Сплав меди с железом: Сплав железа и меди: область применения

Сплав железа и меди: область применения

Из этого материала вы узнаете:

• Сплав железа и меди в чистом виде – редкость
• Классификация сплавов меди
• Характеристики сплавов меди
• Основные сферы применения сплавов меди
• Самые распространенные сплавы меди

Сплав железа и меди как таковой не существует. Причины – разные температуры плавления и свойства растворимости. По сути, получается нечто вроде слоеного пирога. Однако и такой результат смешивания двух металлов с успехом используется в самых разных сферах.

Большее распространение получили сплавы меди с другими металлами: алюминием, оловом, свинцом, с добавлением никеля и др. О свойствах медных сплавов, а также интересные факты о сплаве железа и меди вы узнаете из нашего материала.

Сплав железа и меди в чистом виде – редкость

Существование сплава железа и меди вполне возможно. Фазовая диаграмма с этими двумя элементами имеет следующий вид:

На ней заметно, что фазовые поля «ααFe» и «Cu» значительно сужаются к краям диаграммы. Это значит, что в одном веществе нельзя растворить большое количество другого.

Растворимость железа в фазах меди и меди в фазах железа ограничена. Так, в фазе аустенита (гамма-Fe) можно растворить не более 18% меди. Для этого необходима высокая температура (около +1400 °С), которая резко должна смениться комнатной для предотвращения повторного разделения. Все, что получится в других условиях, – двухфазная смесь, которую нельзя назвать сплавом железа и меди.

Также по диаграмме заметно, что возникновение интерметаллических соединений невозможно. Если именно их вы подразумевали под сплавом, то ошибались.

Следовательно, сплав имеет эвтектоидную микроструктуру со сменяющими друг друга слоями материала, насыщенного железом и медью. Точная микроструктура и формула сплава железа и меди зависит от составных компонентов.

Лигатура медь-железо имеет формулу CuFe. Ее используют для алюминиевой бронзы и определенных латунных сплавов в роли рафинера. Также сфера применения лигатуры распространяется на повышение качества других сплавов, а именно улучшение коррозионной стойкости медно-никелевых сплавов и механических свойств низколегированных медных сплавов.

VT-metall предлагает услуги:

Есть несколько разновидностей сплавов железа и меди, в которых доля железа варьируется от 1% до 2,5%. Медные сплавы отличаются высокой прочностью, благодаря которой могут использоваться в трубках конденсаторов и электрических контактах с хорошей электропроводностью (около 65 % IAC).

Это сплавы вариации серии C19xxxx, например, C19200, C19500, C19600.

Классификация сплавов меди

Медь – это крайне значимый материал, который сопровождал человечество практически всю жизнь. Первобытные люди использовали в качестве орудий труда именно медные изделия. При этом способы обработки металла в разные времена отличались.

Раньше было принято обрабатывать медь холодным методом, о чем говорят археологические находки в пределах современной Северной Америки. Традиции по использованию меди сохранялись еще до приезда Христофора Колумба. Медную руду начали добывать около 7 тысяч лет назад, и благодаря податливости материала он быстро стал востребованным. Даже спустя столько лет медь не теряет своей актуальности.

Металл отличается красноватым цветом, который ему придает кислород. Если этот компонент полностью убрать, то оттенок станет желтым. Насыщенность цвета также зависит от валентности. Так, карбонаты меди имеют выраженный синий либо зеленый тон. Начищенная медь придаст металлу яркий блеск.

По электропроводимости медь занимает почетное второе место, уступая лишь серебру. Благодаря своим качествам ее используют в электронике. Однако важно помнить недостатки металла. Один из основных – плохое взаимодействие с кислородом. На свежем воздухе медь покрывается пленкой, связанной с процессом окисления.

Медный оксид можно получить прокаливанием гидрокарбоната меди либо нитрата на воздухе. Данное соединение способно окисляющим образом влиять на органические соединения.

Медный купорос дает растворение материала в серной кислоте. Сфера применения полученного вещества – химическая промышленность. Медный купорос используют и для профилактики вредителей на огороде.

Примеси способны по-разному воздействовать на характер медного сплава. По данному критерию выделяется три группы:

• Первая группа включает в себя соединения, создающие твердые вещества. Среди них: сурьма, цинк, железо, олово, фосфор, сурьма, никель и др.
• Во вторую группу входят соединения, имеющие низкую растворимость в меди. Из-за их наличия обработка давлением становится сложнее. Однако стоит отметить, что электропроводность остается практически неизменной. Пример таких соединений – свинец и висмут.
• В третьей группе содержатся вещества, создающие вместе с медью хрупкие соединения (кислород, сера).

Характеристики сплавов меди

Сплав меди может иметь разные характеристики, которые зависят от примесей и их количества. Например, прочность, коррозионную стойкость, низкий коэффициент трения. На практике часто используются смеси меди с магнием, цинком, марганцем и алюминием. При этом в промышленности можно найти и другие варианты сплавов.

Чтобы определить состав по Межгосударственному стандарту, необходимо использовать классификацию из специальной таблицы. Там указана маркировка меди и перечислены ее главные характеристики:

• Так, в марках М1 и М1р, М2 и М2р, М3 и М3р содержание меди одинаковое, а буква «р» означает наличие фосфора (до 0,04% от общего количества вещества) и меньшее количество кислорода (до 0,01%). В марках с обычным количеством кислорода его доля составляет от 0,05 до 0,08%.
• В марках М00 и М1 содержится как минимум 99,9% меди.
• Марка М0 состоит из меди на 99,95%.
• Для М0б содержание металла – около 99,97%.
• Вещество с обозначением М2 состоит из меди на 99,7%.
• Для марки М3 характерна доля металла, составляющая 99,5%.
• В марке М4 основное вещество занимает 99% от общего количества сплава.
• Буква «б» в составе марки означает полное отсутствие кислорода. Так, в М0б его нет, а в М0 содержится около 0,02%.

Основные характеристики сплавов с содержанием меди:

• Способность сопротивляться коррозии, которая особенно выражена у веществ с полированной поверхностью. Она проявляется при воздействии на сплав пресной воды. Кислотная среда ухудшает коррозионную стойкость. Например, мельхиор (сплав из железа, никеля и меди) в кислотной среде (при контакте с водой) обретает зеленоватый оттенок.
• Прочность, что позволяет использовать материал в промышленных целях. Так, при высоких удельных и знакопеременных нагрузках часто применяют детали из сплава меди с железом и марганцем.
• Антифрикционность, что дает сплаву устойчивость к трению. Так, например, бронза применяется в производстве подшипников даже без использования смазки. Это происходит именно благодаря идеально гладкой поверхности. Сплав железа с медью и серебром также обладает хорошими антифрикционными свойствами.
• Теплопроводность и электропроводность. Эти свойства позволяют делать из медного сырья электропроводные кабели.

Медные сплавы могут использоваться в разных сферах деятельности: в самолето- и судостроении, ювелирном деле, при создании часовых механизмов и других приспособлений, в которых вероятно возникновение трения двух парных компонентов.

Если говорить о сплавах, в которых также есть железо, то на практике чаще всего применяют сплав из меди, железа и олова, сплав из меди, алюминия и железа, а также сплав из меди, цинка и железа.

Основные сферы применения сплавов меди

В производстве используется как медь в чистом виде (катодная медь), так и полуфабрикаты, сделанные на ее основе. Особенно это касается катанок, проката и других промышленных изделий. Характеристики и сфера применения зависят от доли примесей в общем продукте. В марке может содержаться от 10 до 50 добавок.

Чтобы сделать высокоточный и чистый металл, потребуется медь именно той марки, в которой нет кислорода. Для криогенной промышленности его отсутствие – важнейший критерий. В противном случае изделие не будет соответствовать условиям использования. Однако в других сферах применения подойдут и те виды, в которых есть кислород.

Рассмотрим их более подробно:

• М00 и М0 могут использоваться для создания высокочастотных и электропроводниковых деталей. Полученные изделия обычно создаются на заказ и считаются дорогими.
• М001ф и М001бб подойдут для изготовления электрических шин и медной проволоки с маленьким диаметром сечения.
• М1 и марки с таким же содержанием меди (М1р, М1ф, М1ре) используются в качестве проводников электрического тока. Небольшое количество олова позволяет их задействовать в производстве высококачественной бронзы. Также их часто включают в состав прутьев для сварки чугуна и электродов.
• М2, М2р и М2к – идеальный вариант для деталей, производимых в криогенной промышленности. Так как литой прокат подвергается обработке под давлением, для него тоже подойдут перечисленные марки.
• Из М3, М3р и М3к создают плоский и прессованный прокат, а также проволоку для электромеханической сварки деталей из чугуна и меди.

Самые распространенные сплавы меди

В сплавах меди и железа последнее выступает легирующим компонентом. Также таковым может выступать золото, марганец или цинк. Их доля в общем количестве составляет менее 10 %. Единственное исключение из правил – латунь. Ее концентрация может быть больше заявленной, конкретное число будет зависеть от условий применения.

Среди основных видов медных сплавов следует выделить:

• Смесь меди и железа. Для обоих металлов характерны похожие химические показатели. Основное отличие заключается в температуре плавления, поэтому сплав железа и меди имеет пористую структуру.
• Смесь с оловом. Сплав меди и олова использовали еще в давние времена. Так, в Древней Греции из смеси создавали настоящие произведения искусства, которые сейчас являются огромной ценностью для людей. Разумеется, современные характеристики сплава значительно отличаются от тех, которые существовали тысячи лет назад. Во многом это связано с улучшенными методиками производства. Сейчас для создания сплава применяются дуговые электропечи, а защита от окисления обеспечивается вакуумом. Закаливание смеси позволяет достичь высокого уровня пластичности и прочности.

Рекомендуем статьи

• Сплавы железа: известные и не очень разновидности
• Сплав железа с никелем: его свойства и особенности
• Углеродистые конструкционные стали: виды и преимущества

• Алюминиевая бронза. Это смесь алюминия и меди, которая имеет коррозионную стойкость и способность к деформации. Ее используют в производстве деталей, которые планируется подвергать воздействию высокой температуры.
• Смесь меди со свинцом. Для материала характерна антифрикционность и высокая прочность, по большей части обеспечиваемая свинцом.
• Латунь. Сплав содержит два или три основных компонента.
• Нейзильбер. Так называют сплав, где содержится медь, цинк и никель, доля которого составляет 6–34 %. Несмотря на то, что материал дешевле мельхиора, он имеет такие же качества и внешние признаки.

Сплавы из меди активно используются в автомобилестроении и производстве оборудования аграрного и химического назначения. Устойчивость к коррозии позволяет применять смеси в создании сверхпроводниковой техники.

Мягкая медь отлично подойдет для деталей, которые имеют трудновыполнимый узор. Она обладает всеми необходимыми свойствами, в первую очередь – вязкостью и пластичностью. Проволока из такого сплава будет отлично гнуться, а еще ее можно паять вместе с золотыми и серебряными поверхностями. Также смеси хорошо взаимодействуют с эмалью, при этом не расслаиваясь и не растрескиваясь.

Медь – металл, который действительно необходим в современных условиях. С ним получаются широко используемые сплавы железа и меди, алюминия и меди, олова и меди и не только. Антикоррозионные, антифрикционные и теплопроводные свойства позволяют применять смеси в производстве деталей.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Исследования сплавов железа | Металлургический портал MetalSpace.ru

Сплавы железа и меди изучали Ринман, Дэвид Мюшет, Штенгель и Карстен. Сплавы изготавливались «прямым» сплавлением меди с чугуном, сварочным железом и сталью (в тиглях) во всех пропорциях. Исследователи пришли к выводу о вредном влиянии меди на свойства стали и сварочного железа (красноломкость), и о положительном влиянии меди на свойства литейного чугуна в количестве до 5 % (здесь и далее – % по массе).

Одновременно исследовалось влияние железа на свойства бронзы и латуни. В 1779 г. Уильяму Керу был выдан патент на способ получения латуни, содержащей 54 % меди, 40 % цинка и 6 % железа. Сплав приготовлялся в тиглях с использованием древесного угля под слоем флюса из зелёного стекла. Сначала сплавлялись медь и сварочное железо, затем под слой шлака добавлялся цинк. Подобные патенты выдавались неоднократно впоследствии вплоть до середины XIX в. в разных странах Европы. Наибольшее распространение железная (белая) латунь нашла в Германии, где она называлась Aich-Metall, и использовалась для обшивки судов.

Большой интерес учёных эпохи Революции в естествознании вызвал вольфрам. В металлическом состоянии он был получен братьями Элюар в Испании в 1783 г. Элюары провели широкие исследования по изучению сплавов вольфрама, которые они получали в тиглях «с угольной набойкой». В тигли помещали оксиды вольфрама и исследуемые металлы, в том числе – чугун.

Впоследствии к изучению сплавов вольфрама присоединился Бертье. Ему удалось получить сплавы с содержанием вольфрама до 37 %. Кроме того Бертье исследовал тройную систему, включавшую железо, марганец и вольфрам. Высокотемпературная обработка в угольном тигле шихты, состоявшей из руд изучаемых металлов, позволила получить сплав, включавший 16 % железа, 6 % марганца и 78 % вольфрама.  

 Усилия многих исследователей были подытожены английским инженером Окслендом, который в 1857 г. взял патент на получение железо-вольфрамовых сплавов. В тексте патента можно прочитать следующее: «Вольфрам, восстановленный из волчеца (вольфрамовой руды) углеродом, может быть смешан с рудой в доменной печи, или с чугуном в вагранке, в количестве до 30 %. Сплав чугуна и вольфрама может быть применён в металлургической технике… Хорошую литую сталь можно получить, прибавляя к ней от 0,5 до 25 % вольфрама. Сплавы железа с вольфрамом могут быть очищены и превращены в литую сталь обыкновенным способом цементования». Фактически мы видим описание полного технологического цикла получения и применения ферросплава, используемого для легирования стали.

Запатентованная Окслендом технология получения и применения «ферровольфрама» была реализована в промышленном масштабе в Австрии (её внедрение приписывается профессору Майеру из Леобена) в 1859 г. Спустя 5 лет вольфрамовую сталь производили несколько предприятий Австрии и Германии (её использовали для изготовления снарядов и холодного оружия). В 1864 г. Зиверт опубликовал состав стали, выплавляемой на сталелитейном заводе в Бохуме. Она содержала от 1 до 3 % вольфрама и около 1 % углерода.

Велер, Реле, Карстен, Гохштеттер изучали влияние титана на свойства стали и чугуна. Было рекомендовано получать титанистую сталь, содержащую до 1 % титана из чугуна, в который титан попадал из природно-легированных руд. Впоследствии, в период 1859-61 гг. Роберт Мюшет взял 13 патентов на различные способы получения и применения титановых сплавов железа, включая производство «ферротитана» (тигельным способом) с последующим его использованием для получения легированной стали.

Исследования сплавов железа с кобальтом, молибденом и хромом проводились Бертье и Смитом. Сплавы получались тигельной плавкой гематитовой железной руды с оксидами и рудами исследуемых металлов. Содержание в сплаве кобальта достигало 55 %. Были установлены высокие магнитные свойства железокобальтовых сплавов. В отношении сплавов с молибденом Бертье отмечал, что их получение и свойства аналогичны сплавам вольфрама.

Бертье также впервые получил и исследовал сталь, содержащую до 17 % хрома, и установил её высокую стойкость к действию кислот. Бертье получал хромсодержащую сталь тигельным способом, используя шихту, состоящую из гематитовой и хромовой руды (хромистого железняка), древесного угля и известняка, «который насыщал кремнезём и глинозём минералов». Смит в лаборатории Лондонской горной школы провел классические модельные эксперименты, сплавляя в угольном тигле химически чистые гематит и оксид хрома. Он получил широкую гамму сплавов, в которых содержание хрома изменялось в пределах от 4 до 77 %, а железа, соответственно, от 96 до 23 %.

Подробные и методически выверенные исследования сплавов железа были выполнены выдающимся физиком Майклом Фарадеем и его коллегой Штодартом. Их результаты опубликованы в научном издании «TheQuarterlyJournalofscience» за 1820 г. Фарадей и Штодарт изучали влияние на свойства стали, сварочного железа и чугуна никеля, золота, серебра, платины, родия, палладия, иридия, алюминия. Сплавы получали свариванием пакетов, полученных из скрученной проволоки чистых металлов. Содержание легирующих элементов доводили до 10 %. Для получения больших количеств легированной стали и чугуна (при изготовлении холодного оружия или отливки небольших колоколов) использовали лигатуры, приготовленные в тиглях, и содержащие около 5 % легирующих металлов.

Была получена сталь, содержащая до 10 % никеля, и установлена её высокая стойкость к коррозии и «высокая магнитная сила». Для получения сплавов железа и алюминия в тигли помещали боксит (глинозём), хлориды железа, натрия и калия. Кристаллизовавшийся продукт обрабатывали слабой соляной кислотой. Получали сплав, содержащий от 20 до 80 % алюминия, который затем использовали для легирования железа в процессе пудлингования и при выплавке дамасской стали тигельным способом. Выплавленная сталь, по словам Фарадея, обладала хорошими свойствами, особенно с добавлением платины. На основе полученных данных Фарадей, Бертье и их последователи объясняли свойства булата наличием посторонних примесей в стали: Фарадей – алюминия, платины и серебра, Бертье – хрома.

В это же время на Урале были открыты месторождения платины, и министр финансов и Главноуправляющий Корпуса горных инженеров граф Егор Францевич Канкрин поручил горному ведомству повторить опыты Фарадея по сплавлению стали c платиной. Эта работа была поручена управляющему Златоустовским горным округом Павлу Петровичу Аносову, у которого к тому времени был уже солидный опыт по изучению качественных восточных клинков и который проводил исследования по получению булатной стали. Опыты заняли более года, в результате была получена сталь достаточно высокого качества, имеющая узоры, которые, однако, были отличны от булатных. В июне 1829г. из Златоуста в Горный департамент поступили две сабли и один клинок, изготовленные из этой стали.

Следующие два года Аносов посвятил опытам по изучению влияния различных легирующих добавок на свойства стали. Помимо платинистых сталей, которые он изучал особенно тщательно, были изучены стали с добавками золота, серебра, марганца, хрома и титана. Аносовым были подробно описаны свойства сталей с различным содержанием этих элементов. Многие из них улучшали свойства стали, некоторые давали узоры, однако булата получить не удавалось.

Таким образом, в период Революции в естествознании усилиями исследователей многих стран была создана научная база и сформированы представления о влиянии легирующих элементов на качество стали, сварочного железа и чугуна.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

Сплав железа с медью это

Как чистое железо или ферритные стали, так и аустенитные стали могут сделаться упрочняемыми при введении определенных присадок.

Явления упрочнения, вызываемые в техническом железе углеродом и азотом. Они считаются вредными, так как делают железо хрупким. Изменения свойств, вызванные старением, сказываются неустойчивыми при высоких температурах; уже начиная с 200°, все свойства постепенно возвращаются к исходным значениям. Это связано с особой природой твердых растворов железа с углеродом и азотом. Малые атомы углерода и азота и в ct-решетке, вероятно, не становятся на места атомов железа, а внедряются между ними и потому обладают большой, подвижностью по отношению к кристаллической решетке.

Из улучшаемых железных сплавов особое распространение получили сплавы с медью. В то время как на медь в сталях раньше смотрели как на вредную примесь, в последнее время было признано, что присадки меди повышают устойчивость стали против атмосферных воздействий. Кроме того механические свойства сплавов с содержанием больше 0,7% Си, могут быть повышены путем термической обработки. Так как выделение меди происходит очень вяло, то для получения полного упрочнения прокатанный или откованный при температурах выше 700° материал целесообразно отпустить при 500° в течение 1,5 час или во время охлаждения выдержать его при этой температуре. По Смиту и Пальмеру сталь с 1,5% Си и 0,2% С достигает в результате такой обработки предела текучести свыше 60 Мг/мм, сопротивление разрыву до 75 кг/мм2 и твердости до 170 пг/мм2, при удлинении 23,5% и сужении 55%.

Влияние углерода налагается на влияние меди, не изменяя его сколько-нибудь значительно. Прочие присадки, как хром, никель, молибден и ванадий, лишь незначительно уменьшают способность к улучшению и дают полноценные легированные стали.

Частые медистые стали обладают очень неприятным свойством – красноломкостью. При температуре выше 1100°, т. е. выше температуры плавления меди, сталь плохо обрабатывается вследствие того, что железо окисляется, и освобождающаяся жидкая медь вызывает ломкость материала. Однако, достаточно присадки 0,5% Ni для тото, чтобы освободить медистую сталь от этого порока. Аналогично действует присадка 1,3% Ti.

