Лужение - Tinning

Слой олова на внутренней стороне жестяной банки

Лужение представляет собой процесс тонко покрытия листов кованого железа или стали с оловом , а полученный продукт известен как жесть . Этот термин также широко используется для обозначения различных процессов покрытия металла припоем перед пайкой.

Его чаще всего используют для предотвращения ржавчины , но также обычно наносят на концы многожильного провода, используемого в качестве электрических проводников, для предотвращения окисления (которое увеличивает электрическое сопротивление ) и предотвращения их изнашивания или распутывания при использовании в различных соединителях проводов, таких как скручивание. -ons , связывание сообщения , или терминальные блоки , где паразитные пряди могут вызвать короткое замыкание .

Белая жесть когда-то широко использовалась, но сейчас она используется в основном для изготовления жестяных банок . Раньше из белой жести делали дешевые кастрюли, сковороды и прочую пустотелую посуду . Этот вид пустотелой посуды также был известен как оловянная посуда, и люди, которые ее делали, были мастерами по обработке белой жести.

Незакрашенные листы, используемые при изготовлении, известны как черные пластины. Теперь они изготавливаются из стали, бессемеровской стали или мартеновских. Раньше использовалось железо двух сортов: коксовое и древесно-угольное ; последние, будучи лучшими, получили более толстое покрытие из олова, и это обстоятельство является источником терминов «коксовые пластины» и «угольные пластины», которыми по-прежнему обозначается качество белой жести, хотя железо больше не используется. Белая жесть в огромных количествах потреблялась для изготовления жестяных банок, в которые упаковывались консервы, мяса , рыбы , фруктов , печенья , сигарет и многих других продуктов, а также для изготовления различной домашней утвари, изготовленной жестянщиками .

История

Обработка металлических изделий методом лужения для защиты от ржавчины - древняя практика. По словам Плиния Старшего, лужение было изобретено галльским племенем битуригов (базирующимся недалеко от современного Буржа ), которое кипятило медные предметы в растворе олова, чтобы они выглядели так, как будто они сделаны из серебра. Первое подробное описание процесса появляется у Зосима из Панополиса , книга 6.62, части работы по алхимии, написанной в римском Египте около 300 г. н.э. Помимо аттестации в четырнадцатом веке в Англии, процесс снова не засвидетельствован в Европе до описания в Lazarus Ercker «s Das Kleine Probierbuch (1556)

Производство жести было долго монополия в Чехии , но примерно в 1620 промышленности распространилась в году Саксонию . Белая жесть, по-видимому, производилась в 1620-х годах на мельнице графа Саутгемптона (или под его патронатом), но неясно, как долго это продолжалось.

Эндрю Яррантон , английский инженер и агроном , и Эмброуз Кроули (кузнец из Стоурбриджа и отец более известного сэра Амброуза Кроули III ) были уполномочены отправиться в Саксонию и, если возможно, изучить используемые методы. Они посетили Дрезден в 1667 году и узнали, как это делается. При этом они спонсировались различными местными мастерами по производству железа и людьми, связанными с проектом, направленным на то, чтобы река Стор стала судоходной. В Саксонии пластины были кованы, но когда по возвращении в Англию провели эксперименты, они попробовали прокатить железо. Это привело к тому, что два спонсора, мастера по металлу Филиппа Фоули и Джошуа Ньюборо , в 1670 году построили новый завод Wolverley Lower Mill (или кузницу). В нем было три цеха: один - продольно-резательный , который будет служить прокатным станом. , остальные - кузницы. В 1678 году один из них делал сковороды, а другой рисовал цветы, сделанные в других кузницах . Вполне вероятно, что намерение состояло в том, чтобы свернуть листы, а затем обработать их молотком, но план был сорван неким Уильямом Чемберленом, возобновившим патент, выданный ему и Даду Дадли в 1662 году. Яррантон описал патент как «сфабрикованный».

