ГлавнаяРазноеВ состав какого сплава не входит медь

Медь — свойства меди, сплавы и применение. В состав какого сплава не входит медь


Медь и ее основные и популярные сплавы. Маркировка по ГОСТ.

 Медь и ее сплавы — отличное вещество, которое применяется во всех отраслях промышленности. Сейчас сложно представить жизнь без этого металла.

Медь — металл, который необходимый во всех отраслях промышленности

Основные факты

Медь является очень важным материалом для человека. Первыми орудиями труда у людей были именно медные изделия. Раньше обработка металла производилась холодным методом, что подтверждают различные археологические находки на территории Северной Америки. Еще до приезда Колумба индейцы сохранили такие традиции. Установлено, что еще 7 000 лет назад человек добывал и использовал медную руду. Именно благодаря его податливости он стал очень популярным.

Медь имеет красноватый оттенок за счет небольшого количества кислорода в составе. Если полностью исключить этот элемент, то оттенок будет желтоватым. Если начистить медь, то она будет иметь яркий блеск. Чем больше будет валентность, тем слабее оттенок. К примеру, медные карбонаты обычно имеют зеленый либо синий цвет.

После серебра медь является вторым металлом, который обладает хорошей электропроводностью. Из-за этого он активно применяется в электронике. Медь плохо реагирует на кислород. Она покрывается пленкой из-за окисления на свежем воздухе.

Медный оксид можно получить, если прокалить медь, гидрокарбонат или нитрат на воздухе. Это соединение способно окисляюще воздействовать на соединения органического характера.

Если растворить медь в серной кислоте, то выходит медный купорос. Его применяют в химической промышленности, а также использует в качестве профилактики вредителей урожая.

В зависимости от влияния примесей на характер общего медного сплава можно выделить 3 основные группы.

  • К первой относятся те соединения, которые вместе с медью создают твердые вещества. Это касается мышьяка и сурьмы. Сюда же относятся железо, цинк, никель, олово, алюминий, фосфор и прочие.
  • Вторую группу составляют соединения, которые практически не растворяются в меди. Примером является висмут, свинец и прочие. Из-за них обработка посредством давления затруднена. На способность к электропроводности это практически не влияет.
  • Третья группа — это сера и кислород. Вместе с медью они создают химические соединения, которые отличаются своей хрупкостью.

Маркировка по ГОСТ

Существуют различные маркировки меди

В зависимости от добавок, примесей и их доли в общем объеме, сплав имеет разные свойства. Это может быть устойчивость к коррозии, прочность, антифрикционный эффект и прочее. Самыми распространенными являются смеси меди с алюминием, цинком, марганцем, магнием. Но в промышленности применяются варианты и с другими химическими веществами.

Разработано специальная таблица с маркировкой меди и ее характеристиками. Она применяется, когда нужно определить состав по классификации ГОСТ.

  • К примеру, в Марке М00 содержание меди должно быть не менее 99,99%.
  • В марке М0 содержится примерно 99,95% меди. В марке М0б присутствует примерно 99,97% основного компонента.
  • Если медь обозначается как М1, это значит, что ее доля во всем составе около 99,9%.
  • Если имеется пометка М1р, то это означает, что в веществе содержится 99,9 меди.
  • Если имеется обозначение М2, то меди будет 99,7%, а вот в марке М2р тоже такая же концентрация основного компонента.
  • Если пишется марка М3 иМ3р, то количество меди составляет 99,5%. Если марка М4, то количество основного вещества равняется 99%.
  • Несмотря на то что количество меди в марках М1 и М1р, М2 и М2р, М3 и М3р одинаковое, при этом в продуктах с буквой «р» содержание кислорода меньше и составляет только не более 0,01%, а вот в других — примерно 0,05-0,08%. Кроме того, в состав включен фосфор, но его доля не более 0,04%.

А вот в продукте с маркой М0б совсем отсутствует кислород, в отличие от продукта с пометкой М0, где содержание кислорода составляет примерно 0,02%.

В большинстве случаев применяется катодная медь либо полуфабрикаты из меди (это касается проката, катанок и прочих изделий). Особенности и область применения зависят от процентного содержания примесей в общем продукте. В различных марках может быть 10–50 примесей. Чаще всего медь разделяют на 2 группы:

  1. Сплавы, которые содержат минимальное количество кислорода — не более 0,011%. По ГОСТу они обозначаются как М00, М01 и М3. Обычно применяются они для токопроводников либо создания сплавов, которые отличаются высокой чистотой.
  2. Металл рафинированного типа, которые имеет примеси фосфора в общем объеме. Предназначен для общего применения. По ГОСТу обозначается как М1ф, М2р, М3р. Обычно применяется для создания фольги, труб и листов горячего и холоднокатаного типа.

Для создания чистых и высокоточных металлов применяется только медь той марки, где отсутствует кислород. Это очень важно для криогенной промышленности. В остальных же случаях используются другие виды меди. Например, применение бывает следующим в зависимости от марки:

  1. М0 и М00 используется в производстве электропроводниковых деталей и деталей с высокой частотой. Обычно такие элементы получаются дороже, и делают их на заказ.
  2. М001б и М001бф применяется для медной проволоки с небольшим диаметром сечения. Также подходит для другой проводки и электрических шин.
  3. М1 (в том числе М1р, М1ре и М1ф) применяются как проводники для электрического тока. Они задействованы для создания бронзы высокого качества, где минимальное количество олова. Обычно делают электроды и прутья для сварки чугуна и прочих металлов, которые трудно сваривать.
  4. М2 (в том числе М2к, М2р) используется обычно для деталей, которые применяются в криогенной промышленности. Еще подходит для литого проката, который будет подвергаться обработки под давлением.
  5. М3 (в том числе М3р и М3к) подходит для производства полуфабрикатов прессованного типа либо проката плоского характера. Еще используется для проволоки, которая задействуется для сварки электромеханического характера чугунных и медных деталей.

Популярные сплавы меди

В качестве легирующего компонента в сплавах меди обычно применяется фосфор, золото, цинк и марганец. Их концентрация обычно составляет меньше 10%. Исключением является только латунь. Такая доля зависит от того, какие свойства сплавов требуются, а также учитывается его назначение.

