Состав бронзы: сплав меди с другими металлами, расшифровка. Сплав медный

Медные сплавы и их свойства

Основными достоинствами медных сплавов являются высокая коррозионная стойкость в паровоздушной среде, обычной и морской воде, а также хорошие антифрикционные свойства, связанные с низкими значениями коэффициента трения. Кроме того, эти сплавы имеют сравнительно высокие механические свойства, хорошо обрабатываются резанием. Однако медь — дефицитный и дорогой металл, поэтому сплавы на ее основе значительно дороже чугуна и стали.

Самыми распространенными медными сплавами являются бронзы и латуни, обозначаемые в марках этих сплавов соответственно буквами Бр и Л. Содержащиеся в бронзах и латунях легирующие элементы обозначаются начальными буквами их наименований: О — олово, А — алюминий, Ц — цинк, Н — никель, Ж—железо. После буквы следует цифра, указывающая среднее содержание данного элемента в сплаве (% мае.). Так, маркой Бр05Ц5С5 обозначают бронзу, содержащую по 5% олова, цинка и свинца, остальное—85% медь.

Бронзы — это сплавы меди с оловом (оловянные), а также с алюминием, марганцем, железом, свинцом и другими элементами (безоловянные). Оловянные бронзы применяют для литья антифрикционных деталей (подшипников, втулок и др.), а также арматуры и деталей, работающих в пресной и морской воде, в паровоздушной атмосфере и маслах в условиях повышенного давления. Оловянные бронзы (ГОСТ 613—79) обладают хорошими литейными свойствами, что позволяет получать сложные по конфигурации отливки. Однако недостаточная прочность, высокая стоимость и дефицитность олова ограничивают их применение.

Безоловянные бронзы (ГОСТ 493—79), используемые как заменители оловянных, не содержат олова и в зависимости от основного легирующего элемента их подразделяют на алюминиевые, свинцовые и др. Они отличаются повышенными механическими, коррозионными и антифрикционными свойствами. Однако литейные свойства их значительно хуже, обладают большой (до 2,2%) усадкой, склонны к окислению и трещинообразованию.

Наиболее широко применяют алюминиевые бронзы для изготовления тяжелонагруженных деталей ответственного назначения с повышенными антифрикционными свойствами: червячных шестерен, втулок, вкладышей (БрА10ЖЗМц2Л) или деталей, работающих в условиях повышенной коррозии, в морской воде, нефти (БрА10Ж4Н4Л), а также для литья различной ответственной арматуры (БрА10Мц2Л).

Латуни — этой сплавы меди с цинком. Латуни подразделяют по составу на двойные (простые) и специальные, содержащие добавки Fe, Mn, Ni, Si, Sn, Pb, повышающие их механические и эксплуатационные свойства. В зависимости от содержания основного легирующего элемента (кроме Zn) латуни называют (ГОСТ 17711—80) свинцовыми, алюминиевыми, кремнистыми и т. п.

Латуни обладают повышенной коррозионной стойкостью, что позволяет использовать их для изготовления деталей и арматуры, работающих в условиях агрессивных сред, например в морской воде (ЛЦ16К4, ЛЦ40МцЗЖ), ответственных деталей, работающих при высоких нагрузках (ЛЦ23А6ЖЗМц2), а также при повышенных давлениях и как антифрикционный материал (ЛЦ38Мц2С2).

Латуни имеют удовлетворительные литейные свойства. Отливки из них получаются плотными с небольшой пористостью и значительной сосредоточенной усадочной раковиной. Усадка латуней выше, чем у оловянных бронз, и примерно такая же, как у алюминиевых бронз — 1,6—2,1%.

это очень древний и интересный сплав, в его состав входит медь и другие металлы

Бронза – это металл, полученный путём смешивания расплавов меди и некоторых других металлов и неметаллов. Как правило, количество присадочных к меди компонентов не превышает трёх процентов, но существуют и исключения из этого правила – в больших количествах могут присаживаться цинк и никель. Такие сплавы называют латунью и купроникелем (мельхиором) соответственно. В других сплавах цинк тоже может присутствовать, но с ограничением: его количество не должно превышать суммы остальных присаживаемых металлов. Если это произойдёт, сплав окажется латунью.

Этот металл-сплав появился около пяти с половиной тысяч лет назад. Именно тогда начался бронзовый век. А до этого времени плавили только медь – этот металл был основой всех орудий труда. Когда же случилось соединить расплавы меди и олова, получился другой металл, который был назван бронза – это сплав меди с оловом, более твёрдый, чем исходные металлы. Он сразу нашёл себе широкое применение во всех сферах жизни человека: из него делали холодное оружие и кухонную утварь, зеркала и украшения, монеты и творения скульпторов.

Средневековые мастеровые из бронзы отливали колокола для нужд церкви и пушки для армии. На отливку пушек шла специально изготовленная бронза. Эта технология существовала до девятнадцатого века. Ниже приводятся интересные факты о бронзе.

Способы изготовления и характеристики

Физические данные

Характеристики сплава определяются его химическим составом и могут изменяться в некоторых пределах. Бронза менее подвержена коррозии и обеспечивает лучшее скольжение металла по металлу, чем латунь. У неё выше прочность и она менее подвержена атмосферным воздействиям (вода и воздух) и лучше сопротивляется солям и органическим кислотам. Легко поддаётся механической обработке, её можно паять и скреплять сварочными работами. Некоторые физические характеристики бронзы:

• удельный вес от 7,8 до 8,7 тонны/куб. метр;
• температура плавления бронзы – плавится при нагревании от 930 до 1140 градусов;
• изменения цвета от красного – цвета меди, до белого – цвета олова;
• стойкость к износу и хорошее скольжение по металлу предопределяет сферу применения в качестве подшипников скольжения, они хорошо работают в любых температурных условиях;
• отмечается высокая электропроводимость и передача тепла, стойкость к паровому воздействию, что способствует изготовлению деталей для техники, работающей в экстремальных ситуациях.