Бригадиром в Вулверли был Томас Кук. Другой Томас Кук, возможно, его сын, переехал в Понтипул и работал там у Джона Хэнбери (1664–1734) . По словам Эдварда Лхейда , к 1697 году у Джона Хэнбери был прокатный стан в Понтипуле для изготовления машины «Pontypoole Plates». Это было востребовано , как жестяные работы, но это почти наверняка только производство (нелуженая) жесть . Однако этот метод прокатки железных листов с помощью цилиндров позволил изготавливать более однородные черные листы, чем это было возможно при старом методе ковки , и, как следствие, английская жесть была признана превосходящей немецкую .

Белая жесть впервые начинает появляться в Портфельных книгах Глостера (в которых записана торговля, проходящая через Глостер , в основном из портов Бристольского пролива ) в 1725 году. Белая жесть была отправлена ​​из Ньюпорта, Монмутшир . Это сразу следует первое появление (в французском ) из Реамюр «s Principes де l'искусства де фер-блан , и перед докладом его публикации в Англии.

Несколько лет спустя последовали другие заводы, сначала во многих регионах производства чугуна в Англии и Уэльсе, но позже в основном в Южном Уэльсе. В 1805 году было изготовлено 80 000 коробок и 50 000 экспортировано. Промышленность продолжала неуклонно распространяться в Англии и особенно в Уэльсе , а после 1834 года ее рост был быстрым, и Великобритания стала главным источником мировых поставок. В тот год ее общий объем производства составил 180 000 коробок по 108 фунтов каждая (около 50 кг, в Америке коробка составляет 100 фунтов), в 1848 году - 420 000 коробок, в 1860 году - 1 700 000 коробок. Но впоследствии рост был быстрым, и в 1891 году производство достигло примерно 2 236 000 фунтов. Одним из крупнейших рынков были Соединенные Штаты Америки, но этот рынок был отрезан в 1891 году, когда там был введен тариф Мак-Кинли . Это привело к значительному сокращению штатов в британской промышленности и эмиграции в Америку многих из тех, кто больше не мог работать на уцелевших заводах по производству белой жести.

В 1891 году Соединенные Штаты произвели 11000 тонн белой жести и импортировали 325 100 тонн, но в 1899 году они произвели 360 900 тонн, импортировав только 63 500 тонн (в основном для реэкспорта). Британскому экспорту еще больше препятствовал тариф Дингли, лишивший преимущества валлийской плиты на тихоокеанском побережье Америки, который к 1900 году увеличился до более чем 849 000 000 фунтов, из которых более 141 000 000 фунтов приходилось на терн. Общий объем импорта в том году составлял всего 135 264 881 фунт. В последующие годы производство в Америке снова сократилось, и в 1907 году работало только 20% американских заводов по производству белой жести, в то время как британское производство достигло 14 миллионов ящиков.

Несмотря на этот удар, индустрия продолжала работать, но в меньших масштабах. Тем не менее, в 1937 году все еще работало 518 заводов, в том числе 224, принадлежащих Ричарду Томасу и Ко. Однако традиционный «упаковочный стан» был вытеснен усовершенствованным «полосовым станом», первый из которых в Великобритании был построен Ричардом. Thomas & Co. в конце 1930-х гг. Полосовые станы сделали старые упаковочные фабрики устаревшими, а последние из них закрылись примерно в 1960-х годах.

Способы производства пластин

Процесс упаковочной мельницы

Процесс упаковочного стана начинается с оловянного стержня , который представляет собой вытянутый плоский стержень, который обычно покупается на металлургическом или сталелитейном заводе . Оловянный стержень может быть из кованого железа или мягкой стали . Поперечное сечение стержня должно быть точным по размеру, так как это определяет длину и толщину готовых пластин. Пруток был обрезан до нужной длины, чтобы сделать пластину желаемого размера. Например, если требуется пластина 14 дюймов × 20 дюймов (360 мм × 510 мм), то оловянный брусок разрезают на длину и ширину, которые делятся на 14 и 20. Затем стержень прокатывают и складывают вдвое с указанием числа. количества раз, увеличиваемого вдвое, в зависимости от размера оловянного бруска и конечной толщины. Если исходный олова бар 20 в × 56 в (510 мм × 1420 мм) , то оно должно быть по крайней мере , закончил на четвереньках , или в два раза более чем в два раза, и , если требуется тонкий датчик , то он может быть закончен на восьмерок , или удвоился три раза. Затем оловянный брусок нагревают до тускло- красного цвета и пять или шесть раз пропускают через черновые валки. Между каждым проходом пластина проходит над валками (или округляет их), и зазор между валками сужается с помощью винта. Затем пластина повторно нагревается и проходит через чистовые валки.

