медь сплав чего с чем
Сплавы меди
Медь относят к цветным металлам. Он обладает высокими показателями тепло- и электропроводимости. Она подлежит обработке всеми традиционными технологиями – литье, давление, точение и пр.
Производители выпускают 11 марок чистого металла. Для ее получения используют медный колчедан и некоторые другие руды. На основании этого цветного металла разработано и производится большое количество соединений.
Физико-химические свойства меди
В естественной среде (на воздухе) у меди яркий желто-красный оттенок. Этот цвет придает металлу оксидная пленка, образующаяся на его поверхности. Чистый металл – это довольно мягкий материал, он легко подвергается прокату и вытяжке. Но использование при его получении определенных примесей позволяет увеличить ее твердость и изменить другие параметры.
Ключевым свойством, которое определило применяемость в быту и производстве. Кроме высокой электропроводимости меди свойственна высокая теплопроводности. Использование таких примесей, как железо, олово и некоторые другие оказывают существенное влияние на ее свойства.
Кроме названных параметров, у меди высокая температура плавления и кипения. Медь обладает высокой стойкостью к воздействию коррозии.
Физические параметры меди позволяют получать из нее различную продукцию, например, проволоку толщиной в несколько микрон.
Медь и ее соединения нашли свое применение, в первую очередь, в электротехнической промышленности, впрочем без нее вряд ли обойдется любая другая область промышленности.
Особенности оксида меди
Соединение кислорода и меди называют оксидом. В природе он существует как кристаллы красно-коричневого цвета. Это соединение применяют для окрашивания изделий из стекла, керамики и пр. Его вводят в состав красок применяемых для окрашивания днищ морских и речных судов.
Это вещество обладает небольшой токсичностью, но в целом представляет опасность только для мелких грызунов.
Медь и ее сплавы как источник цветного вторичного металла
На практике существует два типа сплавов – латунь и бронза. Между тем их можно разделить еще на несколько групп.
Бронза с большим содержанием алюминия. Ее применяют для изготовления деталей, которые работают под воздействием высоких температур и в агрессивных средах, например, морской воде.
Бронза со свинцом – это материал, обладающий высокими антифрикционными свойствами, и это широко применяется в промышленности.
Добыча цветных металов – это дорогостоящее предприятие и поэтому, многие детали и узлы производят из вторичного металла.
То есть существует множество пунктов приема вторичного сырья. Они специализируются на утилизации лома медного сплава и передаче его на заводы по производству цветного металла. Такой подход в итоге позволяет замещать множество изделий, для изготовления которых идет добытая медь и соединения полученные из нее.
Латунь
При введении в расплав меди цинка, получают сплав под названием латунь. Существует двухкомпонентная латунь, в нем содержаться только медь и цинк. Кроме нее промышленность выпускает специальные сплавы, в состав которых входят многочисленные легирующие элементы.
Применение цинка, как компонента сплава существенно повышает прочностные параметры меди. Максимальной пластичности достигает латунь, в состав которой входит порядка 40% цинка.
Большая часть произведенной латуни, используют для производства катаных изделий – труб, листа, проволоки и многих других.
При маркировке латуни используют набор букв и цифр. Буква Л, говорит о том, что это латунь. Затем следует набор символов, показывающий какие материалы, входят в состав этого сплава. Надо отметить, то, что содержание цинка не показывается. Для того, что бы его узнать, надо из 100% отнять, входящее в медный сплав количество основного материала и других элементов. Например, латунь Л90, содержит в себе 90% меди, а остальное составляет цинк.
Если сравнивать характеристики латуни и меди, то надо отметить, что у латуни более высокие прочностные параметры, она отличается стойкостью к воздействию коррозии.
По технологическому предназначению из разделяют на литейные и те, которые обрабатывают под давлением. Последние называют деформируемыми.
Бронза
Так называют сплав меди и олова. Кроме последнего в бронзу могут входить алюминий, кремний, свинец и многие другие вещества. Сплавы этого типа можно разделить на те, которые обрабатывают под давлением и литьем.
Маркировка этого медного сплава выполняется следующим образом – Бр, обозначает бронзу, затем идут буквенно-цифровые обозначения, показывающие содержание других элементов смеси.
Производители выпускают оловянистые бронзы, то есть выполненные с большим содержанием олова. И те, которые получены без его участи. Сплав меди с оловом может использоваться при производстве вкладышей для подшипников скольжения.
Маркировка по ГОСТ
Медные сплавы подразделяют в соответствии со своими техническими характеристиками:
Латунь обозначают буквой Л, бронзы – Бр. Затем следуют буквы, которые показывают наличие других химических веществ. Например, Мц – обозначает наличие марганца, С – свинец и пр. Цифры, которые идут далее сообщают о процентном содержании примесей в сплаве.