Как изготовить бронзу

Плавление и смешивание расплавов меди и присадок разных металлов, позволяющих придать сплаву те или иные требуемые характеристики, приводит к получению такого металла-сплава, как бронза. В технологическом процессе изготовления задействованы электрические печи индукционного типа и тигельные горны, с их помощью можно изготовить любые сплавы с медью.

Плавление производится с флюсовыми добавками, при этом исходным сырьём для плавки может быть как медная руда, так и лом меди. Как правило, медный лом добавляется в расплав вмести с присаживаемым металлом в процессе плавки. При плавке только из медной руды выполняются следующие операции:

• 
  печь разогревают, закладывают в неё медную руду с флюсовыми добавками, и плавят при температуре около 1200 градусов;
• добавляют химический окислитель – фосфористую медь, половина могла быть загружена в составе флюса, а остаток дополнительно загружается ковшом;
• при плавлении в раскисленный расплав меди добавляют присадочные металлы, предварительно подогретые до ста градусов;
• после получасового отстаивания расплава, с его поверхности снимают всплывший шлак, и полученный сплав распределяют по формам.

При использовании медного лома процедура изготовления бронзы такая же.

Разновидности

По соотношению содержания основных компонентов бронзы – меди и олова известны два основных вида: оловянный, когда основным присадочным материалом является олово, и безоловянный, если олово присутствует в совсем малом количестве.

Оловянная бронза

Классическая или оловянная бронза – универсальный материал не только в промышленности, но и в других сферах жизнедеятельности человека. В этом сплаве на 80 частей меди приходится 20 частей олова, он хорошо плавится, имеет высокую прочность, довольно твёрдый, не подвержен коррозии, износостоек и способствует снижению трения металлов.

Эти достоинства оловянной бронзы приводят к сложностям в некоторых других отношениях: сплав сложно ковать и резать, затачивать острые кромки и штамповать, зато просто делать из него отливки. Осадка при охлаждении заливки не превышает одного процента, что позволяет применять материал в художественных изделиях особой точности.

Для придания сплаву дополнительных свойств, в его состав могут включаться присадки других металлов и неметаллов:

• цинк в количестве до 10% улучшает антикоррозийные свойства, детали из такого сплава применяют в кораблестроении, где агрессивной средой является солёная вода;
• свинец и фосфор способствуют лучшему скольжению бронзовых изделий по другим металлам, такой сплав легче режется и штампуется.

Безоловянная

Бронза без олова – иногда использование в сплаве олова не допускается, а требуемые характеристики получают присадками других металлов. Современные технологии позволяют подобрать присадки таким образом, что изделия из бронзы без олова вполне заменяют изделия из классической бронзы.

Свинцовистая бронза – отлично скользящий по металлу сплав, выдерживает большое давление, очень прочен и плавится с трудом. Сфера его применения – подшипники, работающие под большим давлением.

Кремниевая – на 97% это медь, немного олова и пять сотых процента кремния, он добавлен для увеличения электрической проводимости и применяется такая бронза в качестве жил телефонных кабелей. Она не магнитная, хорошо паяется, упругая и устойчива к низким температурам. Дополнительно может содержать марганец.

Бериллиевая – самая твёрдая. Очень устойчив этот сплав к коррозии и экстремальным температурам как плюсовым, так и отрицательным. Это немагнитный металл и при соударениях от него не бывает искр. Дополнительно в него можно присаживать никель или кобальт. Изготавливают из сплава упругие изделия – пружины, мембраны, пластины.

Алюминиевая – состав простой, алюминия пять процентов, остальное – медь. Цвет бронзы блестящий золотистый, она устойчива к действию химических веществ – кислот. Она прочная по твёрдости и жаропрочная, сохраняет свои свойства и при крайне низких температурах. Коррозии противодействует слабо и при отливке даёт значительную усадку. За красивый цвет используется в ювелирном производстве, изготовлении монет и медалей. Физические свойства предопределяют использование сплава в деталях изделий автомобильной промышленности, пороховом и пиротехническом производстве.

Маркировка

Какие металлы входят в состав бронзы? Узнать основной состав бронзы позволяет её маркировка, разработанная на основе государственных стандартов. Пример: БрОФ 7. Первые две буквы, это бронза; состав сплава: О – это олово; Ф – это фосфор; 7 – содержание присадки, в этом случае олова, поскольку содержание второго присадочного вещества в маркировке не указано. Обозначения других присадочных веществ: А – алюминий, К – кремний. Мц – это марганец, Ж – железо и так далее, по первым буквам присадки.

Процент содержания меди в маркировке указывать не принято, его вычисляют расчётом как остаток от разности. В примере – это 93%. От химического состава бронзы зависит её цвет. Содержание меди в сплаве определяет его цвет – чем оно выше, тем краснее будет бронза, и наоборот. Если меди будет только 50%, а всё остальное – светлые присадки, то сплав по цвету будет напоминать серебро.

instrument.guru

Как называется сплав олова и меди?

На протяжении многих тысячелетий человек экспериментировал с различными металлами и получал из них всё более высокопрочные сплавы. Для этого использовались самые различные химические элементы. Бронзовый век – эпоха, во время которой стал популярным сплав олова и меди (CuSn6). Что это за материал и почему он был столь популярен?

История возникновения бронзы

Благодаря улучшению качества обработки таких металлов, как медь и олово, в 3000 году до н.э. начался Бронзовый век. Он характеризуется активной выработкой такого сплава, как бронза, которая использовалась для изготовления орудий труда и украшений.

