سرب (pb)
سرب فلزی است نرم و دارای رنگ خاکستری مایل به آبی که مقطع تازه شکسته آن سفید نقره ای و شفاف است

جرم مخصوص : ۳٫۱۱

نقطه ذوب : C 327

استحکام کششی : ۲۰ تا ۱۵

سرب مقاومت خوبی در مقابل خوردگی دارد و در مقابل اسیدها نیز مقاوم است . ترکیبات سرب فوق العاده سمی است و به همین دلیل می باید در هنگام کار با آنها دستورالعمل های بهداشتی را که در این مورد وجود دارند، با نهایت دقت مورد توجه قرار گیرند. سرب را به دلیل نرم بودن می توان چکش کاری کرد و خم نمود. برای خمکاری لوله های سربی بایستی از فنر استفاده شود.
سنگ معدنی سرب:
سرب در طبیعت بیشتر به صورت سنگ سرب یافت می شود . از مهمترین انواع آن سنگ سرب درخشان (pbs) را می توان نام برد. سولفور سرب تقریبا ۸۶ درصد سرب دارد. معدن سربدر کشورهای امریکا، مکزیک، استرالیا، روسیه، اسپانیا، لهستان و آلمان یافت می شود.
روش تهیه سرب :
برای تهیه سرب ، سنگ سرب را پس از خرد کردن و تغلیظ ابتدا در کوره های دوار برشته می کنند، سپس آن را در کوره های تنوره ای احیا می کنند تا سرب خام با درجه خلوص ۹ درصد حاصل شود. با تصفیه ی سرب خام ، سرب با درجه خلوص ۹۴٫۹۹ درصد به دست می آید.
خواص و کاربرد سرب: 
سرب و ترکیبات آن سمّی هستند؛ لذا در تماس با پوست یا نزدیک مواد غذایی به مار نمی روند.
سرب دارای قابلیت زیاد جذب نوترون ها و اشعه ی گاما است و به دلیل ، به شکل ورقه های سربی به عنوان سپر تشعشعی به کار برده می شود.
ورق سرب با روش نوردکاری سرد تهیه می شود و به عنوان حامل صوتی در ساختمان منازل به کار می رودو ورق سربی به ضخامت ۲٫۰ میلیمتر معادل تخته چند لا با ضخامت ۲۰ میلیمتر در جذب صدا کاربرد دارد.

سرب در فولادهای خوش تراش به عنوان مواد روانکار عمل می کند و اصطکاک میان لبه برنّده ابزار برش و براده را کاهش می دهد و به ایجاد سطح صاف کمک می کند.
آلیاژ سرب:
سرب را می توان تقریباً با تمام فلزات به خوبی آلیاژ کرد ولی فلزات دیگر با سرب به سختی آلیاژ می دهند، به استثنای قلع که با آن به راحتی آلیاژ می شود و لحیم های نرم را به دست می دهند.
مهمترین آلیاژ سرب که به سرب خشک میز معروف است ،دارای ۵تا ۲۵ درصد آنتیموان است .به دلیل داشتن قابلیت ریخته گری خوب در قالب های تحت فشار ،از این الیاژها درتهیه وسایل زینتی،دستگیره ها،حروف چاپ،و کلیشه سازی استفاده می شود.
فلزات یاتاقان سربی که با کادمیم آلیاژ شده باشند،خاصیت لغزندگی خوبی دارند ودر برابر سایش نیزمقاوم هستند. از نمونه این آلیاژ می توان Lg – pb Sn9 cd را نام برد. پوسته یاتاقان های ساخته شده از این آلیاژها نیروی فشاری زیادی را تحمل می کنند.

