Что относят к цветным металлам: 11 основных видов, свойства и сфера применения

Мы часто слышим о ценности цветных металлов. Даже после многократного длительного использования они не утилизируются, а отправляются в переработку, чтобы снова быть использованными. Цветные металлы находят широкое применение в медицине, разных отраслях промышленности. И, конечно, при создании украшений. Что же относится к цветным металлам? Расскажем подробнее.

Цветные металлы — это какие

Прежде всего нужно понимать что все металлы делят на цветные и черные. Последние — это железо и его сплавы (чугун, сталь и др.). Часто в эту категорию относят ванадий, хром, марганец. Но это не совсем правильно. Делаем вывод — если в составе сплава есть доля железа, значит он относится к чермету. А вот с цветными металлами все немного сложнее.

Интересно: кстати, в отличие от нашей страны, в европейских цветные металлы называет просто — не содержащие железа или не железные. Англия — non-ferrous metals, Германия — nichteisenmetalle, buntmetalle, Франция — меtaux non-ferreux. Все довольно просто.

Группы цветмета

То есть, цветные металлы — это все те, в составе которых отсутствует примесь железа. Их много и их можно делить на группы по разным основаниям:

• тяжелые. Это олово, медь, никель, цинк, свинец и т.п. Добываются из сульфидных и окисленных полиметаллических руд. Мировое производство металлов данной категории достигает нескольких миллионов тонн в год.Без них нельзя представить самые востребованные области промышленности;
• легкие. В эту группу входят алюминий, титан, магний, натрий, калий, кальций, бериллий, стронций, барий и др. Металлы этой группы имеют самую низкую удельную массу среди цветных;
• благородные. Это всем известные драгоценные цветные металлы — золото, серебро, платина, рутений, родий, палладий, осмий. Они не только эстетически красивы, но и очень стойки к коррозии;
• малые. Представители группы — ртуть, кобальт, мышьяк, сурьма, висмут и т.п. Это металлы, добыча которых идет параллельно с тяжелыми. Нужно сказать, что добывается довольно малая часть;
• тугоплавкие. Это самые стойкие цветные металлы, выдерживают высочайшие температуры плавления. К ним относится цирконий, ванадий, хром, вольфрам, молибден и др. Кроме того, у этих металлов высокая плотность;
• редкоземельные. Представлены 17 металлами серебристо–белого цвета. Вся группа обладает одинаковыми свойствами. Обладают одинаковыми химическими свойствами. Такое название группа получила из-за того, что элементы сравнительно редко встречаются в земной коре (содержание (1,6-1,7)⋅10−2% по массе);
• рассеянные. В виде отдельных элементов в природе не встречаются. Добываются из полезных ископаемых и руд других металлов;
• радиоактивные. Это металлы, которые самопроизвольно излучают поток элементарных частиц во внешнюю среду.

Основные характеристики цветных металлов

Так как же определить, что перед вами цветной металл? Визуально это сделать получается не всегда, ведь современная промышленность выпускает огромное количество сплавов. Чтобы отличить цветмет от чермета вам понадобится магнит. Поднесите его к металлическому предмету — отсутствие магнетизма говорит о том, что перед вами цветной металл. Магнетизм — свойство чермета (его обеспечивает железо в составе). То есть, основное свойство цветмета — отсутствие магнетизма. Другие общие характеристики:

• пластичность и легкость. Все цветные металлы гораздо пластичнее и легче черных;
• устойчивость к коррозии. Именно это свойство делает цветмет незаменимым в промышленности и позволяет многократно перерабатывать его. отличие от цветмета, чермет подвержен коррозии и воздействию ржи, поэтому такие предметы недолговечны и нуждаются в дополнительной защите;
• высочайшие механические характеристики при низких температурах. Металлы не становятся хрупкими на морозе, как, например, чугун. А вот при нагревании некоторые из цветных металлов становятся крайне хрупкими. Например, медь, алюминий, магний. После нагревания они могут разрушиться от небольшого и довольно слабого удара;
• взаимодействие с газами. Исключение — инертные;
• высокие показатели теплопроводности и теплоемкости. Это свойство важно учесть при сваривании деталей их цветмета. Они быстро остывают, поэтому приходится использовать термоимпульс. Именно поэтому перед сварочными работами, изделия из алюминия, меди и другого цветмета подвергают предварительной термообработке;
• прочность и долговечность. Цветные металлы имеют свою защиту — оксидную пленку, которая делает их устойчивыми к множеству факторов. Поэтому изделия из цветмета особо прочные и служат гораздо дольше чермета.

