Ковкостта се отнася до чувствителността на металите и сплавите към коване и други видове обработка под налягане. Може да бъде рисуване, щамповане, валцоване или пресоване. Пластичността на медта се характеризира не само с устойчивост на деформация, но и с пластичност. Какво е пластичност? Това е способността на метала да променя контурите си под налягане без разрушаване. Ковките метали са месинг, стомана, дуралуминий и някои други сплави на мед, магнезий, никел, алуминий. Именно те имат високо ниво на пластичност, съчетано с ниска устойчивост на деформация.
Мед
Чудя се как изглежда характеристиката на медта? Известно е, че това е елемент от 11-та група от 4-ти период от системата от химични елементи на Д. И. Менделеев. Неговият атом има номер 29 и се обозначава със символа Cu. Всъщност това е преходен пластичен метал с розово-златист цвят. Между другото, той има розов цвят, ако оксидният филм отсъства. От дълго време този елемент се използва от хората.
История
Един от първите метали, които хората започнаха активно да използват в домакинствата си, е медта. Наистина, той е твърде достъпен за получаване от руда и има малъктемпература на топене. От дълго време човешката раса познава седемте метала, които включват и медта. В природата този елемент е много по-често срещан от среброто, златото или желязото. Древни предмети, изработени от мед, шлака, са доказателство за нейното топене от руди. Те са открити при разкопките на село Чатал-Хуюк. Известно е, че през медната епоха медните неща са получили широко разпространение. В световната история той следва каменния.
S. А. Семьонов и колегите му проведоха експериментални изследвания, в които установиха, че медните инструменти са по-добри от каменните в много отношения. Те имат по-висока скорост на рендосване, пробиване, рязане и рязане на дървесина. А обработката на кост с меден нож продължава толкова дълго, колкото и с каменен. Но медта се счита за мек метал.
Много често в древни времена вместо мед са използвали нейната сплав с калай - бронз. Беше необходимо за производството на оръжия и други неща. И така, бронзовата епоха дойде да замени медната епоха. Бронзът е получен за първи път в Близкия изток през 3000 г. пр.н.е. AD: Хората харесваха здравината и отличната ковкост на медта. От получения бронз излязоха великолепни оръдия на труда и лов, прибори и украси. Всички тези предмети са открити при археологически разкопки. Тогава бронзовата епоха е заменена от желязната епоха.
Как можеше да се получи мед в древни времена? Първоначално се добива не от сулфид, а от малахитова руда. Всъщност в този случай нямаше нужда от предварителна стрелба. За да направите това, смес от въглища и руда се поставя в глинен съд. Съдът е поставен вплитка дупка и сместа се запалва. Тогава започна да се отделя въглероден оксид, който допринесе за редуцирането на малахита до свободна мед.
Известно е, че медни мини са построени в Кипър още през третото хилядолетие пр.н.е., където се е топила мед.
В земите на Русия и съседните държави медните мини възникват две хилядолетия преди Христа. д. Техните руини се намират и в Урал, и в Украйна, и в Закавказието, и в Алтай, и в далечен Сибир.
Индустриалното топене на мед е овладяно през тринадесети век. А през петнадесети в Москва е създаден Оръдието. Именно там от бронз бяха отлети оръдия с различни калибри. За направата на камбани е използвано невероятно количество мед. През 1586 г. от бронз е отлято Царското оръдие, през 1735 г. - Царската камбана, през 1782 г. е създаден Медният конник. През 752 г. занаятчии изработват великолепна статуя на Големия Буда в храма Тодай-джи. Като цяло списъкът с произведения на леярското изкуство е безкраен.
През осемнадесети век човек открива електричеството. Тогава огромни количества мед започнаха да отиват за производството на проводници и подобни продукти. През двадесети век проводниците се изработват от алуминий, но медта все още е от голямо значение в електротехниката.
Произход на името
Знаете ли, че Cuprum е латинското име за мед, произлизащо от името на остров Кипър? Между другото, Страбон нарича медни халки - град Халкид на Евбея е виновен за произхода на такова име. Повечето от древногръцките имена за мед ибронзовите предмети произлизат именно от тази дума. Те са намерили широко приложение в ковачеството, както и сред ковашките продукти и отливки. Понякога медта се нарича Aes, което означава руда или мина.
Славянската дума "мед" няма ясно изразена етимология. Може би е старо. Но много често се среща в най-древните литературни паметници на Русия. В. И. Абаев предположи, че тази дума идва от името на страната Мидия. Алхимиците нарекли медта "Венера". В по-древни времена се е наричал "Марс".
Къде се намира медта в природата?
Земната кора съдържа (4, 7-5, 5) x 10-3% мед (по маса). В речна и морска вода е много по-малко: 10-7% и 3 x 10-7% (по маса) съответно.