Вот основные разновидности сплавов меди:

  1. Смесь с оловом. Она считается одной из самых первых, которые были открыты. Еще в Древней Греции активно применялась для создания шедевров, которые на данный момент являются ценностью для людей. Сегодня процесс создания такого сплава значительно улучшен. Используются электрически печи дугового типа. Для защиты от окисления задействован вакуум. Сплав закаливают, чтобы увеличить его прочность и пластичность.
  2. Алюминиевая бронза. Этот сплав меди и алюминия может деформироваться. Практически не подвержен коррозии. Его применяют обычно для создания деталей, которые будут подвергаться высокотемпературному воздействию.
  3. Смесь меди со свинцом. Этот материал отличается антифрикционными свойствами. За счет добавления свинца значительно увеличен показатель прочности.
  4. Латунь. Это сплав из 2 либо 3 компонентов.
  5. Нейзильбер — сплав на основе меди, причем добавлен никель — примерно от 6 до 34%. Еще в состав включен цинк. Стоимость такого материала меньше, чем у мельхиора, однако по внешним данным, характеристикам и свойствам они идентичные.
  6. Смесь меди и железа. Это возможно благодаря тому, что оба материала обладают схожими химическими показателями, но при этом температура плавления у них разная, так что выходит пористый сплав.

Сплавы с медью используют во многих отраслях промышленности

Сплавы на основе меди применяются в промышленности. Трудно найти хотя бы одну отрасль, где бы ни задействовали медь для производства различных деталей. В чистом виде металл используется в коммуникациях электротехнического типа. Камеры теплообмена, трубопровод, вакуумные механизмы на 1/3 состоят из этого металла.

Сплавы активно применяются в производстве автомобилей и сельскохозяйственного оборудования. Благодаря высокой резистентности к коррозии сплавы меди применяют для производства аппаратуры в химической отрасли. Смесь свинца и меди используется в создании техники сверхпроводникового типа.

Когда нужно сделать детали со сложным узором, то требуется сплав, обладающий пластичностью и вязкостью. Этим критериям соответствует мягкая медь. Из нее можно сделать любые шнуры и детали. Проволока хорошо гнется. К тому же ее можно соединять (паять) с серебряными и золотыми поверхностями. Сплавы меди отлично взаимодействуют с эмалью. Такая поверхность долго будет сохраняться, она не отслоится, не растрескается.

Бронза как сплав меди

Бронза как сплав меди активно используется в жизни человека

Медь и сплавы на ее основе очень разнообразны. Одним из ярких примером является бронза. Это смесь из меди, кремния, алюминия, бериллия и прочих элементов (исключением является только цинк). Марка заключается в символе Бр и других буквах, которые указывают на легирующее вещество. Затем пишется цифра, которая указывает на их пропорции. К примеру, марка БрОЦС4-4-2,5. Такой набор символов означает, что бронза содержит 4% олова, столько же цинка и 2,5% свинца. Всем остальным является уже медь.

Существует классификация по содержанию дополнительных веществ в общем сплаве. Выделяют бронзу оловянного и безоловянного типа. Последняя имеет подвиды. Характеристики бронзы:

  1. Оловянная. Эта смесь с оловом имеет высокий показатель резистентности к коррозии, имеется еще и антифрикционный эффект. Благодаря этому материал часто используется в химической отрасли. Это обычно смесь с никелем. Еще могут добавлять фосфор и цинк. Последнего материала добавляют не более 10%. Благодаря этому сплав по цене недорогой, но его характеристики не изменяются. Благодаря последним двум элементам улучшается антифрикционное действие. БрОц4–5 задействуют в производстве пружин. Это касается деформируемых бронз. Относительно литейных бронз, то обычно их применяют для арматуры, антифрикционных изделий. К примеру, это БрО4Ц4С17, БрО5ЦНС5, БрО3Ц12С5.
  2. Алюминиевая. Обладает хорошей сопротивляемостью коррозии в соленой воде и климатических условиях тропиков. Если бронза 1-фазная, то она отличается хорошей гибкостью и применяется для штамповки глубокого типа. Если бронза 2-фазная, то ее подвергают деформации горячего типа либо используют для фасонного литья. По литейным характеристикам алюминиевая бронза уступает оловянной, но благодаря ей получаются более плотные изделия. Примерами алюминиевой бронзы является БрАЖН10-4-4, БрА10Ж3Мц2.
  3. Кремнистые. За счет добавления кремния (не более 3,5%) материал становится прочнее и эластичнее. За счет никеля и марганца улучшаются коррозионные и механические показатели. Такую бронзу легко обрабатывать с помощью резания, давления и сварки. За счет упругости, механических характеристик и устойчивости к коррозии кремнистые бронзы применяются для создания пружинящих изделий различных приборов, в том числе и радиооборудования. Причем детали устанавливают в аппаратуру, которая будет работать в агрессивных условиях — морская вода, температура до 2 500°С. Примером кремнистой бронзы является БрКМц3–1.
  4. Бериллиевые. Эти сплавы отличаются тем, что они упрочнены за счет температурной обработки. Обладают высокой характеристикой к временному сопротивлению, хорошими пределами текучести, упругостью. Имеет устойчивость к коррозии. Подвергаются резанию и сварке. Активно используются для создания пружин, мембран и прочих деталей, которые будут работать на износ. Элементы обычно используются для приборов электронной техники. Примером бериллиевой бронзы является БрБ2.
  5. Свинцовые. В жидкой меди свинец почти не растворяется. После того как сплав затвердеет, он будет состоять их отдельных кристаллов меди и свинца. Благодаря такой необычной структуре имеются антифрикционные свойства. Из-за этого такие сплавы применяются для создания подшипников и вкладышей, которые будут работать с высокими показателями скорости и давления. Теплопроводность бронзы БрС30 в 4 раза больше, чем у оловянных сплавов. Благодаря этому она хорошо убирает нагревание, которое возникает из-за сильного трения. Довольно часто в свинцовые сплавы добавляют олово и никель, чтобы улучшить коррозионные и механические характеристики.

Все эти разновидности бронзы активно применяются в промышленности и других отраслях.

Внимание: латунь

Под латунью понимают смесь из меди и цинка, причем последнего компонента может быть от 5 до 44%. Если в состав включен еще и цинк (от 5 до 20%), то такая латунь называется красной либо томпаком. Если содержание цинка от 20 до 35%, то латунь называется желтой. Латунь, где концентрация цинка более 45%, редко применяется на практике.

