Испытание вторичного свинца и слитков свинцовых сплавов

Испытание вторичного свинца и слитков свинцовых сплавов

Введение
Качество свинцового сырья, особенно вторичного свинца и слитков свинцовых сплавов, является критически важным фактором для множества отраслей промышленности. От характеристик этого материала напрямую зависит надежность, безопасность и долговечность конечной продукции. Испытания данных материалов проводятся для подтверждения их соответствия строгим техническим требованиям и стандартам. Эта статья охватывает ключевые аспекты процесса испытаний.

1. Объекты испытаний

• Вторичный свинец:
  • Слитки: Основная форма поставки переплавленного лома (аккумуляторного, кабельного и др.).
  • Чушки: Меньшие по размеру отливки, удобные для транспортировки и дальнейшего использования.
  • Катоды: Листовой свинец, полученный электролитическим рафинированием вторичного сырья.
  • Гранулы/дробь: Мелкодисперсные формы для специфических применений или последующей переплавки.
• Слитки свинцовых сплавов:
  • Сурьмянистые сплавы (Pb-Sb): Наиболее распространенный сплав для аккумуляторных решеток (например, 2.5-6% Sb, часто с добавками As, Sn).
  • Кальциевые сплавы (Pb-Ca): Бессурьмянистые сплавы для необслуживаемых аккумуляторов (например, Pb-Ca-Sn-Al).
  • Сплавы для оболочки кабеля: Свинец высокой чистоты или с минимальными добавками для пластичности.
  • Сплавы для радиационной защиты: Могут включать сурьму, висмут или другие элементы для усиления экранирующих свойств.
  • Баббиты (подшипниковые сплавы): Сплав на основе свинца с оловом, сурьмой, медью (например, Pb-Sn-Sb-Cu).
  • Припои: Сплавы свинца с оловом, иногда с добавками серебра, сурьмы, висмута.

2. Область испытаний

Испытания вторичного свинца и свинцовых сплавов проводятся для решения следующих задач:

• Контроль качества поступающего сырья: Обеспечение соответствия сырья требованиям технологического процесса и спецификациям заказчика.
• Проверка соответствия стандартам: Подтверждение соответствия ГОСТ, ASTM, ISO, EN, DIN или внутренним корпоративным стандартам.
• Определение пригодности для конкретного применения: Оценка, подходит ли материал для изготовления аккумуляторных пластин, кабельной оболочки, радиационной защиты и т.д.
• Контроль производства: Мониторинг стабильности состава сплавов и параметров литья на выходе.
• Исследование причин брака или отказа изделий: Анализ свойств материала при возникновении проблем с продукцией.
• Сертификация продукции: Получение необходимых разрешений и сертификатов на поставку.

3. Методы испытаний

Испытания включают комплекс методов для оценки различных характеристик:

• Отбор проб:
  • Стандартизированный отбор проб из слитков, чушек или партии согласно ГОСТ, ASTM или другим нормативным документам (например, сверление, резка, литье образцов).
• Химический анализ (Определение состава):
  • Оптико-эмиссионная спектрометрия (OES): Быстрый и точный метод определения широкого спектра элементов (Pb, Sb, Sn, Ca, As, Cu, Fe, Bi, Ag, Zn, Ni, Cd, Te, S, Se и др.) в металлических образцах.
  • Атомно-абсорбционная спектрометрия (AAS): Высокоточный метод определения отдельных элементов, особенно при низких концентрациях.
  • Рентгенофлуоресцентный анализ (XRF): Бесконтактный метод для экспресс-анализа состава поверхности (требует калибровки и подготовки поверхности).
  • Титриметрия: Классические химические методы (например, определение сурьмы броматометрическим титрованием).
  • Гравиметрия: Высокоточное определение отдельных компонентов путем взвешивания (например, определение серы как сульфата бария).
  • Определение свинцового эквивалента (для радиационной защиты): Измерение способности материала ослаблять рентгеновское или гамма-излучение по сравнению с чистым свинцом с помощью радиометров.
• Физико-механические испытания:
  • Измерение твердости: Методы Бринелля (HB) или Роквелла (HRB) для оценки сопротивления деформации (косвенно связана с прочностью и износостойкостью, особенно для баббитов).
  • Испытания на растяжение: Определение предела прочности (σв), предела текучести (σ0.2), относительного удлинения (δ) и сужения (ψ) на универсальных испытательных машинах (особенно важно для кабельных сплавов и проволоки).
  • Металлографический анализ:
    • Приготовление микрошлифов (шлифовка, полировка, травление).
    • Исследование микроструктуры под оптическим или электронным микроскопом для оценки размера зерна, распределения фаз, наличия неметаллических включений, ликвации.
• Визуальный и измерительный контроль:
  • Осмотр поверхности на наличие раковин, трещин, шлаковых включений, сильных неровностей, следов коррозии.
  • Контроль геометрических размеров и массы слитков/чушек штангенциркулем, микрометром, весами.

4. Испытательное оборудование

Для проведения описанных методов испытаний используется специализированное оборудование:

• Для отбора проб:
  • Сверлильные станки с твердосплавными сверлами.
  • Ленточные или дисковые пилы.
  • Пробоотборные ковши для расплава.
  • Формы для литья образцов.
• Для химического анализа:
  • Оптико-эмиссионные спектрометры (стационарные или мобильные).
  • Атомно-абсорбционные спектрометры с пламенным или графитовым атомизатором.
  • Рентгенофлуоресцентные анализаторы.
  • Аналитические весы высокой точности (0.0001 г).
  • Лабораторная посуда (мензурки, бюретки, колбы, тигли).
  • Муфельные печи.
  • Радиометры (дозиметры) и источники излучения для определения свинцового эквивалента.
• Для физико-механических испытаний:
  • Твердомеры Бринелля и/или Роквелла.
  • Универсальные испытательные машины для растяжения (с тензодатчиками, захватами для образцов).
• Для металлографии:
  • Оборудование для пробоподготовки: отрезные станки, шлифовально-полировальные станки с набором абразивных материалов и суспензий.
  • Оптические микроскопы (светлые/темные поля, поляризация).
  • Сканирующие электронные микроскопы (СЭМ).
• Для визуального и измерительного контроля:
  • Штангенциркули, микрометры.
  • Весы промышленные.
  • Лупы, микроскопы для визуального контроля.

Заключение

Испытания вторичного свинца и слитков свинцовых сплавов представляют собой комплексный и обязательный процесс для обеспечения качества и безопасности конечной продукции. Использование современных методов и оборудования позволяет точно определить химический состав, физико-механические свойства и структурные особенности материала. Это гарантирует его пригодность для ответственных применений, таких как производство аккумуляторов, кабельной продукции, систем радиационной защиты и других критически важных изделий. Строгий контроль на всех этапах работы с сырьем – залог надежности и долговечности изделий из свинца и его сплавов. Конкретные методики испытаний и допустимые нормы регламентируются действующими национальными и международными стандартами.