В современной металлургической промышленности, кроме меди и олова, используют также такие материалы, как алюминий, фосфор, свинец, цинк. Само название происходит от персидского слова «berenj», которое переводится «медь».

Известно, что первая бронза была изготовлена из Cu и мышьяка и называлась мышьяковистой. Однако из-за своей токсичности она очень быстро сменилась оловянной. Не удивительно, что кузнецов очень часто рисовали некрасивыми и изуродованными. На самом деле так и было. Длительный контакт с мышьяком очень плохо влиял на их организм. По этой причине сплав меди с оловом называется бронзой, так как именно эти компоненты присутствуют в ней чаще всего.

Характеристика бронзы

Все мы знаем, что такой металл, как медь, очень мягкий, пластичный и абсолютно непрочный. В то же время он обладает очень высокой электро- и теплопроводностью. Сплав олова и меди – материал, который значительно превосходит характеристики этих химический элементов по отдельности. Другими словами, бронза обладает высокой твердостью, прочностью, но в то же время она довольно легкоплавка.

Открытие этого сплава сыграло большую роль в металлургической промышленности. Несмотря на то что позже было изобретено множество других материалов, даже сегодня он пользуется большой популярностью за счет своих хороших механических свойств.

Способность бронзы сопротивляться коррозии

Одним из самых важных свойств сплава является его коррозионная устойчивость. Особенно это касается тех составов, в которых присутствует значительное содержание марганца и кремния (более 2%).

Было установлено, что высокая коррозионная устойчивость проявляется при контакте бронзы с водой (морской и пресной), концентрированными щелочами и кислотами, сульфатами и хлоридами легких металлов, а также при контакте с сухими газами (безоловянные бронзы).

Конечно же, в целом коррозионные свойства сплава зависят от легирующих элементов. Так, высокое содержание свинца уменьшает способность сопротивляться коррозии, а никель повышает это свойство.

Виды бронзы

Легирующие элементы, которые могут быть в составе этого сплава, способны значительно менять его свойства, от них зависит и вид бронзы. К тому же и олово может быть заменено другими элементами. Например, БрАМЦ-7-1 можно расшифровать так: 92% меди, 7% алюминия, 1% марганца. Данная марка бронзы не содержит в себе олова и благодаря этому обладает высоким сопротивлением к знакопеременной нагрузке. Её используют для изготовления болтов, винтов, гаек и деталей для гидравлических установок.

Другой пример – оловянная литейная бронза марки БрО10С10. В ней содержится до 83% меди, 9% олова, 8% свинца и до 0,1% железа, кремния, фосфора и алюминия. Она предназначена для деталей, которые работают в условиях высоких удельных давлений, например, для подшипников скольжения.

Несмотря на то что бронза является сплавом олова и меди, в некоторых случаях такой химический элемент, как Sn, не используется. Еще один пример безоловянной бронзы – жаропрочная. Для её изготовления применяют только медь 98-99% и кадмий 1-2%. Примером может послужить марка БрКд1. Это жаропрочная кадмиевая бронза, обладающая высокой жаропрочностью и электропроводностью. Она может быть применена для изготовления деталей машин контактной сварки, коллекторов электродвигателей и других деталей, работающих в условиях высоких температур и требующих хорошей электропроводности.

Еще один вид сплава, используемый для изготовления прокладок в подшипниках и втулках автомобилей – обрабатываемая давлением оловянная бронза. Сплав меди и олова содержит такие легирующие элементы как свинец (4%), цинк (4%), алюминий (0,002%), железо (0,005%). Марка стали называется БрОЦС4-4-4. Именно благодаря процентному соотношению данных химических элементов этот сплав можно обрабатывать давлением и резанием. Цвет бронзы также зависит от примесей. Так, чем меньше меди содержит сплав, тем менее выраженный цвет: более 90% - красный, до 80% – желтый, менее 35% - серо-стальной.

Обработка бронзы

Как уже было сказано ранее, сплав олова и меди – это достаточно прочный материал. Он плохо поддается заточке, резанию и обработке давлением. В целом это литейный материал, обладающий малой усадкой - около одного процента. И даже несмотря на невысокую текучесть и склонность к ликвации, бронзу применяют для изготовления сложных по конфигурации отливок. Не исключение и художественное литьё.

Легирующие элементы, которые добавляются в сплав олова и меди, улучшают его свойства и уменьшают цену. Так, например, легирование свинцом и фосфором позволяет улучшить обработку бронзы, а цинк увеличивает её коррозионную стойкость. Для определенных целей изготавливают деформированные сплавы. Они легко изменяют свой вид при использовании холодной ковки.

Область применения

Конечно же, использование бронзы не теряет своей популярности и в наше время. Сувенирная продукция, декоративные предметы интерьера, украшения на ворота и калитки... Кроме того, сплав применяют для изготовления фурнитуры (ручки, петли, замки) и сантехники (краны, фитинги, прокладки, смесители). В промышленных сферах бронза также имеет обширные области использования. Так, литейный сплав используют для изготовления подшипников, уплотнительных колец, втулок.

На широкое применение бронзы особенно влияют её коррозионные свойства. По этой причине её используют для изготовления деталей механизмов, работающих при постоянном контакте с водой. Высокая упругость сплава позволяет изготавливать из него пружины и части контрольно-измерительной аппаратуры.

Переплавка бронзы

Конечно, каждый сплав имеет как свои плюсы, так и минусы. Бронза – сплав, который состоит из меди и олова, и поэтому он отлично переносит любые переплавки. Его можно использовать несколько раз в совершенно разных целях. С другой стороны, если бронза содержит большое количество примесей, таких как магний, кремний, алюминий, то при переплавке механические свойства могут уменьшиться.

