный ток и передавать его на расстояние. Тут-то и вспомнили о электрохимическом методе.
Алюминий стали получать электролизом расплава солей. Выпуск металла резко возрос, существенно снизилась его цена: на стыке XIX и XX веков килограмм алюминия стоил уже 1 рубль золотом.
В конце XIX века ежегодный выпуск алюминия исчислялся тысячами тонн. Можно было производить его в еще больших количествах, но металл не находил применения.
Спрос на алюминий увеличился в годы первой мировой войны и неуклонно возрастал с развитием воздухоплавания и авиации. Его стали использовать в производстве воинского снаряжения, в конструкциях дирижаблей и аэропланов. В 1930 году в мире было произведено 300000 тонн этого металла, а сейчас ежегодный выпуск алюминия исчисляется многими миллионами тонн.
