Медь и ее основные сплавы

Часто задаваемые вопросы

Для чего мы протираем медную пластинку соляной кислотой?

Чтобы цинк равномерно ложился на пластину, её нужно предварительно зачистить. Соляная кислота отлично обезжиривает поверхность для рисования и удаляет с неё различные загрязнения, благодаря чему получается красивый серебристый рисунок.

Не удаётся поместить обёрнутую цинковую проволоку в трубочку. Есть ли другой способ?

Разрежьте трубочку вдоль, вложите в неё проволоку и осторожно сомкните стенки импровизированной капсулы. Получилось? Отлично! А теперь закрепите красный крокодил на цинковой проволоке (шаг 4) и продолжайте эксперимент, следуя инструкции

Рисунок получается чёрным. Что делать?

По всей видимости, вы очень быстро водили цинковой проволокой по пластине, и атомы не успели сформировать ровный блестящий слой. Чтобы попробовать снова, смочите абсорбент соляной кислотой и протрите пластину (только не забудьте потом протереть её сухой стороной абсорбента). Когда поверхность для рисования будет готова, водите по ней проволокой, но помните, что это нужно делать очень-очень медленно.

Попробуйте рисовать очень-очень медленно.

Пластинка не становится серебристой. Как это исправить?

Возможно, медная пластинка была плохо высушена от соляной кислоты. Снова протрите пластинку сухой стороной абсорбента. Добавьте ещё 2 – 3 капли ZnSO₄ на ткань, оборачивающую проволоку, и рисуйте очень и очень медленно.

Если предыдущие действия не помогли, проверьте правильность соединения проводков в цепи. Красный крокодил должен крепиться к красному проводу держателя батареек, а чёрный – к чёрному.

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.

https://youtube.com/watch?v=KOKn_G-1u2g

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.

Сферы использования сплавов

Ежегодная выплавка сплава составляет более двух миллионов тонн, при этом половина изготавливается из вторсырья. В зависимости от сферы применения латунь делится на:

• деформируемые — сплавы с содержанием цинка менее 10%, что обеспечивает пластичность, обработку давлением, устойчивость к коррозии и низкий уровень трения с другими металлами. Характерен внешний вид «под золото»;
• литейные — сплавы с содержанием цинка от 20 до 45 процентов. Используются для литья труб, проводов, уголков и других изделий, которые будут подвергается агрессивным воздействиям. Характерны пластичность, прочность и устойчивость;
• автоматные, содержащие свинец, что обеспечивает автоматическую обработку на станках изделий из латуни.

Штамповка деформируемых изделий широко применяется в судостроении, машиностроении, авиации, а также — декоре и изготовлении предметов культуры. Литейное производство обеспечивает километры проката ежегодно, а автоматное — шурупы, боты, гайки и прочее. Изготовление ювелирных изделий из латуни известно с античности. Латунь применяется во всех сферах жизнедеятельности общества, и в ближайшем будущем отказаться от неё невозможно.

Медистые ферросплавы

В отличие от других случаев соединения металлов, основой для легирования является не медь, а железо. Сплав Cu + Fe обладает высокой пористостью.

С точки зрения заготовки медного лома, медистые стали интереса не представляют — содержание Cu находится в пределах 0,2―0,5%. Но для переплавки чугуна и чёрного металлолома сплав железа и меди играет роль легирующей присадки при термическом переделе. За счёт добавления Cu антикоррозийные свойства стали улучшаются в 1,5―3 раза против обычной углеродистой. В порошковой металлургии в отношении медистой сталиотмечаются следующие явления:

1. Медь повышает прочность при одновременном введении 5―6% Cu и углерода 0,3―0,6%. При этом ухудшаются пластические свойства сплава.
2. Улучшается обрабатываемость стали.
3. Возрастает стойкость к атмосферной коррозии.

Малоуглеродистая сталь с медью используется для обшивки ж/д вагонов, изготовления резервуаров. Краска на изделиях из такого металла удерживается дольше.