Классификация латуни следующая:

  • Двухкомпонентная. Еще ее называется простой. Входит только медь, цинк и небольшое количество примесей.
  • Многокомпонентная — специальная. Кроме цинка и меди в состав включены другие легирующие компоненты.

Марка латуни обозначается как буква Л и двузначное число, которое указывает на долю меди. К примеру, если марка латуни Л80, то содержание меди составляет 80%, а цинка — 20%.

Томпак может обозначаться как Л96. Тогда содержание меди составляет примерно 95-96%. Еще томпак может обозначаться как Л90. В это случае мед содержится примерно 88–91%. В обоих случаях допускается не более 0,2% примесей.

Полутомпак обозначается как Л85. Это означает, что меди в нем будет от 84 до 86%. Если полутомпак записан как Л80, то содержание меди составит от 79 до 81%. В обоих случаях допускается содержание примесей не более 0,3%.

Латунь обозначается еще как Л70. В этом случае меди будет примерно 69–72%, примесей разрешено не более 0,2%. Если марка Л68, то концентрация основного вещества — от 67 до 70%, а примесей допускается не более 0,3%. Марка Л63 предполагает, что содержание меди составит от 62 до 65%, а примесей может быть до 0,5%. Если записана марка Л69, то основного компонента будет от 59 до 62%, причем примесей — не более 1%.

Латунь 2-компонентного типа довольно просто подвергается давлению. Обычно из нее делают изделия в виде труб, листов и прочего. Латунные детали могут растрескиваться из-за большого внутреннего напряжения. Когда они долго хранятся на открытом воздухе, то появляются трещины, которые могут располагаться как по ширине, так и по длине. Чтобы предотвратить это, нужно воспользоваться низкотемпературным воздействием (температура 200–300°С).

А вот марок латуни поликомпонентного типа намного больше, чем 2-компонентного. В обозначения сначала пишется Л. Потом записаны буквы, указывающие на легирующие компоненты, которые включены в состав вещества помимо цинка. После этого идет дефис и записываются числа. Первая цифра указывает на концентрацию основного вещества (в процентах). Все остальные — это доли легирующих веществ. Их последовательность будет такой же, как и в части с буквенными обозначениями. Сначала записываются те элементы, доля которых больше. К примеру, если марка записана как ЛАЖМц66-6-3-2, то это означает, что меди содержится 66%, алюминия — 6%, железа — 3% и марганца — 2%.

Для информации

Основные легирующие вещества в латуни многокомпонентного типа следующие:

  1. Марганец. Он применяется для улучшения прочности готового изделия. Повышается устойчивость к коррозии. Особенно это касается сочетания с железом. Еще это подходит для олова и алюминия.
  2. Олово. Тоже используется для улучшения прочности. Еще конечное вещество будет отличаться высокой устойчивостью к коррозии, особенно в соленой воде. Такие материалы, которые имеет включения олова, часто именуются еще морскими.
  3. Никель. Это вещество тоже улучшает прочность и добавляет устойчивость к коррозии, причем в различных условиях.
  4. Свинец. Из-за него ухудшаются механические характеристики, но при этом улучшается способность к обработке посредством резания. Обычно добавляют немного — содержание в латуни не более 1–2%. Это используется для деталей, которые будут подвергаться обработке на станках. Вот почему такую латунь еще именуют автоматной.
  5. Кремний. Из-за него твердость материала ухудшается, как и прочность. Но если добавлять сразу и кремний, и свинец, то антифрикционные свойства увеличиваются. Такой латунью можно будет заменить бронзу, которая применяется в подшипниках и считается более дорогой по цене.

Латунь — один из популярных металлов используемых в промышленности

Заключение

Медь, сплавы меди — это материалы, без которых сейчас трудно представить современный мир. Они обладают различными свойствами и используются в разных отраслях промышленности. Самыми известными сплавами являются бронза и латунь.

Похожие статьи

ometallah.com

Медь. Сплавы меди. Свойства и применение.

Знакомство человека с медью исчисляется тысячелетиями, где ее прямым конкурентом может выступать только золото, успевшее приобрести статус благородного металла.

Свойства меди и место в жизни человека

В чистом состоянии, элемент таблицы Менделеева, именуемый Cu, встречается крайне редко. Это – пластичный металл с легким розовым оттенком. Человеку же он знаком под другим цветом: желто-красным, чаще коричнево-красным. Это связано с высокой окислительной способностью вещества. Попадая на воздух, медь покрывается тонкой оксидной пленкой, что и делает цвет металла ближе к красному.

медь в чистом виде

Первобытная тяга человека к меди основывалась на свойстве пластичности, позволяющей придавать этому металлу требуемую форму путем несложной обработки. Медь легко поддается гравировке, нанесению резьбы, оставаясь при этом достаточно прочным. Современная ценность меди, как металла – высокие показатели проводимости: электрической и тепловой. Подобная информация позволяет выделить основные направления поиска этого цветного металла в виде отходов и лома.

Удельный вес меди, составляющий округленно 8.9 г/см3, также полезен сборщику металлолома. Зная объем собранного лома, в частности проводов, жил, легко рассчитать его оценочный вес.

Сплавы меди

Помимо относительно чистой формы, характеризуемой ничтожным содержанием примесей, медь – составляющий элемент многих сплавов, среди которых наиболее известны:

Латунь — сплав меди

Бронза

Мельхиор — больше относится к серебру, нежели к меди

Отдельно стоит выделить медный сплав с никелем, именуемый мельхиор. Он известен широкой аудитории по разменным монетам советских времен, начиная с 10 копеек а также подарочные наборы столовых приборов, но существенно уступает первым двум в степени востребованности.

Наиболее перспективными для нужд человека остаются: латунь и бронза. Желтая медь, так иначе называют латунь, на бытовом уровне широко востребована в сантехнике. Те, кто сталкивался с подбором крана или смесителя, хорошо знают это. По химическому составу различают:

  • двойные латуни – сплав меди с цинком;
  • многокомпонентные, в которых Zn остается основным легирующим элементом.

Процентное содержание цинка, даже в двойной латуни, широко варьируется. Сплавы, где доля Zn составляет не более 20%, именуют томпаком.