Это обусловлено тем, что легирующие элементы, улучшающие характеристики бронзы, при плавке окисляются и образуют тугоплавкие оксиды, которые располагаются по границам кристаллической решетки. Они нарушают связь между зернами, что делает бронзу более хрупкой.

Как отличить бронзу от латуни и меди

Один из самых распространенных вопросов - это отличие этого сплава от других, похожих на него внешне. Конечно, в пределах промышленности и при помощи специальных реагентов сделать это довольно просто. Но как же быть, если определить материал необходимо в домашних условиях?

Начнем с того, что сплав состоит из олова и меди. Массы этих веществ в процентном содержании могут быть разными. Чем больше меди, тем более ярким будет цвет, а вот за счет содержания в сплаве олова, он будет на порядок тяжелее, чем, например, чистый Cu.

Если же сравнивать бронзу с латунью, то последняя имеет более желтоватый оттенок. Сама по себе медь очень пластична, а вот сплавы на её основе достаточно упругие и твердые. Определить, какой материал перед вами, можно также путем нагрева. Так, у латуни под воздействием высокой температуры выделяется оксид цинка и изделие приобретает пепельный «налет». А вот бронза при нагревании не будет изменять своих свойств.

Произведения искусства

Довольно часто можно встретить различные бронзовые статуэтки и фигурки. Многие произведения искусства были созданы еще в античные времена и в Средние века.

Сплавы, содержащие медь и олово, применяются для изготовления:

• Заборов и ворот, которые получаются не только невероятно красивыми, но и прочными.
• Элементов лестничных конструкций.
• Сувенирной продукции и скульптурных композиций.
• Декоративных осветительных приборов: бра и люстр.
• Предметов для оформления интерьера.

Для того чтобы отлить необходимую композицию, создают специальную модель из дерева, гипса или полимерных материалов – так называемая формовка. Полости данной фигуры заполняют глиной и после отливки извлекают. После изготовления поверхность может быть покрыта позолотой, слоем никеля, хрома или же серебром.

Очень важно отметить, что, как правило, для изготовления произведений искусства используется сплав олова и меди без легирующих элементов. Это обуславливается тем, что чем больше таких составляющих присутствует в бронзе, тем больше её усадка, что негативно сказывается на качестве и форме изделия.

fb.ru

7.4. Сплавы меди, имитирующие золотые и серебряные сплавы

7.4. Сплавы меди, имитирующие золотые и серебряные сплавы

С целью удешевления художественных изделий при производстве недорогих украшений широко используются томпак, латунь, мельхиор, нейзильбер; при изготовлении художественных изделий – бронзы.

Сплавы меди с цинком, алюминием, никелем, марганцем, платиной и другими металлами обладают широкой цветовой гаммой. Эти сплавы используются не только для хорошей имитации, но и для нанесения декоративного покрытия – «золочения». Большой популярностью в качестве заменителя золота используется кремнистая латунь ЛК80-ЗЛ. Отливки, полученные из этого сплава, имеют гладкую поверхность и красивый золотистый цвет.

В табл. 7.4 представлены сплавы, наиболее часто используемые при имитации золотого сплава 583-й пробы.

Таблица 7.4

Химический состав сплавов, имитирующих сплавы золота

Медно-никелевые сплавы с добавками цинка, алюминия, олова, свинца и железа обладают достаточно высокими декоративными свойствами, имитируя серебро и его сплавы. Их можно использовать для литья (например, нейзильбер), для штамповки (мельхиор, томпак) и волочения. Наиболее широко для изготовления ювелирных изделий под серебро применяется нейзильбер (нем. «новое серебро»), содержащее помимо меди 15 % никеля и 20 % цинка.

Таблица 7.5

Химический состав сплавов, имитирующих серебро

Таблица 7.6

Химический состав имитирующих сплавов на основе меди

Следующая глава >

tech.wikireading.ru

свойства, ГОСТ. Производство медно-никелевых сплавов. Чистка монет из медно-никелевого сплава

Медь относится к группе цветных металлов. В чистом виде она обладает высокой тепло- и электропроводностью, именно поэтому используется в основном в электротехническом производстве. Медь – очень пластичный материал, который хорошо поддается обработке давлением в холодном и в горячем состоянии.

Для повышения механических, конструкторских и эксплуатационных свойств меди используют его соединения с другими металлами. В результате процесса сплавления изменяется строение кристаллических решеток, возникают дополнительные связи между ионами и атомами. Именно это повышает прочность сплава по сравнению с чистым металлом.

Для чего медь сплавляют с никелем

При сплавлении никель выступает главным легирующим элементом. Он обладает коррозионной стойкостью, поэтому, в основном, используется для упрочнения. При сплавлении его с медью образуются непрерывные твердые растворы. Медно-никелевый сплав приобретает ряд новых свойств:

• повышается жаропрочность материала;
• существенно снижается температурный коэффициент электросопротивления;
• появляется высокая устойчивость к коррозии, особенно в морской воде.

Классификация

Свойства медно-никелевого сплава зависят от процентного содержания в нем никеля и других веществ. В настоящее время создано много новых специальных материалов с уникальными характеристиками.В зависимости от области применения их делят на конструкционные и электротехнические.

• Конструкционные - обладают высокими антикоррозионными и прочностными характеристиками. Изделия из них отличаются устойчивостью к агрессивным средам. Это мельхиор, нейзильбер и куниаль. Отдельное место в этом списке занимает монель, состав которого и пропорциональное соотношение элементов несколько иные.
• Электротехнические - отличаются повышенным электрическим сопротивлением и термоэлектрическими свойствами, используют их в энергетике и электротехнике. Это константан, манганин и копель.

Знание химического состава и физических характеристик позволяет определить медно-никелевый сплав в одну из групп.