Растворимость меди в аустенитных железоникелевых сплавах значительно больше, она сильно растет с увеличением содержания никеля. Выделение в таких сплавах для их механических свойств имеет меньшее значение, чем для магнитных. У ферритных сплавов можно достигнуть сильного упрочнения путем присадок бериллия однако железобериллиевые сплавы достигают твердости 400 кг/мм2, лишь начиная с содержания около 4% Be. При содержании 3-25% Ш достаточно уже 1% Be, чтобы путем закалки с 800° в масле и отпуска при 400-500° получить твердость выше 600 кг/мм2. Небольшие присадки хрома действуют в сторону дальнейшего повышения твердости.

Аналогично 1% Be действуют 3-4% Ti, вызывающие способность к упрочнению уже в нелегированном железе.

Бериллий, титан и бор вызывают способность к упрочнению и в аустенитных хромоникелевых сталях, особенно в стали 18/8. На пластичность и коррозионную устойчивость этой стали процессы выделения действуют неблагоприятно.

Аустенитные сплавы железа, никеля и марганца становятся способными к упрочнению при введении 3-5% Ti или выше 13% Мо.

Улучшение железных сплавов было впервые исследовано Сайксом (Sykes) на железовольфрамовых сплавах с 5-50% W. Сходно ведет себя система железо – молибден. О помощью присадок кобальта или хрома достигаются твердости выше 600 кг/мм2.

Способностью к улучшению обладают далее сплавы, у которых выделяющаяся фаза является твердым раствором что относится, в частности, к сплавам железа, никеля и алюминия. Однако эти сплавы уже в состоянии непосредственно после литья очень тверды и поддаются обработке только путем шлифовки. Сплавы железа, никеля и алюминия, а также сплавы железа, кобальта и молибдена и железа, кобальта и вольфрама замечательны своими магнитными свойствами.

Темы: машиностроение, САПР, 3d моделирование, техническое образование, промышленные предприятия, технические вузы

В военное время значение синуса может достигать четырех

Медь – цветной металл, обладающий высокой тепло- и электропроводностью. Медь хорошо обрабатывается давлением в холодном и горячем состоянии.
Чистая медь согласно ГОСТ 854-66 859-66 имеет 11 марок (М00б, М0б, М1б, М1, М2, М3 и т.д.) в зависимости от содержания вредных примесей в меди. Суммарное количество примесей (висмут, сурьма, мышьяк, железо, никель, свинец, олово, сера, кислород, фосфор) в лучшей марке М00б – 0,01% (то есть меди в ней 99,99%), а в марке М3 примесей 0,5%.

Одним из главным природным источником для получения меди служат сульфидные руды, содержащие халькопирит CuFeS₂, называемый медным колчеданом, или другие сернистые минералы руды, например борнит 5Cu₂S·Fe₂S₃, халькозин CuS и др.
Вторым по значению источником получения меди являются окисленные медные руды, содержащие медь в виде куприта Cu2O или азурита 2CuCO₃·Cu(OH)₂. Также известен теперь уже очень редкий, окисленный минерал меди – малахит CuCo₃·Cu(OH)₂.

Чистая медь розовато-красного цвета, плотность составляет 8,93 г/см3, температура плавления – 1083 ?С. Предел прочности чистой меди не очень высок и составляет 220 МПа. Чистую медь благодаря высокой электропроводности применяют для электротехнических целей (основная сфера применения меди). Также медь обладает высокой теплопроводностью и пластичностью.

Легирование меди обеспечивает повышение ее механических, технологических и эксплуатационных свойств. Различают три группы медных сплавов:
– латуни
– бронзы
– сплавы меди с никелем

Латунями называют двойные (томпак, где 90% и более – меди и 10% цинка и полутомпак, где меди 79-86%Ю остальное цинк) или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк. При введении других элементов (кроме цинка) латуни называют специальными по наименованию элементов, например, железофосфорномарганцевая латунь и т.п.

По сравнению с медью латуни обладают большей прочностью, коррозионной стойкостью. Механическая прочность латуней выше, чем меди, и они лучше обрабатываются (резанием, литьем, давлением). Большим их преимуществом является более низкая стоимость, так как входящий в состав латуней цинк значительно дешевле меди.

Латуни нашли широкое применение в приборостроении, в общем и химическом машиностроении.

Латуни могут содержать до 40-45% цинка. При большем содержании цинка снижается прочность латуни и увеличивается ее хрупкость. Содержание легирующих элементов в специальных латунях не превышает 7-9%.

Медноцинковые латуни в соответствии с ГОСТ 15527-70 выпускают восьми марок.

Латуни обозначают начальной буквой Л, затем ставят цифру указывающую средний процент меди в этом сплаве.

Л96 – томпак, меди 96%, цинка 4%.

Латуни более сложного состава в обозначении имеют после буквы Л другую букву, а цифры, размещенные после цифры, указывающей процент меди, указывают процент добавок в марке латуни.

Все добавляемые к латуни элементы обозначают русскими буквами:

Продаем прокат из меди и медных сплавов, со склада в Москве по ценам заводов производителей, оптом и в розницу. В каталоге 250 товаров, расположенных в 11 категориях. Отгрузка продукции по территории России, удобная система оплаты и заказа.

В виде шара, цилиндра или пластины, ГОСТ 859-2001

М1 – диаметр от 5 до 180 мм, в бухтах или отрезками от 2 до 10 метров

М1М, М1Т и М2М – толщиной от 0,1 до 2,44 мм, шириной от 30 до 300 мм

М1 – толщиной от 0,6 до 120 мм, размеры от 600 до 1500 мм

МНЖ5-1 и МНЖМц – диаметром от 10 до 258 мм, толщиной от 1.5 до 5 мм, длиной 6000 мм

ММ (ELUMA, Cu-DHP БС, Cu-DHP) – длиной 15000 мм

М1, ММ, ПММ и МнЖКТ – диаметром от 0,3 до 6 мм, в катушках, бухтах и мерными отрезками

М1 – диаметром от 4 до 50 мм, толщиной от 0,5 до 8 мм, длиной 3000 мм

Emmeti, IBP, Tiemme, Uni-Fitt, Viega. Для стыковки труб разного сечения, выполнения поворотов, развилок, тройников под углами

М2Р – толщина от 0,6 до 1 мм, в бухтах и мерными отрезками

М1 – толщиной от 3 до 12 мм, длиной 4000 мм

Медь обладает повышенной тепло и электропроводностью, стойкостью к коррозии. Три вида запаса прочности: мягкий, полутвердый и твердый. Для получения дополнительных характеристик в медный сплав включают легирующие добавки. Увеличение прочности за счет добавления олова, цинка и алюминия. Магнитные свойства металла, медь диамагнетик. Это качество используется создании изделий электротехнического назначения. Медный прокат экологически чистый и безопасный для человека материал, используется в пищевой промышленности, электротехники, машиностроении и строительстве.

Повышенная теплопроводность делает медный прокат незаменимым в изготовлении обогревателей, кондиционеров и теплообменников. Из меди создают прочные и надежные кровельные и водосточные трубы, емкости для транспортировки газов и жидкостей. Медь легко подается ручной и механической обработке, сочетается с натуральным камнем, деревом или стеклом, для создания декоративных композиций.

Медь, один из металлов который окружает человека и используется им уже тысячи лет. Применяется для соединения металлических деталей из разнородных металлов. В строительстве, кровле, трубопроводах, электронике и других областях.

Характеристики

Cu от латинского Cuprum – золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой с желтовато-красным оттенком. Медь металл с повышенной тепло- и электропроводностью, второе место по электропроводности среди металлов после серебра. Удельная электропроводность при 20°C: 55,5-58 МСм/м. Металл с относительно большим температурным коэффициентом сопротивления: 0,4% / °С. Медь относится к металлам диамагнетикам. Получают из медных руд и минералов, методом пирометаллургии, гидрометаллургии и электролиза. Медь имеет низкий коэффициент трения и применяется в парах скольжения.

Химический состав медных сплавов

Сплавы меди и их классификация

• Медь с оловом – один из первых сплавов. Великолепные статуи Греции, произведения, имеющие и сегодня непревзойденную художественную ценность, отливались именно из оловянистых бронз. Сегодня производство сплава с оловом усовершенствовано. В технологическом процессе задействованы электрические дуговые печи, а защита сплава от окисления происходит в вакууме. Для увеличения прочности и пластичности бронзы в технологический процесс включают закаливание и старение сплава с оловом.
• Алюминиевая бронза – сплав алюминия с медью, хорошо деформируется и слабо поддается коррозии. Применяют для изготовления конструкционных элементов и деталей, подвергающихся воздействию высоких температур.
• Сплавы меди и свинца являются непревзойденными материалами с антифрикционными свойствами. Добавление свинца повышает прочность.
• Латунь – двухкомпонентный или многокомпонентный сплав, в основе которого имеется медь, такой как томпак или полутомпак, называется латунью.
• Нейзильбер – это медно-никелевый сплав с никелем от 5 до 35% и цинком. Стоимость дешевле мельхиора, но полностью аналогичен ему по внешнему виду и свойствам.
• Сплав меди с железом возможен благодаря близким физико-химическим параметрам металлов, однако разница в температурах плавления придает такому сплаву высокую пористость.

Латуни славятся высокой прочностью благодаря содержанию в них цинка (40-45%). Легкость в обработке делает латунь предпочтительней чистой меди. Этот сплав на основе меди используется преимущественно в приборостроении. Прочность латуни, которая содержит небольшой процент алюминия, марганца и других металлов, достигает 90 кг/мм². Применяется при изготовлении запорной арматуры, подшипниковых вкладышей.

Сферы применения

Двухфазные сплавы с повышенной прочностью, однофазные пластичны. Медно-никелевые трубы используются в судостроении, трубки конденсаторов отработавшего пара турбин, охлаждаемых забортной водой, и областях с воздействием морской воды. Медь компонент твёрдых припоев, сплавов с температурой плавления 590-880°С, с повышенной адгезией к большинству металлов.Аноды изготавливаются из меди марок М1 или АМФ в составе фосфор – легирующая добавка для растворения анодов при электролизе. Если в конце обозначения марки стоит буква «у», то это значит, что изготовленные из нее аноды характеризуются очень высоким качеством. Медно-фосфористые аноды, в составе которых железо, свинец и сера. В электролите образуется меньшее количество шлама, а значит, покрытие изделия будет прочным, надежным и долговечным.

Имея повышенную проводимость электричества, медная проволока получила распространение в электроэнергетике. Популярностью пользуется диаметр до 8 мм, из нее изготавливают проводники, провода, шнуры и кабели. Медный сортовой прокат применяется в электротехнике, криогенном оборудовании, трансформаторных подстанциях, используют как обмотку двигателей.

Медная шина применяется для монтажных магистральных шинопроводов. В низковольтном оборудовании электротехнические медные шины применяют для состыковки с электрическими цепями. В высоковольтном оборудовании используются в областях, требующих наличие малого реактивного и активного цепного сопротивления. Шины из бескислородной меди используются для космического и вакуумного оборудования, лежат в основе распределительных устройств, линейных ускорителей, сверхпроводников и электронных приборов. Популярны и незаменимы в области микроэлектроники, в атомной энергетике.

В архитектуре для кровли фасадов применяется медная лента, из-за авто затухания процесса коррозии срок службы листов 100-150 лет. В России используют медный лист для кровель и фасадов нормируется федеральным Сводом Правил СП 31-116-2006.

Также медь используется для бытовых и промышленных систем кондиционирования. Трубы для кондиционеров способны выдерживать повышенное давление без деформации и при этом оставаться гибкими. Медная труба отожженного типа выпускается метражом 15-50 метров, прочностью 210-220 тыс. кПа, разрывное удлинение 50-60%. Не отожженные трубы поставляются прутками, прочность 280-300 тыс. кПа, разрывное удлинение 10-15%. Диаметр выбирается исходя из мощности устройства, чем больше – тем выше уровень хладагента.

Повышенная механическая прочность бесшовных медных труб круглого сечения применяется для транспортировки жидкостей и газов: во внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и холодильных агрегатах. В таких странах как Франция, Великобритания и Австралия медные трубы используются для газоснабжения, а в Великобритании, США, Швеции и Гонконге для водоснабжения. В России производство водо-газопроводных труб из меди нормируется национальным стандартом ГОСТ Р 52318-2005, а применение в этом качестве федеральным Сводом Правил СП 40-108-2004.

При установке водопроводных систем как крепеж используются медные фитинги, применяются на местах стыков труб, при разветвлениях или на поворотах. Фитинг часто исполняет роль переходника от одного материала к другому. Лучше использовать детали фитинга из аналогового материала. Если используется медный трубопровод, то фитинг нужен из такого же материала или латуни, который совместим с медью. Фитинг соединяет трубы без сварки или нарезания резьбы, что сокращает время на установки трубопровода, а также повышает качество, надёжность и сроки эксплуатации.

Производство деталей для приборостроения, автомобильной и машиностроительной промышленности используется медные прутки, также при изготовлении украшений, домашней утвари, предметов интерьера. В электротехнике используется для изготовления токопроводящих конструкций, проводников, деталей корпуса, заземляющих и токоотводящих конструкций. Из медного прутка изготовляют: втулки, гвозди, заклепки, гайки, болты, шайбы, клапаны, шестерни, валы и т.д.

: Металлургия: образование, работа, бизнес :: MarkMet.ru

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ МЕДИ

Медь (Cu) носит также латинское название «купрум», которое происходит от названия острова Кипр, богатого залежами медьсодержащих ископаемых. Медь получила широкое применение в технике и промышленности благодаря ряду ценных свойств, которыми она обладает. Важнейшими свойствами меди являются высокие электро- и теплопроводность, высокая пластичность и способность подвергаться пластической деформации в холодном и нагретом состояниях, хорошая сопротивляемость коррозии и способность к образованию многих сплавов с широким диапазоном различных свойств. По показателям электро- и теплопроводности медь уступает только серебру. Медь диамагнитна.

Чистая пресная вода и сухой воздух практически не вызывают коррозии меди. Незначительное влияние на химическую стойкость меди оказывают сухие газы, ряд органических кислот, спирты и фенольные смолы, к углероду медь пассивна. Хорошей коррозионной стойкостью обладает медь и в морской воде. При отсутствии других окислителей на медь не действуют разбавленные серная и соляная кислоты. Медь растворяется в горячей серной кислоте и легко растворяется в азотной. Она плохо сопротивляется действию аммиака, аммиачных солей и щелочных цианистых соединений. Коррозию меди вызывают также хлористый аммоний и окислительные минеральные кислоты.

Более 50% добываемой меди применяется в электротехнической промышленности. Благодаря высокой теплопроводности и коррозионной стойкости медь широко применяется в теплообменниках, холодильниках, вакуумных аппаратах и т. п. Примерно 30— 40% меди применяется в виде сплавов

Основные физические и механические свойства меди приводятся ниже:

В технической меди в качестве примесей содержатся: висмут, сурьма, мышьяк, железо, никель, свинец, олово, сера, кислород, цинк и другие. Все примеси, находящиеся в меди, понижают ее электропроводность. Температура плавления, плотность, пластичность и другие свойства меди также значительно изменяются от присутствия в ней примесей.

Висмут и свинец в сплавах с медью образуют легкоплавкие эвтектики, которые при кристаллизации затвердевают в последнюю очередь и располагаются по границам ранее выпавших зерен меди (кристаллов). При нагревании до температур, превышающих точки плавления эвтектик (270 и 327°С соответственно), зерна меди разъединяются жидкой эвтектикой. Такой сплав является красноломким и при прокатке в горячем состоянии разрушается. Красноломкость меди может вызываться присутствием в ней тысячных долей процента висмута и сотых долей процента свинца. При повышенном содержании висмута и свинца медь становится хрупкой и в холодном состоянии.

Сера и кислород образуют с медью тугоплавкие эвтектики с точками плавления выше температур горячей обработки меди (1065 и 1067°С). Поэтому присутствие в меди небольших количеств серы и кислорода не сопровождается появлением красноломкости. Однако значительное повышение содержания кислорода приводит к заметному понижению (механических, технологических и коррозионных свойств меди; медь становится красноломкой и хладноломкой.

Медь, содержащая кислород, при отжиге ее в водороде или в атмосфере, содержащей водород, делается хрупкой и растрескивается. Это явление известно под названием «водородной болезни». Растрескивание меди в этом случае происходит в результате образования значительного количества водяных паров при взаимодействии водорода с кислородом меди. (Водяные пары при повышенных температурах имеют высокое давление и разрушают медь. (Наличие трещин в меди устанавливается путем испытания на изгиб и кручение, а также микроскопическим методом. В меди, пораженной водородной болезнью, после полировки хорошо видны характерные темные .включения пор и трещин.

Сера снижает пластичность меди при холодной и горячей обработке давлением и улучшает обрабатываемость резанием.

Железо растворяется в меди в твердом состоянии весьма незначительно. Под влиянием примесей железа резко снижаются электро- и теплопроводность меди, а также ее коррозионная стойкость. Структура меди под влиянием примесей железа измельчается, что повышает ее прочность и уменьшает пластичность. Под влиянием железа медь становится магнитной.

Бериллий является раскислителем по отношению к меди, несколько снижает электропроводность ее, повышает механические свойства и значительно уменьшает окисление при повышенных температурах.

Мышьяк сильно понижает электро- и теплопроводность меди. Одновременно с этим мышьяк в значительной мере нейтрализует вредное влияние примесей висмута, кислорода, сурьмы и повышает жаростойкость меди. Поэтому мышьяковистая медь с содержанием 0,3—0,5% Аз применяется для изготовления деталей специального назначения, используемых для работы в условиях восстановительной атмосферы при повышенных температурах. Мышьяк растворим в меди в твердом состоянии до 7,5%.

Сурьма очень сильно понижает электро- и теплопроводность меди. Поэтому медь, предназначенная для изготовления проводников тока, должна содержать минимальное количество сурьмы (не выше 0,002%). Растворимость сурьмы в меди при температуре образования эвтектики (64б°С) составляет 9,5%. При понижении температуры растворимость сурьмы в меди резко падает. С этим связано отрицательное влияние сурьмы при прокатке меди. Медь, подлежащая прокатке, не должна содержать сурьмы более 0,06%. В меди, предназначенной для штамповки, допускается содержание сурьмы до 0,2%.

Фосфор сильно понижает электро- и теплопроводность меди, но положительно влияет на ее механические свойства и жидкотекучесть. Фосфор широко применяется в литейном деле в качестве раскислителя  меди и оказывает положительное влияние при сварке меди.

Алюминий повышает коррозионную стойкость и снижает окисляемость меди при нормальной и повышенной температурах, значительно понижает ее электро- и теплопроводность, а также оказывает отрицательное влияние при пайке и лужении медных изделий. На механические свойства и обрабатываемость меди давлением примесь алюминия не оказывает заметного влияния. Растворимость алюминия в меди в твердом состоянии составляет 9,8%.

МЕДНЫЕ СПЛАВЫ

Латуни

Сплавы, в которых основными компонентами являются медь и цинк, (называют латунями. Латуни обладают достаточно высокими механическими и технологическими свойствами и высокой коррозионной стойкостью. Практическое применение в технике имеют латуни с содержанием цинка до 45%. При содержании цинка до 39% латунь имеет структуру однофазного твердого раствора цинка в меди, называемую α-латунью. Структура латуней, содержащих цинк в пределах от 39 до 43%, состоит из смеси кристаллов двух твердых растворов α+β. При содержании цинка более 50% образуется твердый раствор γ обладающий высокой хрупкостью. Максимальной пластичностью обладает латунь, содержащая примерно 32% Zn, а максимальной прочностью — латунь, содержащая 45% Zn. Латуни, структура которых состоит только из α-раствора, хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии. Латуни, имеющие двухфазную структуру (α+β), обладают повышенной твердостью, хорошо обрабатываются в горячем состоянии, но в холодном состоянии пластичность их очень мала.

Температуры начала и конца кристаллизации латуней лежат близко друг от друга. Этим объясняется особенность литейных свойств латуней — малая склонность к ликвации, хорошая жидкотекучесть, склонность к образованию концентрированной усадочной раковины. Обработка латуней давлением имеет ряд особенностей.

Твердый раствор латуней β при температуре выше 500°С обладает большей пластичностью и меньшей прочностью, чем α-латуни, в то время как при комнатной температуре прочность их выше, чем у α-латуней. В связи с этим для прокатки в горячем состоянии наиболее пригодны латуни, структура которых состоит из β-раствора или α+β-раствора.

При обработке давлением в холодном состоянии латуни получают значительный наклеп и для снятия напряжений их подвергают отжигу. На свойства латуней самым решающим образом влияет величина зерна. Свойства латуней и величина зерна находятся в зависимости от температуры и продолжительности отжига, а также от степени предшествующей деформации. Для получения мелкого зерна в α-латунях требуется температура отжита в пределах 350— 450°С.

В интервале температур 200—600°С у латуней появляется хрупкость, связанная с образованием примесями свинца, сурьмы и висмута хрупких межкристаллитных прослоек. С повышением температуры эти прослойки растворяются и пластичность латуней резко возрастает.

