Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Медь — свойства, характеристики свойства

Медь — свойства, характеристики свойства

Медь

Медь – это пластичный золотисто-розовый металл с характерным металлическим блеском. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Сu (Cuprum) и находится под порядковым номером 29 в I группе (побочной подгруппе), в 4 периоде.

Латинское название Cuprum произошло от имени острова Кипр. Известны факты, что на Кипре ещё в III веке до нашей эры находились медные рудники и местные умельцы выплавляли медь. Купить медь можно в комании «КУПРУМ».

По данным историков, знакомству общества с медью около девяти тысячелетий. Самые древние медные изделия найдены во время археологических раскопок на местности современной Турции. Археологи обнаружили маленькие медные бусинки и пластинки для украшения одежды. Находки датируются рубежом VIII-VII тыс. до нашей эры. Из меди в древности изготавливали украшения, дорогую посуду и различные инструменты с тонким лезвием.

Великим достижением древних металлургов можно назвать получение сплава с медной основой – бронзы.

Основные свойства меди

1. Физические свойства.

На воздухе медь приобретает яркий желтовато-красный оттенок за счёт образования оксидной плёнки. Тонкие же пластинки при просвечивании зеленовато-голубого цвета. В чистом виде медь достаточно мягкая, тягучая и легко прокатывается и вытягивается. Примеси способны повысить её твёрдость.

Высокую электропроводность меди можно назвать главным свойством, определяющим её преимущественное использование. Также медь обладает очень высокой теплопроводностью. Такие примеси как железо, фосфор, олово, сурьма и мышьяк влияют на базовые свойства и уменьшают электропроводность и теплопроводность. По данным показателям медь уступает лишь серебру.

Медь обладает высокими значениями плотности, температуры плавления и температуры кипения. Важным свойством также является хорошая стойкость по отношению к коррозии. К примеру, при высокой влажности железо окисляется значительно быстрее.

Медь хорошо поддаётся обработке: прокатывается в медный лист и медный пруток, протягивается в медную проволоку с толщиной, доведённой до тысячных долей миллиметра. Этот металл является диамагнетиком, то есть намагничивается против направления внешнего магнитного поля.

Свойства меди

2. Химические свойства.

Медь является сравнительно малоактивным металлом. В нормальных условиях на сухом воздухе её окисления не происходит. Она легко реагирует с галогенами, селеном и серой. Кислоты без окислительных свойств не оказывают воздействия на медь. С водородом, углеродом и азотом химических реакций нет. На влажном воздухе происходит окисление с образованием карбоната меди (II) – верхнего слоя платины.
Медь обладает амфотерностью, то есть в земной коре образует катионы и анионы. В зависимости от условий, соединения меди проявляют кислотные или основные свойства.

Химические свойства

Способы получения меди

В природе медь существует в соединениях и в виде самородков. Соединения представлены оксидами, гидрокарбонатами, сернистыми и углекислыми комплексами, а также сульфидными рудами. Самые распространённые руды — это медный колчедан и медный блеск. Содержание меди в них составляет 1-2%. 90% первичной меди добывают пирометаллургическим способом и 10% гидрометаллургическим.

1. Пирометаллургический способ включает в себя такие процессы: обогащение и обжиг, плавка на штейн, продувка в конвертере, электролитическое рафинирование.
Обогащают медные руды методом флотации и окислительного обжига. Сущность метода флотации заключается в следующем: частицы меди, взвешенные в водной среде, прилипают к поверхности пузырьков воздуха и поднимаются на поверхность. Метод позволяет получить медный порошкообразный концентрат, который содержит 10-35% меди.

Окислительному обжигу подлежат медные руды и концентраты со значительным содержанием серы. При нагреве в присутствии кислорода происходит окисление сульфидов, и количество серы снижается почти в два раза. Обжигу подвергаются бедные концентраты, в которых содержится 8-25% меди. Богатые концентраты, содержащие 25-35% меди, плавят, не прибегая к обжигу.

Следующий этап пирометаллургического способа получения меди – это плавка на штейн. Если в качестве сырья используется кусковая медная руда с большим количеством серы, то плавку проводят в шахтных печах. А для порошкообразного флотационного концентрата применяют отражательные печи. Плавка происходит при температуре 1450 °С.

Читайте так же:
Ключевой режим работы полевого транзистора

В горизонтальных конвертерах с боковым дутьём медный штейн продувается сжатым воздухом для того, чтобы произошли процессы окисления сульфидов и феррума. Далее образовавшиеся окислы переводят в шлак, а серу в оксид. В конвертере образуется черновая медь, которая содержит 98,4-99,4% меди, железо, серу, а также незначительное количество никеля, олова, серебра и золота.

