Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №1

Тугоплавкие металлы, вольфрам и молибден дают волокнистый или хрупкий излом и дымят при нагреве. Сжигая металл на горелке, при некотором навыке можно отличить молибден от вольфрама. Окись молибдена окрашивает пламя в бледный зеленоватый цвет. Окислы молибдена более летучи и белее, чем у вольфрама.

Если металл впаян в стекло, то его можно определить по цвету спая. Молибден даёт коричневый, а вольфрам — жёлтый спай. Если впаиваемый металл имеет в своём составе хром и его перед спаиванием на заводе отожгли во влажном водороде, то спай будет иметь зелёный цвет. Ковар даёт серый, а платинит и медь — красные цвета. Впаиваемый металл может быть покрыт медью и иметь красноватый цвет её закиси. Платина, а также другие металлы, если они были впаяны под вакуумом, например, молибденовая фольга в кварц, имеют естественный металлический цвет.

Тщательно осматривая спай металла со стеклом можно определить и его состояние. Это бывает необходимо, если лампа не работает или работает плохо. Особенно это касается ламп с кварцевыми баллонами, вводы в которые выполнены из молибденовой фольги. Если при осмотре фольги на ней с одной стороны обнаруживаются интерференционные цвета, как на мыльной плёнке, значит произошло отслоение металла от кварца и в прибор натёк воздух.

Этим же методом можно определить и состояние не фольговых, обычных спаев, но для них подобные дефекты не характерны (мы имеем в виду заводские приборы).

Другие металлы можно определять по удельному весу (вольфрам и тантал тяжёлые, а молибден и ниобий — легче и более гибкие), по цвету окисной плёнки — титан и цирконий окисляются в пламени до красивого синего и фиолетового цвета.

По цвету искры, стачивая металл на наждачном камне, можно приближённо определить тип стали. Искры от малоуглеродистой стали — длинные и с малым количеством звёздочек. Короткие искры со звёздочками указывают на высокоуглеродистую сталь. Их можно видеть, стачивая на круге напильник. Быстрорежущие стали дают длинные и красные искры. Легированные стали, даже не нержавеющие, имеют большую чистоту по сере, кислороду и фосфору и медленнее рекристализуются. Поэтому их излом более мелкозернистый, чем у углеродистых.

Особо чистые по неметаллическим включениям стали типа ШХ-15, быстрорежущие могут упруго деформироваться не разрушаясь. Их трудно сломать, они хорошо выдерживают удары. Сделать из них зубило, заточить поострее, да ещё термообработать как следует — и лучшего не надо! Но запасая большую энергию при деформации, такие изделия могут давать опасные для глаз осколки при разрушении. Работать с таким инструментом надо обязательно в очках, удаляя детей из опасной зоны.

Опилки титана, циркония, магния ярко вспыхивают в пламени горелки. Некоторые сплавы редкоземельных элементов искрят при ударе. При очень сильном нагреве титан, цирконий, ниобий и тантал горят и дают легко отслаивающуюся окалину с характерным «полуметаллическим» блеском.

Никель можно притянуть магнитом и аккуратно нагреть. У него точка Кюри намного ниже пятисот градусов. Если металл отпадает от магнита до красного каления, то это может быть никель.

Платина и палладий, а также их сплавы с благородными металлам плавятся на кислородно-водородной горелке не окисляясь и дают светлый шарик.

Сплавы меди, содержащие фосфор, при плавлении горелкой окрашивают пламя в зеленоватый цвет, а содержащие цинк (латуни) — в бледный сине-зелёный. При сильном нагреве расплавленная латунь с треском вскипает.

Отождествить материал с известной термо-ЭДС можно, сделав из него термопару с известным сплавом и нагрев её спай. Отсутствие напряжения на термопаре будет указанием на то, что оба её провода имеют одинаковый состав.

Нихром на горячем пламени горелки плавится плохо из-за образования на нём тугоплавких окислов хрома. Константан и родственные ему сплавы, не содержащие хрома, плавятся легче и окрашивают пламя имеющейся в их составе медью.

При «пробе огнём» надо работать аккуратно. Старую латунную пластинку Ваши предшественники могли для красоты натереть ртутью, и нагрев её на электроплитке, Вы с удивлением обнаружите капельки ртути на стоящем поверх неё стакане с водой. В легкоплавких сплавах может быть таллий, и нагревая образец горелкой, можно получить удивительно красивую зелёную окраску пламени и облысение в придачу. Коричневый цвет дыма при пайке серебряными припоями — верный признак того, что в воздух «летит» кадмий — крайне неприятный, ядовитый и канцерогенный металл.