Медните съединения често се срещат в природата. Индустрията използва халкопирит CuFeS2, наречен меден пирит, борнит Cu5FeS4, халкоцит Cu 2S. В същото време хората намират и други медни минерали: куприт Cu2O, азурит Cu3(CO3) 2(OH)2, малахит Cu2CO3 (OH)2 и covelline CuS. Много често масата на отделните натрупвания на мед достига 400 тона. Медните сулфиди се образуват главно в хидротермални средтемпературни вени. Често в седиментните скали могат да се открият находища на мед - шисти и медни пясъчници. Най-известните находища са в Забайкалската територия Удокан, Жезказган в Казахстан, Мансфелд в Германия и медния пояс на Централна Африка. Намират се и други най-богати медни находищав Чили (Колхаузи и Ескондида) и САЩ (Моренси).
По-голямата част от медната руда се добива на открито. Съдържа от 0,3 до 1,0% мед.
Физически свойства
Много читатели се интересуват от описанието на медта. Това е пластичен розово-златист метал. Във въздуха повърхността му моментално се покрива с оксиден филм, който му придава особен интензивен червено-жълт оттенък. Интересното е, че тънките филми от мед имат синкаво-зелен цвят.
Осмий, цезий, мед и злато имат същия цвят, различен от сивото или среброто на други метали. Този цветен нюанс показва наличието на електронни преходи между четвъртата полупразна и запълнената трета атомна орбитала. Между тях има определена енергийна разлика, съответстваща на дължината на вълната на оранжевото. Същата система е отговорна за специфичния цвят на златото.
Какво друго е невероятно в медта? Този метал образува лицево-центрирана кубична решетка, пространствена група Fm3m, a=0,36150 nm, Z=4.
Медта е известна и с високата си електрическа и топлопроводимост. По токопроводимост той е сред металите на второ място. Между другото, медта има огромен температурен коефициент на съпротивление и е почти независима от работата си в широк температурен диапазон. Медта се нарича диамагнит.
Медните сплави са разнообразни. Хората са се научили да комбинират месинг с цинк и никел с мельхиор и олово с бабити,и бронз с калай и други метали.
Изотопи на медта
Медта се състои от два стабилни изотопа, 63Cu и 65Cu, които имат изобилие от 69,1 и 30,9 процента атомни съответно. Като цяло има повече от две дузини изотопи, които нямат стабилност. Най-дълго живеещият изотоп е 67Cu с период на полуразпад от 62 часа.
Как се получава мед?
Производството на мед е много интересен процес. Този метал се получава от минерали и медни руди. Основните методи за получаване на мед са хидрометалургия, пирометалургия и електролиза.
Нека разгледаме пирометалургичния метод. По този начин медта се получава от сулфидни руди, например халкопирит CuFeS2. Халкопиритната суровина съдържа 0,5-2,0% Cu. Първо, оригиналната руда се подлага на флотационно обогатяване. След това се окислява печено при температура 1400 градуса. След това калцинираният концентрат се топи за матиране. Силициев диоксид се добавя към стопилката за свързване на железния оксид.
Полученият силикат изплува като шлака и се отделя. На дъното остава мат - сплав от сулфиди CU2S и FeS. След това се разтопява по метода на Хенри Бесемер. За да направите това, разтопеният мат се излива в конвертора. След това съдът се продухва с кислород. А железният сулфид, който остава, се окислява до оксид и с помощта на силициев диоксид се отстранява от процеса под формата на силикат. Медният сулфид се окислява до меден оксид непълно, но след това се редуцира до метална мед.
Bполучената блистерна мед съдържа 90,95% от метала. След това се подлага на електролитно пречистване. Интересното е, че като електролит се използва подкиселен разтвор на меден сулфат.
Върху катода се образува електролитна мед, която има висока честота от около 99,99%. От получената мед се произвеждат различни артикули: проводници, електрическо оборудване, сплави.
Хидрометалургичният метод изглежда малко по-различен. Тук медните минерали се разтварят в разредена сярна киселина или в разтвор на амоняк. От приготвените течности медта се измества от метално желязо.
Химически свойства на медта
В съединенията медта показва две степени на окисление: +1 и +2. Първият от тях има тенденция към диспропорциониране и е стабилен само в неразтворими съединения или комплекси. Между другото, медните съединения са безцветни.
Състоянието на окисление +2 е по-стабилно. Именно тя дава на солта син и синьо-зелен цвят. При необичайни условия могат да се приготвят съединения със степен на окисление +3 и дори +5. Последният обикновено се намира в купборанови анионни соли, получени през 1994 г.
Чиста мед не се променя във въздуха. Той е слаб редуктор, който не реагира с разредена солна киселина и вода. Окислява се от концентрирани азотни и сярни киселини, халогени, кислород, царска вода, неметални оксиди, халкогени. При нагряване реагира с халогеноводороди.