Латунь – это. Что такое Латунь?

(желтая медь) — представляет и один из самых полезных и наиболее употребляемых сплавов. Состав ее изменяется в довольно широких пределах соответственно ее назначению, но главные составные части — медь и цинк — обыкновенно находятся в отношении около 2 частей меди и 1 ч. цинка . Л. иногда содержит незначительные количества олова и свинца. Л. более тверда, чем медь и, следовательно, труднее изнашивается; она очень ковка и вязка и потому легко прокатывается в тонкие листы, плющится под ударом молотка, вытягивается в проволоку или выштамповывается в самые разнообразные формы; она сравнительно легко плавится и отливается при температурах ниже точки плавления меди. Хотя поверхность Л., если не покрыта лаком, чернеет на воздухе, но в массе она более сопротивляется действию атмосферы, чем медь. Наконец, она имеет красивый желтый цвет и отлично полируется. Степень ковкости Л. изменяется с составом и температурой; присутствие даже следов некоторых металлов имеет в этом отношении тоже значительное влияние. Некоторые видоизменения Л. ковки только в холодном состоянии, другие же — в нагретом или совсем не ковки. При температуре, немного ниже точки плавления Л., как и медь, становится так хрупка, что ее можно толочь.

Л. приготовляют или в тиглях из огнеупорной глины, нагреваемых в печах соответственного устройства, шахтных или пламенных, или прямо в отражательных печах без тиглей. Тигли бывают круглые, высотой ок. 12 дюймов, и вмещают ок. 84 фн. металла. Сначала в тигли кладут медь и, когда она начнет плавиться, добавляют цинк по кускам. Слитки меди предварительно нагревают до красного каления. Топливом служит кокс, древесный и каменный уголь (последний в пламенных печах). Когда медь и цинк хорошо сплавились и смешались, сплав отливают в формы из песка, или, если Л. предназначается для прокатки в листы, в закрытые железные изложницы

Часть цинка всегда улетучивается, что надо принимать во внимание при составлении смеси металлов. При сплавлении в отражательных печах соблюдается тот же порядок; сначала сплавляют медь и потом добавляют цинк

Для приготовления пуговичной Л. берут 8 частей меди с 5 ч. цинка; или, для более дешевого товара, 25 ч. меди, 20 ч. цинка, 3 ч. свинца и 2 ч. олова. Последний сплав имеет более бледный оттенок. Для Л. лучшего качества отношение меди и цинка должно быть как 2:1; оба металла расплавляются отдельно, быстро сливаются и сильно перемешиваются. Если взять 7 ч. меди и 3 ч. цинка, то получается ярко-желтый и ковкий сплав. Для тонких отливок употребляют сплав 62 ч. меди, 35 ч. цинка, 2 ч. свинца и 1 ч. олова. Этот сплав отчасти хрупок и бледен. Для той же цели употребляют темно-желтый сплав, состоящий из 90 ч. меди, 7 ч. цинка, 2 ч. олова и 1 ч. свинца. Для ковкой Л. лучшие отношения: 33 ч. меди, 25 ч. цинка или 3 ч. меди и 2 ч. цинка. Эти сплавы ковки в нагретом состоянии. Для обделки на токарном станке -98 ч. Л. лучшего качества и 2 ч. свинца, или 65 ч. меди, 33 ч. цинка и 2 ч. свинца. Для проволоки обыкновенно употребляют сплав 72 ч. меди и 28 ч. цинка. Этот сплав требует неоднократного закаливания во время обработки. При штамповании, вытягивании и проч. Л. тоже часто закаливают, причем она теряет свойственный ей цвет, благодаря образованию слоя окислов на поверхности. Эти окислы легко удаляются при погружении предмета в азотную кислоту и промывании водой. Таким образом, получается блестящая металлическая поверхность, совсем готовая для лакирования. Предметы можно покрывать Л. гальванопластически. Для этого употребляют разные растворы; один из лучших представляет раствор равных частей винно-аммиачной соли и цианистого калия, к которому прибавляют синеродистые соли меди и цинка и некоторое количество окисей этих металлов. Анод употребляется из меди. Если около катодов выделяется водород, то добавляют немножко азотистокислой меди. Такой раствор, при довольно сильном токе, дает плотный металлический осадок любой толщины.