Атмосферные условия, сухой пар, пресная и морская вода, сухие газы, уксусная кислота в спокойном состоянии, сухой четыреххлористый углерод, фторированные органические соединения, хлористый метил и бромозамещенные соединения при отсутствии влаги не вызывают заметной коррозии латуни. Сильную коррозию латуней вызывают рудничные воды, растворы йодистых солей, окисляющие растворы, азотная, соляная, фосфорная и жирные кислоты, серный ангидрид, сероводород, растворы едких щелочей, растворы аммиака. Скорость коррозии резко возрастает при повышении температуры в морской и пресной воде, в уксусной кислоте, растворах едких щелочей и других средах. Значительно возрастает скорость коррозии латуней в газах с повышением их влажности.

Большой ущерб промышленности наносится обесцинкованием и коррозионным растрескиванием латуней, которое происходит при одновременном воздействии коррозионной среды и растягивающих напряжений. Склонность латуней к коррозионному растрескиванию возрастает с повышением содержания цинка и с увеличением до известного предела растягивающих напряжений. Мало чувствительны к коррозионному растрескиванию латуни, содержащие менее 7% Zn. В латунях с высоким содержанием цинка коррозионное растрескивание наблюдается относительно редко, если внутренние напряжения менее 6 кГ/мм2.

Коррозионное растрескивание нагартованной латуни может наблюдаться и при лежании во влажной атмосфере. Этот вид коррозии в сильной степени зависит от влажности атмосферы и проявляется во все времена года не одинаково интенсивно, поэтому ее иногда называют «сезонным  растрескиванием ».

Медноцинковые сплавы, содержащие, кроме меди и цинка, добавки алюминия, железа, марганца, свинца, никеля и других элементов, называют специальными латунями. Они обладают повышенной коррозионной стойкостью, лучшими технологическими и механическими свойствами, а также особыми специальными свойствами.

Специальные латуни в зависимости от основного легирующего компонента обычно носят и соответствующие названия: алюминиевая, кремнистая, марганцовистая, никелевая, свинцовистая латунь и т. д.

Алюминиевые латуни находят применение в качестве коррозионно- и жаростойкого материала. Из разных марок алюминиевых латуней изготовляют конденсаторные трубки, трубы, шестерни, втулки, различные детали в авиационной и других отра елях промышленности.

При добавке в латуни алюминия резко повышаются прочность и твердость сплава и понижается пластичность. Наибольший практический интерес представляют латуни, содержащие до 4% Аl, которые хорошо обрабатываются давлением. Добавка алюминия повышает коррозионную стойкость сплава в отношении атмосферной коррозии. Однако латуни с добавкой алюминия менее устойчивы в морской воде. Кроме того, они сравнительно сильно подвержены коррозионному растрескиванию. Поэтому такие латуни не рекомендуются для длительного хранения. Кроме того, алюминий ухудшает способность латуней к пайке и лужению.

Кремнистые латуни обладают более высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и морской воде, чем простые латуни. Из кремнистых латуней изготовляют поковки и штамповки, литую арматуру, шестерни и детали морских судов, литые подшипники и втулки.

Под влиянием кремния значительно повышаются механические и литейные свойства сплава, а также улучшается технологический  процесс сварки и пайки.В латунях с повышенным содержанием цинка кремний значительно повышает твердость и уменьшает пластичность. Примеси алюминия, железа, сурьмы, мышьяка и фосфора в кремнистых латунях являются вредными, так как ухудшают антифрикционные, коррозионные, литейные и другие свойства латуней.

Марганцовистые латуни характеризуются более высокой прочностью, твердостью и коррозионной стойкостью по сравнению с простыми латунями. (Применяются они в виде полос, листов, прутков, а также поковок в судостроении и в других отраслях промышленности.

При содержании марганца в латунях до 4% значительно повышаются временное сопротивление, пределы пропорциональности и упругости без понижения пластичности. Понижение удлинения, ударной вязкости наблюдается при содержании в латунях марганца выше 4%. Марганцевые латуни хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии. Стойкость их к воздействию хлоридов, морской воды и перегретого пара значительно выше, чем у обычных латуней. Склонность марганцевых латуней к коррозионному растрескиванию весьма значительна.

Никелевые латуни обладают хорошей коррозионной стойкостью, повышенными механическими свойствами и стойкостью против истирания, хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состояниях. Применяются никелевые латуни для изготовления конденсаторных трубок для морских судов, манометрических трубок, сеток бумагоделательных машин я других изделий. Под влиянием никеля у латуней повышается коррозионная стойкость в атмосферных условиях, морской воде и в условиях бактериологической коррозии, а также резко уменьшается склонность к коррозионному растрескиванию.

Свинцовистые латуни относятся к числу так называемых автоматных латуней. Они хорошо обрабатываются резанием, обладают повышенными антифрикционными свойствами и хорошо деформируются в холодном состоянии. Значительная часть существующих марок свинцовистых латуней относится к группе специальных латуней, носящих название мунц-металл. Коррозионная стойкость латуней резко повышается в условиях воздействия морской воды при добавке в них 0,5—1,5% Sn «морские латуни». Эти латуни имеют удовлетворительные механические, технологические и литейные свойства. По химическому составу они относятся к оловянным латуням. Наибольшее применение имеют латуни марок ЛO70-1 и ЛO62-1. Из латуни марки ЛО70-1 изготовляют трубки конденсаторов морских судов и -различной теплотехнической аппаратуры. Латунь марки ЛO62-1 применяют для изготовления деталей, от которых требуется повышенная коррозионная стойкость. Выпускается она в виде полос, листов и прутков.

Добавка в латуни железа повышает механические и технологические свойства сплава главным образом вследствие того, что задерживает рекристаллизацию латуни и способствует получению мелкого зерна. При содержании железа более 0,03% латуни становятся магнитными. Поэтому для антимагнитных латуней содержание железа допускается не выше 0,03%. Особо благоприятное влияние на повышение механических свойств и улучшение коррозионной стойкости оказывает железо в сочетании с марганцем, никелем и алюминием.

Сурьма и сера сильно ухудшают качество латуней. Примеси сурьмы вызывают разрушение латуней при обработке давлением как в горячем, так и в холодном состоянии. Под влиянием сурьмы увеличивается склонность латуней к коррозионному растрескиванию.

При содержании в латунях свыше 0,5% Аs они в значительной мере теряют свою пластичность за счет образования на границах зерен хрупких прослоек химического соединения. (Вместе с тем содержание мышьяка до 0,02% предохраняет латуни от обесцинкования, что повышает коррозионную стойкость их в морокой воде.

Небольшие количества фосфора повышают механические свойства латуней и способствуют измельчению зерна в литье. При повышенном содержании фосфора он выделяется в виде отдельной составляющей с температурой плавления около 700°С, увеличивая твердость и снижая пластичность латуней.

В зависимости от способа изготовления изделий и полуфабрикатов из латуней их разделяют на литейные и деформируемые.

Литейные  латуни предназначены для отливки различных коррозионностойких, антифрикционных и других деталей в кокиль, в землю и центробежным способом.

Деформируемые латуни подвергают всем видам горячей и холодной обработки давлением.

Изменяя режимы обработки давлением, получают латуни с различными механическими свойствами: мягкие, твердые, особо твердые.

Мягкая латунь обладает высокой пластичностью. Достигается это обработкой давлением в отожженном состоянии. Степень мягкости полуфабрикатов из таких латуней характеризуется (Величиной предела прочности и относительного удлинения, а для лент и листов — глубиной продавливания по Эриксону.

Твердая латунь характеризуется повышенной прочностью ((твердостью) и пони жени ой пластичностью. Повышенная прочность таких латуней достигается обработкой давлением с высокими степенями обжатия (упрочнением). Обычно требуемые механические свойства полуфабрикатов достигаются при степени нагартовки не менее 30%.

Особо твердая латунь получается холодной обработкой давлением (прокаткой и волочением) с высокой степенью деформации. Таким путем из латуни марки Л68 изготовляют ленты и полосы с временным сопротивлением не менее 62 кГ/мм2 и относительным удлинением не менее 2,5%. Из часовой латуни марки ЛС63-3 изготовляют ленты и полосы с временным сопротивлением не менее 64 кГ/мм2 и относительным удлинением не более 5%.

Установлен следующий порядок маркировки латуней: первая буква Л указывает название сплава (латунь), а следующая за ней цифра обозначает среднее содержание меди в сплаве.

Для специальных латуней приняты следующие обозначения элементов: А — алюминий, Ж — железо, Мц — марганец, К — кремний, С — свинец, О—олово, Н — никель. Первые две цифры, стоящие за буквенным обозначением, указывают среднее содержание меди в процентах, а последующие цифры — содержание других элементов; остальное (до 100%) составляет цинк.

Буква Л в конце наименования марки указывает на то, что латунь литейная, отсутствие этой буквы—латунь предназначена для обработки давлением.

Бронзы

Бронзами называют сплавы меди с различными элементами, кроме цинка и некоторых сплавов с марганцем и никелем.

Оловянные бронзы обладают хорошими механическими, антифрикционными и технологическими свойствами, а также высокой .коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, «в сухом и влажном водяном паре, в пресной и морской воде, в сухих газах и кислороде при нормальной температуре.

Оловянные бронзы имеют очень малую усадку и поэтому все наиболее сложные по конфигурации отливки изготовляют из таких бронз. Они не дают сосредоточенной усадочной раковины, и поэтому для отливки изделий из них нет необходимости иметь большие прибыли. Оловянные бронзы мало чувствительны к перегреву, отлично воспринимают пайку и сварку, не дают искры при ударах, немагнитны и .морозостойки.

Оловянные бронзы с содержанием более 22% Sn очень хрупки и не имеют практического применения. Вследствие увеличения хрупкости с повышением содержания олова для обработки давлением применяют оловянные бронзы, содержащие не более 7— 8% Sn. Оловянные бронзы имеют большую склонность к обратной ликвации. При резко выраженной обратной ликвации на поверхности отливок появляются хрупкие выделения в виде белых пятен (оловянного пота), отрицательно влияющих на качество отливок. Они быстро разрушаются под воздействием рудничных вод, содержащих соли-окислители, и в растворах аммиака. Возрастает скорость коррозии оловянных бронз в газах при высоких температурах в присутствии хлора, брома, йода, а также в сернистом газе в присутствии влаги. Значительное влияние на свойства оловянных бронз оказывают примеси.

Фосфор повышает механические, литейные и антифрикционные свойства оловянных бронз, а свинец улучшает антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием. В сплавах, обрабатываемых давлением, содержание фосфора допускается не более 0,5%. При более высоком содержании фосфора оловянные бронзы не поддаются горячей обработке давлением.

Железо  при его содержании в оловянных бронзах до 0,03% является полезной примесью, так как способствует образованию мелкозернистой структуры, повышает механические свойства и задерживает рекристаллизацию. При более высоком содержании железа резко снижаются коррозионные и технологические свойства оловянных бронз.

Вредными примесями в оловянных бронзах являются алюминий, кремний, магний, висмут, мышьяк и сера.

Маркировка бронз производится по тому же принципу, что и латуней. Впереди стоят буквы Бр. (бронза), а затем следуют буквенные обозначения элементов, входящих в состав сплава, и за ними цифры, указывающие среднее содержание элемента в процентах.

Сплавы меди с другими элементами, кроме олова и цинка, называют специальными (безоловянными) бронзами. По литейным свойствам оловянные бронзы превосходят специальные. Однако по другим свойствам специальные бронзы обладают более высокими показателями.

Алюминиевые бронзы превосходят оловянные по механическим свойствам и коррозионной стойкости в атмосферных условиях, морской воде, углекислых растворах, а также в растворах многих органических кислот (лимонной, уксусной, молочной). Они кристаллизуются в узком интервале температур, обладают высокой жидко текучестью, не склонны к ликвации, морозостойки, немагнитны и не дают искры при ударах. К недостаткам алюминиевых бронз следует отнести то, что они трудно поддаются пайке мягкими и твердыми припоями, имеют повышенную объемную усадку и недостаточно устойчивы к воздействию перегретого пара.

Для повышения механических свойств и коррозионной стойкости в алюминиевые бронзы чаще всего добавляют железо, никель, марганец. Железо способствует образованию более мелкой структуры и повышает механические свойства алюминиевых бронз. Никель значительно повышает прочность, твердость, коррозионно- и жаростойкость алюминиевых бронз. Такие сплавы удовлетворительно переносят обработку давлением и применяются для деталей ответственного назначения как сплавы высокой прочности. Марганец повышает коррозионно- и жаростойкость алюминиевых бронз.

Примеси висмута и серы ухудшают механические, технологические свойства и поэтому являются вредными примесями в алюминиевых бронзах. Цинк также оказывает отрицательное «влияние на технологические и антифрикционные свойства алюминиевых бронз.

В наклепанном состоянии прочность алюминиевых бронз значительно возрастает. В широком диапазоне изменяются механические свойства алюминиевых бронз в результате термической обработки.

Бериллиевые  бронзы   имеют высокие пределы прочности, упругости, текучести и усталости; а также высокую электро- и теплопроводность, твердость, износоустойчивость, сопротивление ползучести, коррозионную стойкость и высокое сопротивление коррозионной усталости.

В связи с весьма ценными свойствами, которыми обладают бериллиевые бронзы, они получили широкое применение в технике для изготовления пружин, мембран, пружинящих контактов и т. д. Добавка некоторых количеств никеля и кобальта в бериллиевые бронзы является полезной. Ухудшают качество бериллиевых бронз примеси железа, алюминия, кремния, магния и фосфора. Весьма вредными примесями в бериллиевых бронзах являются свинец, висмут, сурьма.

Марганцевые бронзы при удовлетворительных механических свойствах обладают высокой пластичностью, хорошей коррозионной стойкостью и способностью сохранять механические свойства при повышенных температурах, поэтому их применяют для изготовления деталей, работающих при высоких температурах.

Кремнистые бронзы обладают высокой пластичностью и хорошими литейными свойствами. Для повышения механических свойств и коррозионной стойкости в кремнистые бронзы обычно добавляют марганец и никель. Такие бронзы имеют высокие механические и антифрикционные свойства, отлично свариваются и паяются, немагнитны, в значительной мере сохраняют свои свойства при низких температурах, не дают искры при ударах и хорошо обрабатываются давлением как «в горячем, так и в холодном состоянии, обладают хорошей коррозионной «стойкостью в пресной и морской воде и в атмосфере сухих газов: хлора, брома, фтора, фтористого водорода, сероводорода, сернистого газа, аммиака, хлористого водорода. В присутствии влаги коррозионная стойкость кремнистых бронз снижается. (Кремнистые бронзы удовлетворительно сопротивляются воздействию щелочей, кроме растворов высоких концентраций, и при высоких температурах. Они быстро корродируют в кислых рудничных водах, содержащих в растворе сернокислую окисную соль железа, а также в растворах солей хромовых кислот и хлорного железа.

В бронзах, обрабатываемых давлением, содержание железа не должно быть выше 0,2—0,3%, так как при более высоком содержании железа заметно снижается коррозионная стойкость сплава. Под «влиянием свинца кремнистые бронзы легко разрушаются при обработке давлением в горячем состоянии, поэтому кремнистые бронзы, предназначенные для горячей обработки давлением, не должны содержать свинца более 0,01 %. Примеси висмута, мышьяка, сурьмы, серы, фосфора являются очень вредными и содержание их в кремнистых бронзах не должно превышать 0,002%.

Свинцовые   бронзы имеют высокие антифрикционные свойства и применяются для изготовления высоконагруженных подшипников с большим удельным давлением.

Состав бронзы, способы ее получения и изготовления готовых изделий выбираются в зависимости от назначения, условий эксплуатации и предъявляемых к ним требований.

По способу изготовления все бронзы разделяют на две группы: литейные и деформируемые.

Литейная бронза предназначена для получения деталей путем литья в песчаные формы, в кокиль, центробежным способом и по выплавляемым моделям. Литейные бронзы широко «применяют для изготовления различной арматуры, антифрикционных «деталей, для художественного литья и других целей.

Деформируемая бронза «предназначена для изготовления полуфабрикатов — поковок, фасонных профилей, прутков круглого, квадратного, прямоугольного и шестигранного сечения, полос, ленты, листов, проволоки и труб путем ковки, прессования, горячей и холодной прокатки.

Из оловянистых бронз в качестве деформируемых материалов применяются бронзы, содержащие до 8% Sn.

Легко обрабатываются давлением алюминиевые бронзы, содержащие обычно до 12% А1: алюминиевожелезные, алюминиево- марганцевые, алюминиевожелезоникелевые и др.

Хорошо поддаются обработке давлением кремнемарганцовистые бронзы марки Бр. КМцЗ-1 и бериллиевые бронзы. Бериллиевые бронзы в закаленном состоянии обла дают высокой пластичностью, а после отпуска они приобретают высокую упругость, прочность и твердость.

В зависимости от назначения, физических, механических и других свойств деформируемую бронзу разделяют на жаропрочную, износостойкую, конструкционную, приборную, пружинную и т. д.

Деформируемая жаропрочная бронза обладает хорошей прочностью при высоких температурах. К таким бронзам относятся кремнистоникелевая марки Бр. КШ-З, алюминиевая Бр.АЖН10-4-4, а также бронзы марок Бр. АЖ9-4 и Бр. АЖМц 10-3-1,5, хотя две последние марки обладают меньшей жаропрочностью. Кроме того, к жаропрочным бронзам относится целый ряд специальных сплавов: хромистая бронза, хромоциркониевые бронзы, хромо- кадмиевые бронзы, хромоцинковые бронзы н др.

Деформируемая износостойкая бронза применяется для изготовления деталей трения. К этой группе сплавов относятся оловянистые, алюминиевые, кремнистые и бариллиевые бронзы. Прутки из оловянистой бронзы марки Бр.ОФ6,5-0,15 применяются для подшипников, изготовляемых в виде втулок, работающих в условиях средней трудности по удельным давлениям и скоростям скольжения или при повышенных нагрузках и малых скоростях скольжения. По сравнению с литейными бронзы оловянистые деформируемые имеют более низкую износостойкость.

Бронзы алюминиевые уступают оловяни стым по сопротивлению заеданию и износостойкости. Однако они обладают большей прочностью и твердостью. В условиях средней трудности и при хорошей смазке алюминиевые бронзы работают надежно. Из алюминиевых бронз изготовляют червячные передачи, направляющие втулки, неответственные подшипники :в виде втулок и другие детали.

Бериллиевая бронза успешно применяется в условиях трения-качения, где недопустимы остаточные деформации материала (в шаровых сочленениях приборов и агрегатов и др.).

Бронза кремнистомарганцовистая в качестве коррозионно- и износостойкого материала используется для изготовления сеток и решеток, работающих в сточных водах, испарителях, дымовых фильтрах и т. д.

Деформируемая конструкционная бронза применяется для изготовления деталей, которые в процессе эксплуатации испытывают силовую нагрузку и от которых одновременно требуются коррозионная стойкость и специальные физические свойства.

Полуфабрикаты из алюминиевых бронз, легированных железом, никелем и марганцем, нашли широкое применение для нагруженных деталей в различных конструкциях химического аппаратостроения, в судостроении, в авиации и общем машиностроении. Этому способствует сочетание в указанных сплавах высоких прочностных характеристик при достаточно высоких пластических свойствах и ударной вязкости с большой коррозионной стойкостью.

Бронзы кремнемарганцовистая (Бр. КМцЗ-1) и кремнистоникелевая (Бр. КН1-3)

при хорошей коррозионной стойкости и достаточно высокой прочности обладают высокой пластичностью. Из бронзы Бр. КМцЗ-1 в отожженном состоянии изготовляют очень тонкие ленты (толщиной до 0,05 мм). При

Алюминиевожелезные бронзы (типа Бр. АЖН 10-4-4) и бронза марки Бр. КН1-3, обладающие высокой жаропрочностью, применяются для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах.

Деформируемая приборная бронза применяется для изготовления деталей, приборов и аппаратов. В зависимости от условий службы для изготовления деталей приборов и аппаратов могут применяться различные высокопрочные конструкционные бронзы, пружинные бронзы и др.

Деформируемая пружинная бронза применяется для изготовления пружин и пружинных деталей различного типа и назначения. В качестве пружинных бронз широко применяются оловянистые бронзы Бр. ОФ6,5-0,15, Бр. ОФ4-0,25, Бр. ОЦ4-3, алюминиевая бронза А7 и бериллие- вые бронзы марок Бр. Б2, Бр. БНТ1,9 к Бр. БНТ1,7.

Оловянистые и алюминиевые бронзы обладают повышенной упругостью и прочностью в нагартованном состоянии. Бериллиевые бронзы, мягкие и пластичные в закаленном состоянии, получают высокую упругость и твердость после отпуска. Пружины из бериллиевых бронз по своим свойствам при нормальной и повышенных температурах превосходят все другие пружины.

Мягкая бронза легко штампуется и гнется. Мягкость бронз достигается обработкой давлением и отжигом при высокой температуре для полного снятия внутренних напряжений и восстановления структуры. Бронзы деформируемые дисперсионно твердеющие называются мягкими в состоянии закалки, а последующий отпуск резко повышает твердость и прочность. Мягкие бронзы применяются тогда, когда по условиям технологии изготовления детали подвергаются дополнительной деформации (штамповке, гибке).