Образуют летучие и вредные окислы цинк, осмий, бериллий. Не намного полезнее для человеческого организма барий, ванадий, свинец, мышьяк, селен, теллур, сурьма. Следует безусловно избегать попадания этих металлов в любом виде в атмосферу рабочего помещения, а ртути ещё и в тягу и канализацию, откуда она может испаряться длительное время.

Надо взять себе правилом: весь дым и вредные пары или — во двор, или — в тягу, но не в помещение. Если уж случилась такая необходимость — работать вне тяги, и в рабочую комнату проникли вредные испарения или дым от краски и т. д., то её необходимо покинуть и тщательно проветрить.

Перейдём теперь к применению металлов.

Металлы для вводов и их применение

Почти во всех газоразрядных приборах есть вводы. Лучшие материалы для них — вольфрам в стёкла типа пирекс и молибден в молибденовые стёкла. Наиболее ходовым материалом для впаев в «платиновые» стёкла служит платина и платинит — биметалл с сердечником из сплава железо-никель, покрытый снаружи медью.

Можно также упомянуть «несогласованный», «ножевой рантовый» спай медь-стекло. Он годится для всех стёкол, кроме кварцевых, но теперь применяется редко. Из промышленных приборов его вытеснил спай ковар-молибденовое стекло, а в лаборатории его имеет смысл применять только в специальных случаях, например, при работе с очень большими токами (в специальных импульсных лампах) или при необходимости отводить из прибора большие тепловые потоки. В любом случае, если необходимо применить не проволочные (не стержневые) спаи, следует обратиться к специальной литературе.

Герметичные спаи медь-стекло могут быть также выполнены впаиванием тонко расплющенной медной проволоки (аналог — фольговые молибденовые впаи в кварцевое стекло). Впаивание расплющенной медной проволоки описано у Стронга, но в настоящее время этот ввод практического значения не имеет, так как проволоку необходимо расплющить до толщины менее 0,05 мм. Её трудно впаять, не повредив. Длина ввода — значительна. Большой ток он тоже не выдержит. Такой спай практичнее делать на платините.

Если у стеклянной трубки на торце накопить немного стекла, чтобы стенка стала толщиной 1,5–2 мм и аккуратно припаять к нему тонкую медную фольгу, снятую, например, с фольгированного гетинакса, то получится спай, сохраняющий герметичность годами. После остывания такого спая до 300 градусов на воздухе, его надо приблизить к ватному тампону, смоченному спиртом, чтобы восстановить окислы на поверхности меди. Медь тут же можно облудить паяльником, применяя как флюс — канифоль и припаять к ней гибкий провод. Отжигать такой спай не нужно. Достаточно перед охлаждением обогреть трубку на мягком пламени горелки.

Интересный спай получается в том случае, если между тщательно отцентрированными и ровными торцами трубок поместить диск или шайбу из медной фольги толщиной до 0,25 мм и нагреть её на горелке или т. в. ч. Такой дисковый спай выдерживает несколько сот циклов нагрева до 300 градусов, не занимает много места и позволяет пропускать через него большие токи. У него мала индуктивность. Сквозь такую толстую фольгу — фактически жесть — можно пропустить толстый медный стержень и впаять его мягким припоем. К сожалению, химическая стойкость такого впая невелика. Попытка стравить окись с наружной части экспериментального спая медь-стекло марки НС—3 слабым раствором азотной кислоты привела к разрушению спая. Поэтому его надо беречь от сырости и защищать подходящей краской. Все несогласованные спаи меди со стеклом не разрушаются из-за текучести меди. Длительное термоциклирование наклёпывает металл, он становится твёрже, рвёт стекло и спай теряет герметичность.

Впаивание платинитовых вводов

Платинит является стандартным материалом для впаев в мягкие стёкла с К.Т.Р. 80-100• 10⁷. Все электрические лампочки обычного типа имеют платинитовые впаи. Заслуги платинита перед человечеством — неоценимы.

Если не удалось достать готового платинита на катушке, то его можно взять из готовых впаев. Проще всего его получить из спаев электродов рекламных трубок, выпускаемых московским заводом «Газосвет». Такая «добыча сыра из вареников» вполне себя оправдывает.