Если тарелка не закончена на одиночных разрядах или без дублирования тарелки, ее складывают вдвое в соковыжималке . Соковыжималка была похожа на стол, где одна половина поверхности загибается поверх другой, а пресс выравнивает сдвоенную пластину так, чтобы свернутый конец вошел в ролики. Затем его повторно нагревают для следующего цикла прокатки. Это повторяется до тех пор, пока не будет достигнута желаемая геометрия. Обратите внимание на то, что если пластину необходимо сгибать вдвое более одного раза, прокатанный конец отрезается. Затем пакету дают остыть. Когда он остынет, пачка разрезается на несколько меньших конечных размеров, а пластины разделяются открывашками .

На этом этапе пластины покрываются накипью и их необходимо протравить . Для этого нужно окунуть тарелки в серную кислоту на пять минут. Травление превращает чешуйки в зеленовато-черную слизь, которую удаляют отжигом. Пластины отжигают в течение примерно 10 часов, а затем дают медленно остыть. На этом этапе пластины известны как травленые и отожженные черные пластины . Эти пластины обычно продавались для штамповки и эмалирования .

После этого пластины становятся шероховатыми, а не прямыми, поэтому их несколько раз подвергают холодной прокатке . Прокатка удлиняет листы до их окончательного размера. Затем их снова отжигают, чтобы удалить деформационное упрочнение . Эти пластины называются черными, травленными, холоднокатаными и отожженными (черный лист, стр. Кр. И ок.). Для идеальной чистоты тарелки снова протравливаются в слабой серной кислоте . Наконец, их ополаскивают и хранят в воде до тех пор, пока они не будут консервированы.

Набор для лужения состоит, по крайней мере, из одной емкости с расплавленным оловом с флюсом из хлористого цинка наверху и емкости для смазки. Флюс сушит пластину и подготавливает ее к приклеиванию олова. Если используется вторая жестяная банка, называемая горшком для мытья посуды , в ней будет олово более низкой температуры. Затем следует масленка, в которой находится масло и машина для лужения . Машина для лужения имеет два небольших ролика, которые подпружинены вместе, поэтому при установке луженой пластины ролики отжимают излишки олова. Пружины на машине для лужения можно настроить на разное усилие, чтобы получить разную толщину олова. Наконец, масло счищают мелкими отрубями и присыпают пылью.

Здесь описывается процесс, применявшийся в течение 20 века. С течением времени процесс несколько усложнялся, поскольку было обнаружено, что включение дополнительных процедур улучшает качество. Практика горячей прокатки , а затем холодной прокатки , очевидно , восходит к ранним дням, а жестяной семьи Knight работает у (с момента его основания в около 1740) два прокатных станов, один на Bringewood ( к западу от Ладлоу) , который сделал жесть , а другое - оловянная мельница в Миттоне (ныне часть Стоурпорта , очевидно, для более поздних стадий).

Полосовой стан

Ранние станы горячей прокатки не производили полосу, пригодную для лужения, но в 1929 году для дальнейшего уменьшения толщины стали использовать холодную прокатку , что сделало лужение возможным. Затем пластина была покрыта лужением с использованием описанного выше процесса.

Процессы лужения

Есть два процесса лужения черных пластин: горячее погружение и гальваника .

Горячее погружение

Погружение в горячее олово - это процесс погружения детали в ванну с чистым расплавленным оловом при температуре выше 450 ° F или 232 ° C.