آلیاژهای ریخته گری تحت فشار سرب را می توان به عنوان وزنه های متعادل کننده در رگلاتورهای گریز از مرکز و همچنین در صنایع اسباب بازی مورد استفاده قرار دارد.
نوعی آلیاژ سرب با ۷ تا ۱۲ درصد آنتیموان،۲۵٫۰ درصد قلع و مقادیر کمی آرسنیک و مس در تولید صفحات پلاک باتری ها مورد استفاده دارد.
مس سرب اندود برای پوشش بام و مخزن های ضد اسید به کار می رود.
آلیاژ فلز حروفچینی تایپ (مرد استفاده در صنعت چاپ ) آلیاژهای سرب، آنتیموان ، قلع با مقادیر کمی مس هستند. رنگدانه های سربی ترکیبات شیمیایی سرب هستند که برای تهیه رنگ بکار برده می شوند.
کرمات قلیایی سرب به رنگ قرمز است و برای اندودهای آستری ضدزنگ روی فولاد بکار برده می شود. فولادهای خوش تراش ۲۵٫۰ و برنج های خوش تراش تقریباً۵٫۰ الی ۵٫۳ درصد سرب دارند.

خواص عمومی، فیزیکی، مکانیکی فلز سرب:
سرب فلزی نرم، قابل تغییر شکل به رنگ آبی خاکستری است. که با نقطه ذوب C˚ ۴/۳۲۷ در C˚ ۱۷۴۰ به جوش می آید. وزن مخصوص سرب gr/cm3 34/11 می باشد. دارای ساختمان کریستالی a = 492/4 A می باشد. ازدیاد و فشار بخار در سرب ریزی وجود ندارد. عدد جرمی سرب ۲/۲۰۷ گرم برمول می باشد.
کاربرد های سرب و آلیاژهای آن:
استفاده از سرب در صنایع شیمیایی و برای محافظت و باطری سازی و ساخت گلوله و در سالهای اخیر به دلیل وزن مخصوص زیاد و برای جلوگیری از اشعه γ در فیزیک هسته ای معمول می باشد و همچنین سرب فلز اصلی، آلیاژ یاطاقانها و آلیاژهای لحیم می باشد. حروف چاپ که معمولا ً از سرب و آنتیموان تهیه می شوند و آلیاژهای سرب آنیتموان و مقدار کمی آرسنیک که تا ۲۵% آنتیموان دارند تحت نام کلی سرب خشک، آلیاژی است که در مصارف مختلف شیمیایی و صنعتی از اهمیت خاصی برخور دارند. لازم به تذکر است که در ایران اصطلاحا ً به آلیاژ زاماک، سرب خشک گفته می شود. در حالیکه سرب خشک آلیاژی است از سرب، بیسموت، آنتیموان و آرسنیک.
قابلیت ریخته گری آلیاژهای سرب بسیار عالی است. سیالیت زیاد، انقباض حجمی که این آلیاژها همراه با غیر قابل حل بودن گازها و واکنش ضعیف در مقابل اکسیدسیون باعث می شود که ریخته گری سرب از اشکالات عمومی ریخته گری تا حدود زیادی برکنار باشد. سرباره های سربی معمولا ً شامل PbO، SnO، Al2O3، Sb2O5 می باشد که هیچکدام قابلیت اتصال به سرب مذاب را ندارند و چون وزن مخصوص کم یا زیاد دارند براحتی از مذاب مایع می گردند، یعنی یا در سطح مذاب و یا در کف آن جمع می شوند.
از فلاکسهای پوششی فلداسپار و کلرور روی نیز در مواقعی که عناصر آلیاژی آلوده باشند استفاده می گردد. آلیاژهای سرب دار در انواع مختلف قالب ریخته می شوند که از میان آنها استفاده از قالب ماسه ای متداول نیست، زیرا سنگینی سرب مذاب باعث می گردد که قالبهای ماسه ای و به خصوص قطعات بزرگ تغییر شکل دهند. قطعات باطری در قالبهای فلزی که با کربن پوشش داده شده است ریخته می شوند.
معرفی تعدادی از آلیاژهای غیر آهنی:
* پر آلومان: آلیاژی از Al+Mg می باشند که مقدار منیزیم آن از ۱% تا ۷% است.
