Formbarhet avser metallers och legeringars mottaglighet för smide och andra typer av tryckbehandling. Det kan vara att rita, stämpla, rulla eller pressa. Koppars duktilitet kännetecknas inte bara av motstånd mot deformation, utan också av duktilitet. Vad är plasticitet? Detta är metallens förmåga att ändra sina konturer under tryck utan att förstöras. Formbara metaller är mässing, stål, duralumin och vissa andra koppar-, magnesium-, nickel-, aluminiumlegeringar. Det är de som har en hög nivå av plasticitet i kombination med låg motståndskraft mot deformation.
Copper
Jag undrar hur kännetecknet för koppar ser ut? Det är känt att detta är ett element i den 11: e gruppen av den fjärde perioden av systemet med kemiska element av D. I. Mendeleev. Dess atom har nummer 29 och betecknas med symbolen Cu. I själva verket är det en övergångsformig metall i en rosa-guld färg. Den har förresten en rosa färg om oxidfilmen saknas. Under lång tid har det här elementet använts av människor.
Historia
En av de första metallerna som folk började använda aktivt i sina hushåll är koppar. Det är faktiskt för tillgängligt för att få från malm och har en litensmält temperatur. Under lång tid har människosläktet känt till de sju metallerna, där även koppar ingår. I naturen är detta element mycket vanligare än silver, guld eller järn. Forntida föremål gjorda av koppar, slagg, är bevis på dess smältning från malmer. De upptäcktes under utgrävningarna av byn Chatal-Khuyuk. Det är känt att kopparsaker blev utbredda på kopparåldern. I världshistorien följer han stenen.
S. A. Semyonov och hans kollegor genomförde experimentella studier, där han fick reda på att kopparverktyg är överlägsna stenverktyg på många sätt. De har en högre hastighet att hyvla, borra, kapa och såga trä. Och att bearbeta ett ben med en kopparkniv varar lika länge som med en sten. Men koppar anses vara en mjuk metall.
Mycket ofta i gamla tider, istället för koppar, använde de dess legering med tenn - brons. Det var nödvändigt för tillverkning av vapen och annat. Så bronsåldern kom att ersätta kopparåldern. Brons erhölls först i Mellanöstern 3000 f. Kr. AD: Folk gillade styrkan och den utmärkta formbarheten hos koppar. Magnifika verktyg för arbete och jakt, redskap och dekorationer kom ut ur den resulterande bronsen. Alla dessa föremål finns i arkeologiska utgrävningar. Sedan ersattes bronsåldern av järnåldern.
Hur kunde man få koppar förr i tiden? Ursprungligen bröts den inte från sulfid, utan från malakitmalm. I det här fallet fanns det faktiskt inget behov av att delta i preliminär skjutning. För att göra detta placerades en blandning av kol och malm i ett lerkärl. Fartyget placerades iett grunt hål och blandningen sattes i brand. Sedan började kolmonoxid frigöras, vilket bidrog till att malakit reducerades till fri koppar.
Det är känt att koppargruvor byggdes på Cypern redan under det tredje årtusendet f. Kr., där koppar smältes.
I Rysslands och grannstaternas land uppstod koppargruvor två årtusenden f. Kr. e. Deras ruiner finns i Ural och i Ukraina och i Transkaukasien och i Altai och i det avlägsna Sibirien.
Industriell smältning av koppar bemästrades på 1200-talet. Och i den femtonde i Moskva skapades Cannon Yard. Det var där som vapen av olika kaliber gjuts av brons. En otrolig mängd koppar användes för att göra klockor. 1586 gjuts tsarkanonen av brons, 1735 - tsarklockan, 1782 skapades bronsryttaren. År 752 gjorde hantverkare en magnifik staty av den stora Buddha vid Todai-ji-templet. I allmänhet är listan över gjuterikonstverk oändlig.
På 1700-talet upptäckte människan elektricitet. Det var då som enorma volymer koppar började gå till tillverkning av trådar och liknande produkter. På 1900-talet tillverkades ledningar av aluminium, men koppar var fortfarande av stor betydelse inom elektroteknik.
Ursprunget till namnet
Vet du att Cuprum är det latinska namnet för koppar, som kommer från namnet på ön Cypern? Förresten, Strabo kallar koppar chalkos - staden Chalkis på Euboea är skyldig till ursprunget till ett sådant namn. De flesta av de antika grekiska namnen för koppar ochbronsföremål härstammar just från detta ord. De har funnit bred användning inom smide och bland smidesprodukter och gjutgods. Ibland kallas koppar för Aes, vilket betyder malm eller gruva.
Det slaviska ordet "koppar" har ingen uttalad etymologi. Kanske är den gammal. Men det finns mycket ofta i de äldsta litterära monumenten i Ryssland. V. I. Abaev antog att detta ord kom från namnet på landet Midia. Alkemisterna gav koppar smeknamnet "Venus". I äldre tider kallades det "Mars".
Var finns koppar i naturen?