Белая жесть, изготовленная методом горячего лужения , изготавливается путем холодной прокатки стали или железа, травления для удаления окалины , отжига для удаления деформационного упрочнения и последующего покрытия тонким слоем олова . Первоначально это было сделано путем производства отдельных или небольших пакетов пластин, что стало известно как процесс упаковочного фрезерования . В конце 1920-х годов полосовые станы начали заменять упаковочные станы, поскольку они могли производить необработанный лист в больших количествах и более экономично.

Гальваника

При гальванике покрываемый предмет помещают в контейнер, содержащий раствор одной или нескольких солей олова. Изделие подключено к электрической цепи , образуя катод (отрицательный) цепи, в то время как электрод, как правило, из того же металла, который должен быть покрыт, образует анод (положительный). Когда электрический ток проходит через цепь, ионы металлов в растворе притягиваются к предмету. Чтобы получить гладкую блестящую поверхность, гальванический лист затем ненадолго нагревают до температуры выше точки плавления олова. На большую часть производимой сегодня луженой стали затем наносят гальваническое покрытие очень тонким слоем хрома, чтобы предотвратить потускнение поверхности из-за окисления олова.

Альтернативы

  • Терне-пластина аналогична белой жести, но ванна состоит не из олова, а из смеси олова и свинца , причем последний металл составляет от 7,59% от общего количества. Название происходит от «Terne», что означает тусклый или потускнение . Плиты Terne начали производиться в Англии примерно в середине 19 века и стали широко использоваться в Соединенных Штатах для кровельных целей. Другие приложения включали топливные баки и газовые счетчики. Последний толстолистовой завод Terne в Брокмуре, Уэст-Мидлендс в Великобритании, был закрыт в 2006 году.
  • Для многих целей белая жестяная пластина была заменена оцинкованными ( оцинкованными ) сосудами, но не для приготовления пищи, поскольку цинк токсичен, а нержавеющая сталь часто используется. Цинк защищает железо электролитически , то есть цинк окисляется и превращается в белый порошок, чтобы сохранить железо, тогда как олово будет защищать железо только в том случае, если оловянная поверхность остается неповрежденной, поскольку оно электролитически каннибализирует незащищенное железо, чтобы сохранить себя.

Смотрите также

использованная литература

Библиография

  • Браун, П.Дж. (1988), «Эндрю Яррантон и британская жестяная промышленность», Historical Metallurgy , 22 (1), стр. 42–8
  •  Эта статья включает текст из публикации, которая сейчас находится в общественном достоянииChisholm, Hugh, ed. (1911). " Жесть и терне-плита ". Британская энциклопедия . 26 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 1000.
  • Кинг, П. У. (1988), «Нижняя мельница Вулверли и начало индустрии белой жести», « Историческая металлургия» , 22 (2), стр. 104–113.
  • Минчинтон, WW (1957), Британская промышленность белой жести: история , Clarendon Press, Oxford
  • Tregoning, WH (1901), "Труды - Институт инженеров-механиков, части 3-5" , в Институте инженеров-механиков (Великобритания) (ред.), Производство белой жести , Институт "Машиностроение Пабликейшнз Лтд." стр. 1273–1282
  • Велтер, Ж.-М. (2019). «Контактное лужение: тысячелетняя технология нанесения покрытия». Археометрия . 61 (4): 906–920. DOI : 10.1111 / arcm.12454 .

дальнейшее чтение

  • Ф. У. Гиббс, «Рост индустрии белой жести», Annals of Science 6 (1950), 390 и далее; 7 (1) (1951), 25 и далее; 43ff; 113ff.
  • П. Дженкинс, « Двадцать на четырнадцать»: история индустрии белой жести Южного Уэльса 1700-1961 гг. (Gomer, Llandysul, Dyfed 1995).
  • Д.А. Ирвин, «Способствовали ли тарифы в США в конце XIX века зарождающимся отраслям? Свидетельства производства белой жести »(рабочий документ NBER 6835, 1998 г.).