Л. вообще не применяется в монетном производстве как самостоятельный монетный металл; только в Бухаре в обращении находились пулы из этого сплава.

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.

Бронза

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.

Свойства и применение чистой меди

В чистом виде металл имеет лёгкий розовый оттенок, в естественном состоянии его наблюдают редко: на воздухе оксидная плёнка окрашивает поверхность в жёлто- или коричнево-красный цвет. Световые отличия позволяют отнести медь и её сплавы к разряду самых ценных и широко применяемых в промышленности металлов — цветных. Одно из свойств — отсутствие намагничивания, температура перехода в жидкую фазу 1083ºС.

Основные свойства — высокая электро- и теплопроводность, эти качества предопределяют спектр поиска ценного металла сборщиками цветного лома, а также указывают на производства, где наблюдается накопление отходов медных изделий или некондиционных обрезков латуни и бронзы. Это электротехника — провода и кабели, строительство и химические предприятия — инструменты, детали декораций и приборов, металлургия — изготовление сплавов, бытовая и художественная сферы — посуда, чеканка по меди, бронзовые бюсты и детали интерьера.

Оценить количество Cu в обнаруженных дефектных кабелях, трубопроводах и калориферах поможет обмер кучи — полученный объём нужно умножить на удельный вес металла (8,9 г/м3) и сделать поправку на пустоты и посторонние примеси. Собственно медь присутствует обычно в электротехнических устройствах в виде контактов, передаточных шин, проводов и обмоток. Примерное содержание ценного металла в некоторых бытовых приборах:

• телевизор ламповый весом 50―70 кг — до 1500 г;
• полупроводниковый домашний экран — 500 граммов;
• двигатель-компрессор и трубки холодильника — 1 кг;
• обычные электромоторы дают хороший доход сборщикам меди: 1кг/кВт мощности изделия.

Немало красного металла содержат отслужившие магнитные пускатели и трансформаторы, автомобильные стартеры и генераторы, дроссели люминесцентных ламп и реле различного назначения. Одним из способов получения чистой меди является переплавка вторичного лома и термическое рафинирование — освобождение от посторонних примесей.

https://youtube.com/watch?v=KOKn_G-1u2g

Изготовление

В процессе производства латуни используются специальные карты с указанием технологии плавления, ее разрабатывают в промышленных бюро. Часто сырьем для сплава служат заготовки из меди, а также лом из цинка. Операция плавки данного материала — сложный процесс, для которого используют печи разной модификации. Чаще используются индукционные агрегаты, работающие в сети низкой частоты тока при наличии магнитного сердечника.

При плавлении вещества могут улетучиваться из состава. Так как цинк считается вредным для здоровья металлом, в производственных помещениях рекомендуется устанавливать вентиляцию высокой мощности. В течение всего цикла ведут контроль за температурными показателями, из-за чего предотвращается возгорание сплава.

Предварительно рекомендуется очищать полости печей от продуктов предыдущего литья. Далее разогревают медные заготовки до ярко красного оттенка, после добавляют цинковый лом. Такая последовательность предотвращает образование окислительных реакций. Латунь литейного типа разливают в формы круглого плоского вида, для удобства при последующей обработки.

Для улучшения качества сплава используют:

• олово и марганец, при этом повышается прочность и устойчивость к разрушению в агрессивной среде;
• свинец, в результате заготовка из латуни может быть подвержена обработке резцами на станке;
• высокая стойкость к кислотной и щелочной среде достигается при добавлении никеля;
• алюминий защищает сплав во время литья от испарения цинка;
• кремнием улучшают свойство сваривания с металлами, но понижают прочность.