* سیلومین: آلیاژی از Al+Si که محتوی ۱۱% تا ۱۳% سیلیسیم می باشد که می تواند حاوی مقادیر کمی مس و منیزیم نیز باشد.
* آلوفون: آلیاژی است از Al + Cu که حدود ۴% تا ۵% مس دارند.
* دورآلومین: آلیاژی است از Al+Cu+Mg که حاوی ۴% مس و ۹/۰% تا ۸/۱% منیزیم دارد.
* آلپاکس (آاپاکا): خانواده ای از آلیاژهای Al که حاوی حدود ۳% سیلیسیم و مقدار کمی تیتانیم دارند که در ساخت قاشق و چنگال و ظروف غذایی به کار می روند.
* آلیاژ توپ: آلیاژی است با ۸۸% + ۱۰% قلع و ۲% روی هستند.
* Cu + Sn + Zn + Pb (85% مس + ۵% قلع + ۵% روی + ۵% سرب)
* برنز آلومینیم: آلیاژی از مس و آلومینیم که حاوی حدود ۱۴% آلومینیم می باشد. Cu + Al
* برنج سیلیسیم: آلیاژی از مس، روی و سیلیسیم است. Cu(81%) + Zn(15%) + Si(4%)
*ورشو: آلیاژی است از Cu + Ni + Zn که به نقره آلمانی نیز معروف است.
* طاعون قلع: Tin Pest: تبدیل قلع سفید به قلع خاکستری در دمای C˚۲/۱۳ را طاعون قلع گویند.
جنبه های متالورژیکی آلیاژ لحیم Pb-Sn
نمودار تعادل آلیاژهای سرب – قلع در شکل بالا نشان داده شده است. ترکیب یوتکتیک دارای ۹/۶۱ درصد قلع است و یک درجه حرارت سالیدوس ۳۶۱ درجه فارنهایت دارد.
ترکیب یوتکتیک به صورت یک لحیم ظریف بکار می رود که در آنجا نیازهای حرارتی بحرانی هستند. ترکیب لحیم نرم معمولی تا ۵۰ درصد قلع کاهش داده و سرب تا ۵۰ درصد افزایش داده می شود. برای کاهش مصرف قلع بجای آن از چند لحیم از چند دیگر استفاده می شود.
فلزترن (سربی) Terni metal
فلز ترن یک آلیاژ سرب – قلع محتوی ۱۰ تا ۲۵ درصد قلع است این آلیاژ برای پوشش ورقه های فولاد در مواردی نظیر سقف سازی و مخازن سوخت اتومبیل مصرف می شود.
فلزهای حروفچینی (تایپ) Type metal
فلزات تایپ بکار رفته در صنعت چاپ عموما ً از سرب، آنتیموان و قلع و با مقادیر اندکی از مس در سخت ترین آلیاژها هستند. ساختمان میکروسکپی یک فلز لاینوتایپ است. این آلیاژ سیالیت زیادی دارند و دارای خصوصیاتی هستند که برای چاپ از اهمیت زیادی برخوردار است. برخی از اطلاعات درباره فلزات تایپ به غلط به هنگام انجماد انبساط کمی را به آنها نسبت داده اند. در حقیقت این فلزات عموما ً بین ۲ تا ۳ % انقباض حاصل می کنند. اکثر فلزات تایپ را می توان پیر سختی و مقاومت سایشی آن را بهبود داد. اندازه دانه ای در فلز تایپ ریختگی بسرعت سرد در مدت انجماد بستگی دارد. افزودن آلیاژهای کوچکی نظیر کاسیم، لیتیم یا منیزیم ممکن است برای انجماد دانه های ریز مطلوب مصرف شوند.
بابیت Babbit
بابیت یک آلیاژ یاتاقانی سرب، محتوی، سرب، قلع، آنتیموان و معمولا ً آرسنیک می باشد. این آلیاژها برای صفحات باتری ذخیره، فلز تایپ، ورق، لوله و آلیاژهای ریختگی بکار می رود. افزوده های آنتیموان درجه حرارت تبلور مجدد را نیز افزایش می دهند. قلع نیز سختی و استحکام را زیاد می کند ولی به علت خصوصیات ذوب آن و بدین سبب که قابلیت به لحیم بای پیوند شدن با فلزاتی شدن با فلزاتی نظیر فولاد و مس را زیاد می کند اکثرا ً در لحیم نرم مصرف می شود.