Пули из томпака

Определить состав латуни можно исходя из маркировки: для двойных сплавов после буквы «Л» указывается процентное содержание меди, например Л60. Маркировка многокомпонентных сплавов строится аналогично, только за «Л» следуют легирующие примеси с их концентрациями. Таким образом, многокомпонентная латунь марки ЛМц58- 2, использования при изготовлении деталей машин, гаек, болтом, арматуры, подразумевает содержание меди – 58%, цинка – 40%, марганца – 2%.

Бронза – в стандартном понимании, представляет медный сплав с оловом, однако на практике также обладает весьма вариативным составом. Фактически под бронзой принято понимать любой медный сплав, где никель и цинк не являются основными легирующими элементами. Стоит отметить, что найти оловянную бронзу достаточно сложно. Большее распространение получили ее безоловянные сорта.

Медь и ее сплавы, как источник цветного вторичного металла

Взвешивая «чистый» металл и его сплавы на весах прибыльности при сдаче металлолома, можно сказать, что стоимость первого в полтора – два раза выше. Однако весовое содержание меди в металлических конструкциях часто уступает на выходе ее сплавам.

Так, медные сплавы можно обнаружить среди пришедших в негодность изделий сантехники: водопроводные краны, вентили, душевые шланги и трубки. Многие старые светильники, дверная фурнитура также изготовлены из медных сплавов, однако верх пьедестала, по весовому содержанию, занимают радиаторы отопления.

Непосредственно медь стоит искать среди бытовых приборов, желательно уже выработавших свой эксплуатационный ресурс:

  • ламповый телевизор — 1,5 кг;

Ламповый телевизор с медью

  • полупроводниковый ТВ приемник – 0,5 кг;
  • компрессионный холодильник – около килограмма в двигателе, еще столько же могут содержать трубки радиатора;

Незаслуженно обходят вниманием магнитные пускатели, хотя оборудование помимо обмотки содержит медь в шинах. Небольшое содержание металла, менее килограмма принесут автомобильные стартеры и генераторы, дроссели люминесцентных ламп, трансформаторы, реле, компрессоры холодильников.

Смотрите статью — Где искать металлолом меди?

Первичная медь, получение и применение

В зависимости от чистоты металла, различают следующие марки:

Катодная медь М0

Одним из источников сырья для получения металла выступает медный лом, перерабатываемый согласно технологии огневого рафинирования.

Природные ресурсы металла составляет самородная медь и сульфидные руды, в частности медные колчедан и блеск. Существует два металлургических способа получения металла из руды. На основной метод – пирометаллургический, приходится 90% первичного металла, оставшиеся 10% – результат гидрометаллургической технологии.

Медная руда

Физические свойства меди не могли остаться незамеченными в промышленности. Ее высокая электропроводность позволяет использовать металл при изготовлении электродов, проводов, особенно силовых кабелей (марка М0). Относительная химическая инертность меди нашла применение металлу в узлах аппаратуры для работы с огнеопасными веществами.

Высокая теплопроводность металла, наряду с устойчивостью к коррозии, используются  при изготовлении сантехнических конструкций, узлов, а также кровельных покрытий. В настоящее время, медь вытеснили тут другие, более дешевые материалы.

Достаточно широкий рынок применения меди — производство сплавов. Латунь и бронза, где Cu является основным компонентом, уже были рассмотренные ранее. Широко используется другой сплав дюралюминий, где содержание меди доходит до 5%.

xlom.ru

Медь и ее сплавы

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Крановщикам и стропальщикам

Медь и ее сплавы

Что такое медь?

Медь — это вязкий металл светло-розового цвета, легко прокатываемый в листы. Плотность медн 8,92 г/см3, температура плавления 1083° G. Медь — очень хороший проводник тепла и электричества, уступает в этом отношении только серебру. В сухом воздухе медь почти не изменяется, но в присутствии влаги и двуокиси углерода поверхность меди покрывается зеленоватым налетом. Благодаря высокой тепло- и электропроводимости, ковкости, хорошим литейным качествам, большому сопротивлению на разрыв и стойкости к коррозии медь широко используется в промышленности.

Огромные количества чистой электролитической меди идут на изготовление электрических проводов и кабелей.

В машиностроительной промышленности, в электротехнике и в других производствах широко применяются различные сплавы, содержащие медь в комбинации с другими металлами.

На какие марки подразделяется медь?

В зависимости от содержания примесей медь поГОСТ 859—41 подразделяется на пять марок: МО, Ml, М2, МЗ, М4. Медь марки МО предназначается для проводников тока и сплавов высокой чистоты, общее количество примесей в ней не должно превышать 0,05% v так как даже незначительное количество примесей сильно понижает электропроводимость меди, а это ведет к бесполезной трате электроэнергии при передаче ее по проводам.

Медь марки М4 содержит наибольшее количество примесей (1%), она в основнном идет на сплавы н для паяния.

Что такое бронза?

Бронза —это сплав меди со свинцом, оловом, никелем или другим металлом, кроме цинка. Бронзы различаются между собой по содержанию в них основного легирующего элемента. Бронзы обладают высокими антикоррозийными и антифрикционными свойствами, поэтому широко используются для изготовления вкладышей подшипников скольжения, винтовых и червячных колес и т, п.

Как маркируются бронзы?

Бронзы маркируются буквами и цифрами. Буквы Бр означают, что сплав бронзовый, далее стоящие буквы т название основные элементов, которые входят в состав сплава, а цифры, стоящие за буквами,— их процентное содержание в бронзе.

Например, Бр ОФ5—3 — оловянисто-фосфористая бронза, содержащая 5% олова и 3% фосфора.

Что такое латунь?

Латунь — это сплав меди с цинком. Латуни бывают двойные и сложные. Двойные латуни — это сплав меди с цинком, а в сложных латунях кроме меди и цинка содержатся другие элементы — свинец, марганец, алюминий, кремний, железо, олово, никель.

Температура плавления латуни 800—1099 °С. Она обладает хорошими антифрикционными свойствами, электропроводностью и сопротивлением коррозии, поэтому широко применяется для изготовления деталей электрической аппаратуры, электромашин, арматуры и т. д. Латунь, так же как и бронза, обозначается буквами и цифрами. Например: Л063—3 — латунь с содержанием 63% меди и 3% олова, остальное цинк.