Полутвердая бронза применяется для изготовления мембран, трубок Бурдона, фланцев, гроссов и других деталей крепления, от которых требуется повышенная прочность. Бронзы этой группы при повышенной прочности и твердости сохраняют достаточную пластичность для обработки штамповкой и гибкой. Для получения необходимых свойств бронзы полутвердые подвергаются обработке давлением со средними степенями деформации 10—30%.

Твердая бронза обрабатывается давлением со степенями деформации 30— 50%. Эта бронза обладает повышенной прочностью, твердостью и упругостью, низкой пластичностью и применяется для изготовления пружин, контактов, втулок и других деталей.

Особо твердая бронза имеет высокие пределы упругости, прочности и твердости и пониженную пластичность. Требуемые свойства бронза приобретает после обработки давлением с высокой степенью деформации (более 50%). Таким путем изготавливают особо твердые ленты и полосы из кремнемарганцовистой бронзы марки Бр.КМц3-1,оловянофосфористой бронзы марки Бр. ОФ6,5-0,15 и оловяиноцинковой бронзы марки Бр. ОЦ4-3.

МЕДНОНИКЕЛЕВЫЕ СПЛАВЫ

Медноникелевые сплавы условно разделяют на конструкционные и электротехнические. К конструкционным медионикелевым сплавам относятся коррозионностойкие сплавы типа мельхиор, сплавы меди, никеля и цинка типа нейзильбер и коррозионно- стойкие упрочняющиеся сплавы меди, никеля и алюминия типа куниаль.

Мельхиор. Сплавы этого типа обладают высокой коррозионной стойкостью в пресной и морской воде, сухих газах и в атмосферных условиях, они хорошо противостоят действию щелочных растворов солей и органических соединений. Структура сплавов типа мельхиор представляет собой твердый раствор и поэтому они хорошо обрабатываются давлением в холодном и горячем состояниях.

Мельхиор марки МНЖМцЗО-0,8-4,0 обладает большой стойкостью в среде парового конденсата. По устойчивости против действия ударной !(турбулентной) коррозии он превосходит практически все другие известные сплавы. Благодаря этим свойствам мельхиор марки МНЖМцЗО-0,8-1,0 применяется для конденсаторных труб морскигз судов, работающих в особо тяжелых условиях. Мягкие конденсаторные трубы, изготовляемые в соответствии с ГОСТ 10092—62, имеют временное сопротивление не менее 38 кГ/мм2 и относительное удлинение в- пределах 03%, а полутвердые трубы 50 кГ/мм2 и 10% соответственно.

Нейзильбер — сплав, обладающий наилучшими свойствами из группы тройных сплавов меди с никелем и цинком. Он представляет собой твердый раствор никеля и цинка и меди, обладает хорошей коррозионной стойкостью, красивым серебристым цветом, повышенной прочностью и удовлетворительной пластичностью в холодном и горячем состояниях. На воздухе нейзильбер не окисляется и достаточно стоек в растворах солей и органических кислот. Применяется этот сплав для изготовления медицинского инструмента, технической посуды, телефонной аппаратуры, паровой и водяной арматуры, изделий санитарной техники, точной механики, бытовой посуды и художественных изделий. Полуфабрикаты из нейзильбера поставляются в виде полос, ленты, прутков и проволоки.

Куниаль  А — сплав меди с никелем и алюминием. Он хорошо обрабатывается давлением в холодном и горячем состояниях. Полуфабрикаты из этого сплава производят в виде прессованных прутков с временным сопротивлением не менее 70 кГ/мм2 и относительным удлинением не менее 7%.

Куниаль  Б обладает хорошей коррозионной стойкостью. Полуфабрикаты из него изготовляют в виде полос толщиной 0,5— 3 мм для пружин. Полосы из сплава куниаль Б обладают временным сопротивлением не менее 56 кГ/мм2 и относительным удлинением не менее 3%.

Электротехнические медно- никелевые  сплавы. К ним относятся сплавы типа ТП и ТБ, термоэлектродный сплав с высоким содержанием никеля— копель, реостатный сплав константан и сплав манганин.

Сплав ТП применяется для изготовления компенсационных проводов к платина- платинородиевой термопаре, а сплав ТБ применяется для изготовления компенсационных проводов к платина-золотой и палладий -платинородиевой  термопарам.

Копель— сплав, применяемый в качестве отрицательного термоэлектрода термопар хромель — копель и железо—копель, а также в виде компенсационных проводов. Копель имеет максимальную термоэлектродвижущую силу но сравнению с другими  меднооникелевыми сплавами такого же назначения и практически нулевой температурый коэффициент электросопротивления. Этот сплав является также хорошим материалом для реостатов и нагревательных устройств с рабочей температурой до 600°С.

Константан —сплав, отличающийся высокой термоэлектродвижущей силой, малым температурным коэффициентом, (постоянством электросопротивления. Сплав применяется для реостатов, термопар, нагревательных приборов с рабочей температурой до 500°С. Температурный коэффициент электросопротивления сплава в интервале 20—100°С составляет 2 • 10 ^—6 1/град.

Манганин. Сплав широко применяют в качестве прецизионного (материала с высоким омическим сопротивлением. В паре с медью он обладает незначительной термоэлектродвижущей силой, что позволяет почти полностью избавиться от термотоков. При 20°С электросопротивление сплава в виде лент, полос и проволоки составляет 0,42—0,48 ом •мм2/м.

Медь и ее сплавы с оловом, цинком, алюминием, никелем, серебром, железом, свинцом

Содержание:

• 1 Основные технологические процессы получения металла:
• 2 Сплавы химического элемента – меди
  • 2.1 Латунь
  • 2.2 Немного о бронзе
  • 2.3 Сплав – никель и медь
• 3 Видео: Добыча Меди

Минерал меди

Металл, имеющий розовато-красный цвет и температуру плавления – 1083 °С, называется медью. Для этого химического элемента не свойственно содержать полиморфные соединения. Его кристаллизация происходит в гранецентрированной решетке. Влага и углекислый газ оказывает медленное воздействие, вещество обретает зеленый цвет после покрытия пленкой. Этот налет служит в качестве защиты для меди от коррозии.

Где используется медь и ее сплавы? В технике при низких температурах медь и ее сплавы выступают в качестве традиционных материалов. Также, как и для серебра, химического элемента, существенно иметь высокие механические свойства и теплопроводность, обладать коррозийной стойкостью.

Механические и технологические свойства такого элемента, как сплавы на основе меди нарушаются под влиянием вредных примесей таких, как серы и кислорода, висмута и свинца.

Основные технологические процессы получения металла:

1. Для обогащения руды используют метод флотации, при помощи которой соединения меди и пустой породы проходят смачивание. Отдельно подготавливается суспензия с флотационным агентом и соединяется с размельченной рудой. В качестве флотационного агента можно использовать пихтовое масло, благодаря которому на поверхности рудных частичек образуется пленка. На поверхности руды собираются пузырьки, они появляются от продувки воздухом, затем образуется пена. На дно опускается пустая порода, не прошедшая смачивания маслом. До 30% меди находится в собранной и высушенной пене – концентрате.

2. Сернистый газ получается в результате обжига концентрата. Таким образом, получается обожженный медный концентрат и серная кислота, без содержания алюминия. Затем в отражательных печах получается медный штейн, ингредиент, в состав которого входит сульфид железа и медь.

Заливка штейна в конвертер

3. Для продувки штейна предусмотрены конвертеры с кислородом, в них получается черновая медь. У такого ингредиента содержится 1,5% примеси без серебра и алюминия. Во время продувки участвует кварцевый песок, окись железа образуется благодаря переходящим сульфидам, после этого образуется шлак. Серная кислота получается благодаря поступлению сернистого газа.

4. Черновая медь очищается при помощи огневого или электролитического метода. Деревянные жерди используются при огневом способе, а затем происходит пропускание воздуха. Примеси выводятся благодаря окислению жердей кислородом воздуха. Электролитический метод включает в себя установление меди в качестве анода, а медные листы служат в виде катода. Анод начинается растворяться, когда проходит ток, при этом на дне происходит оседание меди на катоде. Изделия из меди и серебра, имеющие вес 60-90 кг можно получить в течение 10 дней. В это время дно ванны наполняется шламом – осадком примеси. Чаще всего шлам состоит из серебра – 35%, золота – 1% и селена – 6%, без железа и свинца, а вот алюминия здесь не обнаружено.

Сплавы химического элемента – меди

Латунь

На основе меди получается двойной или многокомпонентный сплав – латунь, мягче и легче стали. В ней легирует главный ингредиент – цинк. В отличие от меди у металла больше прочности, устойчивости перед коррозиями, а также лучшая обрабатываемость, как у железа и стали. Химический элемент, как алюминий с легкостью можно разрезать, или разлить. Цинк в латуни содержится до 45%, а вот серебра и железа нет. Чем больше металл находится в составе, тем становится менее прочным. Сплавы на основе меди не содержат легирующие ингредиенты больше 7-9%.

Технологический признак металла состоит из литейных и деформируемых веществ. Из этих элементов изготавливают фасонные отливки, они выглядят в форме чушки.

Изделия из латуни

Из деформируемых латуней делают простые элементы. Проволока, прутки, полосы, ленты, трубы, листы, и другие прокатные, а также прессованные изделия считаются полуфабрикатами латуни, напоминающие изделия из алюминия. В общем, и химическом машиностроении металл, так как и бронза широко используется.

Немного о бронзе

Бронза

Бронза — это сплав меди, в который добавляется олово, марганец, алюминий, свинец, кремний, бериллий, чего нет в стали. Бронза, наподобие серебра, она устойчивая перед коррозией, у нее высокие антифрикционные и хорошие литейные свойства, её легко можно обработать резанием. Чтобы улучшить механические характеристики, а также придать особые свойства металлу — бронза, для легирования используют никель, железо, цинк, титан, фосфор.

Химический состав и механические свойства некоторых бронз

Если к химическому элементу добавить марганец, у элемента появится устойчивость к коррозии, при добавлении никеля, бронза становится пластичней. Чтобы изделие сделать прочным, наподобие стали, рекомендуется добавить немного железа. Улучшит литейные свойства элемента цинк. С помощью свинца, бронза станет более обрабатываемая.

Сплав – никель и медь

Медноникелевым сплавом называется соединение, в котором основой является медь, а легирующий элемент – это никель, алюминия и свинца не обнаружено. В основном используют электротехническими и конструкционными сплавами.

Соединение, состоящее из меди, никеля и алюминия принято называть куниали. Его основными элементами является никель – 6-13%, немного алюминия – 1,5-3%, все остальное занимает медь. В отличие от серебра, это изделие проходит термическую обработку. Из металла изготавливают детали, имеющие повышенную прочность, к ним относятся электротехнические изделия, а также пружины, как изготавливают из стали.

Изделие, которое представляет собой сплав меди с цинком и никелем носит необычное название – нейзильбер. В его составе содержится никель – 15%, цинк – 20%, весь остальной состав принадлежит меди, и нет свинца. Металл, в отличие от стали, обладает приятным белым цветом, который приближен к окраске серебра. Химический элемент, как и бронза, хорошо выдерживает атмосферную коррозию, он служит неотъемлемой частью приборостроения, а также при производстве часов.

Нейзильбер часто используется как конструкционный материал

Металлы, содержащие медь с никелем в небольшом количестве и марганец, не превышающий 1%, называются мельхиорами. У этих изделий, как и у стали, повышена устойчивость перед коррозией, на них не оказывает влияние морская вода. Металлы чаще всего применяют при изготовлении теплообменных аппаратов, из них делают чеканные и штамповые изделия.

Для изготовления термопар пользуются специальным термоэлектродным сплавом, который называется – копелем. В состав химического элемента входит никель с медью и составляет 43%, а также марганец, в количестве 0,5%.

Марганцовистая бронза — манганин

Сплав, у которого есть высокое удельное электрическое сопротивление, носит название – манганин. Это изделие состоит из марганца, который составляет 12% и меди с никелем, на них отводится 3%, серебра и железа не обнаружено. При изготовлении электронагревательных приборов в отличие от алюминия и стали, медь и бронза используется чаще.

Важным преимуществом такого металла, как медь и бронза является то, что ее применяют в электротехнической промышленности. Металл широко используют при изготовлении электрических проводов. Чем чище химическое изделие, тем высоко его преимущество. Проводимость электричества упадет на 10%, если в меди будет обнаружено 0,02% алюминия.

В определенной области производства изделия из меди, стали и серебра считаются лучшим материалом. Механические детали производственного оборудования не могут быть изготовлены из другого металла, алюминия или железа. Кроме меди и стали в современном мире высоко ценится бронза. А вот сплав меди с оловом считается прочным металлом, в котором сохранена пластичность.

Видео: Добыча Меди

названия, состав, химические и физические свойства

Содержание

1. Исторический ракурс
2. Сплавы химического элемента меди
3. Немного о бронзе
4. Сплав никель и медь
5. Латунь
6. Физические и химические свойства сплавов
7. Применение сплавов
8. Способы получения металла
9. Плавление меди в домашних условиях

Сплавы меди — это соединение цветного металла с некоторыми элементами таблицы Менделеева. В процессе их формирования атомы кристаллической решетки меди замещаются атомами другого вещества. В результате образовывается новое твердое соединение. Каждое из них обладает своими физическими и химическими показателями.

Чаще всего, на основе меди получают бронзу и латунь, путем добавления цинка и олова. Новые соединения снижают цену основного металла, улучшая некоторые параметры. Идет повышение пластичности и коррозионной стойкости. Это дает возможность использовать их в некоторых отраслях промышленности.

Сплав меди

Исторический ракурс

Согласно историческим данным, первый медный сплав появился к 7 тыс. до н.э. Позже в качестве добавки стало использоваться олово. В это время, именуемое бронзовым веком, из такого материала изготавливалось оружие, зеркала, посуда и украшения.

Технология производства менялась. Появились добавки в виде мышьяка, свинца, цинка и железа. Все зависело от требований, предъявляемых к предмету. Материал для украшений нуждался в особом подходе. Состав сплава состоял из меди, олова и свинца.

Начиная с 8 в. до н. э. в Малой Азии была разработана технология получения латуни. В это время еще не научились добывать чистый цинк. Поэтому в качестве сырья использовалась его руда. С течением времени производство медных сплавов постоянно расширялось и до сих пор находится на первых местах.

Сплавы химического элемента меди

Медь, в соединении с другими металлами, образует сплавы с новыми свойствами. В качестве основных добавок используются олово, никель или свинец. Каждый вид соединения обладает особыми характеристиками. Отдельно медь используется редко, поскольку у нее невысокая твердость.

Немного о бронзе

Бронза — название сплава меди и олова. Также в состав соединения входит кремний, свинец, алюминий, марганец, бериллий. У полученного материала показатели прочности выше, чем у меди. Он обладает антикоррозионными свойствами.

С целью улучшения характеристик в сплав добавляются легирующие элементы: титан, цинк, никель, железо, фосфор.

Существует несколько разновидностей бронзы:

1. Деформируемые. Количество олова не превышает 6%. Благодаря этому, металл обладает хорошей пластичностью и поддается обработке давлением.
2. Литейные. Высокая прочность позволяет использовать материал для работы в сложных условиях.

Сплав никель и медь

В этом соединении используется медь и никель. Если к этой паре добавляются другие элементы, соединения носят такие названия:

1. Куниали. К 6–13% никеля еще добавляется 1,5–3% алюминия. Остальное медь.
2. Нейзильбер. Содержит 20% цинка и 15% хрома.
3. Мельхиор. Присутствует 1% марганца.
4. Копелем. Сплав с содержанием 0,5% марганца.

Латунь

Это сплав меди с цинком. Колебание количественного содержания цинка влечет за собой изменение характеристик и цвета сплава.

Кроме этих 2 основных элементов в сплаве содержатся легирующие добавки. Их показатель составляет небольшой процент.

Латунь обладает высокими прочностными характеристиками, пластичностью и способностью противостоять коррозии. Также характеризуется немагнитными свойствами.

Латунь

Физические и химические свойства сплавов

Химический состав и механические свойства медных сплавов обеспечивают им не только прочность, но и хорошую электро- и теплопроводность. Особенно это относится к латуни.

Все медные сплавы характеризуются хорошими антифрикционными свойствами. Отдельно стоит отметить бронзу.

Благодаря хорошим антифрикционным свойствам бронзы, материал идет на изготовление втулок в качестве подшипников скольжения. Такое изделие не требует смазки, поскольку с внутреннего диаметра, по которому идет скольжение, сминаются все шероховатости. Именно это и является источником смазки. Установка таких подшипников ведется даже на высокоточном оборудовании — координатно-расточных и координатно-шлифовальных станках.

Температура плавления меди без добавок составляет 1083 градуса. В зависимости от количества добавления цинка и олова, этот показатель меняется. Величина температуры плавления латуни составляет 900–1050 градусов, а бронзы — 930–1140 градусов.

Коррозионные свойства медных сплавов отличаются стойкостью. Связано это с тем, что медь не активный элемент. Особенно не корродируют полированные поверхности.

Коррозионная стойкость медных соединений проявляется в пресной воде и ухудшается в присутствии кислоты, которая препятствует образованию защитной оболочки.

Применение сплавов

Благодаря своим свойствам медь и ее сплавы нашли применение не только в промышленности, но и ювелирном деле.

Соединения меди также используются для изготовления следующих изделий:

• проволоки, благодаря хорошей электропроводности;
• труб, материал которых не вступает в реакцию с водой;
• посуды, в которой не развиваются бактерии;
• кровли для крыши, служащей длительное время;
• в качестве фурнитуры для мебели.

Работа с медным сплавом

Способы получения металла

Основные сплавы на основе меди — латунь и бронза. Их процесс производства следующий:

1. Латунь. Предварительно идет плавка меди. Затем цинк разогревается до 100 градусов и добавка его ведется на конечной стадии получения латуни. В качестве источника тепла используется древесный уголь.
2. Бронза. Для ее производства применяются индукционные установки. Сначала плавится медь, а потом добавляется олово.

В обоих случаях формируются слитки, поступающие в прокатный цех, где происходит их обработка давлением в горячем и холодном виде.

Плавление меди в домашних условиях

Чтобы получить сплав меди в домашних условиях, нужно изготовить самодельное оборудование для плавления. Процесс проводится следующим образом:

1. Изготавливается из силикатного кирпича опора.
2. Сверху укладывается сетка из металла с мелкими ячейками.
3. Насыпается уголь и разогревается газовой горелкой. Чтобы огонь разгорелся лучше, направляется струя воздуха из пылесоса.
4. На огонь ставится тигель с мелкими кусочками металла.
5. По окончании процесса жидкий металл сливается в форму.

Инновационная методология отделения медного и железа от остатков сплавов Fe-Cu путем селективного окисления платителя

ScienceDirect

Регистр. 110-120

https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.05.215Получить права и содержание плавильного завода, считается твердым отходом. Чтобы отделить медь и железо от этих отходов, используется инновационная технология, использующая селективную окислительную плавку в отсутствие SiO 9 .0020 2 предлагается здесь. Составы, фазы и морфология образцов были первоначально исследованы с помощью химического титрования, рентгеноструктурного анализа (XRD) и анализов с помощью сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной спектрометрии (SEM-EDS) для интерпретации минералогии. Затем было исследовано влияние нескольких факторов на эффективность разделения Cu и Fe, таких как концентрация кислорода, время плавки, расход газа и температура плавки; рассмотрено также реакционное поведение As и Sn и определены оптимальные параметры процесса. Была получена сырая медь, содержащая 75,74 % Cu, 14,67 % As, 4,40 % Sn и 5,07 % Fe, при этом распределение Cu, As и Sn в сырой меди было равно 89.0,24%, 70,93% и 71,5% соответственно. Кроме того, был получен шлак оксида железа, содержащий 70,62 % Fe, 0,999 % Cu, 0,272 % As и 0,15 % Sn, а распределение Cu, As и Sn в шлаке составило 10,76 %, 12,03 % и 22,30 %. соответственно. Продукты плавки были дополнительно охарактеризованы различными методами обнаружения и проведены расчеты фазового равновесия. Результаты показали, что медь поступала в железооксидный шлак в виде сплава Cu-As-Sn-Fe, а схватывание этого сплава ингибировалось образующимися Al-Fe-содержащими оксидами. Это многообещающий метод более чистой утилизации остатков сплава Fe-Cu.