Мельхиор

Содержит примерно 80% меди, около 20% никеля, а также немного марганца и железа. Подобный сплав был известен людям еще в III веке до н. э. под названием «белая медь» благодаря светло-серебристому цвету, напоминающему серебро. Это обладающий высокими антикоррозионными свойствами, а также большим запасом прочности и износостойкости медно-никелевый сплав. Температура плавления - примерно 1170 °С. Хорошая пластичность позволяет обрабатывать изделия из него давлением. Используется в производстве конденсаторов, из него изготавливают медицинские инструменты, недорогие ювелирные украшения, столовые приборы, монеты.

Нейзильбер

Этот медно-никелевый сплав с добавлением цинка, имеющий серебристый с зеленоватым оттенком цвет. В зависимости от марки может содержать до 35 % никеля и до 45 % цинка, остальное – медь. Такое солидное содержание цинка существенно удешевляет его производство. Нейзильбер обладает примерно такими же механическими свойствами, что и мельхиор. Он устойчив к коррозии, прочен, достаточно пластичен для обработки в горячем и холодном состоянии методом давления.

Иногда дополнительно легируется свинцом для более качественной механической обработки. В основном из него изготовляют детали приборов, часов, медицинских инструментов. Интересно, что благодаря дешевизне сейчас именно из него чаще, чем из мельхиора, производят ювелирные изделия, медали и ордена. Нейзильбер также используют при изготовлении финифти.

Куниаль

Состоит из медной основы, никеля - до 20 %, небольших добавок алюминия. Сплавляется при температуре 1183°С с последующей закалкой и старением, чем достигаются очень высокие показатели прочности и устойчивости к низким температурам. Подразделяется на марки А (МНА13-3) и Б(МНА 6-1,5).Марка А обладает двумя важными характеристиками – высокой прочностью и уникальной устойчивостью к коррозии в агрессивных средах. К примеру, в морской воде он может эксплуатироваться десятилетиями. Поэтому сплав используется для изготовления деталей специального назначения (гребные винты).

Марка Б обладает пружинящими свойствами, поэтому широко используется для изготовления упругих элементов ответственного назначения. Также он очень устойчив к изломам на морозе. Из него производят конструкционные детали, работающие в условиях низких температур.

Монель

В нем содержится примерно две трети никеля и одна треть меди. Температура плавления - 1350 °С. Главное свойство этого медно-никелевого сплава – устойчивость к коррозии. Он имеет высокие показатели механических свойств – прочности и пластической деформации. Монель марки НМЖМц содержит примерно 28% меди, 3% железа, около 3% магния, небольшое количество кобальта и никель.

Такие же характеристики имеет монель-400. Он является брендом Special Metals Corporation и был запатентован в 1906 году. Поэтому другие компании-производители не могут использовать это название. Так появился еще один сплав – Nicorros. Однако эти материалы идентичны по все химическим и техническим характеристикам.Так как сплав содержит более половины никеля в процентном соотношении, его стоимость достаточно высока. Однако существует технология производства медно-никелевого сплава с использованием сырья из природных сульфидных руд с содержанием обоих элементов, без предварительного разделения на отдельные составляющие. Это позволяет значительно удешевить конечный продукт.

Монель используют для производства изделий, эксплуаьтруемых в агрессивных средах, условиях повышенной механической нагрузки. Это судостроение, химическая и нефтяная промышленность, изготовление медицинских инструментов, ответственных деталей машин и аппаратов.

Константан

Имеет белый цвет с характерным желтоватым оттеком. В состав входят: медь -59 %; никель – 39-41 %; марганец – 1-2 %. Температура плавления 1260 °С. Этот медно-никелевый сплав получил свое название благодаря основному свойству – термостабильности. Он имеет очень хорошие показатели электрического сопротивления при низком значении температурного коэффициента расширения. Сплав идет для изготовления проволоки для термопар, в производстве измерительных приборов, а также электронагревательных элементах, работающих при температурах до 400-500 градусов.

Проволока, изготовленная из константана, подвергается специальной термической обработке, в результате которой металл на поверхности образует тонкую окисную пленку. Благодаря этому изделие не нуждается в дополнительной лакировке или защитном покрытии. Константан очень пластичен. Это свойство позволяет применять его при сварке медно-никелевых сплавов.

Недостатком константана является его достаточно высокая ЭДС - около 43 мкВ. Это исключает использование проволоки и ленты из него в высокоточных измерительных приборах.

Манганин

Содержит примерно 5% никеля, 12% марганца и основу из меди. Температура плавления - 960 °С. Интересно, что манганин был изобретен американцем Эдвардом Венстоном примерно в 1888 году на основе им же изобретенного константана как специальный материал для обмоток электроизмерительных приборов. Он действительно имеет высокое удельное электрическое сопротивление, а также крайне малую ЭДС в паре с медью (не более 1 мкВ), что выгодно отличает его от константана.

Для того, чтобы снизить температурный коэффициент сопротивления, мангановую проволоку отжигают при температурах около 600 градусов в условиях вакуума, затем медленно охлаждают. Эта технология позволяет увеличить температуру, при которой материал сохраняет свои электрические свойства, до 200°С. Уже намотанную в катушки проволоку дополнительно нагревают неоднократно до 150 °С. Так достигается эффект искусственного старения, после которого изменения в кристаллической структуре металла сводятся к минимуму.

Основная область применение манганина как материала со стабильными показателями электросопротивления - изготовление разнообразных приборов высокой точности для измерения показателей электрического тока (силы тока, напряжения, мощности).

Копель

Еще один специальный сплав. Содержит медь, 43% никеля, немного железа и марганца. Температура плавления 1290 °С. Благодаря оптимальному соотношению стабильно низкого удельного сопротивления и высокой ТЭДС в паре с различными металлами сплав применяется для изготовления проволоки для термопар и электродов. Показатель ТЭДС материала возрастает пропорционально рабочей температуре:

• при 100 градусах по Цельсию - 6,95В;
• при 600 - до 49В.