Читать далее: Алюминий

Категория: - Крановщикам и стропальщикам

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Медь и ее сплавы - история материала, его свойства и применение + Видео

Медь и ее сплавы - прекрасные материалы, которые используются практически во всех сферах промышленного производства. Будет достаточно трудно представить без нее современный мир. Это неудивительно, ведь любой доклад подтверждает ее исключительные характеристики.

1 Исторический ракурс

Медь имеет большое значение для человека. Медными были первые орудия труда, выполненные из металла. Обрабатывали металл холодным способом, о чем свидетельствуют раскопки на побережье реки Гудзон в Северной Америке. Эту традицию индейцы сохранили до прибытия на континент Христофора Колумба.

Доподлинно известно, что наши предки начали добычу металла из медной руды около 7 тысяч лет тому назад.

Этот податливый материал во многом определил последующие тенденции в развитии человеческой культуры и истории.

Царствование меди в мире металлов продолжалось всего тысячу лет, ровно до той поры, пока не был открыт первый медный сплав, названный бронзой (в честь маленького купеческого городка). Древние люди быстро перешли на изготовление изделий из нового сплава, поскольку он обладал лучшими характеристиками: бронза тверже и плотнее меди, к тому же температура плавления у нее ниже. Египтяне, ассирийцы и индусы активно использовали бронзовые изделия, но отливать массивные сооружения научились только к V веку до нашей эры, о чем свидетельствуют найденные археологами древнегреческие статуи. Известное чудо древности - Колосс Родосский - был отлит из бронзы и установлен над входом в гавань порта Родос в III веке до нашей эры.

Древнегреческие статуи из бронзы

Рекомендуем ознакомиться

Медные листы использовали на Руси для кровли храмов. Специальные медные сплавы применялись для отливки пушечных орудий и церковных колоколов.

Медь обнаружена в составе почти 200 минералов, но стратегически важными оказались всего 17 из них, например, такие как медный колчедан (CuFeS2), халькозин (Сu2S), бронзит (Cu5FeS4) и ковеллин (CuS).

Формирование залежей медной руды в земной коре происходило неравномерно. Самые большие месторождения меди сегодня расположены в районе Конго. На территории России первые выработки меди производились в Закавказье и Сибири. Из летописей известно, что первые медные заводы в России появились в XVII веке.

Обнаружены значительные залежи руды на океаническом дне.

2 Физико-химические свойства меди

Незначительная примесь кислорода обеспечила меди красноватый оттенок. Если воздействие кислорода исключить полностью, цвет металла изменится на желтый.

Начищенная медь обладает ярко выраженным блеском. Чем выше валентность, тем слабее окрас. Так, оксид CuCl имеет белый цвет, Cu2O - красный, CuO - черный. Карбонаты меди, как правило, синего или зеленого цвета.

Начищенная медь с ярко выраженным блеском

Медь - второй металл после серебра, обладающий высокой электропроводностью, благодаря чему он широко используется в электронике.

Медь слабо вступает в реакцию с кислородом, имеет свойство окисляться на воздухе и покрываться пленкой. В сухом воздухе окисление происходит очень медленно: 4Cu+O2=2Cu2O. Металлы этой группы не способны вытеснить водород из воды и кислот.

3 Особенности оксида меди

Этот оксид можно получить, прокаливая медь, нитрат или гидрокарбонат на воздухе. Оксид меди способен окислять органические соединения, что позволяет проводить анализ соединений на предмет наличия в них водорода или углерода.

Оксид меди

Купроксные выпрямители электрического тока имеют в своей основе закись меди.

Растворением меди в концентрате серной кислоты получают медный купорос. Он необходим в химической промышленности и до сих пор применяется для защиты урожая.

4 Широко применяемые сплавы меди

Легирующий компонент практически во всех ныне используемых в производстве сплавах меди составляет менее 10%, исключением из этого правила является латунь. В качестве легирующего компонента могут использоваться такие элементы, как золото, фосфор, марганец, цинк.

Все зависит от того, какие свойства сплава необходимы. Среди интересующих характеристик особенно выделяют прочность, износоустойчивость и термостойкость. Олово, алюминий и кремний улучшают пластичность, большое количество легирующего компонента, напротив, увеличивает хрупкость. Так, например, медно-никелевый сплав (его маркировка - МНЖ5-1) хорошо обрабатывается давлением как в горячем, так и в холодном состоянии. Именно поэтому его используют при чеканке монет, а сплав серебра и меди - в ювелирном деле.

Медно-никелевый сплав

Основные виды сплавов меди и их классификация:

  1. Сплав меди с оловом - один из первых сплавов. Великолепные статуи Греции, произведения, имеющие и сегодня непревзойденную художественную ценность, отливались именно из оловянистых бронз. Сегодня процесс производства сплава с оловом усовершенствован. В технологическом процессе задействованы электрические дуговые печи, а защита сплава от окисления производится в вакууме. Для увеличения прочности и пластичности бронзы в технологический процесс производства включают такие этапы, как закаливание и старение сплава с оловом.
  2. Алюминиевая бронза - это сплав алюминия с медью, он хорошо деформируется и слабо поддается коррозии. Его применяют для изготовления конструкционных элементов и деталей, подвергающихся воздействию высоких температур.
  3. Сплавы меди и свинца являются непревзойденными материалами с антифрикционными свойствами. Добавление свинца значительно повышает прочность.
  4. Латунь. Двухкомпонентный или многокомпонентный сплав, в основе которого имеется медь, такой как томпак или полутомпак, называется латунью.
  5. Нейзильбер - это медно-никелевый сплав с никелем от 5 до 35% и цинком. Его стоимость дешевле мельхиора, но полностью аналогичен ему по внешнему виду и свойствам.
  6. Сплав меди с железом возможен благодаря близким физико-химическим параметрам металлов, однако разница в температурах плавления придает такому сплаву высокую пористость.

Латуни славятся высокой прочностью благодаря содержанию в них цинка (40-45%). Легкость в обработке делает латунь предпочтительней чистой меди. Этот сплав на основе меди используется преимущественно в приборостроении. Прочность латуни, которая содержит небольшой процент алюминия, марганца и других металлов, достигает 90 кг/мм². Она применяется при изготовлении запорной арматуры, подшипниковых вкладышей.