1. Загрузить : Загрузить изображение с высоким разрешением (146 КБ)
2. Загрузить : Загрузить полноразмерное изображение

Пирометаллургия цинка является важным методом извлечения цинка из концентратов сульфида цинка во всем мире (Wood et al. , 2016). Продукты цинка получают в виде слитков цинка, порошка цинка или порошка оксида цинка в зависимости от метода плавки. Для пирометаллургической обработки используются многие технологии, такие как вельц, электропечь (EF) и доменная печь (Nowinska et al., 2015, Peng et al., 2003), и процесс EF обычно считается наиболее популярен, потому что он может производить либо цинковые слитки, либо цинковый порошок. Цинковый порошок, характеризующийся высокой реакционной способностью и большой удельной поверхностью, широко применяется для удаления примесей, таких как Cd ²⁺ , Cu ²⁺ и Co ²⁺ и органические загрязнители в гидрометаллургии и химической промышленности (Zhang et al., 2015, Zhang et al., 2016).

Когда процесс EF используется для обработки концентрата сульфида цинка, обычно получают три продукта, включая цинковые слитки или порошок, плавильный шлак и сплав Fe-Cu. На дне ЭП формируется сплав Fe-Cu, содержащий Fe (70–80%), Cu (10–20%), Sn, As, Ag и In (Wang, 2001). Как правило, большее количество сплава Fe-Cu образуется во время процесса EF, если количество железа, содержащегося в концентрате сульфида цинка, велико. С истощением сульфидно-цинковых руд с низким содержанием железа сульфидно-цинковые руды с высоким содержанием железа, которых много в Китае (Deng et al., 2017, Zhang et al., 2014), становятся важным источник для производства цинка. Значительное количество сплава Fe-Cu производится во время процесса EF. Их приходится складировать из-за отсутствия эффективных методов их обработки, и поэтому они становятся твердыми отходами. Отходы не только занимают драгоценные земли, но и угрожают окружающей среде из-за содержания в них мышьяка и тяжелых металлов. Опасения по поводу сплава Fe-Cu связаны не только с экономической, но и с экологической точки зрения.

Железо и медь являются основными компонентами сплава Fe-Cu. Одним из наиболее распространенных методов выделения меди из сплава Fe-Cu является окислительная плавка в присутствии SiO ₂ и CaO (Liu et al. , 2014, Wood et al., 2017). Железо окисляется до закиси железа, а затем взаимодействует с SiO ₂ и CaO, образуя плавильный шлак с пониженным удельным весом. Медь отделяют от плавильных шлаков из-за их очевидных различий в удельном весе и поверхностном натяжении. Однако в процесс, приписываемый сплаву Fe-Cu, содержащему значительное количество железа (70–80%), добавляются большие количества кварца и кальцита. Кроме того, железо превращается в плавильный шлак, содержащий Si, Fe (25–30%) и Ca (Zheng et al., 2014), что имеет низкую экономическую ценность. Другим методом является гидрометаллургический процесс, который признан альтернативой, позволяющей избежать высокого уровня потребления энергии во время процессов экстракции (Цуй и Чжан, 2008 г., Тункук и др., 2012 г.). Бурзинская и соавт. (2004a) исследовали растворение сплава Fe–Co–Cu в растворе серной кислоты. Было обнаружено, что анодное растворение может обеспечить приблизительно 100% выход по току и не зависит от состава анода. Железо и кобальт переносились в электролит, а медь оставалась в анодных шламах или осаждалась на катоде. Этот процесс может быть эффективным методом выделения Cu из сплава с высоким содержанием меди, но он не подходит для обработки сплава с низким содержанием меди из-за растворения значительных количеств железа и кобальта. Дальнейшее выделение кобальта и железа из кислых серных растворов затруднено. Также сообщалось о растворении сплавов Fe–Co–Cu в аммиачном растворе (Бурзинска и др., 2004b). Подтверждено электрохимическое отделение меди от железа в аммиачно-сульфатном растворе аммония с добавлением Cu ²⁺ для сплава с высоким содержанием меди. Однако отделение меди от железа для сплава с низким содержанием меди представлялось неосуществимым. Хотя сплав с низким содержанием меди был растворен в растворе аммиак-хлорид аммония (Бурзинска и др., 2004b), медь не была эффективно отделена от железа. Эти гидрометаллургические методы перспективны в плане снижения энергопотребления и защиты окружающей среды в отличие от пирометаллургии, но они все еще находятся в экспериментальной стадии, и дальнейшее применение на практике затруднительно до тех пор, пока не будут решены многие проблемы. Кроме того, эти исследования были сосредоточены только на образцах сплавов, полученных плавлением чистых металлов. Характер растворения сплава Fe-Cu, образовавшегося на дне ЭФ, не иллюстрировался. На сегодняшний день в отрасли не существует эффективных методов отделения меди и железа от образующихся остатков сплава Fe-Cu. Таким образом, это исследование направлено на разработку экологически чистого и экономичного процесса для удовлетворения промышленных требований пирометаллургии цинка.

В этом исследовании была предложена новая методология, включающая селективную окислительную плавку без добавления SiO ₂ для одновременного выделения меди и железа из сплава Fe-Cu. Процесс окислительной плавки направлен на избирательное окисление железа в шлак оксида железа, тогда как медь, олово, серебро и индий не окисляются. После плавки шлак расплавленного оксида железа отделяют от расплавленной металлической меди, исходя из их существенной разницы в удельном весе, в то время как металлы, включая Sn, Ag и In, сообщают о сырой меди. Полученный шлак оксида железа (FeO) с теоретическим содержанием Fe 77,78 %, который отличается от обычного плавильного шлака, содержащего 25–30 % Fe и других тяжелых металлов, хорошо утилизируется, вторичного загрязнения не происходит. Температура расплавленного сплава Fe-Cu, выходящего из процесса ЭП, составляет приблизительно 1300°С. Тепло, выделяемое в существующем процессе ЭП, может быть полностью использовано на практике при добавлении предлагаемого процесса окислительной плавки. Считается, что будет достигнуто хорошее энергосбережение и сокращение выбросов. Кроме того, сплав Fe-Cu, обладающий высокой твердостью, чрезвычайно трудно раздавить. Применение этого метода дает шлак оксида железа, который легко измельчается до желаемого размера частиц.

В настоящей работе изначально рассматривалась термодинамика процесса окислительной плавки. Затем были исследованы характеристики разделения Cu и Fe, а также реакционное поведение As и Sn в процессе плавки. Продукты плавки были дополнительно охарактеризованы с помощью XRD, SEM-EDS и электронно-зондового микроанализа (EPMA) для интерпретации состава сырой меди и шлака оксида железа. Цель этой статьи — найти реальный способ отделения меди и железа от остатков сплава Fe-Cu с помощью более чистого производственного процесса.

Фрагменты сечений

Сплав Fe-Cu (1500×500×500 мм) был выгружен с цинкового завода в провинции Юньнань, Китай. После резки и шлифовки был предоставлен репрезентативный образец для выполнения различных измерений. Химический состав образца показан в таблице 1, в которой указан образец с высоким содержанием Fe и Cu, а также As, Sn, Ag и In. Рентгенограмма образца представлена ​​на рис. 1. Наблюдается только пик железа, который подтверждает, что образец в основном состоит из железа.

Как упоминалось выше, парциальное давление кислорода играет важную роль в селективной окислительной плавке. Поэтому изначально исследовалась концентрация кислорода, влияющая на процесс окислительной плавки. Испытания проводились при следующих условиях: температура 1400°С, расход газа 1,5 л/мин, время плавки 70 мин. Соответствующие результаты показаны на рис.  5. Рис. 5 (а и б) показывают, что содержание Cu в сырой меди увеличилось с

(1)

Остаток сплава Fe-Cu со сложными компонентами было трудно очистить обычными металлургическими методами. Термодинамический расчет показал, что медь и железо могут быть отделены от остатка с помощью предлагаемого процесса селективной окислительной плавки.

(2)

Проведена окислительная плавка и определены оптимальные параметры процесса. После окислительной плавки одновременно получали сырой шлак оксидов меди и железа. Тем не менее, были еще суммы

Авторы выражают признательность Национальному фонду естественных наук Китая (№ 51604131), Проекту прикладных фундаментальных исследований провинции Юньнань (2017FB084) и Фонду тестирования и анализа Куньминского университета науки и технологий (2018T20150055) за финансовая поддержка.

Ссылки (32)

• Y. Zhang et al.
  

  Испаряемость SnO

  ₂ восстановлена ​​в различных атмосферах CO–CO ₂ при 975°C–1100°C

  Внутр.

  Дж. Майнер. Процесс.

  (2015)

• Т. Чжан и др.
  

  Флокационная флотация марматитовой мелочи в водных суспензиях, индуцированная бутилксантогенатом и дибутилдитиофосфатом аммония

  T. Nonferr. Металл Соц.

  (2014)

• Дж. Чжан и др.
  

  Быстрое удаление п-хлорнитробензола из водного раствора сочетанием озона с нульвалентным цинком

  Отд. Очист. Технол.

  (2015)

• Б. Чжан и др.
  

  Стратегия оценки контроля процесса удаления меди на основе окислительно-восстановительного потенциала

  Хим. англ. J.

  (2016)

• A. Tuncuk et al.
  

  Водные методы извлечения металлов из электронного лома: гидрометаллургия при переработке

  Горнодобывающая промышленность. англ.

  (2012)

• Дж. 9 ур.0081 и др.
  

  Инновационная методика извлечения титана и хрома из сырьевого ильменитового концентрата магнитной сепарацией после модификации магнитных свойств

  J.

   Hazard Mater.

  (2017)

• Дж. Хан и др.
  

  Предварительная обработка шлама оловянного анода с помощью щелочного окислительного выщелачивания под давлением

  Раздел. Очист. Технол.

  (2017)

• X. Guo et al.
  

  Выщелачивание металлов из пыли с высоким содержанием мышьяка NaOH–Na

  ₂ S щелочное выщелачивание

  T. Nonferr. Металл Соц.

  (2016)

• Х. Гиферс и др.
  

  Кинетика диспропорционирования SnO

  Ионика твердого тела

  (2005)

• F. Frongia et al.
  

  Синтез и плавление наноструктурированного сплава Bi, Sn и Sn-Bi

  J. Alloy. Комп.

  (2015)

Бурзинская Л. и др.

Влияние состава сплавов Cu–Co–Fe на их растворение в аммиачных растворах

Гидрометаллургия

(2004)

• Влияние бастнезита в качестве восстановителя на восстановление гематита при обжиге упорной железной руды с суспензионным намагничиванием на месте в нейтральной атмосфере

  2022, International Journal of Mining Science and Technology

  Железные хвосты рудника Баян-Обо являются твердыми отходами, которые занимают территорию, а также загрязняют окружающую среду; однако эти отходы могут быть переработаны. В этом исследовании, на основе характеристик минералов железа и фторкарбонатов, содержащихся в железных хвостах Баян-Обо, был изучен чистый намагниченный обжиг железных минералов бастнезитом из железных хвостов во время обжига суспензионного намагничивания на месте в нейтральной атмосфере. Результаты показывают, что для железных хвостов массой 12 г N ₂ со скоростью потока газа 600 мл/мин и обжигом в течение 5 минут при 800 °C можно было получить концентрат железа с содержанием железа 60,44% при извлечении железа 76,04%. Рентгеноструктурный анализ показал, что слабомагнитный гематит восстанавливался до сильномагнитного магнетита в нейтральной атмосфере без дополнительного восстановителя. Кинетика намагничивания смесей минералов (бастнезита и гематита) в нейтральной атмосфере показала, что оптимальным механизмом реакции является трехмерная диффузионная модель с энергией активации 161,8838 кДж·моль ⁻¹ ; это указывает на то, что реакция была гетерогенной, твердофазной реакцией, контролируемой диффузией.

• Эффективный и чистый метод селективного выделения мышьяка из лома медного анодного шлама, содержащего высокое содержание мышьяка и олова SCAS), утилизация мышьяка перед процессом экстракции очень важна. Произошло одновременное выщелачивание As и Sn, когда для обработки мышьяка в SCAS применялся гидрометаллургический процесс или сульфатный обжиг-выщелачивание. Этими методами было трудно добиться эффективного разделения мышьяка и олова. Поэтому был предложен эффективный и чистый метод предварительной обработки для селективного отделения мышьяка от шлама медного анода, содержащего высокое содержание мышьяка и олова, посредством обжига с обогащением кислородом с последующим кислотным выщелачиванием. Скорость улетучивания мышьяка составила всего 1,13% при оптимальных параметрах обжига с обогащением кислородом. Результаты кислотного выщелачивания показали, что эффективность выщелачивания Cu и As выше 97%, а элементы Sn, Pb и Ag в остатке выщелачивания обогащены. Это многообещающий метод, который может не только получать селективные выщелачиваемые соединения (такие как нерастворимый SnO

  ₂ ), но также ограничивать улетучивание мышьяка путем образования (MeO) _x (As ₂ O ₅ ) _y или As ₂ O ₅ для решения проблемы легкого диспергирования мышьяка, оба из которых хороши для выщелачивания серной кислотой. При этом не было необходимости разрабатывать новый процесс очистки фильтрата, который можно было бы сразу направить в процесс очистки электролита.

• Анализ потока меди и мышьяка в пирометаллургическом процессе производства меди

  2022, Transactions of Nonferrous Metals Society of China (английское издание)

  Метаболизм меди и мышьяка в процессе пирометаллургии меди изучался с помощью анализа потока вещества метод. Были составлены массовые балансовые счета и схемы движения веществ меди и мышьяка, для оценки эффективности метаболизма системы использовались показатели, включающие прямое извлечение, коэффициент рециркуляции отходов и ресурсоэффективность. Результаты показали, что ресурсоэффективность меди составила 97,58%, прямое извлечение меди в процессах плавки, конвертирования и рафинирования составило 91,96%, 97,13% и 99,47% соответственно. При этом для производства 1 т меди в систему отводилось 10 кг мышьяка, при этом в хвостах флотации образовалось 1,07 кг мышьяка, в остатках мышьяковистых отходов — 8,50 кг мышьяка, в сточных водах — 0,05 кг мышьяка. Также были проанализированы распределение и трансформация мышьяка в процессах плавки, конвертирования и рафинирования, и на основе анализа потока веществ были предложены некоторые рекомендации по повышению эффективности использования ресурсов меди и борьбе с загрязнением.

• Обжиг отработанной железомарганцевой руды методом суспензионного намагничивания: полупромышленное испытание для эффективной переработки ценных минералов

  2022, Порошковая технология в котором он функционирует как неоценимая стоимость вторичной переработки. В ходе исследования был проведен эффективный полупромышленный тест по переработке марганца и железа путем обжига суспензионного намагничивания, и результаты показали, что железный концентрат со средним содержанием железа 66,60% и средним извлечением железа 93,93%, марганцевый концентрат со средним содержанием марганца 46,22% и средним извлечением марганца 87,29% можно получить при температуре обжига 500°С, концентрации восстановителя 45%, дозировке восстановителя 12,0 м ³ /ч и оборудовании работает непрерывно и стабильно в течение 35 ч. С помощью технологии обжига и магнитной сепарации суспензионного намагничивания слабомагнитный гематит, пиролюзит и биксбиит были селективно преобразованы в магнетит и манганозит соответственно, а затем магнетит и манганозит были извлечены в магнитный концентрат и магнитные хвосты по отдельности. Полупромышленная система обжига с суспензионным намагничиванием показала стабильные и эффективные характеристики при переработке и утилизации железомарганцевой руды.

• Эффективное удаление опасных загрязнителей бензогидроксамовой кислотой (БГК) из сточных вод промышленных предприятий с помощью легкого процесса осадительной флотации

  2021, Технология разделения и очистки и, таким образом, огромные опасные сточные воды обогащения, содержащие органические загрязнители BHA, нуждаются в срочной очистке. В данной работе изучалось эффективное удаление органических загрязнителей КНБК из сточных вод различных промышленных предприятий с помощью процессов комплексообразования, флокуляции и осаждающей флотации. Эффективность удаления BHA, ХПК и мутности очищенной воды, а также механизм хелатирования исследовали с помощью оптического микроскопа, SEM, FTIR, XPS, дзета-потенциала и термодинамического анализа. Результаты показали, что органические загрязнители BHA могут быть сначала хелатированы Cu(II) с образованием гидрофобного осадка BHA-Cu посредством хелатирования «O-O», и в слабощелочных условиях образуется пятичленное хелатирующее кольцо. Образовавшийся осадок затем успешно удаляли с использованием СТАВ в качестве поверхностно-активного вещества и NP-40 в качестве пенообразователя в колонне микропузырьковой флотации. Более 94% БГА удаляли при оптимальных условиях хелатирования, флокуляции и флотации: хелатирование с концентрацией Cu(II) 30 мг/л и рН 8 в течение 30 мин; флокуляция с концентрацией ЦТАБ 0,2 мг/л в течение 20 мин; с последующей флотацией пенообразователем НП-40 0,6 мг/л и скоростью потока воздуха 100 мл/мин в течение более 40 мин. В этих условиях было удалено 83,91% ХПК, а остаточная ХПК и мутность очищенной воды были ниже 25 мг/л и 0,1 NTU соответственно, что соответствовало требованиям к сбросу сточных вод. Показано, что флотация осадка может быть использована как эффективный метод очистки промышленных сточных вод, содержащих КНБК. Кроме того, в данной работе обсуждался механизм взаимодействия Cu(II) и БГА при различных значениях рН.

• Выделение мышьяка и олова из сплава Cu–As на основе фазового превращения в вакууме с образованием соединений Cu–Fe–S

  2021, Journal of Alloys and Compounds

  Сплав Cu–As рассматривается как один из вторичные ресурсы меди. Трудно одновременно извлекать медь и удалять мышьяк с помощью обычных процессов. Для выделения мышьяка и олова из сплава Cu–As (в основном Cu ₃ As) в настоящей работе предлагается инновационная методология, использующая вакуумную перегонку в присутствии пирита для образования новой фазы. Составляющие, фазы и морфология образца до и после вакуумной перегонки были исследованы с помощью химического анализа, рентгеноструктурного анализа (XRD) и электронно-зондового микроанализа (EPMA) для интерпретации характеристик разделения и механизмов улетучивания мышьяка и олова. Результаты химического анализа показали, что мышьяк из сплава Cu-As трудно отделить прямой вакуумной перегонкой, но мышьяк и олово эффективно отделяются при введении пирита. Было изучено влияние нескольких факторов, таких как температура, дозировка пирита и время дистилляции, на характеристики разделения мышьяка и олова. Коэффициенты улетучивания меди, мышьяка и олова достигали 0,84%, 96,29% и 88,70% соответственно. Результаты анализа XRD и EPMA показали, что мышьяк имеет сильное сродство к меди в сплаве Cu-As, что ингибирует свободное улетучивание мышьяка. После введения пирита происходит образование сульфидов меди, таких как преимущественно Cu _5,433 Fe _1,087 S ₄ , Cu _1,96 S и Cu ₉ S ₅ , которые разрушают элементарную структуру сплава. испаряться. Избыточная сера также взаимодействовала с элементарным мышьяком с образованием в основном As 9.0020 4 S ₃ , который также легко испаряется. Тем не менее, олово было выделено только в виде SnS. Это многообещающий метод для достижения более чистого использования сплава Cu-As и эффективного контроля загрязнения мышьяком.

Посмотреть все цитирующие статьи в Scopus

• Исследовательская статья

  Эффективное использование известкового шлама для извлечения калия из слюдяных отходов

  Journal of Cleaner Production, Volume 231, 2019, pp. 64-76

  Настоящее В сообщении описывается новое применение известкового шлама, отходов, образующихся в целлюлозно-бумажной промышленности, для извлечения калийных ценностей из отходов слюды. Изучение характеристик отходов слюды с использованием рентгеновской дифракции (XRD) и сканирующей электронной микроскопии (SEM) показало, что основными минералами являются мусковит и кварц, тогда как химический анализ подтверждает присутствие K ₂ О в размере 7,5%. Установлено, что известковый ил в основном состоит из кальцита и кварца в качестве основных фаз. Исследования выщелачивания с использованием известкового шлама и NaCl в качестве добавок были проведены с использованием методологии поверхности отклика для оптимизации факторов для максимального извлечения калия. При оптимальных условиях, таких как температура 950°C, период обжига 30 минут и соотношение слюда:известковый шлам:NaCl – 1:0,7:0,7, можно было восстановить около 99% поташа. Результаты при аналогичных условиях обжига оказались сравнимыми с результатами, полученными при использовании CaCl 9 .0020 2 в качестве добавки. Формирование различных фаз, проанализированное с использованием характеристических исследований, предполагает, что механизм извлечения калия может идти двумя путями. Один из них – прямая реакция мусковита с CaCl ₂ (образуется в результате реакции известкового шлама и NaCl) с образованием сильвита, анортита и дистена. Другой может быть непрямым путем, при котором мусковит при высокой температуре вместе с SiO ₂ образует калиевый полевой шпат, который далее реагирует с CaCl ₂ для получения сильвиновых фаз. Замечено также, что дальнейшее повышение температуры обжига до 1100°С приводит к снижению извлечения калия, возможной причиной которого является образование нерастворимых в воде К-фаз типа лейцита, что подтверждается исследованиями СЭМ.

