Мідь та її сплави

 

Мідь – це пластичний, рожево-червоний метал з металевим блиском. Мідь володіє  високою пластичністю і корозійною стійкістю, високою електропровідністю. Електропровідність  міді в 1,7 рази вище, ніж у алюмінію і теплопровідністю, а також стійкістю проти  атмосферної корозії. На повітрі мідь покривається щільною зелено-сірою плівкою основного карбонату, яка захищає  її від подальшого окислення. При високих температурах мідь сильно окислюється .

 
               Температура  плавлення міді 1083 ° С, температура кипіння 2567°С.^. Завдяки високій пластичності мідь добре обробляється тиском (з міді можна зробити фольгу товщиною 0,02 мм), але через високу  в'язкість по­гано піддається  різанню. Мідь  задовільно зварюється та добре паяєть­ся.

3. Мідь маркують буквою М, після якої стоїть цифра. Чим більше цифра, тим більше в ній домішок. Найвища марка М00 - 99,99% міді, М4 - 99% міді.

 

Цей метал застосовується в багатьох галузях промисловості, у чистому ви­гляді широко застосовується в електротехніці та приладобудуванні.

 Застосування  в локомотивах: обмотки  трансформаторів , обмотки  генераторів  ТЕД,  контакти реле та апаратів.

4. На зміну мідно-кам'яному вікові прийшов бронзовий (II — поч. І тис. до Н. X.), істотною рисою якого було поширення виробів з бронзи — першого штучно створеного людиною металевого сплаву. Перегляд відеоролику  «Бронзовий  вік» (1 хв)   

Винайдений метал був міцніший за мідь, мав меншу температуру плавлення, що значно спростило технологію обробки (його можна було виплавляти в примітивних печах або на звичайних вогнищах). Ці переваги сприяли поширенню та утвердженню бронзи як основного матеріалу для виготовлення знарядь праці, зброї, прикрас.

Бронзами називають сплави  міді з оловом, а також з алюмінієм, свинцем, берилієм, кремнієм, хромом або іншими елементами.  Частка олова у бронзах може становити від 1,25 до 10 %. Серед неметалічних сполук найчастіше до складу бронзи входить фосфор. Типова бронза має склад: 94,65 % — мідь, 5 % — олово, 0,35 % — фосфор. Фосфор надає бронзам додаткової пружності, твердості, та збільшує стійкість до корозії. Температура плавлення бронзи перебуває в межах 990…1190 °С

.                     

5. Бронзи мають хороші ливарні і високі антифрикційні властивості, а також оброблюваність різанням. Більшість бронз мають достатньо високу корозійну стійкість. Вони використовуються при виготовленні арматури газових і водопровідних ліній і в хімічному машинобудуванні, де важлива також висока корозійна стійкість бронз.

Залежно від назви основного легуючого компонента бронзи поділяють на олов'яні, алюмінієві, кремнієві, свинцеві, берилієві і т.д.

Олов’яні бронзи – це сплави міді з оловом та іншими елементами: Zn, Pb, Ni, P. Бронзи з вмістом 6%Sn не піддаються деформуванню і їх використовують у литому стані. Характерною особливістю олов’яних бронз є дуже мала усадка, тому їх використовують для отримання найбільш складних за конфігурацією відливків

Алюмінієві бронзи – це сплави міді з алюмінієм, які додатково можуть бути леговані Ni, Mn, Fe та ін. Вони мають добрі технологічні і механічні властивості. З алюмінієвих бронз виготовляють литтям і обробкою тиском відповідальні деталі машин: шестерні, втулки, фланці.

Кремнієві бронзи – це сплави міді з кремнієм. Їх застосовують як замінник олов’яних бронз. Вони характеризуються більшою усадкою, ніж олов’яні бронзи, вищими корозійною стійкістю і механічними властивостями, а також високою пружністю.

Берилієві бронзи – це сплави міді з берилієм. Вони характеризуються високими механічними, зокрема, пружними властивостями, стійкістю проти корозії. Застосовують берилієві бронзи для виготовлення пружин, мембран, слюсарного інструменту та ін.

Свинцеві бронзи – це сплави міді зі свинцем. Вони використовуються як антифрикційний матеріал у підшипниках ковзання.

Хромові бронзи – це сплави міді з хромом. Вони мають високі механічні властивості, добру електро- і теплопровідність

Цирконієві бронзи – це сплави міді з цирконієм. Вони мають високу електро- і теплопровідність, що наближаються до аналогічних характеристик міді, і жароміцність. Хромові і цирконієві бронзи застосовують у двигунобудуванні.