5 Применение сплавов

Пожалуй, трудно отыскать производственную отрасль, которая бы не использовала изделия из меди или ее сплавов. В чистом виде такой металл, как медь, задействован в электротехнических коммуникациях. Электрическая проводка, электродвигатели и кабельные изделия невозможно представить без участия меди.

Медное кабельное изделие

Трубопроводы, вакуумные машины, теплообменные камеры на 1/3 состоят из меди.

Сплавы благодаря их выверенным свойствам применяют в автомобильной промышленности и сельскохозяйственном машиностроении. Высокая устойчивость к коррозии позволяет медным сплавам участвовать в изготовлении химической аппаратуры, а сплав меди со свинцом используется в производстве сверхпроводниковой техники.

Изделия со сложным узором требуют вязких и пластичных сплавов, например, сплав серебра. Этим запросам отвечает мягкая медь, из которой можно формировать любые шнуры и элементы. Проволоку легко гнуть и паять вместе с такими элементами, как золото и серебро.

Медные сплавы хорошо взаимодействуют с эмалями. Эмалированная поверхность может сохраняться длительное время, не отслаиваясь и не растрескиваясь, на поверхности меди. Таково применение сплавов.

tutmet.ru

Медь и сплавы меди.

Медь и ее сплавы



Главными достоинствами меди как машиностроительного материала являются высокие тепло- и электропроводность, пластичность, коррозионная стойкость в сочетании с достаточно высокими механическими свойствами. К недостаткам меди относят низкие литейные свойства и плохую обрабатываемость резанием.

Легирование меди осуществляется с целью придания сплаву требуемых механических, технологических, антифрикционных и других свойств. Химические элементы, используемые при легировании, обозначают в марках медных сплавов следующими индексами:

  • А – алюминий;
  • Вм – вольфрам;
  • Ви – висмут;
  • В – ванадий;
  • Км – кадмий;
  • Гл – галлий;
  • Г – германий;
  • Ж – железо;
  • Зл – золото;
  • К – кобальт;
  • Кр – кремний;
  • Мг – магний;
  • Мц – марганец;
  • М – медь;
  • Мш – мышьяк;
  • Н – никель;
  • О – олово;
  • С – свинец;
  • Сн – селен;
  • Ср – серебро;
  • Су – сурьма;
  • Ти – титан;
  • Ф – фосфор;
  • Ц – цинк.

Медные сплавы классифицируют по следующим признакам:

по химическому составу на:

  • латуни;
  • бронзы;
  • медноникелевые сплавы;

по технологическому назначению на:

  • деформируемые;
  • литейные;

по изменению прочности после термической обработки на:

  • упрочняемые;
  • неупрочняемые.

***

Латуни

Латуни – сплавы меди, а которых главным легирующим элементом является цинк.

В зависимости от содержания легирующих компонентов различают:

  • простые (двойные) латуни;
  • многокомпонентные (легированные) латуни.

Простые латуни маркируют буквой «Л» и цифрами, показывающими среднее содержание меди в сплаве. Например, сплав Л90 - латунь, содержащая 90 %  меди, остальное - цинк.

В марках легированных латуней группы букв и цифр, стоящих после них, обозначают легирующие элементы и их содержание в процентах.  Например, сплав ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 – латунь алюминиево-никель-кремнисто-марганцевая, содержащая 75 % меди, 2 % алюминия, 2,5 % никеля, 0,5 % кремния, 0,5 % марганца, остальное – цинк.

В зависимости от основного легирующего элемента различают алюминиевые, кремнистые, марганцевые, никелевые, оловянистые, свинцовые и другие латуни.

***



Бронзы

Бронзы – это сплавы меди с оловом и другими элементами (алюминий, марганец, кремний, свинец, бериллий). В зависимости от содержания основных компонентов, бронзы делятся  на:

  • оловянные, главным легирующим элементом которых является олово;
  • безоловянные (специальные), не содержащие олова.

Бронзы маркируют буквами «Бр» и буквенные индексы элементов, входящих в состав. Затем следуют цифры, обозначающие среднее содержание элементов в процентах (цифру, обозначающую содержание меди в бронзе, не ставят). Например, сплав марки БрОЦС5-5-5 означает, что бронза содержит олова, свинца и цинка по 5 %, остальное - медь (85 %).

В зависимости от технологии переработки оловянные и специальные бронзы подразделяют на:

  • деформируемые;
  • литейные;
  • специальные.

Деформируемые оловянные бронзы содержат до 8 % олова. Эти бронзы используют для изготовления пружин, мембран и других деформируемых деталей. Литейные бронзы содержат свыше 6 % олова, обладают высокими антифрикционными свойствами и достаточной прочностью; их используют для изготовления ответственных узлов трения (вкладыши подшипников скольжения).

Специальные бронзы включают в свой состав алюминий, никель, кремний, железо, бериллий, хром, свинец и другие элементы. В большинстве случаев название бронзы определяется основным легирующим компонентом.

***

Титан и магний



k-a-t.ru

Медь и ее сплавы. - Мои статьи - Свойства меди

  Cu                    29  63.546(3)  3s23p63d104s1Медь и ее сплавы Медь — тяжелый розово-красный металл, мягкий и ковкий, ее температура плавления 1083° С, является отличным проводником электрического тока и теплоты электрическая проводимость меди в 1,7 раза выше, чем алюминия, и в 6 раз выше железа.В повседневной жизни все время приходится иметь дело с медью и ее сплавами: включаем компьютер или настольную лампу — ток идет по медным проводам, пользуемся металлическими деньгами, которые, как желтые, так и белые, изготовлены из сплавов меди. Некоторые дома украшают изделия из бронзы, из меди изготавливается посуда. Тем временем медь- далеко не самый распространенный в природе элемент: содержание меди в земной коре составляет 0,01%, что позволяет ей занимать лишь 23-е место среди всех элементов.

Медь – первый металл, который впервые стал использовать человек в древности за несколько тысячелетий до нашей эры. Первые медные орудия изготовля-. лись из самородной меди, которая встречается довольно часто. Самый крупный самородок меди был найден на территории США, он имел массу 420 т.Но в виду того, что медь – мягкий металл, медь в древности не смогла вытеснить каменные орудия труда. Лишь когда человек научился плавить медь и изобрел бронзу (сплав меди с оловом), металл заменил камень. Широкое использование меди началось в IV тысячелетии до н. э.