• Исследовательская статья

  Оптимизация ультрафильтрации сточных вод режущего мазута, усиленная применением скрученных лент: подход к методологии поверхности отклика

  Journal of Cleaner Production, Volume 231, 2019, стр. 320-330

  В этой статье был представлен усовершенствованный процесс ультрафильтрации как более чистая обработка сточных вод нефтяной резки. Скрученные ленты в качестве стимуляторов турбулентности впервые были использованы для уменьшения загрязнения и повышения эффективности ультрафильтрации сточных вод нефтешламов. Методология поверхности отклика использовалась для моделирования и анализа наиболее важных эффектов, в частности соотношения сторон скрученной ленты и скорости поперечного потока, на поток и удельный расход энергии в качестве откликов. Улучшенный максимальный поток при минимальном удельном потреблении энергии был получен за счет оптимизации размера скрученной ленты в соответствии с условиями работы. Применение скрученных лент заметно увеличивает поток. Линейные эффекты скорости поперечного потока и соотношения сторон оказывают доминирующее положительное влияние на поток. Линейный эффект поперечного потока оказывает положительное доминирующее влияние на удельный расход энергии. Квадрат эффекта соотношения сторон является статистически значимым и позволяет проводить оптимизацию. Оптимальный флюс 201Lm ⁻² ч ⁻¹ достигается при удельном потреблении энергии 1,34 кВт·ч · м ⁻³ с витой лентой с соотношением сторон 1,55 и концентрацией масла 2 % по массе. Оптимизированный процесс имеет желательность 0,81, что выходит за рамки коммерчески доступных.

• Научная статья

  Характеристика ущерба от дорожного шума при оценке воздействия на протяжении жизненного цикла: метод, основанный на моделях излучения и распространения

  Журнал чистого производства, том 231, 2019 г., pp. 121-131

  Оценка жизненного цикла (LCA) – это метод, широко используемый для всесторонней характеристики воздействия деятельности человека на окружающую среду, и охватывает широкий диапазон категорий воздействия на окружающую среду. Несмотря на общепризнанное значительное влияние шума окружающей среды на здоровье населения, в основном из-за дорожного движения, до сих пор шум не включался систематически в ОЖЦ. Однако исследования показали, что добавление воздействия шума может существенно изменить интерпретацию результатов ОЖЦ, особенно с учетом важности автомобильного транспорта в мировой экономике. В данной статье предлагается метод расчета характеристических коэффициентов (CF) для оценки воздействия шумовых выбросов от дорожного движения на здоровье человека в течение жизненного цикла. Метод основан на современных моделях излучения и распространения шума. Он был успешно протестирован на демонстрационном испытательном стенде, что позволило нам определить наиболее подходящие элементарные потоки и нарисовать пространственную изменчивость CF и связанные с ней неопределенности. Наконец, дело доказало, что учет шума может удвоить величину ущерба здоровью человека в результате дорожного транспорта, что может существенно повлиять на политические решения.

• Исследовательская статья

  Экологические характеристики альтернатив переработки летучей золы от отходов к энергетике

  Journal of Cleaner Production, Volume 231, 2019, pp. 1016-1026

  Сжигание было принято во многих развитых странах альтернатива обращению с твердыми бытовыми отходами благодаря своей способности сокращать количество отходов и восстанавливать энергию. Заводы по переработке отходов в энергию производят два потока отходов: зольный остаток и летучая зола (FA). ТВС относятся к опасным отходам и не могут быть утилизированы или захоронены без предварительной обработки. Стабилизация затвердеванием цемента является наиболее часто используемым методом обработки ТВС, поскольку он обеспечивает иммобилизацию загрязняющих веществ при относительно низких затратах. Однако недавно в качестве альтернативы процессу затвердевания/стабилизации была предложена ускоренная карбонизация ФК, позволяющая инкапсулировать некоторые подвижные металлы в щелочных условиях. Для определения экологических характеристик стабилизации и карбонизации ТВС была проведена оценка жизненного цикла (ОЖЦ). Результаты ОЖЦ для процессов карбонизации и стабилизации были сопоставлены, и был проанализирован несколько сценариев карбонизации: карбонизация с различным CO ₂ источники (дымовые газы сжигания и дымовые газы от сжигания природного газа), а также различные давления (1–5 бар) и процентное содержание CO ₂ избыток (10%, 55% и 100%) в дымовых газах ручей. Стабилизация оказала более сильное воздействие на окружающую среду, чем карбонизация, в основном из-за производства и потребления цемента. Наилучшие рабочие условия процесса карбонизации были обнаружены при давлении дымовых газов от 3 до 5 бар, поскольку общее потребление энергии уменьшается с увеличением давления. Кроме того, экологические преимущества, связанные с замещением электричества из сети, сделали сценарии, основанные на сжигании природного газа, более эффективными, чем те, которые используют газы сжигания в качестве CO ₂ источник.

• Исследовательская статья

  Оптимальная схема заключения договоров с гарантированными энергопоказателями в условиях неопределенности: перспективы реального опциона

  Журнал чистого производства, том 231, 2019 г., стр. 240-253 всегда считался эффективным методом энергосбережения. Несмотря на то, что различные схемы, гарантированные сбережения, совместные сбережения и схемы первого выхода, созданы для применения в различных условиях, они не получили широкого распространения, как ожидалось, из-за сложности распределения прибыли, высокой неопределенности и инвестиций. -оценка дефицита. Чтобы способствовать широкому применению проектов EPC, в этой статье применяется анализ реальных опционов (ROA) с попыткой поиска оптимальной схемы, которая могла бы быть осуществимой и выгодной для обеих сторон. ROA изучается как эффективный инструмент, способный учитывать неопределенность и управленческую гибкость, а также оценивать инвестиционную стоимость. Предлагается методология с поддержкой ROA, которая, как ожидается, (1) определит возможные варианты как для энергосервисной компании, так и для владельца, (2) оценит стоимость инвестиций с использованием модели ценообразования биномиального дерева, (3) разработает новые показатели для оптимального EPC. схему и, наконец, (4) выделить оптимальную схему, выполнимую и привлекательную для обеих сторон. Реальный проект EPC изучается для проверки эффективности и применимости предложенного подхода. Схема общих сбережений определена как оптимальная схема для проекта EPC, обеспечивающая более идеальную разницу в прибыли между участниками, чем две другие схемы. Это демонстрирует возможность и эффективность предлагаемого подхода в оптимизации схемы в новый баланс. Обсуждается чувствительность доли участия в оптимальной схеме EPC, и обнаруживается, что доля доли реализованной экономии затрат на энергию энергосервисной компанией положительно коррелирует с общей стоимостью инвестиций. Новизна этого исследования заключается в (а) включении контрактной гибкости посредством реального опциона в проект EPC для оптимального проектирования и (b) новых показателей для выбора оптимальной схемы EPC. Предлагаемая модель и предложения, основанные на тематическом исследовании, должны помочь лицам, принимающим решения, оптимизировать схему при различных сценариях. Осуществимая и привлекательная схема EPC может способствовать дальнейшему широкому применению энергосберегающих проектов, что, в свою очередь, способствует повышению эффективности энергопотребления, а затем и обеспечению экологической устойчивости.

• Исследовательская статья

  Новый пористый геополимерный состав в качестве зеленого материала, применяемый для восстановления загрязненных сточных вод с целью защиты окружающей среды

  Журнал чистого производства, том 231, 2019 г., стр. 395-405 в самых разнообразных промышленных процессах благодаря их структурной универсальности, которая зависит, прежде всего, от сырья, его состава и методов, используемых при синтезе. Эта работа была сосредоточена на синтезе высокопористых геополимеров (ПГП) для применения в качестве адсорбентов при очистке сточных вод. Были протестированы различные композиции с добавлением кремнезема из рисовой шелухи для оптимизации пористости синтезированных материалов. При синтезе ФГП наилучшие массовые соотношения сырья и реагентов составили 5,0:0,4:0,6:1,9. :0,55:3,3 для K/MK/RHS/KOH/Na ₂ SiO ₃ /H ₂ O соответственно, а молярное соотношение для SiO ₂ /Na ₂ O равно 3,3. Формированию геополимерных наночастиц способствовала смесь различных материалов в заданных пропорциях и в присутствии микрочастиц активированного аморфного кремнезема. Площадь поверхности пористых геополимеров по БЭТ (Брунауэра-Эммета-Теллера) составляла 76,93 м ² /г, а значение BJH (Барретта-Джойнера-Халенда) находилось в диапазоне 69.84м ² /г. Метиленовый синий использовали в качестве модельного соединения для оценки характеристик материала применительно к адсорбционным процессам как экспериментально, так и теоретически. Периодические эксперименты были проведены для определения кинетики адсорбции МГ в приготовленном ПГП. Материал продемонстрировал отличные характеристики для применения при удалении загрязняющих веществ из сточных вод методом адсорбции.

Посмотреть полный текст

© 2019 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Десульфурация сплава Cu–Fe, полученного из медного шлака, и влияние на форму меди в материалах сплава

(Базель). 2022 авг.; 15(15): 5110.

Published online 2022 Jul 22. doi: 10.3390/ma15155110

, ¹ , ^{1, *} and ²

Ricardo Jeldres, Academic Editor, Norman Toro, Academic Редактор и Эдельмира Гальвес, академический редактор

Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензии Отказ от ответственности

Для реализации высокоэффективного использования медного шлака предлагается способ получения сплава Cu–Fe путем восстановления медного шлака. Сера в сплаве существует в виде штейновых включений, что отличается от серы в расплавленном чугуне. Реакция CaO с Cu ₂ S затруднена. Необходимо добавить восстановитель для ускорения десульфурации. Чтобы избежать введения других элементов, добавки Fe–Mn и CaC ₂ использовали в качестве десульфураторов для десульфурации сплава Cu–Fe. Рассчитана термодинамика реакции десульфурации и изучен экспериментальный процесс. Установлено, что свободная энергия Гиббса реакций сероочистки для Fe–Mn отрицательна, а CaC ₂ может снизить содержание серы в сплаве до 0,0013% и 0,0079% соответственно. Процесс десульфурации повлиял на форму меди в сплаве. Часть меди в этом сплаве существует в виде наномедных сфер, и обнаружено, что размер сфер увеличивается после десульфурации. Восстановители могут облегчить процесс десульфурации стабильных сульфидов.

Ключевые слова: десульфурация, медный шлак, Cu–Fe, Fe–Mn, CaC ₂ , наномедные сферы

Эмпирический опыт показал, что из 1 тонны меди образуется примерно 2–3 тонны медеплавильного шлака [1,2]. Мировое производство медных шлаков составляет 30 млн т [1,2]. Такое большое количество медного шлака оказывает огромное давление на окружающую среду, ресурсы и энергию.

Медный шлак является ценным вторичным ресурсом и содержит около 40 % железа и 0,3–5 % меди [3,4,5,6]. В настоящее время основным методом утилизации медных шлаков является извлечение меди флотацией, извлечение железа восстановлением или магнитной сепарацией, а затем подготовка строительных материалов [7,8,9].,10]. Эрденебольд и др. исследовали восстановление железа из медных шлаков [11,12,13]. Бусолик и др. получен сплав Cu–Fe из медного шлака с целью снижения содержания меди и получения железа [14]. Хео и др. восстановленное железо из шлака, извлечение Fe составило около 90 мас.% [15]. Чжан и др. изучали восстановление оксидной системы железа и меди водородом, не проводя исследований извлечения металлов [16]. Немногие исследователи сосредотачиваются как на извлечении меди, так и на извлечении железа.

Медь неизбежно смешивается с железом, извлеченным путем восстановления, и медь в железе вызывает горячую хрупкость в процессе термообработки. Разделение меди и железа затруднено, что вносит большие трудности в последующую переработку. Наша исследовательская группа предложила новый способ получения сплава Cu–Fe путем восстановления медного шлака [1,2]. Медь и железо могут быть использованы в качестве сырья для получения медьсодержащей стали или медьсодержащего чугуна, а медь и железо в шлаках используются комплексно [17,18]. В процессе плавки меди медный шлак образуется в процессе приготовления штейна. Поэтому основной формой меди в шлаке является смешанный штейн, а основной формой — Cu ₂ С [18]. Для применения сплава Cu–Fe необходимо изучить процесс десульфурации.

В настоящее время десульфураторы расплавленного железа в основном включают десульфураторы кальция, такие как CaO, CaC ₂ и CaCO ₃ , и десульфураторы металлов, такие как Mg, Al и Mn. Фрейзмут использовал CaC ₂ для десульфурации чугуна, показав хороший эффект десульфурации [19]. Вайнман и др. изучали высокопрочную низкоуглеродистую ферритную сталь на основе Cu–Fe–Mn [20]. S в сплаве Cu–Fe, полученном из медного шлака, в основном существует в форме Cu ₂ S, который более стабилен и имеет более низкую свободную энергию Гиббса, чем FeS. Сера в расплавленном чугуне может образовывать сульфид кальция, регулируя щелочность шлака или добавляя оксид кальция. Однако Cu ₂ S трудно реагирует с CaO. Согласно результатам расчетов термодинамики, свободная энергия Гиббса реакции между Cu ₂ S и CaO больше нуля.

Восстановительные условия могут способствовать реакции десульфурации. Металлические восстановители при десульфурации вводят другие элементы, что влияет на утилизацию сплава Cu-Fe. Сплав Cu–Fe может быть использован для получения медьсодержащей антибактериальной нержавеющей стали или медьсодержащего высокохромистого износостойкого чугуна. Требуется определенное содержание марганца. САС ₂ может разлагаться на пары кальция и углерод при высокой температуре. Марганец и кальций, как восстановители, могут ускорить процесс десульфурации.

В зависимости от различных компонентов целевого продукта десульфуризатор металлов может получать соответствующие продукты из сплавов в процессе десульфурации. После тщательного изучения литературы мы не нашли подобных исследований с использованием сплава Fe–Mn или CaC ₂ в качестве агентов десульфурации сплава Cu–Fe.

2.1. Материалы

Сплав Cu-Fe и шлак, используемые в этом эксперименте, были получены путем восстановления медного шлака, и их химический состав показан на рис. Микрофотография СЭМ и результаты ЭДС сплава Cu-Fe, использованного в эксперименте, показаны в [21,22]. В электронном микроскопе видно, что основной матрицей металла является сплав на основе меди и железа, который существует в виде перлита. Содержание серы в металле высокое, составляет 1,32 % и существует в виде FeS и Cu 9 .0020 2 S. В серо-белая область – область накопления Cu (4), серая область – включение FeS и Cu ₂ S (2), серо-черная область – область накопления FeS (3). Агентами десульфурации являются Fe–65 мас.% Mn (от производителя Anyang) и CaC ₂ (от производителя Tianjin).

Открыть в отдельном окне

Электронный микроскоп из сплава Cu–Fe.

Таблица 1

Состав сплава Cu–Fe и шлака после восстановления (мас.%).

Composition	Fe	Cu	C	S	CaO	Al 2 O 3	SiO 2
Cu–Fe alloy	88.10	8. 02	1.69	1.23	—	—	—
Slag after reduced	3.29	—	—	0.22	38,55	4,73	45,65

Открыть в отдельном окне

2.

2. Экспериментальные процедуры

Эксперимент по десульфурации проводили в печи сопротивления. Схематическая диаграмма показана на . Реакцию проводили в тигле из глинозема. Верхняя часть глиноземного тигля была покрыта графитовой втулкой, чтобы предотвратить повышение уровня жидкости и ее перелив, что создавало угрозу безопасности. Всего в глиноземный тигель было добавлено 40 г сплава Cu–Fe, 34 г хвостов и 15 г CaO. Только CaO затруднял удаление серы из сплава Cu–Fe. Свободная энергия Гиббса реакции десульфурации CaO показана на рис. CaO может реагировать с FeS, но трудно реагирует с Cu ₂ S. Оксид кальция использовался для корректировки щелочности, чтобы она была выше 2,0, что полезно для десульфурации. В качестве десульфураторов добавляли соответствующие количества ферромарганца и оксида кальция. Заданная температура составляла 1698 К. После повышения температуры до 1698 К температуру поддерживали в течение 2 ч, а затем охлаждали до комнатной температуры с помощью печи. Весь процесс был защищен газом аргоном.

Открыть в отдельном окне

Свободная энергия Гиббса реакции сероочистки CaO.

2.3. Методы характеризации

Составы образцов сплавов определяли с помощью атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (Prodigy, Optima 4300 DV, Lehman, NY, USA). Состав образцов шлака и хвостов определяли с помощью атомно-абсорбционного спектрофотометра (SU-Z2700, Токио, Япония). Хвост представляет собой шлак после сероочистки. Содержание C и S в образцах шлака и металла определяли с помощью анализатора серы (G4 ICARUS, Bruker Ltd., Карлсруэ, Германия). Микроструктуру образцов сплава определяли с помощью СЭМ (SU-8010, Hitachi, Токио, Япония), ускоряющее напряжение и ток пучка которых составляли 20 кВ и 20 мкА соответственно. Термодинамические расчеты проводились с использованием FactSage (FactSage 7.5, Thermfact/CRCT и GTTTechnologies, Монреаль и Аахен, Канада и Германия) с базами данных чистых веществ (FactPS), оксидов (FToxid), сплавов и сульфидов (FTmisc) [1,23]. .

3.1. Десульфурация Fe–65 мас.% Mn

Часть Mn окислится, а часть перейдет в металл. В избытке добавляли Fe–Mn в качестве десульфуратора. Соотношение опытного сырья следующее: сплав Cu–Fe 40 г, хвост 34 г, CaO 15 г, Fe 7,2 г–65 мас.% Mn (атомное отношение Mn к S равно 5). Полученные результаты химического анализа сплава и хвоста после сероочистки представлены на рис. Содержание S уменьшилось с 1,23 мас.% до 0,24 мас.%; степень десульфурации составила 80,49%. Сплав Fe–Mn обладал хорошей десульфурирующей способностью. показан микроскопический анализ сплава после десульфурации с помощью СЭМ. Видно, что основная матрица сплава представляет собой богатую железом фазу, а медные шарики объединяются в богатую медью фазу.

Открыть в отдельном окне

Электронный микроскоп сплава Cu–Fe после десульфурации Fe–Mn.

Таблица 2

Состав сплава Cu–Fe и хвостов после десульфурации Fe–Mn (мас.%).

Composition	Mn	Cu	S	CaO	Al 2 O 3	SiO 2
Cu–Fe alloy	1. 46	9.51	0.24	—	—	—
Tailings	7.84	—	0.90	55.10	3.14	30.43

Открыть в отдельном окне

Растворимость меди в железе относительно высока, при понижении температуры растворимость меди постепенно снижается. В сплавах Cu–Fe наблюдается жидкость с метастабильным состоянием. В зависимости от состава сплава две жидкие фазы разделяются при переохлаждении расплава ниже определенной температуры. После десульфурации фазы Fe и фазы Cu все еще существуют, а фаза Cu ₂ S и фаза FeS исчезают. В богатой медью фазе видно, что присутствует определенная фаза MnS. MnS имеет более низкую свободную энергию Гиббса и более стабилен, чем Cu 9.0020 2 S и FeS. Поэтому предполагается, что реакция десульфурации Fe-Mn медьсодержащего чугуна при 1698 K (1425 °C) может быть описана следующим уравнением: 1)

Mn + FeS = MnS + Fe

(2)

показывает свободную энергию Гиббса реакции десульфурации Mn с Cu ₂ S и FeS. Значение свободной энергии Гиббса отрицательно. В этом эксперименте S реагировал с Mn с образованием MnS, большая часть которого перешла в шлаковую фазу, а часть была захвачена матрицей. Возможная причина этого заключается в том, что небольшого количества Fe-Mn недостаточно для реакции со всей серой, присутствующей в чугуне. При низком содержании ферромарганца недостаточно эффекта сероочистки; поэтому мы увеличили количество Fe-Mn до 30 г, из которых содержание S было снижено до 0,0013%, демонстрируя высокую десульфурирующую способность.

Открыть в отдельном окне

Свободная энергия Гиббса реакции десульфурации Mn.

3.2. Десульфурация CaC

₂

Соотношение экспериментального сырья следующее: 40 г сплава Cu–Fe, 34 г хвостов, 15 г CaO и 10 г CaC ₂ (атомное отношение Ca к S равно 8). ). Результаты химического анализа десульфурированного Cu–Fe и хвостов показаны на рис. Можно видеть, что содержание серы упало до 0,0079%, что указывает на хорошие характеристики десульфурации CaC 9.0020 2 . Десульфурация CaC ₂ в расплавленном чугуне также изучалась предыдущими исследователями [24,25]. Они обнаружили, что по мере протекания реакции десульфурации вокруг CaC ₂ образовался слой CaS толщиной около 120 мкм, а между слоем CaS и оставшимися частицами CaC ₂ был обнаружен тонкий графитовый слой. Они считали, что в высокотемпературных условиях CaC ₂ разлагается на пары кальция и слой графита. Пары кальция вступают в реакцию с серой в расплавленном чугуне с образованием слоя CaS и графита. Слой графита и слой CaS постепенно утолщаются и образуют барьер, уменьшающий диффузию паров кальция и ход реакции десульфурации. В процессе кинетических исследований была изучена реакция десульфурации CaC ₂ контролировалась диффузией, а уменьшение размера частиц карбида кальция способствовало реакции десульфурации [25]. Уравнение реакции CAC ₂ Декомпозиция следующим образом:

CAC ₂ = CA + 2C

(3)

∆G = ∆G ^θ + RTLN (стр _CA /P ^θ + )

(4)

Таблица 3

Состав сплава Cu–Fe и хвостов после десульфурации CaC ₂ (мас.%).

