Кадмієві вуса

Кадмієві сплави володіють гарними антифрикційними властивостями. Так, сплав, що складається з 99 % кадмію та 1 % нікелю, застосовують для виготовлення підшипників, що працюють в автомобільних, авіаційних і суднових двигунах. Щоб усунути шкідливий вплив органічних кислот, що містяться в мастильних матеріалах, підшипникові сплави на основі кадмію іноді покривають тонким шаром індію. У свою чергу кадмієве покриття надійно оберігає залізні і сталеві вироби від атмосферної корозії. Раніше для кадміювання метал занурювали в розплавлений кадмій: зараз цей процес здійснюють електролітичним шляхом. Кадміюванню піддають найбільш відповідальні деталі літаків, кораблів, а також різні вироби, призначені для "несення служби" в умовах тропічного клімату. Цікаво, що кадмієві покриття особливо сумлінно виконують свої "обов'язки" на лоні природи: в сільській місцевості їх корозійна стійкість помітно вище, ніж в промислових районах. Вельми позитивну репутацію в ряді областей техніки здобула кадмійована жерсть, проте, зважаючи на токсичність кадмію в харчову промисловість їй вхід суворо заборонений.

До недавніх пір у кадмієвих покриттів був недуг, який час від часу давав про себе знати. Справа в тому, що при електролітичному нанесенні кадмію на сталеву деталь в метал може проникнути водень, який міститься в електроліті. Цей вельми небажаний гість викликає у високоміцних сталей небезпечне "захворювання" - водневу крихкість, що приводить до несподіваного руйнування металу під навантаженням. Виходило, що, з одного боку, кадміювання надійно оберігало деталь від корозії, а з іншого - створювало загрозу передчасного виходу деталі з ладу. Ось чому конструктори часто були змушені відмовлятися від "послуг" кадмію.

Вченим СРСР вдалося усунути цю "хворобу" кадмієвих покриттів. У ролі ліків виступив титан. Виявилося, що, якщо в шарі кадмію на тисячу його атомів припадає всього один атом титану, сталева деталь застрахована від виникнення водневої крихкості, оскільки титан ухитряється в процесі нанесення покриття витягнути зі сталі весь водень.

З кадміюванням пов'язана важлива віха в біографії так званих нитковидних кристалів. Ще під час II світової війни було зафіксовано чимало випадків, коли з незрозумілих причин виходили з ладу різні електронні пристрої. Як вдалося встановити, винуватцями неполадок виявлялися дрібні (діаметром 1-2 мікрона) кристалики олова або кадмію, які виростали іноді на поверхні сталевих деталей, покритих шаром одного з цих металів.

Щоб успішно боротися з ниткоподібними кристалами, або "вусами" (так почали називати шкідливу металеву "рослинність"), потрібно було їх як слід вивчити. Вуса стали об'єктом численних досліджень, і незабаром з'ясувалося (воістину немає лиха без добра), що вони мають колосальну міцність - близьку до теоретично можливої. Така унікальна властивість відразу змінила ставлення до вусів. Незабаром були розроблені ефективні методи вирощування найтонших кристалів для використання в багатьох областях техніки. З тих пір в лабораторіях різних країн вирощені кристали-нитки сотень елементів і сполук, але найпочесніше місце серед них назавжди залишалось за олов'яними і кадмієвими вусами, які перші серйозно зацікавили собою науковий світ.

Мільйонами кілометрів мідного дроту обплутані наші міста: завдяки цьому "павутинню" жваво курсують по міських вулицях тролейбуси і трамваї. Але при цьому струмознімальні пристрої безжально стирають мідь проводів. І тут на допомогу приходить кадмій: невеликі добавки цього елемента (близько 1 %) значно підвищують міцність і твердість міді, практично не погіршуючи її електричних властивостей. Навіть на найжвавіших транспортних магістралях такі дроти служать беззмінно довгі роки.

Сучасна техніка немислима без електричних акумуляторів. Космічні кораблі і підводні човни, автомобілі і радіоприймачі, телефонні і електронні пристрої, шахтні світильники і слухові апарати, фотоспалахи і прилади аварійного освітлення - втім, перелічити всі області застосування електричних акумуляторів так само "просто", як перерахувати зірки на небі. Ці нескладні прилади, що складаються з двох електродів, занурених у розчин електроліту, накопичують електричну енергію, перетворюючи її в хімічну, і в міру потреби знову перетворюють її в електричний струм. Широке поширення отримали кадмій-нікелеві акумулятори. Роль негативного "героя" (точніше, електрода) в них виконують залізні сітки з губчастим кадмієм, а позитивні пластини покриті оксидом нікелю. Електролітом ж служить розчин їдкого калію. Такі джерела струму відрізняються високими електричними характеристиками, великою надійністю, тривалим терміном експлуатації, а їх підзарядка займає всього 15 хвилин.

Цікаве і безсумнівно дуже корисне застосування знайшли кадмій-нікелевим батареям лікарі. Введені в грудну клітку людей, які страждають серцевою недостатністю, ці мініатюрні "електростанції" забезпечують енергією механічний стимулятор роботи серця. Але ж батарейка не може працювати вічно - час від часу її потрібно перезаряджати. Невже кожен раз хворий повинен лягати на операційний стіл? Зрозуміло, ні. Для безперебійної служби батарейки достатньо раз в тиждень надягати всього на півтори години спеціальну намагнічену куртку.

Кадмій навіть був "прийнятий на службу" англійськими криміналістами: за допомогою найтоншого шару цього металу, напиляного на досліджувану поверхню, вдається швидко виявити чіткі відбитки пальців злочинця.

Сполуки кадмію - "провідні виконавці" в так званому нормальному елементі Вестона - своєрідному стандарті електрорушійної сили (е. р. с.). У ньому "трудяться" амальгама кадмію, кристали його сульфату і водний розчин цієї солі. Значення е. р. с. такого приладу при кімнатній температурі коливаються в дуже вузьких межах.

(За матеріалами книги С. І. Венецького "Розповіді про метали" та Вікіпедії)