 За технологічною ознакою бронзи, як інші сплави кольорових металів (алюмінієві, титанові, магнієві сплави), підрозділяють на:

                 Ливарні  (з ливарних бронз виготовляють переважно арматуру, а також деталі, що працюють в умовах тертя (втулки, вкладки підшипників, вінці черв'ячних коліс).

                 Деформівні

 

 

Бронзи маркуються літерами Бр. Легуючі елементи позначаються початковою літерою назви цього елемента: А — алюміній, Б — берилій, Ж — залізо, К — кремній, Мг — магній, Мц — марганець, Н — нікель, О — олово, С — свинець, Ф — фосфор, Ц — цинк За буквами вказується вміст легуючих елементів у процентах.

 

 

                

 

 Малий коефіцієнт тертя і стійкість до зношування робить бронзи незамінними при виготовленні вкладишів підшипників, черв’яків і черв’ячних коліс, шестерень і інших деталей відповідальних і точних приладів. В локомотивах бронза використовується в підшипниках  колінвалу, турбокомпресорів, нагнітачів повітря.

6. Латуні – це мідні сплави, в яких основним легуючим елементом є цинк. При вмісті цинку до 39% латуні мають високу пластичність, добре оброблюються тиском при низьких і високих температурах. При вмісті Zn>39% латуні мають підвищену міцність і твердість, але низьку пластичність.

 Для підвищення механічних властивостей та хімічної стійкості латуней до них часто додають легуючі елементи: Al, Ni, Mn, Si, Sn тощо. Al, Mn, Fe, Si підвищують міцність і твердість латуні, однак при цьому знижують її пластичність. Al, Mn, Sn, Ni підвищують корозійну стійкість латуней.

                           

За технологічною ознакою латуні поділяються на ті, що деформуються та ливарні. Латуні, що деформуються, використовують для виготовлення виробів і напівфабрикатів обробкою тиском. Ливарні латуні використовуються для фасонного лиття. Це в основному складнолеговані сплави. Легуючі елементи впливають на ливарні властивості латуней по різному. Наприклад, Fe, Mn знижують рідкотекучість, а Sn (до 2,5%) підвищує  її. Використовується  латунь локомотивах -  в корпусах щіткоутримувачів електричних  машин, генераторів.

Куніали (мідь – нікель – алюміній) використовують для виготовлення деталей підвищеної міцності, пружин та інших електротехнічних виробів.

Нейзильбери (мідь – нікель – цинк) мають колір близький до срібла. Вони добре протистоять атмосферній корозії. Їх використовують в приладобудуванні та при виробництві годинників.

Мельхіори (мідь – нікель та незначна кількість добавки заліза і марганцю) дуже корозієстійкі, навіть у морській воді. Їх використовують для виготовлення теплообмінних апаратів, ювелірних виробів тощо.

Копелі (мідь – нікель (43%) – марганець (0,5%)) – спеціальний термоелектричний сплав для виготовлення термопар.

Манганін (мідь – нікель (3%) – марганець (12%)) – спеціальний сплав з високим питомим електричним опором. Використовується  для виготовлення електронагрівальних  елементів.

Константани (мідь – нікель (40%) – марганець (1,5%)) – застосовуються для виготовлення електронагрівальних елементів.

Абісинське золото — стійкий до корозії мідний сплав, що імітує золото за кольором; містить 88% Cu, 11,5% Zn і 0,5% Au[1]. Додавання 0,5% Au сприяє тривалішому збереженню блиску без потемніння.

Назву сплав отримав через те, що вперше був створений в Абісинії (Ефіопії). Широко використовувався у XIX-му столітті для виготовлення ювелірних виробів (біжутерії).

Моне́ль (монель-метал) — високоміцний корозійностійкий нікелевий сплав, що містить 27…29% Cu, 2…3% Fe, 1,2…1,8%   Монель характеризується:

• високою корозійною стійкістю в морській воді і хімічних апаратах;

• відсутністю корозійного розтріскування;

• добрими механічними властивостями до температур близько 550 °C;

• доброю оброблюваністю і зварюваністю.

Спекулум — сріблястий сплав олова та бронзи.

Томпа́к або бакунт — різновид латуні з вмістом міді 88—97 % і цинку до 10%. Має високу пластичність, антикорозійні й антифрикційні властивості.

Добре зварюється зі сталлю й благородними металами. Має високу корозійну стійкість,підвищену пластичність, легко обробляється тиском у гарячому та холодному стані.

 Томпак використовують для виготовлення радіаторних трубок, художніх виробів, та фурнітури.