Composition	Cu	S	Ca	Al 2 O 3	SiO 2
Cu–Fe alloy	7. 85	0.0079	—	—	—
Tailings	—	0.95	43.87	2.67	25.87

Open in a separate window

При разных температурах пары кальция имеют разное парциальное давление. По мере протекания реакции парциальное давление паров кальция снижается, и реакция продолжается в направлении образования паров кальция, что способствует разложению CaC ₂ .

Уравнение реакции десульфурации CaC ₂ следующее: + 2С

(6)

Ca + Cu ₂ S = CaS + 2Cu

(7)

Ca + FeS = CaS + Fe

(8)

Свободная энергия Гиббса реакции десульфурации CaC0090 2 показан в . CaC ₂ и Ca могут реагировать с FeS и Cu ₂ S. Cu ₂ S было относительно трудно восстановить. СЭМ-микроструктура сплава Cu–Fe после десульфурации CaC ₂ показана на рис. Металлическая матрица представляет собой богатую железом фазу, которая существует в виде перлита. Большое количество богатой медью фазы примешивается к металлической матрице, а серосодержащая фаза исчезает.

Открыть в отдельном окне

Свободная энергия Гиббса реакции десульфурации CaC ₂ .

Открыть в отдельном окне

Электронный микроскоп сплава Cu–Fe после десульфурации CaC _2. .

3.3. Влияние десульфурации на существующую форму меди в сплаве

Кроме того, в ходе экспериментов в металле были обнаружены наномедные сферы. Наномедные сферы диспергированы в перлите и на стенках из феррита и цементита, что является типичным изображением для наноразмерных сферических частиц. Результаты показаны в . Проведен ЭДС-анализ сплава Cu–Fe. Основным компонентом белой сферической формы была медь. Поскольку сплав представлял собой матрицу, богатую железом, результаты точечного сканирования показывают, что в сплаве также было железо. До десульфурации диаметр наномедных сфер был небольшим, менее 100 нм. После десульфурации по-прежнему оставалось большое количество наномедных сфер, распределенных в перлите, но диаметр увеличивался до 200–800 нм и более по стенке цементита. Из-за разных температур плавления меди и железа железо сначала затвердевает в процессе охлаждения. Когда жидкая медь достигает равновесия на поверхности твердого железа, соотношение между краевым углом смачивания и межфазным натяжением соответствует уравнению Юнга.

Открыть в отдельном окне

Открыть в отдельном окне

Наномедные сферы в Cu-Fe ( a ) до десульфурации, ( b ) после десульфурации Fe-Mn и ( c ) после десульфурации CaC ₂ .

Перепецко и др. сообщают, что когда содержание Fe в сплавах Fe–Cu превышает 65 мас. %, эти сплавы и другие фазы не могут достичь условий смачивания критической точки [26]. Салье и Феллеркнипмайер и соавт. измерил коэффициент диффузии Cu в Fe в интервале температур 963–1323 К [27]. Если при охлаждении образуется наномедь, сферы Cu будут расти, но жидкая Cu не может смачивать поверхность фазы, богатой железом, из-за твердой диффузии; капли Cu сжимаются и собираются в сферы на поверхности фазы Fe. Чжан и др. изучали влияние содержания S на контактный угол жидкого шлака и металла [28]. Сера в металле снижает поверхностное натяжение расплавленного железа и увеличивает контактный угол, тем самым влияя на диаметр жидкой меди. Следовательно, уменьшение содержания серы будет способствовать увеличению диаметра наномедных сфер. Наносферы создают препятствия для движения дислокаций, а размер наномеди будет влиять на свойства сплава Cu-Fe.

Исследован процесс десульфурации сплава Cu–Fe, полученного восстановлением медного шлака. Выводы следующие:

• (1)

  Сера существует в виде Cu ₂ S и FeS в сплаве Cu–Fe, а CaO плохо реагирует с Cu ₂ S. Согласно В результате термодинамического расчета значения свободной энергии Гиббса реакции Mn и CaC ₂ с Cu ₂ S являются отрицательными, и реакция десульфурации может быть проведена.

• (2)

  Добавление Fe–Mn и CaC ₂ может удалить серу из сплава Cu–Fe. Когда добавление Fe-Mn сделало атомное отношение Mn к S 5, содержание S уменьшилось до 0,24%. Когда атомное отношение Mn к S составляло 20,8, содержание S уменьшалось до 0,0013%. Когда атомное отношение Ca к S составляло 8, содержание S снижалось до 0,0079%.

• (3)

  Реакция десульфурации повлияла на форму меди в сплаве Cu-Fe. Наноразмерные медные сферы существовали в сплаве Cu–Fe до и после десульфурации, а диаметр сфер после десульфурации становился больше. Возможная причина этого заключалась в том, что жидкая медь не могла смачивать поверхность фазы, богатой железом, а жидкая медь сжималась и собиралась в сферическую форму вдоль поверхности фазы, богатой железом. По мере уменьшения содержания S краевой угол уменьшался, а размер наномедных сфер увеличивался.

Это исследование было профинансировано Национальной ключевой программой исследований и разработок Китая, грант № 2020YFC1_{3, грант Национального фонда естественных наук Китая № 52004284, фондом фундаментальных исследований Центрального университета Министерства образования Китая, грант № 2020QN55. .}

Концептуализация, Б.З., П.Ф. и Т.З.; Формальный анализ, Б.З.; Приобретение финансирования, Б.З.; Расследование, Б.З.; Ресурсы, П.Ф. и Т.З.; Написание — первоначальный вариант, Б.З.; Написание — обзор и редактирование, Б.З. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Мы заявляем, что у нас нет каких-либо коммерческих или ассоциативных интересов, которые представляют собой конфликт интересов в связи с представленной работой.

Примечание издателя: MDPI сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

1. Чжан Б., Чжан Т., Доу З. Термодинамическая и экспериментальная оценка извлечения меди, железа, цинка и свинца из медного шлака. Минералы. 2022;12:496. дои: 10,3390/мин12050496. [CrossRef] [Google Scholar]

2. Чжан Б., Чжан Т., Чжан Д. Кинетика восстановления медного шлака H ₂ . Минералы. 2022;12:548. doi: 10,3390/мин12050548. [CrossRef] [Google Scholar]

3. Yin Z., Sun W., Hu Y., Zhang C., Guan Q., Wu K. Оценка возможности извлечения меди из хвостов флотацией в лабораторных условиях, ввод в эксплуатацию и промышленные испытания. Дж. Чистый. Произв. 2018; 171:1039–1048. doi: 10.1016/j.jclepro.2017.10.020. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

4. Guo Z., Zhu D., Pan J., Wu T., Zhang F. Улучшение процесса обогащения меди и железа из медного шлака путем модификации расплавленного медного шлака. Металлы. 2016;6:86. doi: 10.3390/met6040086. [CrossRef] [Google Scholar]

5. Лонг Т., Паласиос Дж., Санчес М. Извлечение молибдена из медного шлака. Тецу Хагане-Дж. Железо Сталь инст. Япония. 2012; 98:48–54. doi: 10.2355/tetsutohagane.98.48. [CrossRef] [Google Scholar]

6. Банда В., Морган Н., Экстин Дж. Роль модификаторов шлака в селективном извлечении кобальта и меди из отвального металлургического шлака. Шахтер. англ. 2002;15:899–907. doi: 10.1016/S0892-6875(02)00090-0. [CrossRef] [Google Scholar]

7. Эдвин Р., Шеппер М., Грюярт Э., Де Белье Н. Влияние вторичного медного шлака как вяжущего материала в строительном растворе со сверхвысокими характеристиками. Констр. Строить. Матер. 2016; 119:31–44. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.05.007. [CrossRef] [Google Scholar]

8. Гюров С., Костова Ю., Кличева Г., Ильинкина А. Термическое разложение пирометаллургических медных шлаков окислением в синтетическом воздухе. Уотер Манаг. Рез. 2011;29: 157–164. doi: 10.1177/0734242X10379495. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

9. Cardona N., Coursol P., Vargas J., Parra R. Физическая химия медеплавильных шлаков и потери меди на плавильном заводе пайпоте. Часть 2. Характеристика промышленных шлаков. . Можно. Металл. Q. 2011; 50: 330–340. doi: 10.1179/000844311X13112418194806. [CrossRef] [Google Scholar]

10. Сухомлинов Д., Авармаа К., Виртанен О., Таскинен П., Йокилааксо А. Медно-шлаковые равновесия отдельных микроэлементов при выплавке черной меди. Часть II. распределения микроэлементов. Шахтер. Обработка доп. Металл. 2020; 41:171–177. дои: 10.1080/08827508.2019.1634561. [CrossRef] [Google Scholar]

11. Erdenebold U., Choi H., Wang J. Восстановление чугуна из медеплавильного шлака восстановительной плавкой. Арка Металл. Матер. 2018;63:1793–1798. [Google Scholar]

12. Erdenebold U., Wang J. Химический и минералогический анализ реформированного шлака при извлечении железа из медного шлака в восстановительной плавке. Арка Металл. Матер. 2021; 66: 809–818. [Google Scholar]

13. Wang J., Erdenebold U. Исследование восстановления медеплавильного шлака углеродом для переработки в металлы и цементное сырье. Устойчивость. 2020;12:1421. дои: 10.3390/su12041421. [CrossRef] [Google Scholar]

14. Гаргуль К., Борышко Б., Буковска А. Гидрометаллургическое извлечение свинца из шлаков взвешенной плавки меди непосредственно в черновую. Арка Гражданский мех. англ. 2017;17:905–911. doi: 10.1016/j.acme.2017.04.004. [CrossRef] [Google Scholar]

15. Хео Дж. Х., Ким Б. С., Пак Дж. Х. Влияние добавки СаО на извлечение железа из медеплавильных шлаков твердым углеродом. Металл. Матер. Транс. Б. 2013; 44:1352–1363. doi: 10.1007/s11663-013-9908-7. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

16. Zhang H.P., Li B., Wei Y.G., Wang H., Yang Y.D., Mclean A. Кинетика неизотермического восстановления в системе Fe-Cu-O с использованием h3. ДЖОМ. 2019;71:1813–1821. doi: 10.1007/s11837-019-03402-1. [CrossRef] [Google Scholar]

17. Чжан Б., Ню Л., Чжан Т., Ли З., Чжан Д., Чжэн С. Альтернативное восстановление медного штейна в процессе восстановления медного шлака. ISIJ Междунар. 2017; 57: 775–781. doi: 10. 2355/isijinternational.ISIJINT-2016-631. [CrossRef] [Google Scholar]

18. Чжан Б., Чжан Т., Ню Л., Лю Н., Доу З., Ли З. Умеренное разбавление медного шлака природным газом. ДЖОМ. 2018;70:47–52. doi: 10.1007/s11837-017-2670-6. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

19. Фрейзмут А. Применение карбида кальция в черной металлургии. Металлург. 1997; 41: 56–60. doi: 10.1007/BF02764762. [CrossRef] [Google Scholar]

20. Вайнман С., Исхейм Д., Колли Р.П., Бхат С.П., Сейдман Д.Н., Файн М.Э. Высокопрочная низкоуглеродистая ферритная сталь, содержащая выделения Cu–Fe–Ni–Al–Mn. Металл. Матер. Транс. А. 2008; 39: 363–373. doi: 10.1007/s11661-007-9417-x. [CrossRef] [Google Scholar]

21. Enneffati M., Rasheed M., Louati B., Guidara K., Barille R. Морфология, УФ-видимое и эллипсометрические исследования ортованадата натрия и лития. Опц. Квант. Электрон. 2019;51:1–19. doi: 10.1007/s11082-019-2015-5. [CrossRef] [Google Scholar]

22. Enneffati M., Louati B., Guidara K. , Rasheed M., Barille R. Характеристика кристаллической структуры и поведение электропроводности переменного тока ортофосфата натрия-кадмия. Дж. Матер. науч. господин. Электрон. 2018;29:171–179. doi: 10.1007/s10854-017-7901-7. [CrossRef] [Google Scholar]

23. Бейл С., Белисл Э., Чартранд П., Дектерой С., Эрикссон Г., Хак К., Юнг И., Канг Ю., Меланкон Дж., Пелтон А. , и другие. Программное обеспечение и базы данных FactSage для термохимии — последние разработки. Кальфад. 2009 г.;32:295–311. doi: 10.1016/j.calphad.2008.09.009. [CrossRef] [Google Scholar]

24. Lindstrom D., Du S.C. Кинетическое исследование десульфурации чугуна с использованием CaO и CaC ₂ . Металл. Матер. Транс. Б. 2015; 46:83–92. doi: 10.1007/s11663-014-0195-8. [CrossRef] [Google Scholar]

25. Coudure J.M., Irons G.A. Влияние гранулометрического состава карбида кальция на кинетику десульфурации чугуна. ISIJ Междунар. 1994; 34: 155–163. doi: 10.2355/isijinternational.34.155. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

26. Уайлд Г., Перепецко Ю.Х. Смачивание критической точки на метастабильной химической бинодали в переохлажденных сплавах Fe–Cu. Acta Mater. 1999;47:3009–3021. doi: 10.1016/S1359-6454(99)00165-2. [CrossRef] [Google Scholar]

27. Salje G., Fellerkniepmeier M. Диффузия и растворимость меди в железе. Дж. Заявл. физ. 1977; 48: 1833–1839. дои: 10.1063/1.323934. [CrossRef] [Google Scholar]

28. Zhang Y., Fruehan R.J. Влияние размера пузырьков и химической реакции на вспенивание шлака. Металл. Матер. Транс. Б. 1995;26:803–812. doi: 10.1007/BF02651727. [CrossRef] [Google Scholar]

Что такое медные сплавы? | 8 категорий медных сплавов

Медь известна своей превосходной электро- и теплопроводностью. По сравнению с другими металлами медь довольно универсальна в формировании сплавов. Существует более 400 видов медных сплавов. Благодаря уникальным свойствам сплава каждый из них подходит для конкретных применений. Способ определения состава сплава зависит от расчетных нагрузок и требуемой коррозионной стойкости. В следующей таблице перечислены медные сплавы, широко применяемые в промышленности.

Stinco отливает различные типы медных сплавов, в основном желтую латунь, высокопрочную латунь, кремнистую латунь, бронзу, алюминиевую бронзу, свинцово-оловянную бронзу, фосфорную бронзу, кремнистую бронзу. Наши медные сплавы проходят строгий контроль качества и соответствуют международным стандартам. Пожалуйста, проверьте Спецификацию материала.

Медные сплавы	Подкатегории	Технические характеристики
Медь		Это цветной переходный металл, который можно использовать отдельно или в сочетании с другими металлами для образования сплавов.
Латунь	Желтая латунь Высокопрочная латунь/марганцевая латунь Красная латунь Золотая латунь Серебряная латунь Желтая латунь	Латунь — это сплав меди и цинка. Количество цинка влияет на типы и марки латуни. Существует более 60 видов латуни. В зависимости от состава они обладают различными свойствами, такими как пластичность, прочность, твердость, цвет и коррозионная стойкость. Обрабатываемость и проводимость также различаются в зависимости от типа латуни. Тем не менее, латунь более ковкая, чем бронза, и ее легче отливать. Обрабатываемость латуни делает ее идеальным материалом для деталей котлов, теплообменников, электроники, зубчатых колес, музыкальных инструментов и сантехники. Латунь также обладает противомикробным и антибактериальным действием. Он убивает микроорганизмы в течение нескольких часов после контакта, и этот антимикробный эффект длится долго.
	Gunmetals (красная латунь)	Gunmetals — это сплавы меди с оловом, цинком и свинцом. Они легко отливаются и обладают хорошей прочностью и коррозионной стойкостью. Первоначально этот тип латуни использовался для изготовления оружия, но также используется для гидравлического и парового литья, зубчатых колес и труб.
Бронза	Бронза/медно-оловянные сплавы Алюминиевая бронза Свинцово-оловянная бронза/бронза с высоким содержанием свинца и олова Фосфорная бронза	Бронза – это сплав меди и олова. Некоторые доступные в настоящее время бронзы содержат не олово, а другие металлы, такие как алюминий, свинец, фосфор и цинк. Бронза более жесткая, чем чистая медь и железо, и, следовательно, гораздо более устойчива к коррозии. Алюминиевая бронза может содержать до 16% алюминия и является достаточно прочной и устойчивой к коррозии. Поэтому он часто используется в морских приложениях, таких как шестерни, корабельные гребные винты, лопасти турбин, фитинги и насосы. Свинцово-оловянная бронза и свинцово-оловянная бронза содержат свинец. Содержание свинца снижает прочность этих двух типов бронзы, но обеспечивает хорошую обрабатываемость. Эти два типа бронзы часто используются в подшипниках, бытовой технике, машинах, насосах и упорных шайбах. Фосфор — еще одна возможная добавка к бронзе, помогающая повысить прочность сплава. Фосфористая бронза часто используется для изготовления втулок, плунжеров насосов и клапанов.
Медно-никелевый сплав	Медно-никелевые сплавы, Медно-никелевый сплав	Это сплавы меди с никелем. Они демонстрируют хорошую пластичность, прочность и коррозионную стойкость, особенно в морских условиях. Они популярны в морской технике, потому что они легко поддаются обработке и обладают отличной стойкостью к водной коррозии и макрообрастанию. Медно-никелево-железный сплав представляет собой медный сплав, содержащий никель, марганец, железо и свинец. Этот сплав с серебристым внешним видом устойчив к потускнению, коррозии и легко обрабатывается. Медно-никелево-железный сплав можно использовать для котлов, соединительных проводов, труб, компонентов теплообменников, насосов, клапанов. Кроме того, они идеально подходят для морских применений, таких как фланцы морской воды, конденсаторы морской воды, трубы, фитинги, насосы, клапаны.
Медно-бериллиевые сплавы		Сплав проходит полную термообработку и нагартование. Механические свойства медно-бериллиевого сплава аналогичны свойствам легированной стали. Этот сплав обладает самой высокой прочностью и твердостью среди всех сплавов на основе меди. Поэтому он подходит для металлообработки, формовки и механической обработки. Медно-бериллиевый сплав обладает превосходной устойчивостью к коррозии и биообрастанию. В результате он широко используется в морских приложениях и является идеальным материалом для опасных сред, точных измерительных устройств и аэрокосмических приложений.
Кремниевая бронза и кремниевая латунь		Медные сплавы, содержащие кремний, обладают умеренно высокой прочностью, хорошей износостойкостью и хорошей стойкостью к водной коррозии. Кремниевая бронза легко поддается литью благодаря своей текучести во время литья. Он устойчив к коррозии и менее хрупкий. Он меньше сжимается при охлаждении и поэтому подходит для литья изделий сложной формы и геометрии. Он также имеет приятную отделку поверхности и несущие свойства. Этот медный сплав часто используется в аэрокосмической промышленности, морском оборудовании, электрических компонентах и ​​оборудовании для химической обработки. Силиконовая латунь — мягкий сплав, но обладает хорошей прочностью. Он имеет более низкую электропроводность и высокую коррозионную стойкость. Он часто используется в средах, подверженных воздействию химикатов, гидравлических жидкостей, смазочных материалов, соленой воды и морской атмосферы. Кремниевая латунь также обладает хорошей текучестью во время литья и подходит для литья морских компонентов, таких как шестерни, гребные винты и детали клапанов.
Кованая медь		Кованый медный сплав — это переработанный медный сплав, используемый в различных областях и областях для изготовления различных деталей и компонентов. Обработка может включать прокатку, экструзию и ковку. Кованая медь отличается от литой меди химическими свойствами. Поэтому выбор между деформируемыми и литыми медными сплавами зависит от требуемой конструкции и качества готовых деталей. Некоторые области применения кованых медных сплавов включают транспортировку энергии и газа, пищевую промышленность, электронное оборудование, телекоммуникационные средства, оборудование для термической обработки и сварочное оборудование.

Какие металлы относятся к цветным? (Полное руководство)

Цветные металлы — это сплавы или металлы, не содержащие заметного количества железа. Все чистые металлы являются цветными элементами, за исключением железа (Fe), которое также называют ферритом от латинского слова «ferrum», что означает «железо».

