Реферат: Металлы применяемые в полиграфии

Хром – белый блестящий металл. Плотность хрома 6,8 – 7,2 г/см³ . Температура плавления хрома 1890°, кипе­ния – 2480^о . Хром настолько тверд, что им можно резать стекло. В сухом и влажном воздухе хром не окисляется.

Кислоты на хром почти не действуют. Поэтому хром широко применяется как антикоррозионное декоративное покрытие металлических поверхностей.

Хром используется при изготовлении различных сплавов, которым он придает большую твердость и химическую стойкость. Наиболее важны из хромсодержащих сплавов нержавеющая, кислотоустойчивая и жароупорная стали, а также сплав хрома с никелем – нихром, применяемый в нагревательных электротехнических приборах.

В полиграфии тончайшие слои хрома наносят гальва­ническим путем на поверхность типографских стереотипов и форм глубокой печати для повышения их тиражеустойчивости. При изготовлении биметаллических офсетных пластин гальванические хромовые слои образуют гидро­фильные пробельные участки формы.

В природе хром встречается в виде минерала хромита, при переработке которого получается чистый хром.

Цинк – тяжелый металл, имеющий в чистом виде синевато-белый цвет, а при наличие примесей – серовато-белый цвет. Плотность цинка в зависимости от характера механической обработки колеблется от 6,9 до 7,4 г/см³ . Чистый цинк плавится при 420°. При 100–130° цинк становится тягучим и может коваться, прокатываться в листы и вытягиваться в проволоку. При 270° цинк ста­новится хрупким и может быть измельчен в порошок. Прокатанный цинк имеет очень мелкозернистое строение и удовлетворительные механические свойства. Однако при нагревании выше 150° происходит процесс рекристалли­зации цинка: цинк становится грубокристаллическим, менее прочным, хрупким.

Разбавленные минеральные кислоты (соляная, азотная, серная) хорошо растворяют цинк; концентрированные кислоты, особенно серная, менее активны в этом отно­шении. Растворение цинка происходит очень быстро в том случае, когда он содержит примеси кадмия до 0,3%, свинца до 1% и некоторых других металлов.

Во влажном воздухе цинк покрывается тонкой плот­ной пленкой основных углекислых солей цинка Zn₂ (OH)₂ CO₃ , которая устойчива в обычных условиях и практически нерастворима в воде; эта пленка предохра­няет цинк от дальнейшего разрушения разбавленными кислотами. Предохранение же других металлов от кор­розии нанесением на их поверхность тонкого слоя цинка (например, цинкование железа) основано не только на устойчивости углекислых солей цинка, но главным образом на способности цинка образовывать гальванические пары, где он является анодом, а защищаемый металл– катодом. В полиграфии цинковые пластины применяются для изготовления типографских клише и офсетных печатных форм. Попытки применить цинковые сплавы для отливки типографских шрифтов и линотипных строк не увенчались пока успехом главным образом из-за разъедающего дей­ствия цинковых сплавов на плавильные котлы и детали отливных механизмов наборных машин, а также из-за недопустимости загрязнения цинком свинцовых типограф­ских сплавов.

3. Двойные сплавы

Двойные сплавы, т. е. сплавы, состоящие из двух металлов, имеют не одну, а две критические точки. Одна критическая точка соответствует началу выпадения из сплава того или иного составляющего металла в зави­симости от того, какого металла больше в сплаве (каким металлом пересыщен сплав) или кристаллов твердого раствора одного металла в другом, а также кристаллов химического соединения металлов, составляющих сплав. Вторая критическая точка соответствует концу затвердевания сплава и связана с одновременным образованием в виде тесной однородной смеси кристаллов обоих металлов (или кристаллов метал­лов и кристаллов твердого раствора и химических соеди­нений). Эта вторая критическая точка называется эвтектической (от греческого слова «эутектос», что значит легкоплавкий). Сплав, имеющий только одну критическую точку, называется эвтектическим.

Эвтектический сплав получается из сплавляемых метал­лов только в строго определенных соотношениях, различ­ных для разных металлов. Например, эвтектическую точку, равную 246°, имеет только сплав, состоящий из 87% свинца и 13% сурьмы. Эвтектический сплав имеет наимень­шую из возможных для данной системы металлов темпе­ратуру плавления и наибольшую однородность строения, твердость и прочность.

Многие сплавы, например сурьмы и олова, при охлаж­дении образуют кристаллы твердых растворов, в которых атомы сурьмы и олова кристаллизуются совместно: атомы растворенного металла, т. е. металла, которого значительно меньше в сплаве, замещают атомы растворителя и любом месте кристаллической решетки. Кроме твердых растворов некоторые металлы, например магний и олово, образуют химическое соединение Mg₂ Sn; олово и мышьяк также образуют химические соединения: SnAs и SnAs₂ . Химические соединения кристаллизуются в спла­вах в виде самостоятельных кристаллов, свойственного им типа. Два металла могут образовывать много двойных спла­вов с различным соотношением исходных металлов. Такой ряд сплавов называется системой сплавов. Если взять большое число сплавов из данной пары металлов, например из свинца и сурьмы, и получить для них опытным путем кривые охлаждения, то можно по остановкам на них, зная состав каждого сплава, построить диаграмму состояния системы сплавов.