سرب و روی می توانند به صورت پیرومتالورژی و هیدرومتالورژی ، بسته به نوع کانی به کاررفته به عنوان بار الکتریکی تولید شوند. در فرایند پیرومتالورژیکی ، سنگ معدنی که متمرکز می شود شامل سرب، روی یا هر دوی آنهاست. تمرکز سرب می تواند ۵۰ الی ۷۰ درصد و محتوای سولفور کانه های سولفیدی در حدود ۱۵ الی ۲۰ درصد باشد. تمرکز روی در حدود ۴۰ تا ۶۰ درصد است وبه همراه محتوای سولفور در کانیهای سولفیدی حدود ۲۶ تا ۳۴ درصد می باشد.
مواد معدنی که به صورت مخلوط سرب و روی متمرکز می شوند، معمولا به نسبت کمتری حاوی فلز متمرکز می باشند. در حین عمل سینترینگ (کلوخه سازی) از جریان اکسیژن یا هوای گرم برای اکسیده کردن سولفور موجود در به دی اکسید سولفور استفاده می شود.
کوره های جریان هوای گرم در پروسه های متداول، برای تبدیل و پالایش ترکیبات سرب به سرب تولیدی مورد استفاده قرار می گیرند.
فرایند سرب اولیه
فرایند تولید سرب اولیه به صورت پیرومتالورژی متداول ، شامل ۴ مرحله است: کلوخه سازی(سینترینگ)، ذوب شدگی، تفاله گیری(رویه گیری) و پالایش. ماشین کلوخه سازی توسط میله تغذیه که به طور عمده از تجمع سرب ساخته شده است تغذیه می شود. دیگر مواد خام نیز شامل آهن، سیلیس، جریان سنگ آهک، کک، کربنات سدیم، خاکستر، پیریت، روی و ذرات ریز تجمع یافته از آ لودگی وسائل کنترل شده احتمالا اضافه می شوند. خوراک کلوخه سازی، همراه با کک به طرف یک کوره جریان هوای گرم به منظور کاهش دادن هدایت می شود، جائیکه کربن به مانند سوخت عمل می کند ومواد در بر گیرنده سرب را می سوزاند.
سرب مذاب به طرف انتهای پایین کوره جریان پیدا می کند، جائیکه ۴ لایه زیر شکل می گیرد:
speiss(سبکترین مواد، به طور عمده آرسنیک و آنتیموان)،
matte(سولفید مس و دیگر سولفیدهای فلزی)، سرباره کوره جریان هوا (سیلیکاتهای اولیه) و شمش سرب (با۹۸% وزنی).
matteو speiss
برای بازیافت مس و فلزات گرانبها به ذوب کننده مس فروخته می شود. سرباره کوره هوای گرم که شامل روی، آهن، سیلیس و آهک است در پیلها ذخیره شده و اندکی از آن مجددا استفاده می شود. انتشار اکسید سولفور در کوره های جریان هوا از میزان های کم سولفید سرب باقیمانده و سولفاتهای سرب در خوراک سینتر بوجود می آید. شمش سرب ناهموار حاصل ازکوره هوای گرم، معمولا قبل از آنکه دستخوش عمل پالایش گردد به عملیات مقدماتی در کوره نیاز دارد. در ضمن عمل تفاله گیری ، شمش در کوره به هم زده و سرد می شود درست تا بالای نقطه انجماد ، ۳۷۰ – ۴۲۵ درجه سانتی گراد.یک تفاله از اکسید سرب همراه با مس ، آنتیموان و دیگر فلزات که به سمت بالا شناور است تشکیل شده ودر بالای سرب مذاب متبلور می شود. تفاله به سمت کوره برای بازیافت مقادیر عناصر غیر سربی منتقل می شود.
شمش سرب برای استفاه در روشهای پیرومتالورژی برای انتقال و جا به جا کردن مواد غیر سربی باقیمانده (به طور مثال طلا،نقره، بیسموت، روی و اکسیدهای فلزی مانند اکسیدهای آنتیموان، ارسنیک، قلع و مس) پالایش می شود.سرب در یک کوره آهنی ریخته گری در ۵ مرحله پالایش می شود: ابتدا آنتیموان، قلع و ارسنیک حذف می شوند، پس از آن طلا و نقره توسط اضافه شدن روی برداشته می شوند. عمل تصفیه با اضافه شدن کلسیم و منیزیوم که با بیسموت ترکیب میشود،برای شکل دادن به ترکیب نامحلول که از کوره به صورت سرباره گرفته شده است، ادامه می یابد. در مرحله نهایی، کربنات سدیم قلیایی، نیتراتها یا هر دوی آنها شاید برای انتقال هرگونه اثر ناخالص فلز باقیمانده ، اضافه شوند. سرب تصفیه شده خلوص ۹۹٫۹۰ تا ۹۹٫۹۹ درصد خواهد داشت و ممکن است برای تشکیل آلیاژ، با دیگر فلزات مخلوط شود یا اینکه به طور مستقیم برای شکل گیری در قالب قرار داده شود.
جداسازی