Ако въздухът е влажен, медта се окислява, за да образува основен меден(II) карбонат. Реагира страхотно със студена и гореща наситена сярна киселина, гореща безводна сярна киселина.
Медта реагира с разредена солна киселина в присъствието на кислород.
Аналитична химия на медта
Всеки знае какво е химия. Медта в разтвор е лесна за откриване. За да направите това, е необходимо платинената тел да се навлажни с тестовия разтвор и след това да се постави в пламъка на горелката на Bunsen. Ако в разтвора присъства мед, пламъкът ще бъде синьо-зелен. Трябва да знаете, че:
- Обикновено количеството мед в слабо кисели разтвори се измерва с помощта на сероводород: той се смесва с веществото. Като правило в този случай се утаява меден сулфид.
- В тези разтвори, където няма интерфериращи йони, медта се определя комплексно, йонометрично или потенциометрично.
- Малки количества мед в разтвори се измерват чрез спектрални и кинетични методи.
Използване на мед
Съгласете се, изучаването на медта е много забавно нещо. Така че този метал има ниско съпротивление. Благодарение на това качество медта се използва в електротехниката за производство на силови и други кабели, проводници и други проводници. Медните проводници се използват в намотките на силови трансформатори и електрически задвижвания. За да създадете горните продукти, металът е избран много чист, тъй като примесите незабавно намаляват електрическата проводимост. И ако има 0,02% алуминий в мед, неговата електрическа проводимост ще намалее с 10%.
Второто полезно качество на медта еотлична топлопроводимост. Поради това свойство се използва в различни топлообменници, топлинни тръби, радиатори и компютърни охладители.
И къде се използва твърдостта на медта? Известно е, че безшевните кръгли медни тръби имат забележителна механична якост. Те перфектно издържат на механична обработка и се използват за преместване на газове и течности. Обикновено те могат да бъдат намерени във вътрешни системи за газоснабдяване, водоснабдяване, отопление. Те се използват широко в хладилни агрегати и климатични системи.
Отличната твърдост на медта е известна на много страни. Така във Франция, Великобритания и Австралия медните тръби се използват за газоснабдяване на сгради, в Швеция - за отопление, в САЩ, Великобритания и Хонконг - това е основният материал за водоснабдяване.
В Русия производството на медни тръби за вода и газ се регулира от стандарта GOST R 52318-2005, а Федералният кодекс на правилата SP 40-108-2004 регулира тяхното използване. Тръбите от мед и нейните сплави се използват активно в енергетиката и корабостроенето за преместване на пара и течности.
Знаете ли, че медните сплави се използват в различни области на технологиите? От тях бронзът и месингът се считат за най-известни. И двете сплави включват колосално семейство материали, които освен цинк и калай могат да включват бисмут, никел и други метали. Например оръжейният метал, използван до деветнадесети век за направата на артилерийски оръдия, се състои от мед, калай и цинк. Рецептата му се променяше в зависимост от мястото ивреме за производство на инструмент.
Всеки знае отличната технологичност и високата пластичност на медта. Благодарение на тези свойства, невероятно количество месинг отива в производството на снаряди за оръжия и артилерийски боеприпаси. Прави впечатление, че авточастите са изработени от медни сплави със силиций, цинк, калай, алуминий и други материали. Медните сплави се характеризират с висока якост и запазват механичните си свойства по време на термична обработка. Тяхната устойчивост на износване се определя само от химическия състав и ефекта му върху структурата. Моля, имайте предвид, че това правило не важи за берилиев бронз и някои алуминиеви бронзи.
Медните сплави имат по-нисък модул на еластичност от стоманата. Основното им предимство може да се нарече малък коефициент на триене, комбиниран за повечето сплави с висока пластичност, отлична електрическа проводимост и отлична устойчивост на корозия в агресивна среда. По правило това са алуминиеви бронзи и медно-никелови сплави. Между другото, те са намерили своето приложение в чифтовете.
Практически всички медни сплави имат един и същ коефициент на триене. В същото време устойчивостта на износване и механичните свойства, поведението в агресивна среда пряко зависят от състава на сплавите. Пластичността на медта се използва в еднофазни сплави, а якостта се използва в двуфазни сплави. Купроникел (медно-никелова сплав) се използва за сечене на монети. Медно-никелови сплави, включително "Адмиралтейство", се използват в корабостроенето. Използват се за направата на тръби за кондензатори, които почистват отработената пара от турбината. Прави впечатление, че турбините се охлаждат с извънбордова вода. Медно-никеловите сплави имат невероятна устойчивост на корозия, така че са търсени в райони, подложени на агресивното въздействие на морската вода.