4. Технические требования к типографским сплавам

Типографские шрифты, линотипные строки и стереотипы изго­товляют литьем под давлением расплавленного типографского сплава в матрицы, находящиеся в отливных формах. Стереотииы отливают в картонные матрицы, шрифты, пробельный материал и линотипные строки – в медные, часто хромированные.

Применяют несколько марок (видов) свинцовых типо­графских сплавов, состоящих из свинца, сурьмы и олова, различающихся температурой плавления, твердостью и другими свойствами.

Однако все эти сплавы должны удовлетворять следую­щим техническим требованиям:

1)расплавляться при возможно более низкой темпе­ратуре;

2)иметь хорошие литейные свойства, т. е. быть жидко
текучими при температуре отливки;

3)при затвердевании иметь возможно меньшую усадку;

4)при отливке не разрушать матрицы и детали отливного механизма в результате химического действия расплавленного сплава;

5)в твердом состоянии иметь возможно большую меха­ническую прочность;

6)потери сплава при повторных переплавках должны быть минимальными;

7)не оказывать вредного действия на рабочих, занятых отливкой типографских шрифтов, линотипных строк и стереотипов, а также изготовлением типографских сплавов;

8)не содержать в своем составе дефицитных и дорого­стоящих металлов, т. е. быть экономически приемлемыми;

9)стереотипы, линотипные строки и шрифты, отлитыеиз типографского сплава, не должны разрушаться поддействием влаги, атмосферных условий, смывающихвеществ и при длительном хранении.

5. Важнейшие свойства типографских сплавов

Температура плавления и температура отливки. Надо различать температуру плавления и температуру отливки типографских сплавов. При температуре плавления типо­графский сплав переходит из твердого состояния в жидкое, но он не имеет еще достаточной подвижности (жидкотекучести), необходимой для нормальной отливки шрифтов,

линотипных строк и стереотипов. Лишь при дальнейшем нагревании, выше температуры плавления, металлы И сплавы приобретают требующуюся жидкотекучесть, ста-иопясь пригодными для отливки. Таким образом, темпе-рнтура отливки всегда выше температуры плавления сплава на 15–20°. Очень важно, чтобы типографские сплавы давали полную и четкую отливку при возможно более низкой температуре, при наименьшем перегреве. Чом выше температура отливки, тем больше расход элект­роэнергии, газа, тем сложнее и вреднее работа, скорее выгорают матрицы. Кроме того, затрудняется работа отливного механизма. Поэтому для отливки типографских шрифтов, линотипных строк и стереотипов пригодны только сравнительно легкоплавкие сплавы.

Литейные свойства зависят от способности расплав­ленного сплава заполнять все детали очка отливной фор­мы. Из сплава с хорошими линейными свойствами можно получить шрифты, линотипные строки и стереотипы нужных геометрических размеров с ровным и четким очком. Литей­ные свойства сплава тем лучше, чем больше повышается жидкотекучесть сплава при нагреве сплава на 1° выше ого температуры плавления.

«Усадка» сплава, т. е. изменение размеров отливки, происходящее при ее охлаждении, также относится к литейным свойствам сплавов. При переходе сплавов из твердого в жидкое состояние их объем увеличивается и разной степени для разных сплавов. Наоборот, при затвердевании расплавленных металлов и сплавов про­исходит сокращение объема (и геометрических размеров). Например, объем олова уменьшается при застывании на 2,7%, свинца – на 3,4%, алюминия – на 6,7%. Усадка типографского сплава из свинца, сурьмы и олова составляет 0,7%. Сплавы, имеющие большую усадку, обладают плохими литейными свойствами: не заполняют всех деталей формы и не дают четкого и ровного очка литеры. Размеры отливок в этом случае также не совпадут с размерами отливной формы. Отливка может в этом случае иметь усадочную раковину, т. е. быть в какой-то степени пустотелой.

Отсутствие химического действия расплавленного спла­ва на матрицу и поверхность деталей отливной формы является важным условием пригодности сплава для отливки шрифтов, линотипных строк и стереотипов. Сплавы, химически разрушающие в расплавленном состоянии матрицы и детали отливного аппарата, мало пригодны для отливки шрифтов, линотипных строк и стереотипов, так как нарушают нормальную работу отливных механиз­мов и преждевременно выводят их из строя.

Механическая прочность сплава должна быть достаточ­ной для печатания больших тиражей, без заметного износа печатающих элементов формы под действием значительного давления печатного цилиндра и при сильном трении бумаги. Твердость типографского сплава одно из наи­более важных свойств, так как чем тверже типографский сплав, тем выше тиражеустойчивость печатной формы, изготовленной из этого сплава. Важно также, чтобы сплав не был хрупким, т. е. имел некоторую упругость. Два сплава одинаковой твердости могут иметь разную тираже­устойчивость: сплав с меньшей упругостью будет скорее изнашиваться при печатании.