Черновая медь подлежит огневому, а далее электролитическому рафинированию. Примеси удаляют с газами и переводят в шлак. В результате огневого рафинирования образуется медь с чистотой до 99,5%. А после электролитического рафинирования чистота составляет 99,95%.

2. Гидрометаллургический способ заключается в выщелачивании меди слабым раствором серной кислоты, а затем выделении металлической меди непосредственно из раствора. Такой способ применяется для переработки бедных руд и не допускает попутного извлечения драгоценных металлов вместе с медью.

Получение меди

Применение меди

Благодаря ценным качествам медь и медные сплавы используются в электротехнической и электромашиностроительной отрасли, в радиоэлектронике и приборостроении. Существуют сплавы меди с такими металлами, как цинк, олово, алюминий, никель, титан, серебро, золото. Реже применяются сплавы с неметаллами: фосфором, серой, кислородом. Выделяют две группы медных сплавов: латуни (сплавы с цинком) и бронзы (сплавы с другими элементами).

Медь обладает высокой экологичностью, что допускает её использование в строительстве жилых домов. К примеру, медная кровля за счёт антикоррозионных свойств, может прослужить больше ста лет без специального ухода и покраски.

Медь в сплавах с золотом используется в ювелирном деле. Такой сплав увеличивает прочность изделия, повышает стойкость к деформированию и истиранию.

Для соединений меди характерна высокая биологическая активность. В растениях медь принимает участие в синтезе хлорофилла. Поэтому её можно увидеть в составе минеральных удобрений. Недостаток меди в организме человека может вызвать ухудшение состава крови. Она есть в составе многих продуктов питания. К примеру, этот металл содержится в молоке. Однако важно помнить, что избыток соединений меди может вызвать отравление. Именно поэтому нельзя готовить пищу в медной посуде. Во время кипячения в пищу может попасть большое количество меди. Если же посуда внутри покрыта слоем олова, то опасности отравления нет.

В медицине медь используют, как антисептическое и вяжущее средство. Она является компонентом глазных капель от конъюнктивита и растворов от ожогов.

Классификация меди и ее сплавов

Чистая медь (Сu) это популярный представитель группы цветных металлов, который обладает внушительным набором полезных физико-технических характеристик. Главные свойства этого металла – высокая электрическая и тепловая проводимость, дополняемая хорошей сопротивляемостью окислению. Существует несколько видов заготовок из чистой меди, в которых основной металл представлен от 99,4% до 99,9% от общего объёма с остаточными примесями и легирующими компонентами – фосфором, цинком, никелем, оловом, свинцом, бериллием, кремнием. Кроме сочетания легирующих элементов, чистая медь различается по давлению, необходимому для деформации структуры. Металл, твердость которого примерно равна 45 МПа называется мягкой медью, а если этот параметр равен 110 МПа, такую медь называют твёрдой. Более точная классификация по пределу прочности заключается в наличии трёх видов меди с соответствующим отражением в маркировке – мягкая медь (м), полутвёрдая (пт) и твёрдая (т).

Для повышения физико-технических характеристик чистой меди в современной металлургии создаются передовые медные сплавы, легируемые различными металлами и минералами. Основные элементы, которые включены в состав медных сплавов этих двух типов – это цинк, олово, алюминий, кремний, фосфор, никель. В качестве дополнительных легирующих компонентов для создания новых физических и химических характеристик используются марганец, висмут, никель, бериллий и другие элементы таблицы Менделеева.

Читайте так же:
Как распилить дсп ровно электролобзиком

Все медные сплавы подразделяются на три большие группы – латунь, оловянистые и неоловянистые бронзы. Информация о бронзах и латунях представлена в отдельных статьях текущего раздела.

По аналогии с алюминиевыми сплавами, металлы на основе меди также делятся на деформируемые и литейные сплавы. Деформируемые медные сплавы отличаются высокой пластичностью и электропроводностью. Эти металлы широко используются для создания различных конструкций, штампованных деталей, пружин, гильз, электротехнических и электронных изделий, а также декоративно-функциональных предметов интерьера. Из них производятся многие виды проката: медный лист и трубы, сорт и арматура. Литейные медные сплавы характеризуются отличной плавкостью и являются основным материалом для художественного и промышленного фасованного литья.

Медно-фосфористые сплавы представляют собой металлы, в состав которых входит два основных элемента — медь и фосфор. Кроме того, в составе таких сплавов находятся в незначительных пропорциях висмут и сурьма. Медно-фосфористые сплавы используются в машиностроении, для создания новых сплавов, в качестве раскислителей и в производстве бытовой техники. В частности материалы этого класса, дополненные серебром, являются самофлюсующимися припоями для эффективной пайки меди и других цветных металлов.