Применение сплавов
Бронзы и латунь применяют во всех отраслях промышленности, в первую очередь в электротехнической промышленности.
При производстве трубопроводной арматуры, например, при производстве клапанов, вентилей и пр. Кроме этого, медные сплавы применяют при создании систем отопления, вентиляции и кондиционирования.
Бронзы используют при производстве антифрикционных изделий, например, устанавливаемых в подшипники скольжения.
Медные сплавы могут работать в агрессивных средах, например, в морской воде, жидком топливе и пр.
Не последнюю роль бронза играет и в украшении интерьеров зданий и сооружений. В частности, оловянистые бронзы использовали еще в древнем мире для создания предметов искусства и роскоши.Производители выпускают на рынок широкий ассортимент продукции, выпускаемой из латуни и бронзы.
Фигурки из бронзы и латуни
Так, на рынке можно приобрести трубы, которые получены методом холодной деформации. Они поставляются в трех состояниях – мягком, полутвердом, твердом.
Листы и полосы получают с применением холодного проката. При этом листы обладают следующими габаритами 600-3000Х1000-6000 мм. По состоянию материала холоднокатаные листы и полосы изготовляют мягкими, полутвердыми и твердыми.
Для производства проволоки используют латунь марок Л63 или Л68. Они поставляются или в виде прутков длиной до 6 м, либо свернутыми в бухты, длиной в 10 м.
Из бронзового сплава БрАЖМц производят прутки разного диаметра и длиной до 6 метров.
Названия и состав сплавов меди
Сплавы меди — это соединение цветного металла с некоторыми элементами таблицы Менделеева. В процессе их формирования атомы кристаллической решетки меди замещаются атомами другого вещества. В результате образовывается новое твердое соединение. Каждое из них обладает своими физическими и химическими показателями.
Чаще всего, на основе меди получают бронзу и латунь, путем добавления цинка и олова. Новые соединения снижают цену основного металла, улучшая некоторые параметры. Идет повышение пластичности и коррозионной стойкости. Это дает возможность использовать их в некоторых отраслях промышленности.
Сплав меди
Исторический ракурс
Технология производства менялась. Появились добавки в виде мышьяка, свинца, цинка и железа. Все зависело от требований, предъявляемых к предмету. Материал для украшений нуждался в особом подходе. Состав сплава состоял из меди, олова и свинца.
Начиная с 8 в. до н. э. в Малой Азии была разработана технология получения латуни. В это время еще не научились добывать чистый цинк. Поэтому в качестве сырья использовалась его руда. С течением времени производство медных сплавов постоянно расширялось и до сих пор находится на первых местах.
Сплавы химического элемента меди
Медь, в соединении с другими металлами, образует сплавы с новыми свойствами. В качестве основных добавок используются олово, никель или свинец. Каждый вид соединения обладает особыми характеристиками. Отдельно медь используется редко, поскольку у нее невысокая твердость.
Немного о бронзе
Бронза — название сплава меди и олова. Также в состав соединения входит кремний, свинец, алюминий, марганец, бериллий. У полученного материала показатели прочности выше, чем у меди. Он обладает антикоррозионными свойствами.
С целью улучшения характеристик в сплав добавляются легирующие элементы: титан, цинк, никель, железо, фосфор.
Существует несколько разновидностей бронзы:
Сплав никель и медь
В этом соединении используется медь и никель. Если к этой паре добавляются другие элементы, соединения носят такие названия:
Латунь
Это сплав меди с цинком. Колебание количественного содержания цинка влечет за собой изменение характеристик и цвета сплава.
Кроме этих 2 основных элементов в сплаве содержатся легирующие добавки. Их показатель составляет небольшой процент.
Латунь обладает высокими прочностными характеристиками, пластичностью и способностью противостоять коррозии. Также характеризуется немагнитными свойствами.
Латунь
Физические и химические свойства сплавов
Химический состав и механические свойства медных сплавов обеспечивают им не только прочность, но и хорошую электро- и теплопроводность. Особенно это относится к латуни.
Все медные сплавы характеризуются хорошими антифрикционными свойствами. Отдельно стоит отметить бронзу.
Благодаря хорошим антифрикционным свойствам бронзы, материал идет на изготовление втулок в качестве подшипников скольжения. Такое изделие не требует смазки, поскольку с внутреннего диаметра, по которому идет скольжение, сминаются все шероховатости. Именно это и является источником смазки. Установка таких подшипников ведется даже на высокоточном оборудовании — координатно-расточных и координатно-шлифовальных станках.
Температура плавления меди без добавок составляет 1083 градуса. В зависимости от количества добавления цинка и олова, этот показатель меняется. Величина температуры плавления латуни составляет 900–1050 градусов, а бронзы — 930–1140 градусов.
Коррозионные свойства медных сплавов отличаются стойкостью. Связано это с тем, что медь не активный элемент. Особенно не корродируют полированные поверхности.
