Медь и ее сплавы

Медь — пластичный металл красновато-розового цвета, легкоплавкий (температура плавления 1083 °С), тяжелый (плотность 8,93 г/см3). Твердость отожженной и прокатанной меди 85–115НВ, относительное удлинение 40–50 %, предел прочности на растяжение 200–250 МПа.

Медь обладает высокой электро- и теплопроводностью (уступает только серебру), способностью образовывать сплавы, хорошей коррозионной стойкостью в обычных атмосферных условиях, в пресной и морской воде и других агрессивных средах, но не обладает коррозионной устойчивостью в среде с сернистым газом и аммиаком. На воздухе (особенно если в атмосфере присутствуют сернистые соединения) на поверхности меди появляется тонкая пленка сульфита меди (CuSO₃) и поверхность приобретает черный оттенок (патина).Окисляясь на воздухе, сульфит меди переходит в сульфат (CuSO₄) и патина приобретает зеленый оттенок. При взаимодействии с пищевыми кис­лотами медь образует токсичные соединения.

На свойства меди оказывают влияние примеси: кислород, сурьма, свинец и олово (уменьшают пластичность); фосфор, железо, мышьяк (снижают электропроводность). Наиболее вредные примеси — висмут и сера, которые придают хрупкость.

Медь получают из руд, где она находится в виде химического соединения с серой и железом (медный колчедан, медный блеск и др.) или в виде различных соединений с кислородом (куприт). Медные руды перед плавкой обогащают. После предварительного обжига для удаления избытка серы медные руды переплавляют на полуфабрикат — штейн, который содержит до 40 % меди и представляет собой сплав сернистых соединений меди и железа. Штейн обрабатывают в конверторе для максимального удаления железа и серы и получения черновой меди. Черновую медь рафинируют (очищают от примесей) огневым, а затем электролитическим способом.

Медь маркируется буквой М, после которой стоит цифра. Чем больше цифра в марке меди, тем больше в ней примесей. В обозначении марок: ВЧ — медь высокой чистоты, к — катодная, б — бескислородная, р — раскисленная, у — улучшенная. Примеры обозначения марок меди: МВЧк (99,993 % Сu), М00к (99,99 % Сu), М0ку (99,97 % Сu), М0к (99,95 % Сu), М1к (99,9 % Сu), МЗ (99,5 % Сu).

Применяют медь в электротехнической промышленности (для про­водников тока), для легирования сталей, при изготовлении теплооб­менников, припоев, порошка для производства металлокерамики. Для изготовления бытовых изделий используют преимущественно спла­вы меди (латуни, бронзы, мельхиор, нейзильбер и др.).

Латуни — сплавы меди с цинком, содержащие часто не­большое количество других элементов. Различают латуни простые (двойные) и специальные (многокомпонентные).

При введении в медь до 39 % цинка повышается прочность и значительно увеличивается пластичность.

Простые латуни состоят только из меди и цинка. Они обозначаются буквой Л и цифрой, указывающей на среднее содержание меди в спла­ве в процентах. Например, латунь марки Л63 содержит 63 % Сu и 37 % Zn. Латуни марок Л90, Л96, содержащие наибольший процент меди, называют томпаки, а марок Л80, Л85 — полутомпаки.

Многокомпонентные латуни содержат легирующие компоненты, улучшающие механические свойства и коррозионную стойкость. Легирующие компоненты имеют следующие обозначения: свинец – С, железо – Ж, олово – О, марганец – Мц, никель – Н, кремний – К, алюминий – А, хром – Х. При маркировке многокомпонентных латуней после буквы Л перечисляются компоненты, затем цифра, обозначающая содержание меди, и далее – цифры, указывающие концентрацию легирующих элементов. Например, латунь марки ЛАН59-3-2 содержит 59 % Сu, 3 % А1, 2 % Ni, остальное (до 100 %) — Zn.

Латуни применяют для изготовления изделий сложных форм: духовых музыкальных инструментов, самоваров, а также посуды, галантерейных изделий, гильз для охотничьих патронов, для рыболовных блесен.

Бронза — это сплав меди с оловом или другими металлами.

По химическому составу бронзы классифицируются на оловянные и безоловянные (специальные).

Оловянные бронзы обладают высокими механическими, литейными, антифрикционными свойствами, хорошей коррозионной стойкостью и обрабатываемостью резанием.

Специальные бронзы не содержат дефицитного олова. Они не только служат заменителем оловянных бронз, но и в ряде случаев по своим механическим, антикоррозионным и техническим свойствам превосходят их.

Алюминиевые бронзы (5–11 % алюминия) обладают более высоки­ми механическими и антикоррозионными свойствами.

Кремнистые бронзы (2–3 % кремния) имеют хорошие литейные и антикоррозионные свойства, обладают упругостью, применяются для изготовления пружин.

Бериллиевые бронзы (около 2 % бериллия) отличаются высокой твердостью, износоустойчивостью и упругостью.

По своим технологическим свойствам бронзы делятся на деформируемые и литейные.

Маркируют бронзы буквами Бр., затем следуют буквы легирующих элементов. Легирующие элементы в бронзах маркируются так же, как и в латунях.

В деформируемых бронзах (Бр.ОЦ4-3; Бр.ОЦС4-4-4; Бр.ОФ7-0,2; Бр.АЖ9-4; Бр.КН1-3 и др.) после букв Бр. перечисляются компоненты, а затем цифры, указывающие соответственно их содержанием процентах. Например, в бронзе марки Бр.ОЦ4-3, содержится 4 % олова, 3 % цинка, остальное — медь; в бронзе марки Бр.АЖ9-4, содержится 9 % алюминия, 4 % железа, остальное — медь.

Бронзы используют для изготовления потребительских товаров, а также различных художественных и скульптурных изделий.

Мельхиор — сплав меди с никелем, его марка МН19. В этом сплаве содержится 18 – 20 % никеля, остальное — медь. Белый, блестящий, неокисляющийся на воздухе и в органических кислотах сплав, иногда называемый за свой вид китайским серебром. Мельхиор используется для изготовления столовых приборов.

Нейзильбер — представляет собой сплав, содержащий 13,5–16,5 % никеля, 18–22 % цинка, остальное — медь. Марка — МНЦ 15-20. Его называют новое серебро, так как он отличается серебристым цветом с синеватым отливом.

Эти сплавы пластичны, устойчивы к коррозии. Мельхиор и нейзиль­бер применяют для производства посуды, столовых и чайных приборов, ювелирных изделий, медицинских инструментов.

Дата добавления: 2015-08-27