Большим спросом в промышленном производстве пользуются жаропрочные сплавы меди, включающие кремний, хром и цинк в различных пропорциях. Эти прогрессивные материалы способны выдерживать значительные термальные нагрузки без изменения основных физико-химических характеристик. Подобное свойство обусловило широкое применение медных сплавов для изготовления деталей, работающих в условиях повышенного термального прессинга.

Жаропрочные сплавы включают в свой состав от одного до нескольких легирующих элементов. Для упрочнения термической стойкости в такие сплавы вводят хром, марганец, кремний, никель и цинк в различных пропорциях и сочетаниях. Предварительная стадия процесса производства на основе медных сплавов этой категории в обязательном порядке включает в себя термообработку заготовок для облегчения механических воздействий. Электротехнические медные сплавы – это подгруппа жаропрочных соединений, которая используется для производства электронных деталей, электрооборудования и приборов. Металлы этого класса, кроме термостойкости, отличаются повышенной электропроводностью, что и определяет область применения. В основном они представлены медным кругом различного диаметра.

В отдельную группу также выделены медно никелевые сплавы, отличающиеся непревзойдённой коррозийной стойкостью, что позволяет с успехом использовать этот передовой материал в современном судостроении. К этой же группе относится мельхиор, который широко используется для изготовления посуды и украшений. Наличие в сплаве никеля существенно увеличивает сопротивление окислению, повышает упругость и прочность конечного соединения. Одновременно понижаются главные свойства меди — теплопроводность и электропроводимость, что учитывается при использовании медно-никелевых сплавов. Как правило, обработка медно-никелевых сплавов требует повышенных температурных режимов и высокого давления.

Большинство медных сплавов обладают серьёзным конкурентным приоритетом, ставящим эти металлы в группу незаменимых материалов в определённой области производства. Минимальный коэффициент трения – это главное преимущество различных сплавов этой категории, который активно используется в изготовлении деталей для механических узлов, работающих в режиме постоянного рабочего контакта с различными твёрдыми поверхностями.

Медь и медные сплавы

Медь — пластичный металл розовато-красного цвета. Медь первичная в зависимости от чистоты подразделяется на М1, М2, М3.

Прутки (круглые, квадратные, шестигранные) холоднодеформированными (тянутые ), горячедеформированными ( прессованные) изготовляют в соответствии с требованиями ГОСТ 1535-91 из меди марок Ml , Mlp , M 2, М2р, МЗ, МЗр по ГОСТ 859 PDF .

Прутки выпускают мягкими, полутвердыми, твердыми.

Ленты медные холоднодеформированные изготовляются в соответствии с требованиями ГОСТ 1173-93 из меди марок Ml , Mlp , M 2, М2р, МЗ, МЗр по ГОСТ 859 PDF .

По точности изготовления: нормальной точности по толщине и ширине; нормальной точности по толщине и повышенной точности по ширине; нормальной точности по толщине и высокой точности по ширине; повышенной точности по толщине и нормальной точности по ширине.

Читайте так же:
Франкфурт шлифовальный по бетону

Проволока медная и шины изготовляются мягкими и твердыми согласно ГОСТ 434-78 из меди не ниже марки М1 по ГОСТ 859 .

Медные трубы изготовляются согласно требованиям ГОСТ 617-90 из меди марок M 1, M 1р, M 2, М2р, М3, М3р с химическим составом по ГОСТ 859 , томпака марки Л96 с химическим составом по ГОСТ 15527 PDF , нормальной и повышенной точности мерной и немерной длины в пределах от 1 до 6м.

Трубы могут быть холоднодеформированными (тянутыми) и прессованными; мягкими, полутвердыми, твердыми.

Листы и полосы медные изготовляются согласно ГОСТ 495-92 PDF из меди марок Ml , М1р, М2, М2р, М3 и М3р по ГОСТ 859 .

Холоднокатаные листы и полосы изготовляют нормальной и повышенной точности изготовления.

Горячекатаные листы изготовляют: шириной от 600 до до 3000мм ; длиной от 1000 до 6000мм.

Полосы — мерной и немерной длин от 500 до 2000мм.

По состоянию материала холоднокатаные листы и полосы изготовляют мягкими, полутвердыми и твердыми

Медные сплавы

Латунь

Латунь — сплав меди с цинком. С введением третьего, четвертого и более компонентов латуни именуют сложными, или специальными, и они получают название алюминиевой латуни, железомарганцевой латуни, марганцево- оловянно-свинцовой латуни и т.д. По сравнению с медью они обладают большими прочностью, коррозионной стойкостью, упругостью и лучшей обрабатываемостью (литьем, давлением, резанием).