Копель очень термостоек - без нарушения основных свойств выдерживает нагревание до 600 градусов и устойчив к коррозии.Копель применяется в термопарах датчиков приборов для бесконтактного измерения температуры. В них используются термопары с максимальной ТЭДС – с хромом, медью или железом Эти элементы являются положительными электродами, а копель –отрицательным. Термопара копель-хромель используется в основном в пирометрии для постоянного контроля температурного режима в диапазоне от 200 до 600 градусов в промышленных и лабораторных установках.

Процесс плавки

При производстве медно-никелевых сплавов придерживаются сравнительно похожих технологий. Мельхиор, нейзильбер, куниаль, константан, манганин сначала плавят в индукционных печах под слоем прокаленного древесного угля. Добавление к шихте отходов допускается до 80%.

Процесс плавки начинается с меди и никеля. По мере их расплавления добавляются отходы крупным куском, потом мелкие. В последнюю очередь загружается цинк. После окончательного расплавления шихты производят раскисление марганцем и кремнием (нейзильбер), либо кремнием и марганцем (константан и мельхиор). После этого с поверхности расплава убирают весь шлак и добавляют еще древесного угля. Нагревают раскаленную массу до температуры около 1300 °С, при необходимости добавляют хлористый марганец для рафинирования.

Немного отличается технология приготовления куниалей, так как они содержат алюминий. Перед введением алюминия в расплав обязательно добавляют 0,1% марганца для раскисления. А после растворения алюминия поверхность расплава посыпают флюсом. Если этого не сделать, образуются пленки, от которых расплав становится негодным для заливки.

Химические, физические и конструкционные свойства определяют область назначения различных медно-никелевых сплавов. ГОСТ 492–73, ГОСТ 5063–73, ГОСТ 5187–70, ГОСТ 5220–78, ГОСТ 17217–79, ГОСТ 10155–75 являются основными стандартами при их производстве.

Чеканка монет

Примерно с конца позапрошлого века повсеместно начали чеканить монеты из медно-никелевого сплава. Состав его сильно различался на разных монетных дворах. Но в основном он содержал до 30% никеля, незначительную железную примесь и медь как основу. Так как металл для обычных монет должен быть в первую очередь пластичным, ковким, износостойким и недорогим, практическим путем был определен состав монетного сплава. Впоследствии особенной популярностью для изготовления монет пользовался мельхиор.

Современные российские монеты выполнены из различных сплавов. В частности, полностью из мельхиора состоят монеты, выпущенные до 2009 года. Стальные монеты номиналом одна и пять копеек и медные пятирублевые покрыты тонким слоем мельхиора. Такой материал получил название «биметалл». Так все больше снижается себестоимость изготовления металлических денег.

Сплавы меди с никелем мало подвержены окислению на воздухе. Поэтому его признаки можно встретить лишь на старых монетах, либо тех, что долгое время находились в агрессивной среде. Знатоки-кладоискатели и нумизматы применяют для очистки ценных экземпляров монет различные средства – от народных рецептов до передовых технологий.Очистка с мыльным раствором хорошо удаляет лишь зеленоватые медные окислы. Применяют также оливковое масло, уксусную кислоту, пасту "Гойя". Нужно иметь в виду, что эти средства могут не только снять налет, но и вступить в реакцию с самим сплавом, нанеся вред монете. Наиболее эффективной, щадящей и быстрой является чистка монет из медно-никелевого сплава с помощью электролиза.

fb.ru

Производство и применение сплава меди с цинком (Производство латуни).

Производство латуни

Современные способы производства латуни основаны на плавлении халькопирита (медный колчедан) в электрических печах при температуре +1400 °C. Образующийся в процессе плавления силикат всплывает на поверхность и удаляется. Основной металл (штейн) сливается в конвертер и продувается кислородом. В результате окислительных реакций образуется металлическая «черновая» медь с содержанием металла около 91%. Далее происходит электролитическая очистка в подкисленном растворе медного купороса. Образующаяся на катоде электролитическая медь имеет чистоту 99.99% и используется в производстве проводов, электрического оборудования и сплавов.

В расплавленную медь порционно вводят цинк, который придает ей новые свойства — прочность, коррозионную стойкость и пластичность. В зависимости от области применения металла могут добавляться и другие добавки: никель, железо, олово, марганец, алюминий. Изготовленный таким способом сплав из меди имеет низкий коэффициент трения и применяется в изготовлении червячных пар и в качестве втулок скольжения в малых бытовых электродвигателях.

Версий о том, как называется сплав, и откуда произошло название латунь, существует множество. Во времена правления Августа ее называли орихалк, что в буквальном переводе означает златомедь. Нынешнее название пришло в русский язык от немецкого latun, которое, в свою очередь, произошло от итальянского lattone — венец, или laton (latta) — жесть. В настоящее время это наиболее распространенная версия.

Одним из видов латуни является томпак (медь — 88–97%, цинк — до 10%), который повторно был открыт лондонским часовщиком Кристофером Пинчбеккером в XVIII веке. Ранее этот сплав был известен перуанской цивилизации Моче. Название его происходит от французского tombak, что в переводе означает медь.

Широкое применение томпак получил в плакировании стали и получении биметаллического соединения сталь-латунь.

Латунь получают путем плавления меди и стали.

Плакирование (фр. plaquer — накладывать, покрывать) — это термомеханическое покрытие, используемое для придачи металлу специальных свойств с применением других материалов.

Например, внутренняя поверхность ядерного реактора плакирована высоколегированной аустенитной сталью, так как основной металл корпуса подвержен коррозии при воздействии высоких температур.