Цветные металлы, как правило, дороже, чем черные металлы, но они используются из-за их желательных свойств, включая легкий вес (алюминий), высокую проводимость (медь), немагнитные свойства или устойчивость к коррозии (цинк). Некоторые цветные металлы используются в черной металлургии, например, бокситы, которые используются в качестве флюса в доменных печах. Другие цветные металлы, в том числе хромит, пиролюзит и вольфрамит, используются для изготовления ферросплавов. Однако многие цветные металлы имеют низкую температуру плавления, что делает их менее подходящими для применения при высоких температурах.

Существует большое количество цветных металлов, включая все металлы и сплавы, не содержащие железа. Цветные металлы включают алюминий, медь, свинец, никель, олово, титан и цинк, а также медные сплавы, такие как латунь и бронза. Другие редкие или драгоценные цветные металлы включают золото, серебро и платину, кобальт, ртуть, вольфрам, бериллий, висмут, церий, кадмий, ниобий, индий, галлий, германий, литий, селен, тантал, теллур, ванадий и цирконий.

Цветные металлы обычно получают из полезных ископаемых, таких как карбонаты, силикаты и сульфиды, перед очисткой электролизом.

Разница между черными и цветными металлами заключается в том, что черные металлы содержат железо. Черные металлы, такие как чугун или углеродистая сталь, имеют высокое содержание углерода, что обычно делает их уязвимыми для ржавчины при воздействии влаги. Однако это не относится к кованому железу, которое устойчиво к ржавчине благодаря своей чистоте, и к нержавеющей стали, которая защищена от коррозии присутствием хрома.

Содержание

Нажмите на ссылки ниже, чтобы перейти к разделу руководства:

• История
• Цветные металлы и переработка
• Использование и свойства
• Цветные металлы и литье
• Общие цветные металлы и сплавы
• Сплавы
• Заключение

Цветные металлы были первыми металлами, которые люди использовали в металлургии. Медь, золото и серебро были привлекательными материалами для первых людей, тем более что эти металлы не были так подвержены коррозии, как черные металлы.

Медь была первым металлом, из которого стали изготавливать предметы (во время «медного века»), тогда как золото, серебро и медь заменили дерево и камень в некоторых ранних применениях, поскольку им можно было придавать различные формы. Редкость этих металлов означала, что они часто использовались для изготовления предметов роскоши. Создание бронзы путем сплавления меди с оловом привело к бронзовому веку, который последовал за медным веком.

Металлолом цветных металлов, как правило, перерабатывается и составляет важную часть металлургической промышленности, где новые металлы производятся с использованием металлолома. Это может включать переплавку и переплавку цветных металлов. Переработанные цветные металлы получают из промышленных отходов, отходов технологий (таких как медные кабели) и даже из выбросов твердых частиц.

Цветные металлы используются для широкого круга коммерческих, промышленных и жилых помещений. Это может потребовать тщательного выбора материалов в соответствии с их механическими свойствами, включая то, насколько легко металлу можно придать форму и будут ли эти свойства изменяться в процессе.

Многие свойства черных металлов можно найти в цветных материалах, например, алюминиевые или титановые сплавы могут в некоторых случаях заменить сталь, а магнитные свойства железа могут быть имитированы кобальтом, никелем или редкоземельными элементами, которые были легированы.

Однако, поскольку цветные металлы часто более дороги, они, как правило, используются из-за их уникальных свойств, а не просто как замена стали. Эти атрибуты включают меньший вес, проводимость, коррозионную стойкость и немагнитные свойства. Цветные металлы также имеют тенденцию быть более мягкими и ковкими, чем черные металлы, а это означает, что они также могут использоваться в эстетических целях, как золото и серебро.

Свойства цветных металлов включают:

• Простота изготовления (включая обрабатываемость, литье и сварку)
• Высокая коррозионная стойкость
• Хорошая тепло- и электропроводность
• Низкая плотность
• Немагнитный
• Красочный

Металлы, как черные, так и цветные, могут быть отлиты в готовую деталь или отлиты в промежуточную форму, такую ​​как слиток, прежде чем они будут экструдированы, кованы, прокатаны, кованы или обработаны в желаемую форму. Реакция цветных металлов на эти процессы более жесткая, чем у черных металлов, а это означает, что свойства литых или деформируемых форм из одного и того же металла или сплава могут различаться.

Важно выбрать правильный металл, чтобы сбалансировать производительность и эстетику, так как это может повлиять на методы производства. В то время как черные металлы, как правило, выбирают для отливок, цветные металлы также могут быть выбраны из-за таких свойств, как коррозионная стойкость, отсутствие магнетизма или веса, а не прочности на растяжение. Такие материалы, как бронза или латунь, также могут быть выбраны из-за внешнего вида или традиции.

Поскольку они включают любой металл, не содержащий железа, существует множество различных цветных металлов и сплавов. Вот некоторые свойства и распространенные области применения некоторых наиболее распространенных цветных металлов:

1. Медь

Медь использовалась людьми на протяжении тысячелетий и до сих пор широко используется в промышленности. Добавление медных сплавов, латуни (медь и цинк) и бронзы (медь и олово) еще больше расширило использование этого цветного металла (подробности об этих сплавах см. Ниже).

Свойства меди и ее сплавов включают высокую теплопроводность, высокую электропроводность, хорошую коррозионную стойкость и высокую пластичность.

Эти свойства позволили использовать медь и ее сплавы для теплообменников и нагревательных сосудов, в качестве электрического проводника в электропроводке или двигателях, в качестве кровельного материала, для водопроводной арматуры, а также для кастрюль и статуй.

Медь также окисляется до зеленого цвета.

2. Алюминий

Алюминий является важным металлом, который используется в самых разных областях благодаря его малому весу и простоте обработки. Несмотря на то, что алюминий является относительно дорогим материалом, он также является основным металлом для многих сплавов.

Будучи устойчивым к коррозии и хорошим проводником тепла и электричества (хотя и в меньшей степени, чем медь), а также обладая хорошей пластичностью и ковкостью, алюминий может потребовать отжига, так как после холодной обработки он становится твердым.

Легкий вес алюминия делает его идеальным для использования в аэрокосмической и автомобильной промышленности, а также для использования на яхтах. Алюминий также содержится в велосипедных рамах, кастрюлях и банках для напитков.

3. Свинец

На протяжении веков свинец использовался для различных целей, в том числе для изготовления пуль, топлива и даже красок. Однако было обнаружено, что он вреден для здоровья при попадании в атмосферу, в то время как другие приложения также причиняли вред пользователям.

Свинец является самым тяжелым металлом и устойчив к коррозии. Он также не вступает в реакцию со многими химическими веществами и является мягким и податливым.

Хотя многие из его прежних применений больше не разрешены, свинец по-прежнему широко используется в батареях, силовых кабелях и резервуарах с кислотой.

4. Цинк

Цинк веками использовался в качестве легирующего элемента, в частности, для легирования стали для различных целей, а также для легирования меди для создания латуни.

Оцинкованные материалы с легирующими элементами придают им большую устойчивость к ржавчине, что позволяет использовать их для ограждений из рабицы, ограждений, подвесных мостов, фонарных столбов, металлических крыш, теплообменников и кузовов автомобилей. Цинк также используется в качестве расходуемого анода в катодной защите (CP) и в качестве анодного материала для аккумуляторов. Оксид цинка также используется в качестве белого пигмента в красках и для рассеивания тепла при производстве резины.

5. Серебро

Серебро веками использовалось как драгоценный металл. Обладая самой высокой электропроводностью, теплопроводностью и отражательной способностью из всех металлов, серебро также мягкое и ковкое при нагревании и обладает высокой устойчивостью к коррозии.

Серебро, используемое для изготовления ювелирных изделий и валюты, также используется в солнечных панелях, для фильтрации воды, в электрических контактах и ​​проводниках, а также в витражах и даже в специализированных кондитерских изделиях.

6. Золото

Еще один драгоценный металл, который использовался в ювелирных изделиях и чеканке монет. Золото является наиболее ковким из металлов, а также пластичным и устойчивым к коррозии и многим другим химическим реакциям.

Благодаря своей электропроводности золото используется в компьютерных устройствах, а также для защиты от инфракрасного излучения, для производства цветного стекла, сусального золота, а также для реставрации зубов.

7. Титан

Титан был впервые обнаружен в 1791 году и обладает хорошей коррозионной стойкостью и самым высоким отношением прочности к плотности среди всех металлических элементов. Нелегированная, она такая же прочная, как некоторые стали, но менее плотная.

Его можно сплавлять с металлами, включая железо и алюминий, для создания прочных, но легких сплавов для аэрокосмической, автомобильной, сельскохозяйственной, военной, медицинской и спортивной промышленности, а также для изготовления ювелирных изделий и мобильных телефонов.

Сплавы смешивают металл с элементом для улучшения свойств или эстетики, например, с латунью, которая представляет собой смесь меди и цинка. Сплавы могут быть как черными, так и цветными по своей природе, хотя цветные металлы могут потребовать отделки в качестве защиты или для улучшения внешнего вида продукта из сплава.

Обычные сплавы цветных металлов включают бронзу и латунь, которые отливались с бронзового века. Эти сплавы плавятся при более низких температурах, чем железосодержащие материалы, и хорошо отливаются, что делает их идеальными для декоративных целей. Несмотря на то, что бронза и латунь мягче стали, они устойчивы к коррозии даже в присутствии соли и поэтому широко используются для изготовления фитингов на лодках. Латунь также устойчива к истиранию, когда металл изнашивается сам по себе. Это означает, что латунь также можно использовать для изготовления механических деталей и механической обработки для создания таких предметов, как замки, подшипники и молнии. Бронза тверже латуни, хотя оба они довольно дороги, так как в их основе лежит медь. Латунь создается как сплав меди и цинка, а бронза — это сплав меди с алюминием и/или никелем.

На протяжении тысячелетий люди использовали различные цветные металлы для различных целей. Области применения этих универсальных материалов варьируются от декоративных до электроники, аэрокосмической промышленности и других областей.

Цветные металлы, хотя и способны имитировать свойства некоторых черных металлов, обычно выбираются из-за их собственных уникальных свойств. Эти атрибуты включают легкий вес, немагнитные свойства и коррозионную стойкость. Эти металлы также имеют тенденцию быть более ковкими, чем черные металлы, что позволяет использовать их в декоративных целях, например, в ювелирных изделиях или для изготовления статуй.

Медно-железный сплав | ESPI Metals

Лист данных о безопасности

1 Идентификация продукта и поставщика

Наименование продукта : Copper-Iru -Fe

Поставщик :             ESPI Metals

                                    1050 Benson Way

Ashland, OR 97520

Телефон : 800-638-2581

Факс : 541-488-8313

Электронная почта : этот адрес электронной почты защищается от Spampots. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Emergency :         Infotrac 800-535-5053 (США) или 352-323-3500 (круглосуточно)

Рекомендуемое использование :  Научные исследования

2   HAZARDS IDENTIFICATION  

GHS Classification (29 CFR 1910.1200) :   Not classified as hazardous

GHS Label Elements :

Signal Word : N/A

Заявления об опасности : Н/Д

Меры предосторожности :   Н/Д

3   СОСТАВ/ИНФОРМАЦИЯ О КОМПОНЕНТАХ

Ингредиент : CAS# : % : EC# :

Медная 7440-50-8 70 231-159-6

Iron 7439-89-6311-096-6

Iron 7439-89-631-096-4

Iron 7439-89-631-096-6

Iron 7439-89-631-096-6

4   МЕРЫ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ

Общие меры : При нормальном обращении и использовании воздействие твердых форм этого материала представляет небольшую опасность для здоровья. Последующие операции, такие как шлифовка, плавка или сварка, могут привести к образованию потенциально опасной пыли или паров, которые можно вдыхать или попадать на кожу или в глаза.

ВДЫХАНИЕ : Вынести на свежий воздух, обеспечить тепло и покой, дать кислород, если дыхание затруднено. Обратитесь за медицинской помощью.

ПРОГЛАТЫВАНИЕ : Прополоскать рот водой. Не вызывает рвоту. Обратитесь за медицинской помощью. Никогда не вызывайте рвоту и не давайте ничего перорально человеку, находящемуся без сознания.

КОЖА : Снять загрязненную одежду, очистить кожу щеткой, промыть пораженный участок водой с мылом. Обратитесь за медицинской помощью, если симптомы сохраняются.

ГЛАЗА : Промывать глаза теплой водой, в том числе под верхними и нижними веками, в течение не менее 15 минут. Обратитесь за медицинской помощью, если симптомы сохраняются.

Наиболее важные симптомы/последствия, острые и замедленные : Может вызывать раздражение. См. раздел 11 для получения дополнительной информации.

Указание на неотложную медицинскую помощь и специальное лечение : Другой соответствующей информации нет.

5   ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРЫ

Средства пожаротушения : Используйте средства пожаротушения, подходящие для окружающего материала и типа пожара.

Неподходящие средства пожаротушения : Информация отсутствует.

Особые опасности, исходящие от материала : Этот продукт не представляет опасности возгорания или взрыва при поставке. Мелкая стружка, мелкая стружка и пыль от обработки могут воспламениться. В условиях пожара может выделять пары оксидов металлов.

Специальное защитное оборудование и меры предосторожности для пожарных : Полное лицо, автономный дыхательный аппарат и полная защитная одежда, когда это необходимо.

6   МЕРЫ ПРИ СЛУЧАЙНОМ ВЫБРОСЕ

Меры личной безопасности, защитное снаряжение и аварийные процедуры : Носите соответствующие средства защиты органов дыхания и защиты, указанные в разделе 8. Избегайте образования пыли. Избегать попадания на кожу и глаза. Избегайте вдыхания пыли или дыма.

Методы и материалы для локализации и очистки : Подмести или вычерпать. Поместите в закрытый контейнер для дальнейшей обработки и утилизации. Металлолом можно сдать на переработку.

Меры предосторожности по охране окружающей среды : Не допускать попадания в канализацию или попадания в окружающую среду.

7   ОБРАЩЕНИЕ И ХРАНЕНИЕ

Меры предосторожности для безопасного обращения : Избегайте образования пыли. Обеспечьте достаточную вентиляцию, если образуется пыль. Информацию о средствах индивидуальной защиты см. в разделе 8.

Условия безопасного хранения : Хранить в герметичном контейнере. Хранить в прохладном, сухом месте. См. раздел 10 для получения дополнительной информации о несовместимых материалах.

8 Управление воздействием и личная защита

Ограничения воздействия : OSHA/PEL : ACGIH/TLV :

Справление 0,1132 3 ^{. 00032 3 . 00032 3 . 00032 3 . 00032 3 . . . 3 . . 3 . . 3 . . 3 . . . .} :

.0032 3

Железо                      Предел воздействия не установлен      Предел воздействия не установлен

Технические средства контроля : Обеспечьте достаточную вентиляцию для поддержания воздействия ниже профессиональных пределов. Когда это возможно, использование местной вытяжной вентиляции или других средств технического контроля является предпочтительным методом контроля воздействия переносимой по воздуху пыли и дыма для соблюдения установленных пределов воздействия на рабочем месте. Используйте хорошие методы уборки и санитарии. Не используйте табак или пищу в рабочей зоне. Тщательно мойте перед едой или курением. Не сдувайте пыль с одежды или кожи сжатым воздухом.

Защита органов дыхания : Если допустимые уровни превышены, используйте противопылевой респиратор, одобренный NIOSH.

Защита глаз : Защитные очки

Защита кожи : Обычно не требуется. Надевайте непроницаемые перчатки, при необходимости защитную рабочую одежду.

.0003

Color : Reddish Metallic

Запах : без запаха

Порог запаха : не определяется

PH : N/A

9000 1251 12121212121212121212121212121212125112125111251121212121212. data

Температура воспламенения :                                      Н/Д

Скорость испарения : N/A

Платежеспособность : NO. Плотность пара :                          Н/Д

Относительная плотность (удельный вес) :     Нет данных

Растворимость в H ₂ O : нерастворимый

Коэффициент раздела (n-октанол/вода) : Не определено

Аутогрирование. данные

Вязкость :                                   Н/Д1252

Реакционная способность : Нет данных

Химическая стабильность : Стабилен при соблюдении рекомендуемых условий хранения.

Возможность опасных реакций : Нет данных

Условия, которых следует избегать : Избегайте образования или накопления мелких частиц или пыли.

Несовместимые материалы : Кислоты, окислители.

Опасные продукты разложения : Дым оксида металла.

11   ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вероятные пути воздействия : Вдыхание, кожа, глаза. Продукт в состоянии поставки не представляет опасности при вдыхании; однако последующие операции могут привести к образованию пыли или паров, которые можно вдыхать.

Симптомы воздействия : Мелкие частицы/пыль могут раздражать кожу и глаза.

Острые и хронические эффекты :

Медь: Медь является микроэлементом, необходимым для здоровья человека. Хроническое воздействие медной пыли может раздражать дыхательные пути, нос, рот и глаза и вызывать головные боли, головокружение, тошноту и диарею. Проглатывание чрезмерного количества меди может вызвать желудочно-кишечные расстройства. Хронический прием внутрь может повредить печень и почки.

Железо: Раздражающие дыхательные пути, соединения железа могут вызвать легочный фиброз при вдыхании пыли. Вдыхание больших количеств железа может вызвать пневмокониоз. Хроническое вдыхание мелкодисперсного порошка может вызвать хроническое отравление железом и патологическое отложение железа в тканях организма. Проглатывание может вызвать рвоту, диарею, розовую мочу, черный стул и повреждение печени. Соединения железа также могут вызывать повреждение почек.

Острая токсичность : Нет данных

Канцерогенность y: Никакие компоненты этого сплава не были идентифицированы NTP или IARC как канцерогенные.

Насколько нам известно, химические, физические и токсикологические характеристики вещества полностью не известны.

12 Экологическая информация

Экотоксичность : Нет данных

СТАРИВЕНТНОСТЬ И ДЕГРЕЙСТВО : НЕТ ДАННЫЕ

Биоаккулюс. 1252 : Нет данных

Мобильность в почве : Нет данных

Другие неблагоприятные эффекты : Отсутствует дополнительная соответствующая информация.

Упаковка : Утилизировать в соответствии с федеральными, государственными и местными нормами.

. N/A

Группа упаковки :                      N/A

Загрязнитель морской среды :                              

30003

15   НОРМАТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Перечислено TSCA : Перечислены все компоненты.

Регламент (ЕС) № 1272/2008 (CLP) : Н/Д

Канада Классификация WHMIS (CPR, SOR/88-66) : Н/Д

Рейтинги HMIS 5 : 5 : 0     Воспламеняемость : 0     Реакционная способность : 0

Рейтинги NFPA : Здоровье : 0     Воспламеняемость : 0      Реактивность : 0

Оценка химической безопасности : Оценка химической безопасности не проводилась.

16   ДРУГАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Информация, содержащаяся в этом документе, основана на уровне наших знаний на момент публикации и считается правильной, но не претендует на то, чтобы быть всеобъемлющей и должна быть используется только как ориентир. ESPI Metals не дает никаких заверений или гарантий в отношении информации, содержащейся в этом документе, или любого использования продукта на основе этой информации. ESPI Metals не несет ответственности за любой ущерб, возникший в результате обращения или контакта с вышеуказанным продуктом. Пользователи должны убедиться, что у них есть все текущие данные, относящиеся к их конкретному использованию.

Подготовлено :             ESPI Metals

Пересмотрено/пересмотрено :   Январь 2015 г.

Кат. №	СМ3960
Материал	C1940 Медно-железный сплав
Толщина	0,1–0,8 мм
Форма	Полоса

Лента из медно-железного сплава C1940 обладает хорошей адгезией, хорошей коррозионной стойкостью, хорошей паяемостью. Stanford Advanced Materials (SAM) имеет богатый опыт в производстве и поставке высококачественной ленты из медно-железного сплава C1940.

Сопутствующие товары: Лента из фосфористой бронзы, C2400 Латунная катушка и полоса, C2100 Латунная катушка и полоса

Лента из медно-железного сплава C1940 Описание

Лента из медно-железного сплава C1940 обладает хорошей адгезией, хорошей коррозионной стойкостью и хорошей паяемостью. Диапазон толщины покрытия широк, а толщина покрытия равномерна.

C1940 Ленты из медно-железного сплава Спецификации

C1940 Ленты из медно-железного сплава Применение

Автомобильная, телекоммуникационная, электронная и электротехническая промышленность.

Лента из медно-железного сплава C1940

  Упаковка

С нашей полосой C1940 из медно-железного сплава бережно обращаются во время хранения и транспортировки, чтобы сохранить качество нашего продукта в его первоначальном состоянии.

ПОСЛЕДНЯЯ РЕКОМЕНДУЕМАЯ

CM4266 Медно-циркониевый порошок

CM4267 Теллуровый медный стержень

CM4268 Стержень из кремниевой бронзы

CM4269 Кремниевая бронзовая проволока для припоя

Слиток кремниевой бронзы CM4270

CU4272 Позолоченная медная фольга

CU4273 Луженая медная фольга

CU4274 Посеребренная медная фольга

ЗАПРОСИТЬ ЦЕНУ

Пожалуйста, укажите свои данные, и один из наших экспертов по материалам свяжется с вами в течение 24 часов.