Прутки латунные изготовляются согласно ГОСТ 2060-90 PDF тянутыми и прессованными круглого , квадратного и шестигранного сечений мерной и немерной длины, в бухтах.

Точность изготовления: нормальная; повышенная ; высокая .

Состояние: мягкое, полутвердое , твердое.

Особые условия: автоматный, антимагнитный — пруток с обрезанными концами, мягкое состояние повышенной пластичности, полутвердое состояние повышенной пластичности, твердое состояние повышенной пластичности, прессованное состояние обычной пластичности.

Латунную проволоку изготовляют согласно требованиям ГОСТ 1066-90 PDF из латуни марок Л80, Л68, Л63 и ЛС59-1 с химическим составом по ГОСТ 15527 PDF нормальной точности по диаметру.

Латунная проволока по состоянию материала изготовляется мягкой, полутвердой и твердой.

Лента латунная холоднокатаная изготовляется согласно ГОСТ 2208-91 PDF из латуней марок Л90, Л85,Л80, Л68, Л63, ЛС59-1, ЛМц58-2 с химическим составом по ГОСТ 15527 PDF в мягком, полутвердом, твердом, особо-твердом и пружинно-твердом состоянии.

Точность изготовления: нормальная точность по толщине и ширине, нормальная точность по толщине и повышенная точность по ширине, повышенная точность по толщине и нормальная точность по ширине.

Особые условия исполнения: для штамповки , антимагнитная , повышенной точности по серповидности , с нормированной глубиной выдавливания, выдерживающая испытания на изгиб.

Латунные трубы изготовляются согласно :

ГОСТ 494-90 PDF тянутыми, холоднокатаными и прессованными: тянутые и холоднокатаные трубы — из латуни марок Л63 и Л68, прессованные — из латуни марок Л60, Л63, ЛС59-1, ЛЖМц59-1-1 с химическим составом по ГОСТ 15527 мерной и немерной длины от1 до 6м, в бухтах длиной не менее 10м.

Точность изготовления: нормальная ; повышенная ; высокая.

Состояние: мягкое, мягкое повышенной пластичности, четвертьтвердое, полутвердое, полутвердое повышенной пластичности.

Особые условия: трубы повышенной точности, трубы повышенной точности по кривизне, трубы антимагнитные.

ГОСТ 21646-76 PDF тянутыми и холоднокатаными. мерной и кратной мерной длины от 1,5 до 12м из латуни марок Л70, Л68, Л070-1, ЛА77- 2, ЛМш68 -0,05, ЛАМш77-2-0,05 и ЛОМш70-1-005 по ГОСТ 15527 PDF .

Трубы, в зависимости от марок сплавов, изготовляют в мягком и полутвердом состоянии

Листы и полосы латунные изготовляются согласно ГОСТ 931-90 из латуней марок по ГОСТ 15527 PDF . Листы выпускаются холодно и горячекатаными, полосы — холоднокатаными длиной от 500 до 2000мм мерной, кратной мерной и немерной длины.

Читайте так же:
Что должен знать киповец

Исходя из состояния материала изготавливаются мягкие, полутвердые, твердые, особо твердые медные листы и полосы .

Бронза

Бронза — сплав меди (кроме латуней и медно-никелевых сплавов) с оловом (оловянные бронзы) и сплавы меди с алюминием, бериллием, марганцем и другими компонентами, которые являются главными и в соответствии с которыми бронзы получают название. Бронзы по сравнению с латунью обладают лучшими механическими , антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью.

Бронзовый прокат , в том числе:

Прутки бронзовые : тянутые (круглые, квадратные и шестигранные), прессованные (круглые) и горячекатаные (круглые) прутки из безоловянных бронз, изготовляются согласно ГОСТ 1628-78 мерной и немерной длины в пределах от 0,5 до 5м в полутвердом и твердом состоянии.

Точность изготовления: нормальная; повышенная; высокая.

Изготовляется согласно ГОСТ 1208 из бронзы марок БрАЖМц 10-3-1,5 и БрАЖН 10-4-4 с химическим составом по ГОСТ 18175 мерной и немерной длины в пределах от 0,5 до 6м.

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.

Сплавы меди

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.

Плотность этого материала равна 8890 кг/ м 3 , температура плавления лежит в пределах 1100 °C.

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.

Медь в природе

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.

Читайте так же:
Пила для плитки электрическая

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.

Латунь

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.

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.

Маркировка по ГОСТ

Медные сплавы подразделяют в соответствии со своими техническими характеристиками:

  • литейные;
  • деформируемые;
  • термически упрочняемые;
  • термически неупрочняемые.

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

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector