Металлы применяемые в полиграфии
Содержание
1. Свойства металлов и сплавов. 4
2. Металлы применяемые в полиграфии. 6
4. Технические требования к типографским сплавам. 13
5. Важнейшие свойства типографских сплавов. 14
6. Металлы для изготовления типографских сплавов. 17
Качество полиграфического исполнения книг, газет, журналов и других изданий во многом зависит от свойств применяемых материалов: бумаги, картона, красок, металлов и сплавов, пластических масс, каучука и резины, переплетных тканей, клея и многих других.
Применяемые в полиграфии материалы очень многочисленны. Они отличаются друг от друга своими характерными признаками, или свойствами: цветом, твердостью, вязкостью, скоростью испарения, температурой плавления и т. п. Совокупность свойств, характерных для данного материала, определяет его качество. Надо знать эти свойства, чтобы отличить доброкачественный материал от менее доброкачественного; надо уметь вовремя заметить неполноценный материал и не допускать его в производство.
Каждое отдельно взятое свойство полиграфического материала, равно как и всякого другого материала, называется показателем качества. Величину того или иного показателя можно измерить при испытании данного материала на соответствующем приборе в лаборатории. Многие показатели можно проконтролировать и в цехе.
В данной работе я рассмотрела такие материалы как металлы и их сплавы.
1. Свойства металлов и сплавов
Металлы – это химические элементы, главная отличительная особенность которых в конденсированном, т. е. кристаллическом, состоянии заключается в наличии свободных, не связанных с определенными атомами электронов, способных перемещаться по всему объему тела. Эта особенность металлического состояния вещества определяет всю совокупность физических и химических свойств металлов: электро- и теплопроводность, отражательную способность (блеск, непрозрачность), пластичность (ковкость), магнитные свойства, склонность к химическим реакциям, связанную с потерей валентных электронов. Металлы и особенно их сплавы отличаются высокой механической прочностью, способностью отливаться и принимать заданную форму, что используется весьма широко в машиностроении и полиграфии.
Все металлы, за исключением ртути при обыкновенных условиях (температура, давление) – твердые вещества. Но по степени твердости они значительно отличаются друг от друга: калий и натрии напоминают воск (легко режутся ножом), свинец может быть процарапан ногтем, а хром, например, по твердости близок к алмазу (царапает стекло).
Металлы, применяемые в технике, делятся на два класса: черных и цветных металлов.
К классу черных металлов относятся железо и все железные сплавы – чугун и стали. Класс цветных металлов составляют: свинец, медь, олово, цинк и многие другие, а также сплавы этих металлов – бронза (сплавы меди с оловом), латунь (сплавы меди с цинком), баббиты (сплавы свинца, олова, сурьмы и меди), типографские сплавы (сплавы свинца, сурьмы и олова).
Цветные металлы в свою очередь разделяются на четыре группы: тяжелые, легкие, редкие и благородные металлы. Тяжелые металлы имеют плотность более 5, лёгкие – менее 5 г/см3. К редким металлам относятся: вольфрам, молибден, тантал, ванадий, теллур, индий, германий, церий, цирконий, таллий и др. Благородные металлы, к которым относятся золото, платина, палладий, серебро, иридий, рутений, осмий, родий, отличаются высокой коррозионной устойчивостью к атмосферным условиям и стойкостью к действию большинства кислот.
Сплавами называются продукты соединения двух или нескольких металлов с возможными примесями металлоидов. Например, чугун – сплав железа с углеродом. Чтобы изготовить сплав, нужно расплавить составляющие его металлы и хорошо перемешать их между собой.
Кристаллическое строение металлов и сплавов можно иногда установить, рассматривая невооруженным глазом их излом. Более полное и отчетливое представление о кристаллической структуре можно получить, рассматривая специально для этого приготовленный образец металла или сплава под микроскопом. Строение металлов и сплавов, видимое под микроскопом, называют их микроструктурой. Под микроскопом видно, что чистые металлы состоят из множества однородных кристаллов вполне определенной для каждого металла формы. В отличие от чистых металлов, сплавы имеют неоднородный состав кристаллов: они состоят из двух и более видов кристаллов различной величины и формы.
При плавлении происходит разрушение пространственной решетки кристаллического тела, на что расходуется определенное количество энергии от какого-либо внешнего источника. В результате внутренняя энергия тела в процессе плавления увеличивается. Количество теплоты, необходимое для перехода тела из твердого состояния в жидкое при температуре плавления, называется теплотой плавления.
В процессе отвердевания тела, наоборот, внутренняя энергия тела уменьшается; часть ее передается окружающим телам. Количество теплоты, поглощенное телом при плавлении, равно количеству теплоты, отданному этим телом при отвердевании. В этом факте находит одно из своих выражений закон сохранения энергии.
Теплоту плавления характеризуют количеством теплоты, необходимой для расплавления единицы массы данного вещества.
Количество теплоты, необходимое для перехода единицы массы вещества из твердого состояния в жидкое при температуре плавления, называется удельной теплотой плавления. Ее выражают в кал/г или ккал/кг.
2. Металлы, применяемые в полиграфии
Металлы встречаются в природе обычно в виде руд (природные соединения металлов с кислородом и другими химическими элементами), после переработки которых металлы выделяются в более или менее чистом виде.
В полиграфии применяются следующие металлы, описание которых дается в алфавитном порядке.
Алюминий – серебристо-белый металл с синеватым оттенком. Плотность алюминия 2,7 г/см3. Температура плавления 658°. Алюминий прочнее цинка, хорошо куется в холодном состоянии и еще лучше при 100–150°, хорошо прокатывается. При нагревании до 200° он становится ломким, а при 540° начинает размягчаться.
Вследствие большого сродства алюминия с кислородом на воздухе поверхность алюминия легко покрываясь тонкой плёнкой окиси алюминия, предохраняющей металл от дальнейшего окисления.
Алюминий имеет амфотерные свойства, т. е. образует соли при взаимодействии и с кислотами, и со щелочами.
Азотная кислота на алюминий почти не действует, Серная кислота растворяет его очень слабо, соляная кислота растворяет легко:
2А1 + 6НС1 → 2А1С13 + ЗН2.
Алюминий легко растворяется и в щелочах, например:
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3 H2.
алюминат натрия
Алюминий применяют для изготовления офсетных форм позитивным копированием с использованием поливинилового спирта или камеди сибирской лиственницы, а также – ортохинондиазидов в качестве копировального слоя.
Медь применяется в качестве медных анодов в гальванотехнике. Медные пластины используются, для изготовления особо точных и прочных типографских клише, в особенности для трех- и четырехкрасочного печатания, а также для изготовления медных переплетных штампов путем травления растворами хлорного железа. В глубокой печати применяются медные цилиндрические печатные формы.
Хлорное железо взаимодействует с медью по схеме:
Cu + 2FeCl3 → CuСl2+ 2FеCl2.
Согласно ряду напряжений железо должно вытеснять медь из растворов ее солей. Но здесь этого не происходит, так как идет процесс восстановления хлорного железа.
При изготовлении биметаллических офсетных пластин чаще всего пользуются стальными или алюминиевыми подложками, на поверхность которых гальванически наращивают слой меди толщиной около 2 мкм.
Никель – серебристо-белый тяжелый металл с сильным блеском, не тускнеющим на воздухе. Плотность никеля 8,90 г/см3. Температура плавления около 1445. Никель обладает твердостью, гибкостью, ковкостью и тягучестью, способен прокатываться в очень тонкие листы и вытягиваться в проволоку. Никель легко полируется. Температура кипения около 3000°.
В ряду напряжений никель стоит правее железа и поэтому медленнее, чем железо, растворяется в разбавленных кислотах: азотной, серной и соляной. Вода и щелочи дажё при нагревании на него не действуют.
Благодаря стойкости по отношению к атмосферным условиям и твердости никель применяют как нержавеющее (антикоррозионное) и декоративное покрытие. Слой никеля наносится на поверхность металлов гальваническим путем или вакуумным распылением.
B полиграфии тончайшие слои никеля наносят поверхность типографских печатных форм для повышения их тиражеустойчивости. Особенно большое значение никелевые покрытия имеют при изготовлении биметаллических офсетных печатных форм. В этом случае слой никеля наносят на поверхность медной или омедненной подложки гальваническим путем.
Олово – блестящий металл серебристого цвета. Его выплавляют из руды, называемой оловянным камнем, состоящим в основном из SnO2. Плотность олова 7,28 г/см3.
Температура плавления 231,8°. Олово очень тягуче и ковко. При сгибании оловянных пластинок можно ясно слышать характерный треск, называемый «криком олова»; он слышен тем яснее, чем чище олово. Этот треск происходит из-за соосного смещения кристаллов олова.
Олово амфотерно. Оно растворяется в соляной кислоте с образованием двуххлористого олова:
Sn + 2HCl→SnCl2 + H2.
Со щелочами образует станниты – соли оловянистой кислоты H2Sn02, в которых олово двухвалентно, например:
Sn + 2КОН + Н2О → K2Sn02 + Н2.
Олово при комнатной температуре не окисляется ни на воздухе, ни в воде, но способно сильно окисляться в расплавленном состоянии.
При долгом хранении на воздухе с низкой температурой олово иногда распадается в порошок. Происходит это потому, что техническое олово белого цвета представляет собой модификацию β-олова, устойчивую при 18–161° и могущую в сильные морозы переходить в модификацию α–олова, устойчивую при температурах ниже 18°; α–олово серого цвета, имеет другую кристаллическую решетку и меньшую плотность, чем β–олово. Поэтому переход кристаллов β-олова в α-форму сопровождается увеличением объема на 26,5%, что связано с превращением слитка или изделия в порошок. Начавшийся на поверхности слитка процесс разрушения далее может развиваться сам собой и заражать близлежащие слитки. Это явление называют «оловянной чумой». Для превращения порошкообразного α-олова в β-форму достаточна переплавка олова.
Страницы: 1, 2