Медь - малоактивный металл, в электрохимическом ряду напряжений она стоит правее водорода. Она не взаимодействует с водой, растворами щелочей, соляной и разбавленной серной кислотой. Однако в кислотах — сильных окислителях (например, азотной и концентрированной серной) — медь растворяется:Сu + 4НМО3 - Сu(NO3)2 + 2NO+ 2Н2О концентрированная

Медь обладает достаточно высокой стойкостью к коррозии. Однако во влажной атмосфере, содержащей углекислый газ медь покрывается зеленоватым налетом основного карбоната меди:2Сu + O2 + СO2 + Н2O = СU(ОН)2 • СuСО3В соединениях медь может проявлять степени окисления +1,+•2 и +3, из которых +2 — наиболее характерная и устойчивая.Медь (II) образует устойчивые оксид СuО и гидроксид Си(ОН)2.Этот гидроксид амфотерен, хорошо растворяется в кислотахСu(ОН)2 + 2НСl = СuСl2 + 2Н2О и в концентрированных щелочах. Соли меди (II) нашли широкое применение в народном хозяйстве. Особенно важным является медный купорос — кристаллогидрат сульфата меди (II) СuSО4 • 5Н2.Медный купорос используют в производстве минеральных и органических красителей, в медицинской промышленности, для пропитки древесины в качестве антисептика (предохраняет дерево от гниения). Большое значение имеет медный купорос в сельском хозяйстве: им протравливают семена перед посевом, опрыскивают деревья и кустарники для борьбы с вредителями. Для ионов меди (II) Сu2+ характерно образование комплексных соединений, например К2[Сu(СN)4] — тетрациано-купрат (II) калия:СuСl2+4КСN = К2[Сu(СN)4] + 2КСlИз других комплексных соединений меди (II) отметим соединение с аммиаком. Если к раствору хлорида меди (II) прилить небольшое количество раствора аммиака, то выпадет осадок гидроксида меди (II):Если добавить избыток аммиака, то гидроксид растворится с образованием комплексного соединения темно-синей окраски, характерной для аммиачного комплекса меди:Сu(ОН)2 + 4Nh4 = [Сu(Nh4)4](ОН)2Эта реакция является качественной на ион меди (II).Растворимость гидроксида меди (II) в щелочах также связана с образованием комплексных соединений: Cu(OH)2+2NaOH=Na2[Cu(OH)4] Образованием комплексных соединений объясняется цветстворов солей меди (II). Почему, например, безводный сульфат меди (II) — вещество белого цвета, а раствор этой соли

имеет голубую окраску. При растворении происходит химическое взаимодействие ионов соли с водой, и образуются так называемые аквакомплексы меди, имеющие голубую окраску:CuSO4 + 6h3O = [Cu(h3O)6SO4Соединения меди (III), например Сu2О3 или КСuO2, встречаются редко, они малоустойчивы.Устойчивость соединений меди (I) выше, однако и они в водных растворах легко подвергаются диспропорционированию (реакции самоокисления-самовосстановления):Соединения меди (I) часто встречаются в природных веществах. В минерале куприте содержится оксид Си2О, в медном блеске (халькозине) — сульфид Си25.Среди других природных соединений меди отметим халькопирит (медный колчедан) СиРе52, ковелин СиЗ, малахит СиС03 • Си(ОН)2.Исходным сырьем для промышленного получения меди служат главным образом сульфидные руды, при этом считается рентабельным перерабатывать породы, содержащие более 1% металла. Процесс получения меди из сульфидных руд относят к пирометаллургическим (протекающим при повышенной температуре). Его можно упрощенно представить следующим образом: вначале сульфид меди (например, Си25) подвергают окислительному обжигу:К образовавшемуся оксиду меди (II) добавляют новую порцию сульфида. При высокой температуре протекает реакция:2СuО+Сu2S = 4Сu + SО2Выделяется технический металл, содержащий 97 — 98% меди. Одна из важнейших отраслей применения меди — электротехническая промышленность. Из меди изготовляют электрические провода. Для этой цели металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электрическую проводимость. Присутствие в меди 0,02% алюминия снизит ее электрическую проводимость почти на 10%. Еще более резко возрастает сопротивление металла в присутствии неметаллических примесей. Для получения чистой меди, которую можно использовать в электротехнике, проводят ее электрорафинирование. Этот метод основан На проведении электролиза водного раствора соли меди с растворимым медным анодом. Техническую или черновую медь, кото-служит одним из электродов, погружают в ванну, заполненную водным раствором сульфата меди. В ванну погружают еще один электрод. К электродам подключают источник постоянного тока таким образом чтобы техническая медь стала анодом (положительный полюс источника тока), а другой электрод — катодом. На аноде идет реакция окисления ме: А(+)Сu(техн.) — 2e ->- Сu2+ + примесиИоны меди переходят в раствор и перемещаются к катоду (отрицательно заряженному электроду). Нерастворимые примеси собираются вблизи анода, некоторые примеси могут переходить в раствор. На катоде протекает процесс восстановления ионов меди: К(—)Сu2+ 2е ->- СuУсловия электролиза таковы, что примеси, находящиеся в растворе, не восстанавливаются. Электрорафинированием получают электролитическую медь чистотой 99,98—99,999%, что вполне достаточно для нужд электротехники.Очень важная область применения меди — производство медных сплавов. Со многими металлами медь образует так называемые твердые растворы, которые похожи на обычные растворы тем, что в них атомы одного компонента (металла) равномерно распределены среди атомов другого (рис. 34). Большинство сплавов меди — это твердые растворы.Сплав меди, известный с древнейших времен, — бронза — содержит 4—30% олова (обычно 8—10%). Интересно, что бронза по своей твердости превосходит отдельно взятые чистые медь и олово. Бронза более легкоплавка по сравнению с медью. До наших дней сохранились изделия из бронзы мастеров Древнего Египта, Греции, Китая. Из бронзы отливали в средние века орудия и многие другие изделия. Знаменитые Царь-пушка (рис. 35) и Царь-колокол в Московском Кремле также отлиты из сплава меди с оловом.Сплав меди, известный с древнейших времен, — бронза — содержит 4—30% олова (обычно 8—10%). Интересно, что бронза по своей твердости превосходит отдельно взятые чистые медь и олово. Бронза более легкоплавка по сравнению с медью. До наших дней сохранились изделия из бронзы мастеров Древнего Египта, Греции, Китая. Из бронзы отливали в средние века орудия и многие другие изделия. Знаменитые Царь-пушка (рис. 35) и Царь-колокол в Московском Кремле также отлиты из сплава меди с оловом.