Томпак применяется для плакирования стали при изготовлении монет достоинством 10 и 50 копеек.

Область применения латуни

• Сплав меди с цинком в процентном соотношении 70 к 30 является самым востребованным и называется техническим. Он достаточно прочен и пластичен. Высокие антикоррозионные свойства позволяют использовать его в деталях и приспособлениях, имеющих непосредственный контакт с водой. Это, как правило, корпуса арматуры, трубы, конденсаторные трубки и другие изделия.
• При наличии в сплаве только цинка и меди его называют двухкомпонентным, и качество материала будет зависеть от доли цинка. При содержании в сплаве до 20% цинка он называется — красная латунь или томпак, и используется при плакировке поверхности пуль и снарядов. Из такой латуни изготавливают фурнитуру и раструбы некоторых духовых инструментов.

  Применение красной латуни.

• Если в сплаве цинка с медью содержится 20–35% легирующего металла, то такая латунь называется желтой и служит для изготовления как технических деталей, так и элементов декора и украшений интерьера. Изготавливают их способом ручного литья. Как правило, это изделия единичного высокохудожественного исполнения. Для их производства создается эскиз, на основании которого изготавливается 3D модель. Затем вручную производится форма или набор форм для различных элементов. Это один из наиболее сложных и продолжительных этапов изготовления отливки. Сплав меди с цинком и другими присадками (олово, марганец, алюминий) плавят в электропечи, а затем подготовленную форму заливают латунью. Это наиболее короткий, но очень важный процесс. Производится он вручную с применением ковшей самых разнообразных конфигураций. Во время заливки форм возможны различные виды брака — пустоты, спаи, недоливы, пригары, шлаковые раковины.
• После извлечения отливок происходит процесс зачистки от литников, выпоров и заливов. Называют его обрубкой. Затем детали очищают от формовочной смеси, шлифуют, чеканят и полируют. После всего элементы сваривают в единую конструкцию и окончательно полируют. Такая работа требует больших финансовых затрат, но результат того стоит. Чаще всего изготавливают вентиляционные решетки, столики, подсвечники и другие изделия.

  Древние артефакты из латуни.

• Сплав из меди и цинка отличается красивым золотистым цветом. Однако без защитной обработки быстро окисляется на воздухе, приобретая благородный тусклый с зеленцой оттенок. В большинстве случаев это не портит изделие. При желании окисную пленку можно убрать, обработав его азотной кислотой, а потом промыть в проточной воде. Изделия из латуни долговечны и будут долгие годы радовать своим видом не одно поколение.

ometallah.com

это сплав меди с... Состав латуни

Это сплав, похожий на золото, но намного его дешевле. Известный еще в Древнем Риме, но повторно открытый в XVIII веке. Сочетая в себе прекрасные свойства двух химических элементов, латунь нашла для себя широкое поле применения.

Состав

Несмотря на благородный цвет и внешность, латунь - это сплав меди с цинком, золота или других драгоценных металлов там нет. Помимо этих двух компонентов, для улучшения физико-химических свойств применяются и другие вещества: марганец, олово, железо, кремний, никель, свинец и т. д. Как правило, доля этих примесей составляет не более 10%. В остальном же состав латуни более или менее постоянен, хотя соотношение компонентов может меняться. Обычно содержание цинка не превышает 30-35%, однако в технических сплавах его доля может доходить и до 50%.

Свойства

Поскольку латунь - это сплав меди с цинком, ее характеристики перекликаются с их качествами. В зависимости от соотношения компонентов, ее цвет может варьироваться от красноватого до светло-желтого. Ее плотность составляет 8500 кг/м3, а температура плавления достигает 880-950 градусов Цельсия. Латунь хорошо обрабатывается давлением как в горячем, так и в холодном состоянии, обладает хорошими механическими характеристиками, сопротивляется воздействию внешней среды, но без покрытия со временем чернеет. Латунь и медь не всегда легко отличить друг от друга неспециалисту, тем не менее первая обладает твердостью, износоустойчивостью, она менее тугоплавкая, но более ковкая и вязкая, а потому удобнее в обработке. В зависимости от содержания основного металла, различаются тепло- и электропроводность латуни - чем его доля выше, тем эти свойства сильнее выражены.

Значение в истории

Несмотря на то что самый известный и наиболее важный сплав с медью - это бронза, латунь также сыграла свою роль в истории. Несмотря на то что ее второй основной компонент - цинк - был открыт только в XVI веке, она была известна еще в древние времена. Римляне сплавляли медь с галмеем - рудой, но этот способ давно устарел. Вторично латунь была открыта в Англии в XVIII веке и очень быстро завоевала популярность, поскольку очень напоминала золото, за которое ее часто выдавали. На Руси этот сплав нередко называли "желтой медью". Даже сейчас кое-где можно встретить такое наименование.

После "второго рождения" для получения латуни использовали тигли, в которых развивалась температура до 1000 градусов Цельсия. Пары цинка насыщали медь, и если в ней не было примесей, то на выходе получался искомый результат. Изделия из этого сплава стали использоваться повсеместно, поскольку его дешевизна и свойства это позволяли. Кстати, несмотря на то что долгое время в учебниках истории писали, что памятник Минину и Пожарскому в Москве отлит из бронзы, реставраторы заявили, что на самом деле он выполнен из другого сплава меди - латуни. Сегодня у этого вещества все еще очень много сфер применения, так что достойная по доступности и универсальности замена найдется, пожалуй, нескоро.

Получение

Как уже стало понятно, латунь - это сплав меди с цинком и (при необходимости) некоторыми другими компонентами, но есть одна небольшая проблема. Особенно эта трудность доставляет неудобства в промышленном производстве. Дело в том, что температуры плавления отдельно цинка и меди слишком сильно различаются, поэтому для облегчения задачи получения сплава добавляется лигатура - небольшое количество уже готового состава.

