Илья Мельников - Художественная обработка металла. Цветные металлы и их сплавы

Никель – металл серебристо-белого цвета, с сильным блеском, не тускнеющий на воздухе. Удельный вес 8,8; температура плавления 1455°С.

Кипит он при 3075°С. Никель обладает магнитными свойствами.

При температуре 360°С магнитные свойства исчезают.

Чистый никель не окисляется под влиянием атмосферного воздуха. В разбавленных серной и соляных кислотах он растворяется медленно, а в азотной кислоте быстро. В концентрированной азотной кислоте он пассивен.

Никель обладает большой химической стойкостью, тугоплавкостью, прочностью, пластичностью. Принадлежит к малораспространенным в природе металлам и в самородном состоянии в земной коре не встречается. Однако его обнаружили в метеоритах.

Чистый никель обозначается марками Н-1, Н-2, Н-3, Н-4.

В никеле всегда находятся различные примеси: кобальт, железо, кремний, марганец, медь, которые присутствуют в нем в небольших количествах. Они не считаются вредными примесями, так как не оказывают на его механические свойства плохих воздействий. К вредным примесям никеля относят углерод, серу и кислород. Они ухудшают его пластичность и крепость. Углерод допустим в пределах до 0,3 – 0,4 процента. При более высоком содержании он начинает выделяться в виде графитовых включений и делает невозможной прокатку никеля в листы.

Присутствие серы выше 0,02 процентов вызывает красноломкость никеля при температуре 625°С. Поэтому никель с повышенным содержанием серы не пригоден к горячей штамповке. Чистый никель хорошо штампуется, прокатывается и тянется в проволоку, но плохо отливается, так как в расплавленном состоянии сильно поглощает газы и отливки получаются пористыми.

Никель хорошо полируется, тонируется и отделывается.

В области художественного производства никель применяется главным образом для никелирования декоративных и антикоррозийных покрытий, а также для приготовления различных сплавов, заменяющих серебро в посудном, галантерейном, ювелирном производствах и в монетном деле. Значительная часть добываемого никеля идет на легирование нержавеющих сталей, которые применяются в художественной промышленности.

На никелевой основе изготовляется значительное количество специальных сплавов, которые применяются в различных отраслях хозяйства, – нихром, константин, никелин, алюмель, хромель и др. Все эти сплавы применяются для приготовления высокоомной проволоки, сплав инвар, который состоит из 36 процентов никеля и 64 процентов железа, применяется для эталонных линейных мер, так как его коэффициент линейного расширения равен всего 0,0000001.

Сплав платинит, содержащий 50 процентов никеля и 50 железа очень близок к коэффициенту стекла, поэтому применяется для выделки оправ к стеклам в тех случаях, если изделие подвергается нагреву. Иногда детали из платинита запаивают в стекло. Свое название "платинит" получил за внешнее сходство с платиной.

В ювелирном, галантерейном и других областях художественной промышленности применяются сплавы, имитирующие серебро. Наиболее древним из них является пактонг – белая китайская медь, в состав которой входит 40,4 процента меди, 25,4 цинка, 2,6 железа и 31,6 никеля.

В древней Персии применялся сплав для чеканки монет, состоявший из 78 процентов меди, 20 процентов никеля, 1,0 процента железа, 0,5 процентов кобальта и других примесей.

Цинк. Сплавы цинка известны с глубокой древности. Их изготовляли в Древнем Египте, Китае, Индии до нашей эры и ввозили в Европу. Однако в чистом виде цинк был получен в 15 веке и для производства художественных изделий начал применяться только с 18 века, а художественное литье из цинка – с 19 века.

Чистый цинк представляет собой белый металл с голубоватым оттенком. На воздухе покрывается плотным защитным слоем. Довольно хрупок, однако при нагревании до 110 – 150°С хорошо поддается обработке давлением. Температура плавления цинка 692,4°С, кипения – 1179 К, твердость по Бринеллю 300 – 350 Мн/м 2, удельный вес литого цинка 6,9, катаного 7,2.

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.