В настоящее время в бронзах олово часто заменяют другими металлами, что приводит к изменению их свойств. Алюминиевые бронзы, которые содержат 5—10% алюминия, обладают повышенной прочностью. Из такой бронзы чеканят медные монеты. Очень прочные, твердые и упругие бериллиевые бронзы содержат примерно 2% бериллия. Пружины, изготовленные из бериллиевой бронзы, практически «вечные». Широкое применение в народном хозяйстве нашли бронзы, изготовленные на основе других металлов; свинца, марганца, сурьмы, железа, никеля и кремния. -| Большую группу составляют медно-никелевые сплавы. Эти сплавы имеют серебристо-белый цвет, несмотря на то что преобладающим компонентом является медь. Сплав мельхиор содержит от 18 до33% никеля (остальное — медь). Он имеет красивый внешний вид. Из мельхиора изготовляют посуду и украшения, чеканят монеты («серебро»). Похожий на мельхиор 'сплав —-нейзильбер — содержит, кроме 15% никеля, до 20% цинка. Этот сплав используют для изготовления художественных изделий медицинского инструмента. Медно-никелевые сплавы Константин (40% никеля) и манганин (сплав меди, никеля и марганца) обладают очень высоким электрическим сопротивлением. Их используют в производстве электроизмерительных приборов. Характерная особенность всех медно-никелевых сплавов — их высокая стойкость к процессам коррозии — они почти не подвергаются разрушению даже в морской воде.

Сплавы меди с цинком (содержание цинка до 50%) носят название латунь. Это дешевые сплавы, обладают хорошими механическими свойствами, легко обрабатываются. Благодаря своим качествам латуни нашли широкое применение в машиностроении, химической промышленности, в производстве бытовых товаров. Для придания латуням особых свойств в них часто добавляют алюминий, никель, кремний, марганец и другие металлы.Из латуней изготовляют трубы для радиаторов автомашин, трубопроводы, патронные гильзы, памятные медали, а также части технологических аппаратов для получения различных веществ. В технике применяют процессы меднения — покрытие стальных изделий тонким слоем меди. Зачем это делается? Стальные детали и изделия часто покрывают защитно-декоративными хромовыми и никелевыми покрытиями. Такое покрытие, нанесенное непосредственно на сталь, непрочно: оно растрескивается и отпадает. Если сталь покрыть легким слоем меди, а затем хромом или никелем, то электролитические осадки получаются высокого качества. Меднение проводят также для облегчения спаивания деталей — медь очень хорошо подвергается пайке. Соединения меди обладают высокой биологической активностью. Они содержатся в животных и растительных организмах. В растениях медь участвует в процессах синтеза хлорофилла, поэтому она входит в качестве одного из компонентов в состав микроудобрений. Медь входит в состав многих продуктов, которые использует в пищу человек: много меди, например, в молоке. Недостаточное употребление меди может привести к различным заболеваниям, в частности ухудшается состав к.:ови. Однако избыток соединений меди также вреден, он может привести к тяжелым отравлениям. Вот почему не рекомендуется 198 пользоваться при приготовлении пищи медной посудой: при кипячении в ней в раствор может перейти избыточное количество меди. Можно лишь использовать медную посуду, хорошо облущенную изнутри, т. е. покрытую слоем олова.

polias.ru

Какие бывают медные сплавы и как их сварить

Медь и ее сплавы широко применяются в электронике, приборостроении, двигателестроении, плавильном производстве и электротехнической промышленности. Основными сплавами, которые применяются в конструкциях, является латунь и бронза.

Медь относят к распространенным цветным металлам, потому как она обладает высокими антикоррозионными свойствами при разных условиях окружающей среды и устойчива даже в агрессивных средах. Стоит отметить, что медь не устойчива при взаимодействии с аммиаком и сернистых газах. Также медь прекрасно поддается обработке под давлением, а ее пайка показывает отличные результаты.

Медь поддается плавлению при температуре 1080 градуса по Цельсию. Дополнительные элементы в составе меди позволяют добавить ей определенные свойства, например хладноломкость, чувствительность к трещинам или хрупкость. Такими элементами нередко выступают такие элементы, как силиций, селен, свинец, оксиген, теллур и другие.

Сплав меди с цинком называется латунью. В таком сплаве содержатся такие элементы, как серебро, алюминий, никель, фосфор, 45% цинка и другие элементы периодической системы элементов Д.И. Менделеева.

Прекрасным антифрикционным материалом является свинцовистая бронза. Из латуни разных сортов изготавливаются трубки, гибкие гофрированные шланги, мелкий сортовой прокат, металлические листы и т.д.

Из оловянистых видов бронз изготавливаются антифрикционные изделия, например подшипники, втулки, пояски поршневых колец и другие детали автомобилей и двигателей. Высокопрочные сорта бронз используются для изготовления шестеренок, пружин, втулок и определенных видов подшипников. Из беррилиевых видов бронз изготавливаются упругие элементы и детали. Применение данному сплаву нашли в манометрах, пружинах и мембранах. В строительстве двигателей широко применяются хромистые и циркониевые бронзы.

Примеси меди сильно влияют на ее свойства, потому как ее смесь добавляет дополнительные свойства к металлу. Добавки в медь позволяют существенно повлиять на ее тепло- и электропроводность. Горячие методы обработки меди могут быть усложнены тем, что в них будет содержаться сурьма и работа с данным сплавом будет более сложной в отличие от других сплавов.

Примеси, которые практически не поддаются растворению,- это висмут, свинец и другие. Данные добавки практически не оказывают никакого влияния на электропроводность меди, однако затрудняют ее обработку давлением.

Хрупкие химические соединения, которые образовываются в примеси меди с серой и кислородом. Кислород, который входит в состав меди, значительно снижает ее прочность и понижает способность проводить электричество. Наличие серы в сплаве позволяет улучшить свойства металла при обработке резанием.

3g-svarka.ru