Дальнейшая обработка зависит от желаемого результата. В сплав добавляют другие компоненты, легируют, штампуют, придают форму и т. д. Несмотря на все трудности, мировое производство и потребление этого продукта остается на высоком уровне.

Разновидности и стандарты

Прежде всего, различают деформируемую и литейную латунь. ГОСТ предусматривает для них отдельные номера: соответственно 15527-07 и 17711-93. В России сплав маркируют как "Л" с цифрой, которая обозначает долю меди. Если же компонентов много, то в результате маркировка может выглядеть примерно так: ЛАЖМц66-6-3-2. Это будет означать, что, помимо 66% меди, данная марка содержит 6% алюминия, 3% железа и 2% марганца. Доля цинка высчитывается как разница между 100% и количеством других элементов. В данном случае это 23%. По аналогии именуются и другие марки латуни. Такие добавки позволяют сплаву приобретать новые свойства и улучшать уже имеющиеся. В зависимости от ввода в состав латуни тех или иных веществ, в обиходе ее называют алюминиевой, кремнистой, железомарганцовистой и т. п.

В Европе и США приняты другие обозначения марок, такие как CuZn37 или С27200. Также незначительно различается соотношение примесей, но в общем и целом состав латуни у разных производителей достаточно однороден.

Кроме того, в зависимости от содержания цинка в сплаве также различают томпаки (до 10%) и полутомпаки (от 10% до 20%). Еще иногда те или иные марки приобретают названия в соответствии со сферой основного использования. Так различают "морскую", "часовую" и некоторые другие латуни.

Применение

Сфер использования этого сплава не счесть. Относительная дешевизна и легкость обработки, а также ее свойства позволили латуни стать практически универсальной. Ее вытягивают в проволоку и прутья, штампуют в листы, из нее делают даже тончайшую фольгу.

Трубы, мелкие и крупные детали, фурнитура, арматура - ей находится применение в автомобильной промышленности, приборостроении, химии, а также она используется при изготовлении различных декоративных элементов, знаков отличия и т. д. Это лишь краткий список. Она окружает нас повсюду, а ведь латунь - это сплав меди с цинком - довольно распространенных элементов. Так что, пожалуй, ее универсальность и доступность всем только на руку.

В ювелирном деле

Обычно считается, что украшения должны быть выполнены из драгоценных металлов: золота, серебра, платины. Но у моды свои правила, и вот уже некоторое время в дневное время многие женщины предпочитают неброскую бижутерию. Латунь, цвет которой близок к золоту, в данном случае незаменима. Кроме того, она прекрасно поддается полировке, так что при должном составе и таланте ювелира украшение, выполненное из сплава, может выглядеть очень красиво и дорого. Так, что неспециалисты даже не заподозрят, что это не золото, а латунь. Фото обычно просто не передает красоту искусно выполненных изделий, так что лучше выбирать такие украшения лично.

Случается, что модницы страдают из-за аллергии и раздражения. На первый взгляд может показаться, что во всем повинна именно латунь. Но, как правило, это не так. В большинстве случаев патологическую реакцию вызывает никель, который делает цвет и общий внешний вид сплава гораздо красивее. Если есть склонность к аллергии на металлы, лучше выбирать украшения, в составе которых нет этого компонента. Обычно производители указывают это отдельно.

Аналоги

Поскольку латунь - это сплав меди с цинком, причем первой там больше, может показаться, что чистые металлы (каждый отдельно) обладают лучшими свойствами, а такие сложности используются для удешевления материала. На самом деле все не так. Медь в чистом виде обладает такими недостатками, как нестойкость к коррозии, меньшая пластичность по сравнению со сплавами, а цинк крайне хрупок. Латунь же органично соединяет в себе самые лучшие свойства, взавимокомпенсируя недостатки обоих компонентов.

Другие сплавы меди - бронза, мельхиор и т. д. - также нельзя в полной мере назвать аналогами. Первая менее пластична и более крупнозернистая, в то время как второе вещество довольно тугоплавкое и из-за содержания никеля может вызывать раздражение кожи. Кроме того, внешние характеристики тоже ставят на первое место латунь. Цвет, похожий на золото, выгодно отличается от не слишком привлекательной коричневой бронзы и серебристого мельхиора.

Мировой рынок

Промышленное производство латуни началось практически сразу после ее повторного открытия. Оценив ее уникальные свойства, металлурги принялись развивать новое направление в отрасли. Сегодня производство и потребление латуни в основном зависит от состояния мирового рынка меди. Его стабильный рост дает основания полагать, что спрос на сплавы пока не падает. Более того, прогнозы относительно будущего этих отраслей более чем благоприятны, несмотря на такие проблемы, как снижение качества руд, недостаточное развитие инфраструктуры, социальная и политическая напряженность в крупнейших поставщиках меди - Чили и некоторых государствах Африки.

Основными потребителями меди, а значит и латуни, являются экономически развитые страны Европы, а также США, Китай, Япония и некоторые другие. В последние годы спрос на эти вещества только растет, прежде всего, за счет азиатов. Совершив гигантский скачок в середине 2000-х годов, цены на Cu остаются на прежнем рекордно высоком уровне. Однако в 2016 году ожидается пик предложения, который, вероятно, спровоцирует снижение котировок.

fb.ru

• 
  Сцепление дт 75
• 
  Контрольная диагностическая
• 
  Навеска дт 75
• 
  Освещение автомобильное
• 
  Производственные вредности
• 
  Устройство кпп москвич 412
• 
  Садко характеристики
• 
  Шатун фото
• 
  Примеры теплообмена
• 
  Автомобильные бензины
• 
  Блок цилиндра