Коррозионная стойкость медных соединений проявляется в пресной воде и ухудшается в присутствии кислоты, которая препятствует образованию защитной оболочки.
Применение сплавов
Благодаря своим свойствам медь и ее сплавы нашли применение не только в промышленности, но и ювелирном деле.
Соединения меди также используются для изготовления следующих изделий:
Способы получения металла
Основные сплавы на основе меди — латунь и бронза. Их процесс производства следующий:
В обоих случаях формируются слитки, поступающие в прокатный цех, где происходит их обработка давлением в горячем и холодном виде.
Плавление меди в домашних условиях
Чтобы получить сплав меди в домашних условиях, нужно изготовить самодельное оборудование для плавления. Процесс проводится следующим образом:
Медь сплав чего с чем
Самородная медь размером около 4 см
Медь — минерал из класса самородных элементов. В природном минерале обнаруживаются Fe, Ag, Au, As и другие элементы в виде примеси или образующие с Cu твёрдые растворы. Простое вещество медь — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). Один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. Он входит в семёрку металлов, известных человеку с очень древних времён. Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных.
СТРУКТУРА
Кристаллическая структура меди
СВОЙСТВА
Кристаллы самородной меди, Верхнее озеро, округ Кинави, Мичиган, США. Размер 12 х 8,5 см
Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.
Наряду с осмием, цезием и золотом, медь — один из четырёх металлов, имеющих явную цветовую окраску, отличную от серой или серебристой у прочих металлов. Этот цветовой оттенок объясняется наличием электронных переходов между заполненной третьей и полупустой четвёртой атомными орбиталями: энергетическая разница между ними соответствует длине волны оранжевого света. Тот же механизм отвечает за характерный цвет золота.
Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58 МСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С и в широком диапазоне температур слабо зависит от температуры. Медь является диамагнетиком.
Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем и другие.
ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА
Образец меди, 13,6 см. Полуостров Кинави, Мичиган, США
Среднее содержание меди в земной коре (кларк) — (4,7-5,5)·10 −3 % (по массе). В морской и речной воде содержание меди гораздо меньше: 3·10 −7 % и 10 −7 % (по массе) соответственно. Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,3 до 1,0 %. Мировые запасы в 2000 году составляли, по оценке экспертов, 954 млн т, из них 687 млн т — подтверждённые запасы, на долю России приходилось 3,2 % общих и 3,1 % подтверждённых мировых запасов. Таким образом, при нынешних темпах потребления запасов меди хватит примерно на 60 лет.
Медь получают из медных руд и минералов. Основные методы получения меди — пирометаллургия, гидрометаллургия и электролиз. Пирометаллургический метод заключается в получении меди из сульфидных руд, например, халькопирита CuFeS2. Гидрометаллургический метод заключается в растворении минералов меди в разбавленной серной кислоте или в растворе аммиака; из полученных растворов медь вытесняют металлическим железом.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Небольшой самородок меди
Обычно самородная медь образуется в зоне окисления некоторых медносульфидных месторождений в ассоциации с кальцитом, самородным серебром, купритом, малахитом, азуритом, брошантитом и другими минералами. Массы отдельных скоплений самородной меди достигают 400 тонн. Крупные промышленные месторождения самородной меди вместе с другими медьсодержащими минералами формируются при воздействии на вулканические породы (диабазы, мелафиры) гидротермальных растворов, вулканических паров и газов, обогащенных летучими соединениями меди (например, месторождение озера Верхнее, США).
Самородная медь встречается также в осадочных породах, преимущественно в медистых песчаниках и сланцах.
Наиболее известные месторождения самородной меди — Туринские рудники (Урал), Джезказганское (Казахстан), в США (на полуострове Кивино, в штатах Аризона и Юта).
ПРИМЕНЕНИЕ
Из-за низкого удельного сопротивления, медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов и силовых трансформаторов.
Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления.
В разнообразных областях техники широко используются сплавы с использованием меди, самыми широко распространёнными из которых являются упоминавшиеся выше бронза и латунь. Оба сплава являются общими названиями для целого семейства материалов, в которые помимо олова и цинка могут входить никель, висмут и другие металлы.
В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото очень мягкий металл и нестойко к этим механическим воздействиям.
Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать её применение в качестве бактерицидных поверхностей в лечебных учреждениях для снижения внутрибольничного бактериопереноса: дверей, ручек, водозапорной арматуры, перил, поручней кроватей, столешниц — всех поверхностей, к которым прикасается рука человека.
Медь и ее основные сплавы
Медь и ее сплавы — отличное вещество, которое применяется во всех отраслях промышленности. Сейчас сложно представить жизнь без этого металла.
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.
Маркировка по ГОСТ
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.
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:
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:
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:
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
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:
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:
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:
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.