Kim loại quý là một nhóm 8 nguyên tố giống nhau về một số tính chất vật lý. Chúng có giá trị cao và có nhiều ưu điểm – đặc trưng về độ mềm, dẻo và chông oxi hóa. Những kim loại quý là bạc, vàng, bạch kim, palađi, rôđi, ruteni, iriđi, và ôxmi; 3 kim loại đầu tiên là thông dụng nhất và được sử dụng rộng rãi với để làm trang sức. Bạc và vàng có thể được gia cố bằng cách hợp kim hóa với đồng; Bạc tốt nhất là hợp kim bạcđồng chứa khoảng 7.5 wt% Cu. Những hợp kim của bạc và vàng được dùng làm các nguyên liệu phục hồi răng. Một số vi mạch công tắc điện được làm bằng vàng. Bạch kim được dùng cho thiết bị thí nghiệm hóa học với vai trò là chất xúc tác (đặc biệt là trong sản xuất khí đốt), và trong cặp nhiệt điện để tính toán sự tăng nhiệt độ.
Trang 1Chương 11 / Các ứng dụng và việc gia công hợp kim kim loại
Những kim loại quý
Kim loại quý là một nhóm 8 nguyên tố giống nhau về một số tính chất vật lý Chúng có giá trị cao và
có nhiều ưu điểm – đặc trưng về độ mềm, dẻo và chông oxi hóa Những kim loại quý là bạc, vàng, bạch kim, pa-la-đi, rô-đi, ru-te-ni, i-ri-đi, và ô-xmi; 3 kim loại đầu tiên là thông dụng nhất và được sử dụng rộng rãi với để làm trang sức Bạc và vàng có thể được gia cố bằng cách hợp kim hóa với đồng; Bạc tốt nhất là hợp kim bạc-đồng chứa khoảng 7.5 wt% Cu Những hợp kim của bạc và vàng được dùng làm các nguyên liệu phục hồi răng Một số vi mạch công tắc điện được làm bằng vàng Bạch kim được dùng cho thiết bị thí nghiệm hóa học với vai trò là chất xúc tác (đặc biệt là trong sản xuất khí đốt), và trong cặp nhiệt điện để tính toán sự tăng nhiệt độ
Các hợp kim không chứa sắt khác
Thảo luận trước đây bao hàm nhiều vấn đề chủ yếu về hợp kim kim loại màu; Dẫu sao, một số lượng khác đã được tìm ra trong các ứng dụng kĩ thuật khác nhau, và tóm lại vấn đề có giá trị
Ni-ken và các hợp kim của nó chống ăn mòn tốt trog nhiều môi trường, đặc biệt là những hợp kim với ba-zơ (kiềm) Ni-ken thường được bọc hoặc mạ lên một số kim loại dễ bị ăn mòn như 1 biện pháp bảo vệ Monel, một hợp kim từ ni-ken chứa xấp xỉ 65 wt% Ni và 28 wt% Cu (cân đối bởi sắt), có
độ cứng cao và khả năng chống ăn mòn cực mạnh; nó được dùng trong máy bơm, van, và các thành phần khác có liên hệ với axit hay các giải pháp dầu khí Như đã đề cập thì ni-ken là một trong những nguyên tố quan trọng hợp kim của nhiều loại thép không gỉ và là một phần quan trọng trong các thành phần của những siêu hợp kim
Thiếc, chì, và các hợp kim của chúng có một số công dụng như những vật liệu kĩ thuật Cả thiếc và chì đều mềm và yếu về mặt cơ học, có nhiệt độ nóng chảy thấp, chống được hầu hết các môi trường ăn mòn, và có nhiệt độ kết tinh thấp hơn nhiệt độ phòng Một số chất hàn thông dụng là những hợp kim thiếc-chì, những hợp kim mà nhiệt độ nóng chảy thấp Ứng dụng của chì và hợp kim của nó bao gồm làm tấm chắn tia X và dự trữ pin Thiếc chủ yếu có công dụng là là làm lớp mạ mỏng bên trong các hộp thép cac-bon nhẵn (hộp thiếc) dùng để đựng thức ăn; lớp mạ này ngăn chặn các phản ứng hóa học giữ thép và thực phẩm
Kẽm không pha trộn là một kim loại tương đối mềm, có nhiệt độ nóng chảy thấp và nhiệt độ kết tinh tiểu môi trường Về mặt hóa học, nó phản ứng lại trong một số môi trường thông thường ,và vì vậy
mà nó dễ bị ăn mòn Thép mạ kẽm là mẫu thép cac-bon trơn nhẵn được phủ một lớp kẽm mỏng; kẽm ưu tiên ăn mòn và bảo vệ thép Thép mạ kẽm có công dụng rất quen thuộc (tấm kim loại, lá chắn, lưới chắn, đinh vít, ).Những công dụng thông thường của hợp kim kẽm bao gồm làm khóa móc, vật liệu hàn, các bộ phận ô tô ( tay nắm cửa và galang tản nhiệt), và thiết bị văn phòng
Mặc dù zirconi tương đối dồi dào trong vỏ điạ chất của Trái Đất, cho đến gần đây mới được kĩ thuật tinh chế thương mại phát triển Zirconi và hợp kim của nó có tính dẻo và có các tính chất cơ học khác