Важно: стоит отметить, что агрессивная среда все же может повлиять на цветной металл. Например, кислородно-влажная среда. Она заставляет поверхность алюминия изменять цвет — с блестящего металлического на белесый. И если на прочность изделия это не влияет, то на его внешний вид — да. У цветмета окислению подвергается только внешний слой, не затрагивая глубинные.

Сферы применения цветных металлов

Для обычного человека наиболее понятным делением цветмета является на группу тяжелых и легких металлов. В зависимости от этого меняется и сфера применения.

Тяжелые металлы

В эту группу входит пять металлов.

Медь

Самый распространенный металл — пластичный с высокой тепло и электропроводностью. Медь может формировать сплавы почти с любыми металлами. Ее присутствие можно узнать по красноватому оттенку сплава. самые популярные и востребованные — бронза и латунь. В ювелирном деле популярностью пользуется так называемое красное золото.

Меди в чистом виде и сплавах широко применяется для производства кабелей, проволоки, труб для термотехники, боеприпасов. Дорогой и стильный декор получается из меди и бронзы.

Свинец

Это самый тяжелый представитель группы. Оттенок свинца — сизовато-серый. Тяжелый свинец одновременно и очень мягкий. Он довольно легко обрабатывается — режется без применения технических средств, прокатывается до состояния фольги. Свинец можно поцарапать ногтем.

Минусами свинца являются неустойчивость к вибрациям, неустойчивость в гниющей органике, разрушение от воздействия известковых и бетонных растворов.

Сфера применения свинца и сплавов: аккумуляторы, основа и покрытие кабелей и проводов, электроды, боеприпасы.

Важно: свинец является защитой от радиации. Свинцовые фартуки применяют в кабинета рентгеноскопии. Но он относится к токсичным элементам — 1 класс опасности.

Цинк

Тяжелый цветной металл, обладающий изменяемыми свойствами. При обычной температуре отличается хрупкостью, при нагревании становится плавким. Основная особенность — устойчив к ржавлению. Но разрушается под воздействием кислоты или щелочи. Основная сфера применения — создание защитной пленки или среды для изделий из других металлов.

Олово

Тяжелый металл серебристого яркого оттенка. Олово — мягкий, если не сказать текучий металл. Он пластичен, словно пластилин и может нагреваться от простого тепла человеческих рук. Прочность приобретает в сплаве. Отметим, что олово — самый экологически чистый металл в группе тяжелых. Именно поэтому он применяется не только в промышленной сфере, но и бытовой.

Никель

Желтоватый тяжелый цветной металл. Является обязательным элементом нержавеющих сталей. Его присутствие в составе существенно повышает прочность сплава. Никель — отличный катализатор. Элемент востребован при производстве аккумуляторных батарей для авто щелочного типа. Без никеля пока невозможно произвести аккумуляторы для электромобилей.

Важно: никелевый порошок опасен. Он может самовоспламениться при комнатной температуре. Поэтому его необходимо хранить в специальной таре.

Легкие металлы

Теперь расскажем о группе легких металлов. Сюда входит всего три элемента.

Алюминий

Это суперпроводник — пластичный, но механические характеристики довольно низкие. Именно поэтому алюминий редко используется в чистом виде. Чаще всего этот представитель цветмета используется в качестве добавки к сплавам. Полученные составы невосприимчивы к коррозии, влиянию агрессивных факторов внешней среды, механическим дефектам.

Титан

Блестящий голубоватый металл с ярким блеском. Несмотря на свое «тяжелое» название, титан — прочный, легкий, вязкий и устойчивый к коррозии. Отличается высокой пластичностью. Но становится хрупким при низкой температуре (от -80 градусов). Кроме того, титан лишается своих характеристик при наличии в сплаве большой доли примесей.

