Цветные металлы: особенности и сферы использования. Обработка цветных металлов

Цветные металлы и их сплавы активно используются в промышленности. Из них изготовляют технику, рабочие инструменты, строительные делали и материалы. Применение они находят даже в искусстве, например для сооружения памятников и скульптур. Что представляют собой цветные металлы? Какими особенностями они обладают? Давайте узнаем это.

Какими бывают металлы?

В самом начале изучения название «металл» включало в себя также минералы и руду, разделять понятия стали только в XVI веке. Металлы – это простые вещества, которые обладают определенными качествами. Главными характеристиками являются теплопроводность и электропроводность, ковкость, металлический блеск, высокая пластичность и прочность одновременно.

В таблице Менделеева к ним относят 94 элемента. По химическим свойствам они разделяются на щелочные, переходные, легкие, лантаноиды, актиноиды, полуметаллы и т. д. В нормальных условиях все они изначально находятся в твердом состоянии.

Один из самых популярных металлов в использовании – железо. Сплавы, содержащие железо, называются черными металлами, в промышленности они занимают отдельную нишу металлургии. Они включают такие сплавы, как чугун и сталь. К черным металлам иногда относят хром и марганец. Остальные являются цветными.

Цветные металлы

Этот вид часто называют «нежелезными» металлами. По сравнению с черными, они не так сильно подвержены износу, обладают высоким сопротивлением и огнеупорностью. Цветные металлы более пластичны и легко поддаются обработке. Они могут образовывать стойкие к кислотам сплавы.

Они подразделяются на несколько групп, в зависимости от физических свойств и распространенности. Так, существуют тяжелые и легкие металлы. К первым принадлежит свинец, олово, ртуть, цинк, ко вторым – магний, бериллий, литий, алюминий. Титан, ванадий, молибден, вольфрам характеризуются как тугоплавкие.

Выделяют также редкие и благородные металлы. К редким относится тантал, молибден, радий, торий. Они не очень распространены в земной коре, а их переработка затруднительна. Благородные или драгоценные металлы абсолютно не ржавеют и обладают особым блеском. Они представлены золотом, платиной, серебром, рутением, осмием, паладием, иридием.

Обработка и производство

Добыча и обработка цветных металлов требуют больших средств, чем обработка железа, так как они встречаются намного реже. В рудах обычно содержится до 5 % полезного вещества, которое используется в промышленности. Сразу после добычи руду обогащают, отделяя её от пустой породы, чтобы повысить содержание металла.

Далее она подвергается различным процессам для изменения размеров, форм, качеств. Этапы и способы обработки зависят от цели применения. Производство цветных металлов может включать их литье, прессование, ковку, сварку и т. д. Для получения определенных качеств их смешивают друг с другом. Наиболее известными сплавами являются дюралюминий, баббит, бронза, силумин, латунь.

Самые востребованные в промышленности цветные металлы – алюминий и медь. Их производит Россия, США, Италия, Германия, Япония, Австралия, страны Латинской Америки. Больше всего меди добывает Чили. На мировом рынке Гвинея лидирует в производстве бокситов, в добыче свинца – Австрия, олова – Индонезия. Южноафриканская Республика занимает первое место по производству золота, серебро добывают в Мексике.

Использование металлов

Цветные металлы и их сплавы являются универсальными материалами. В повседневной жизни мы каждый день имеем с ними дело. Из них сделаны дверные ручки, кастрюли, чайники, цифровая и бытовая техника, мебель, светильники и многое другое.

Они широко применяются в строительстве в виде различных деталей и инструментов. Из них изготавливают проволоки, шурупы, гайки, винтики, гвозди, делают фольгу, различных размеров пластины, ленты, листы и трубки.

Цветные металлы подходят для изготовления крупной техники, поэтому используются в военной промышленности. Они намного легче железа, поэтому используются там, где нужна прочность и легкость одновременно, например для автомобилей, кораблей, подводных лодок, самолетов.

Медь применяют в архитектуре, при изготовлении трубопроводов. Для прочности её добавляют к золоту при изготовлении украшений. Свинец добавляют в краски, его используют для кабелей, для изготовления пуль и взрывчатых веществ. Литий необходим для производства щелочных аккумуляторов, для оптики в радиоэлектронике, для медицинских препаратов.

Особенности и интересные факты

Самый распространенный в земной коре металл – алюминий. Среди всех открытых элементов он является третьим, уступая кислороду и кремнию. В противовес ему существует редчайший в природе металл рений, названный в честь немецкой реки Рейн.

Самым легким является литий. Он обладает небольшой плотностью, поэтому плавает даже в керосине. Литий токсичен и вызывает ожоги на коже и раздражение. Его хранят в специальных колбах с минеральным маслом или парафином.

Наиболее тугоплавким считается вольфрам. Расплавиться он может при температуре выше 3422 градусов Цельсия, закипеть - при 5555 градусах. Благодаря этой особенности его используют для нити накаливания в электрических лампочках и кинескопах.