Тяжёлые металлы
Для характеристики металлов, относящихся к группе тяжёлых, существует ряд различных критериев, основанный на наиболее часто используемых свойствах. Как правило, к таковым относят:
• атомный вес элемента;
• токсичность;
• плотность;
• распространенность в земной коре;
• показатель вовлечённости в биологические процессы и т.д.
Однако наиболее часто характерной мерой выступает именно атомный вес элемента, превышающий порог в 50 а. е. м. При этом если исходить из плотности, то к тяжёлым металлам относят те, у которых значение плотности превышает 6 г/куб. см.
При этом к тяжёлым относят около 40 металлов Периодической системы, в число которых входят Co, V, Cu, Mn, Fe, Cd, Cr, Ni, Pb, Mo, Zn, Hg, Sn, Bi и др. При этом их физико-химические свойства находятся в прямой зависимости от токсичности.
Область применения тяжелых металлов.
Сфера применения тяжёлых металлов и сплавов на их основе достаточно разнообразна. В частности, они используются как:
• конструкционные материалы, поскольку обладают высокой прочностью, жаропрочностью и твёрдостью;
• электротехнические материалы, так как сплавы на их основе отличаются повышенным сопротивлением – свойством, необходимым для электронагревательных элементов;
• инструментальные металлоизделия, поскольку сплавы на основе твёрдых металлов часто используются для изготовления рабочей части инструментария.
• лакокрасочная промышленность
Были изучены различные отрасли, в которых используются тяжелые металлы, и рассмотрены варианты замены их на более экологически-чистые вещества.
Свинец в электронике
В электронных изделиях есть три основных компонента, содержащих свинец: припой, покрытие контактных площадок печатных плат и покрытие выводов электронных компонентов. В типичном паяном соединении припой является основным фактором, определяющим наличие свинца. Соответственно покрытие печатной платы и выводы электронных компонентов оказывают на содержание свинца значительно меньшее влияние. В результате, первые шаги к сокращению содержания свинца в электронных изделиях были направлены на поиск сплава, позволяющего заменить традиционные, содержащие свинец припои. В настоящее время припой используется в большинстве случаев установки электронных компонентов на печатную плату:
технология поверхностного монтажа (используется припой в виде пасты, которая наносится на поверхность печатной платы с помощью специального шаблона или трафарета);
монтаж в отверстия платы (используется расплавленный припой, который находится в специальной ванне);
ручная пайка с помощью паяльника (как правило, припой применяется в виде проволоки, тонкой трубки или ленты).
В качестве замены содержащих свинец припоев хотелось бы предложить семейство сплавов олова, серебра и меди (SnAgCu).
Для технологии поверхностного монтажа сплав SnAgCu, по всей вероятности, станет наиболее популярным решением. Возможно, наибольшей проблемой для использования такого сплава в качестве припоя является более высокая температура плавления. Например, температура плавления сплава SnAgCu составляет 217°C, в то время как сплав олова и свинца Sn37Pb плавится при температуре 183°C. Соответственно, технологический процесс потребует увеличения температуры пайки до240–260°C.
Токсичные вещества в лакокрасочной промышленности
Вредные вещества, входящие в состав лакокрасочных материалов, могут оказывать воздействие на организм человека через дыхательные пути, кожу и пищеварительный тракт. Вместе с воздухом через дыхательные пути в легкие человека попадают пары растворителей и аэрозоль, содержащий как твердые частички, так и жидкий компонент краски. При этом вредные вещества, попавшие в организм через дыхательные пути, оказывают большее отрицательное воздействие, чем при поступлении через желудочно-кишечный тракт, так как в этом случае они быстрее попадают в кровь.
Большое значение имеет летучесть растворителей: чем она выше, тем быстрее загрязняется воздух помещений. Отдельные растворители (ацетон, бензин, спирты и др.) раздражают слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей и могут также вызвать кожные заболевания воспалительного и аллергического характера. Растворители, попавшие в организм в большом количестве, могут вызвать острую форму отравления. Это может произойти при окраске больших поверхностей без надлежащего проветривания помещения. Окраска подогретыми ЛКМ также может привести к созданию высокой концентрации паров растворителей в зоне дыхания и острому отравлению.
Токсичность краскам придают вводимые в их состав ядовитые соединения металлов (меди, мышьяка, цинка, свинца, кадмия, хрома) или органические соединения.
Изучив состав красок было выяснено что токсичные вещества можно заменить не опасными для человека и экологии.