سرب محلی در طبیعت یافت میشود اما کمیاب است.امروزه معمولاً سرب در کانیهایی همراه با روی ، نقره و ( بیشتر) مس یافت میشود و به همراه این مواد جدا میگردد.ماده معدنی اصلی سرب گالن(PbS) است که حاوی ۶/۸۶٪ سرب میباشد.سایرکانیهای مختلف و معمول آن سروسیت ( PbCO۳ ) و انگلسیت (PbSO۴) میباشند.اما بیش از نیمی از سربی که امروزه مورد استفاده قرار میگیرد بازیافت ی میباشد. سنگ معدن بهوسیله مته یا انفجار جداشده سپس آنرا خرد کرده و روی زمین قرار میدهند.بع از آن سنگ معدن تحت تأثیر فرآیندی قرار میگیرد که در قرن نوزدهم در Broken Hill استرالیا بوجود آمد.یک فرآیند شناورسازی ، سرب و دیگر مواد معدنی را از پس ماندههای سنگ جدا میکند تا با عبور سنگ معدن ، آب و مواد شیمیایی خاص از تعدادی مخزن که درون آنها دوغاب همیشه مخلوط میشود ، عصارهای بوجود آید.درون این مخزنها هوا جریان یافته و سولفید سرب به حبابها میچسبد و بصورت کف بالا آمده که میتوان آنرا جدا نمود.این کف ( که تقریباً دارای ۵۰٪ سرب است) خشک شده سپس قبل از پالایش به منظور تولید سرب ۹۷٪ سینتر میشوند. بعد ازآن سرب را طی مراحل مختلف سرد کرده تا ناخالصیهای(ریم) سبک تر بالا آمده و آنها را جدا میکنند.سرب مذاب با گداختن بیشتر به وسیله عبورهوا از روی آن وتشکیل لایهای از تفاله فلز که حاوی تمامی ناخالصیهای باقی مانده میباشد تصفیه شده و سرب خالص ۹۹/۹ ٪ بدست میآید.