Всъщност медта е най-важният компонент на твърдите спойки - сплави с точка на топене от 590 до 880 градуса по Целзий. Именно те имат отлична адхезия към повечето метали, поради което се използват за здраво свързване на различни метални части. Това могат да бъдат тръбни фитинги или реактивни двигатели с течно гориво, изработени от различни метали.
И сега изброяваме сплавите, в които ковкостта на медта е от голямо значение. Дурал или дуралуминий е сплав от алуминий и мед. Тук медта е 4,4%. Сплави от мед и злато често се използват в бижутата. Те са необходими за увеличаване на здравината на продуктите. В крайна сметка чистото злато е много мек метал, който не може да бъде устойчив на механично натоварване. Артикулите, изработени от чисто злато, бързо се деформират и абразират.
Интересно е, че медните оксиди се използват за създаване на итрий-барий-меден оксид. Той служи като основа за производството на високотемпературни свръхпроводници. Медта се използва също за направата на батерии и електрохимични клетки от меден оксид.
Други приложения
Знаете ли, че медта често се използва като катализатор за полимеризация на ацетилен? Поради това свойство е разрешено медните тръбопроводи, използвани за транспортиране на ацетиленизползвайте само когато съдържанието на мед в тях не надвишава 64%.
Хората са се научили да използват ковкостта на медта в архитектурата. Фасадите и покривите от най-тънка медна ламарина служат безпроблемно 150 години. Това явление се обяснява просто: в медните листове процесът на корозия автоматично изгасва. В Русия медният лист се използва за фасади и покриви в съответствие с нормите на Федералния кодекс на правилата SP 31-116-2006.
В не много далечно бъдеще хората планират да използват мед като бактерицидни повърхности в клиниките, за да предпазят бактериите от движение на закрито. Всички повърхности, докоснати от човешката ръка - врати, дръжки, парапети, водопровод, плотове, легла - ще бъдат изработени от специалисти само от този удивителен метал.
Медна маркировка
Какви класове мед използва човек за производството на продуктите, от които се нуждае? Има много от тях: M00, M0, M1, M2, M3. Като цяло, марките мед се идентифицират по чистотата на тяхното съдържание.
Например, мед класове M1r, M2r и M3r съдържа 0,04% фосфор и 0,01% кислород, а класове M1, M2 и M3 - 0,05-0,08% кислород. Няма кислород в степен M0b, а в MO процентът му е 0,02%.
Така че нека да разгледаме по-отблизо медта. Таблицата по-долу ще предостави по-точна информация:
| Меден клас | M00 | M0 | M0b | M1 | M1p | M2 | M2r | M3 | M3r | M4 |
|
Процент съдържание мед |
99, 99 | 99, 95 | 99, 97 | 99, 90 | 99, 70 | 99, 70 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 00 |
27 класове мед
Има общо двадесет и седем класа мед. Къде човек използва такова количество медни материали? Помислете за този нюанс по-подробно:
- Cu-DPH материалът се използва за направата на фитинги, необходими за свързване на тръби.
- AMF е необходим за създаване на горещо валцувани и студено валцувани аноди.
- AMPU се използва за производството на студено валцувани и горещо валцувани аноди.
- M0 е необходим за създаване на токови проводници и високочестотни сплави.
- Материал M00 се използва за производството на високочестотни сплави и токови проводници.
- M001 се използва за производството на тел, гуми и други електрически продукти.
- M001b се изисква за производството на електрически продукти.
- M00b се използва за създаване на токови проводници, високочестотни сплави и устройства за електровакуумната индустрия.
- M00k - суровина за създаване на деформирани и отлети заготовки.
- M0b се използва за създаване на високочестотни сплави.
- M0k се използва за производството на отлети и деформирани заготовки.
- M1, необходими за производствототел и продукти на криогенната технология.
- M16 се използва за производството на устройства за вакуумната индустрия.
- M1E е необходим за създаване на студено валцувани фолио и лента.
- M1k е необходим за създаване на полуготови продукти.
- M1op се използва за производството на проводници и други електрически продукти.
- M1p се използва за направата на електроди, използвани за заваряване на чугун и мед.
- M1pE е необходим за производството на студено валцувани ленти и фолио.
- M1u се използва за създаване на студено валцувани и горещо валцувани аноди.
- M1f е необходим за създаване на лента, фолио, горещо валцувани и студено валцувани листове.
- M2 се използва за производство на висококачествени сплави на медна основа и полуготови продукти.
- M2k се използва за производството на полуготови продукти.
- M2p е необходим за направата на барове.
- M3 е необходим за производството на валцувани продукти, сплави.
- M3r се използва за създаване на валцувани продукти и сплави.
- MB-1 е необходим за създаване на бронзи, съдържащи берилий.
- MSr1 се използва за производството на електрически конструкции.