có thể sánh được với hợp kim của titan và thép austenit không gỉ Tuy nhiên, giá trị chính của những hợp kim đó là khả năng chống gỉ trong nhiều môi trường ăn mòn, bao gồm nước quá nhiệt Hơn nữa, zirconi trong suốt với nơron nhiệt, vì vậy hợp kim của nó dùng làm lớp phủ cho nhiên liệu urani trong
lò phản ứng hật nhân làm mát bằng nước Về mặt chi phí, các hợp kim này thường là vật liệu được lựa chọn cho các bộ trao đổi nhiệt, bình phản ứng, và các hệ thống đường ống chế biến hóa chất và công nghiệp hạt nhân Chúng cũng được dùng làm vật liệu đốt cháy quân dụng và trong thiết bị bịt kín trong ống chân không
Tầm quan trọng của vật liệu
Hợp kim dùng cho đồng xu Euro
Trang 2Ngày 1 tháng 1 năm 2002, đồng euro trở thành đồng tiền hợp pháp duy nhất tại 12 nước châu Âu; kể
từ ngày đó, một số quốc gia khác cũng đã gia nhập liên minh tiền tệ châu Âu và đã thông qua đồng euro làm tiền tệ chính thức của họ Tiền xu Euro được đúc bằng tám mệnh giá khác nhau: 1 và 2 euro, cũng như 50, 20, 10, 5, 2, và 1 euro cent Mỗi đồng xu có một thiết kế chung trên một mặt; thiết kế của mặt còn lại là một trong số nhiều lựa chọn từ các quốc gia trong liên minh tiền tệ Một vài trong số những đồng tiền này được thể hiện trong hình 11.7
Trong việc quyết định hợp kim nào để sử dụng cho các đồng tiền này, một số vấn đề đã được xem xét, hầu hết đều tập trung vào các tính chất vật liệu
•Khả năng phân biệt một đồng tiền mệnh giá này với đồng tiền mệnh giá khác là rất quan trọng Điều này có thể được thực hiện bằng cách cho các đồng tiền các kích thước, hình dạng và màu sắc khác nhau Đối với màu sắc, các hợp kim được chọn phải duy trì được màu sắc đặc trưng của nó, có nghĩa là chúng không dễ bị ô uế trong không khí và các môi trường thường gặp khác
• An ninh là một vấn đề quan trọng-đó là vệc sản xuất đồng tiền khó bị làm giả Hầu hết các máy bán hàng tự động đều sử dụng tính dẫn điện để xác định đồng xu, để ngăn các đồng xu giả được sử dụng Điều này có nghĩa là mỗi đồng tiền phải có dấu hiệu điện tử riêng độc nhất, điều mà phụ thuộc vào thành phần hợp kim của nó
• Các hợp kim được lựa chọn phải phù hợp với đồng xu, hoặc dễ đúc-nó phải đủ mềm dẻo để cho phép thiết kế chạm nổi có thể đóng lên bề mặt đồng xu
• Các hợp kim phải chống mòn (tức là cứng và bền chắc) để sử dụng lâu dài và để các chạm khắc trên
bề mặt đồng xu được giữ lại Sự rắn nguội (Phần 7.10) xảy ra trong quá trình đóng chạm khắc, làm tăng độ cứng
• Độ chống mòn cao trong môi trường thông thường là yêu cầu đối với các hợp kim được lựa chọn, nhằm tối thiểu hóa tổn thất vật liệu trong suốt dòng đời của đồng xu
• Hướng tới sử dụng các hợp kim của một kim loại cơ bản (hoặc nhiều kim loại) giữ lại được bản chất (của chúng)
• Khả năng tái chế hợp kim là một yêu cầu khác đối với hợp kim được sử dụng
• (Các) hợp kim mà từ đó tiền xu được tạo ra phải liên quan đến các cân nhắc về sức khoẻ con người
- có nghĩa là có đặc tính kháng khuẩn để các vi sinh vật không mong muốn sẽ không thể phát triển trên bề mặt của chúng
Đồng đã được chọn làm kim loại cơ bản cho tất cả các đồng xu euro, bởi vì nó và các hợp kim của nó đáp ứng những tiêu chí này Một số hợp kim đồng khác nhau và sự kết hợp hợp kim được sử dụng cho tám đồng tiền khác nhau, như sau:
• Tiền xu 2 Euro: Tiền xu này được gọi là lưỡng kim - nó bao gồm một vòng ngoài và một đĩa bên trong Đối với vòng ngoài, một hợp kim 75Cu-25Ni được sử dụng, có màu bạc Đĩa bên trong bao gồm một cấu trúc 3 tầng - nickel có độ tinh khiết cao được phủ trên cả hai mặt bằng hợp kim đồng niken (75Cu-20Zn-5Ni); hợp kim này có màu vàng
• Tiền xu 1 euro: Tiền xu này cũng là lưỡng kim, nhưng các hợp kim được sử dụng cho vòng ngoài và đĩa bên trong của nó bị đảo ngược so với đồng xu của đồng tiền 2 euro
• Các đồng 50, 20, và 10 Euro: Các đồng tiền này được làm bằng hợp kim "Vàng Bắc Âu"-89Cu-5Al-5Zn-1Sn
• Các đồng 5, 2, và 1 Euro-cent: Các loại thép có mạ đồng được sử dụng cho các đồng tiền này