Титан часто сравнивают со сталью. Но этот цветмет отличается легкостью — почти в два раза легче. Если сравнивать титан с алюминием, он прочнее в два раза при весе выше всего в половину. Именно поэтому титан широко востребован в космической промышленности, кораблестроении и других подобных отраслях, где необходима высочайшая прочность материала, но небольшой вес.

Интересно: титан часто используется для производства экзоскелетов, зубных протезов, пирсинга. Все дело в том, что он отлично сочетается с тканями нашего организма и отторгается в наименьшем проценте случаев.

Магний

Элемент с малой плотностью и ярким блеском. Он отлично обрабатывается, устойчив к высоким температурам и большинству веществ с высокими показателями горючести. Но с магнием стоит проявлять осторожность — при небольшом нагревании (до комнатной температуры) происходит яркое сгорание. При смешивании с порошком марганцовки происходит взрыв смеси.

Важно: горящая магниевая смесь для тушения требует использования спец составов. Потушить ее с помощью обычной воды не получится.

Благородные металлы

Ну и, конечно, стоит сказать несколько слов о так называемых благородных металлах. Откуда взялось такое название? Отличительная особенность благородных металлов заключается в том, что под действием неблагоприятных внешних факторов их молекулярная структура остается неизменной. Температура плавления таких элементов очень высока. Они не разлагаются в воде и не вступают в реакцию с кислородом, соответственно, не образуют окислов. Получить сплав с такими металлами можно исключительно путем сложных технических манипуляций с применением сильных химических реагентов.

Золото

Платина

Платина была впервые обнаружена на рудниках США, а из-за яркого блеска её раньше путали с серебром.Только в середине 18 столетия металл получил статус драгоценного, и в кратчайшее время его цена обогнала серебро и золото. Материал пластичный, тугоплавкий, хорошо поддается ковке, благодаря чему пользуется большой популярностью у ювелиров.

Серебро

Среди всех драгметаллов серебро имеет сравнительно низкую температуру плавки — около 960 градусов, а также очень низкую плотность. Но этот материал практически не вступает во взаимодействие с кислотами, служит надежным тепло- и электропроводником.

Вторичное использование цветного металла

Мы уже отмечали, что использованный цветмет, чаще всего не утилизируют. техника, кабели и иные предметы, содержащие цветные металлы и отработавшие свой срок, отправляются на переработку. Все дело в том. что первичное производство изделий из цветных металлов (руды) — довольно затратный во всех отношениях процесс. Тратится много энергии, нарушается экологический баланс. Оптимизация процесса показала, что переработка цветмета — процесс, который обходится примерно в пять раз дешевле, чем первичное производство. Предприятия, которые занимаются ресайклингом цветных металлов, убивают двух зайцев — оптимизируют расходы и минимизируют риски получения штрафов за загрязнение природы.

Что подлежит переработке

Сразу отметим, что не весь цветмет подлежит переработке. Весь лом можно разделить на две группы:

• бытовой. Это вся та техника, которую можно найти у нас дома — от стиральной машины до любого привычного гаджета. Сюда же можно отнести кабели и провода, проволоку;
• промышленный. Это оборудование, которое подлежит списанию или не может быть отремонтировано по объективным причинам. Часто в лом цветмета попадают отходы производства или бракованные детали, изделия.

Как происходит переработка

Цветные металлы, поступившие на специализированное предприятие, проходят обработку в несколько этапов:

• отбраковка. Да, не каждое изделие может быть переработано. Важно отбраковать токсичные, радиоактивные, химически опасные изделия;
• сортировка. Все полученные металлы распределяют по группам. Это важно, поскольку для переработки разных видов могут использоваться отличные друг от друга методы, катализаторы и процессы;
• измельчение. Все изделия измельчают до однородной стружки;
• прессование. Переработанный цветмет поставляют на предприятие в прессованном виде. Так его легче складировать и транспортировать, хранить при необходимости;
• упаковка и отправка на металлургический комбинат. Уже здесь спрессованные материалы попадают в плавильные печи или подвергаются иной обработке. Из них производят новые изделия, которые еще не один цикл будут служить человеку.

Цветные металлы — это элементы или сплавы, которые не содержат железа. Основное свойство цветмета — отсутствие магнетизма. Проверить это просто — с помощью магнита. Сфера применения цветных металлов широка — от ювелирной промышленности до ракетостроения.