Jordskorpan innehåller (4, 7-5, 5) x 10-3% koppar (i massa). I flod- och havsvatten är det mycket mindre: 10-7% respektive 3 x 10-7% (i vikt).
Kopparföreningar finns ofta i naturen. Industrin använder kalkkis CuFeS2, kallad kopparkis, bornit Cu5FeS4, chalcocit Cu 2S. Samtidigt hittar människor andra kopparmineraler: cuprit Cu2O, azurit Cu3(CO3) 2(OH)2, Malakit Cu2CO3 (OH)2 och covellin CuS. Mycket ofta når massan av individuella ansamlingar av koppar 400 ton. Kopparsulfider bildas huvudsakligen i hydrotermiska medeltemperaturådror. Ofta, i sedimentära bergarter, kan kopparavlagringar hittas - skiffer och kopparsandstenar. De mest kända fyndigheterna finns i Trans-Baikal-territoriet Udokan, Zhezkazgan i Kazakstan, Mansfeld i Tyskland och honungsbältet i Centralafrika. Andra rikaste kopparfyndigheter finnsi Chile (Colhausi och Escondida) och USA (Morenci).
Det mesta av kopparmalmen bryts i dagbrott. Den innehåller 0,3 till 1,0 % koppar.
Fysiska egenskaper
Många läsare är intresserade av beskrivningen av koppar. Det är en seg metall i rosa-guld. I luften täcks dess yta omedelbart med en oxidfilm, vilket ger den en speciell intensiv röd-gul nyans. Intressant nog har tunna filmer av koppar en blågrön färg.
Osmium, cesium, koppar och guld har samma färg, skiljer sig från grått eller silver i andra metaller. Denna färgnyans indikerar närvaron av elektroniska övergångar mellan den fjärde halvtomma och den fyllda tredje atomorbitalen. Mellan dem finns en viss energiskillnad som motsvarar våglängden för apelsin. Samma system är ansvarigt för den specifika färgen på guld.
Vad mer är fantastiskt med koppar? Denna metall bildar ett ansiktscentrerat kubiskt gitter, rymdgrupp Fm3m, a=0,36150 nm, Z=4.
Koppar är också känt för sin höga elektriska och termiska ledningsförmåga. När det gäller strömledning är den bland metallerna på andra plats. Förresten, koppar har en gigantisk temperaturkoefficient för motstånd och är nästan oberoende av dess prestanda över ett brett temperaturområde. Koppar kallas en diamagnet.
Kopparlegeringar är olika. Människor har lärt sig att kombinera mässing med zink och nickel med cupronickel och bly med babbits,och brons med tenn och andra metaller.
Isotoper av koppar
Koppar består av två stabila isotoper, 63Cu och 65Cu, som har en mängd av 69,1 respektive 30,9 atomprocent.. I allmänhet finns det mer än två dussin isotoper som inte har stabilitet. Den längsta levande isotopen är 67Cu med en halveringstid på 62 timmar.
Hur får man koppar?
Att tillverka koppar är en mycket intressant process. Denna metall erhålls från mineraler och kopparmalmer. De grundläggande metoderna för att erhålla koppar är hydrometallurgi, pyrometallurgi och elektrolys.
Låt oss överväga den pyrometallurgiska metoden. På så sätt erhålls koppar från sulfidmalmer, t.ex. kalkopirit CuFeS2. Kalkopiritråvara innehåller 0,5-2,0% Cu. Först utsätts den ursprungliga malmen för flotationsanrikning. Därefter oxideras den rostade vid en temperatur av 1400 grader. Därefter smälts det brända koncentratet till skärsten. Kiseldioxid tillsätts till smältan för att binda järnoxid.
Det resulterande silikatet flyter upp som slagg och separeras. Matt är kvar i botten - en legering av sulfider CU2S och FeS. Sedan smälts det enligt Henry Bessemers metod. För att göra detta hälls smält matte i omvandlaren. Kärlet renas sedan med syre. Och järnsulfiden som blir kvar oxideras till oxid och avlägsnas med hjälp av kiseldioxid från processen i form av silikat. Kopparsulfid oxideras ofullständigt till kopparoxid, men reduceras sedan till metallisk koppar.
Bden resulterande blisterkopparn innehåller 90,95 % av metallen. Sedan utsätts den för elektrolytisk rening. Intressant nog används en surgjord lösning av kopparsulfat som en elektrolyt.
Elektrolytisk koppar bildas på katoden, som har en hög frekvens på cirka 99,99 %. En mängd olika föremål är gjorda av koppar: ledningar, elektrisk utrustning, legeringar.
Den hydrometallurgiska metoden ser lite annorlunda ut. Här löses kopparmineral i utspädd svavelsyra eller i ammoniaklösning. Från de beredda vätskorna undanträngs koppar av metalliskt järn.
Kemiska egenskaper hos koppar
I föreningar visar koppar två oxidationstillstånd: +1 och +2. Den första av dem tenderar att disproportionera och är endast stabil i olösliga föreningar eller komplex. Förresten, kopparföreningar är färglösa.