روی

روی در ابزار های برنزی ساخته دست بشر ۵۰۰۰ سال پیش، یافت شده.۲۰۰۰ سال است که بعنوان یکی از عناصر تشکیل دهنده برنج در اروپا و آسیا مورد استفاده قرار می گیرد. قدمت برخی از مصنوعات روی به حدود ۵۰۰ سال قبل بر می گردد. در قرن هفتم بعد از میلاد مسیح چینی ها تکنولوژی ذوب را گسترش دادند . در قرن دهم میلادی سکه هایی از ناحیه زاوار هندوستان ضرب شده است. براساس مشاهدات باستان شناسان از قرن چهارم به بعد مقدار زیادی روی در زاوار تولید و مورد استفاده قرار گرفته است. در خلال قرنهای هفدهم و هجدهم تختال روی از آسیا به مقصد بازارهای اروپا صادر می شد
در یونان باستان نیز از این فلز استفاده می شده به طوری که مجسمه ای از جنس روی در ترانسیلوانیا یافت شده که جزء قدیمی ترین قطعـاتی است که در ساخت آن روی بکــار رفته است.این فلز در یونان ” واپسودارگراس” یعنی ( با فلز دیگر اشتباه گرفتن یا نقره کاذب ) و این فلز مبهم به نظر می آمده و به اشتباه فلز نقره نامیده می شده.

و اما آشنایی با فلز روی در ایران سابقه دیرینه داشته، چنان که گفته می شود صنعت فلزکاری در ایران سابقه هفت هزار ساله دارد. ایرانیان باستان از پیشگامان ساخت آلیاژهای گوناگون از فلزات محسوب می شوند. همانگونه که می دانید مفرغ (مس، قلع و روی) اولین بار توسط ایرانیان در ناحیه لرستان ساخته شده است، برنج (مس و روی) ، هفت جوش (مس، طلا، نقره، روی ، سرب، قلع، آهن و جیوه یا پلاتین)سفید روی (نوعی آلیاژ که رنگ و جلای زیبایی داشته و جهت ساخت ظروف به کار می رفته).
در دوره ساسانیان صنعت فلزکاری بسیار توسعه یافت از نمونه های ارزنده و زیبای بازمانده می توان به تکنیک بالای (در زمان خود و در مقایسه با تمدنهای مشابه) صنعت فلزکاری در این دوره پی برد. آثار کورههای بسیار قدیمی در اطراف برخی از معادن سرب و روی کشور موجود می باشد، اما متاسفانه به علت عدم مطالعات کافی و کمی اسناد، از پیشینه و چگونگی تولید وتکنولوژی این آلیاژها مطالب مکتوب موجود نمی باشد است.

سرب یکی از شش فلزی است که از هزاره چهارم قبل از میلاد مسیح شناخته شده و مورد استفاده قرار گرفته است.طبق نظر باستان شناسان،قدیمی ترین قومی که سرب را مورد استفاده قرار داده اند مصریها بوده اند که این فلز را برای لعاب ظروف بکار برده و از کانیهای نقره دار آن، نقره استخراج می کردند. سپس رومیان و بالاخره ایرانیان، چینی ها، هندوها، روسها و اعراب از جمله اقوامی بودند که از قدیم الایام سرب را می شناختند و از آن استفاده می کردند. وجود آثار سرب و ابزار بجا مانده از آن دوران نشانگر کاربرد قابل توجه این فلز می باشد. به دلیل خاصیت چکش خواری سرب، صنعتگران می توانستند آنرا بخوبی گداخته نموده و به اشکال مختلف مورد نیاز بازار آن زمان درآورند.
در ایران، سرب از اواخر هزاره سوم قبل از میلاد مسیح شناخته شده و چون ذوب کربناتهای سرب آسان است بهره برداری از معادن کربنات سرب بسشتر مورد توجه بوده است. در دوره های قبل از اسلام سرب به عنوان ملات در کارهای ساختمانی، سد سازی و پل سازی و نیز برای ساختن رنگ، نقاشی و مواد دارویی بکار می رفته است. بعد از اسلام، بهره برداری از معادن سرب به دلیل بدست آوردن نقره بوده بطوری که حتی در برخی از کتب این معادن را معادن نقره نامیده اند.
تا قبل از جنگ جهانی دوم، مصرف سرب در ایران ناچیز بوده و از معادن سرب بهره برداری چندانی به عمل نمی آمد، در حالیکه پس از جنگ، این قبیل معادن اهمیت یافته و از سرب به عنوان یک محصول صادراتی و ارز آور استفاده شده است.