Oxidationstillstånd +2 är stabilare. Det är hon som ger s altet blå och blågrön färg. Under ovanliga förhållanden kan föreningar med ett oxidationstillstånd på +3 och till och med +5 framställas. Det senare finns vanligtvis i cupbororane anjons alter erhållna 1994.
Ren koppar förändras inte i luften. Det är ett svagt reduktionsmedel som inte reagerar med utspädd s altsyra och vatten. Oxiderat av koncentrerade salpeter- och svavelsyror, halogener, syre, aqua regia, icke-metalloxider, kalkogener. När den upphettas reagerar den med vätehalogenider.
Om luften är fuktig oxiderar koppar och bildar basiskt koppar(II)karbonat. Den reagerar utmärkt med kall och varm mättad svavelsyra, varm vattenfri svavelsyra.
Koppar reagerar med utspädd s altsyra i närvaro av syre.
Analytisk kemi av koppar
Alla vet vad kemi är. Koppar i lösning är lätt att upptäcka. För att göra detta är det nödvändigt att fukta platinatråden med testlösningen och sedan föra den in i bunsenbrännarens låga. Om koppar finns i lösningen blir lågan blågrön. Du måste veta att:
- Vanligtvis mäts mängden koppar i lätt sura lösningar med vätesulfid: det blandas med ämnet. Som regel faller kopparsulfid ut i detta fall.
- I de lösningar där det inte finns några störande joner bestäms koppar komplexometriskt, jonometriskt eller potentiometriskt.
- Små mängder koppar i lösningar mäts med spektrala och kinetiska metoder.
Kopparanvändning
Håller med, att studera koppar är en mycket underhållande sak. Så denna metall har en låg resistivitet. På grund av denna kvalitet används koppar inom elektroteknik för produktion av kraft och andra kablar, ledningar och andra ledare. Koppartrådar används i lindningarna av krafttransformatorer och elektriska enheter. För att skapa ovanstående produkter väljs metallen mycket ren, eftersom föroreningar omedelbart minskar den elektriska ledningsförmågan. Och om det finns 0,02 % aluminium i koppar, kommer dess elektriska ledningsförmåga att minska med 10 %.
Den andra användbara kvaliteten på koppar ärutmärkt värmeledningsförmåga. På grund av denna egenskap används den i olika värmeväxlare, värmerör, kylflänsar och datorkylare.
Och var används kopparns hårdhet? Det är känt att sömlösa runda kopparrör har anmärkningsvärd mekanisk styrka. De klarar perfekt mekanisk bearbetning och används för att flytta gaser och vätskor. Vanligtvis kan de hittas i interna gasförsörjningssystem, vattenförsörjning, uppvärmning. De används ofta i kylaggregat och luftkonditioneringssystem.
Den utmärkta hårdheten hos koppar är känd för många länder. Så i Frankrike, Storbritannien och Australien används kopparrör för gasförsörjning till byggnader, i Sverige - för uppvärmning, i USA, Storbritannien och Hong Kong - är detta huvudmaterialet för vattenförsörjning.
I Ryssland regleras produktionen av vatten- och gaskopparrör av GOST R 52318-2005-standarden, och den federala koden SP 40-108-2004 reglerar deras användning. Rör gjorda av koppar och dess legeringar används aktivt inom kraftindustrin och varvsindustrin för att flytta ånga och vätskor.
Vet du att kopparlegeringar används inom olika teknikområden? Av dessa anses brons och mässing vara de mest kända. Båda legeringarna inkluderar en kolossal familj av material, som förutom zink och tenn kan innehålla vismut, nickel och andra metaller. Till exempel bestod gevärsmetall, som användes fram till artonhundratalet för att tillverka artilleripjäser, av koppar, tenn och zink. Dess recept ändrades beroende på plats ochverktygstillverkningstid.
Alla känner till koppars utmärkta tillverkningsbarhet och höga formbarhet. På grund av dessa egenskaper går en otrolig mängd mässing till produktionen av granater för vapen och artilleriammunition. Det är anmärkningsvärt att bildelar är gjorda av kopparlegeringar med kisel, zink, tenn, aluminium och andra material. Kopparlegeringar kännetecknas av hög hållfasthet och behåller sina mekaniska egenskaper under värmebehandling. Deras motståndskraft mot slitage bestäms endast av den kemiska sammansättningen och dess effekt på strukturen. Observera att denna regel inte gäller berylliumbrons och vissa aluminiumbronser.
Kopparlegeringar har en lägre elasticitetsmodul än stål. Deras främsta fördel kan kallas en liten friktionskoefficient, kombinerad för de flesta legeringar med hög duktilitet, utmärkt elektrisk ledningsförmåga och utmärkt motståndskraft mot korrosion i en aggressiv miljö. Som regel är dessa aluminiumbronser och koppar-nickellegeringar. De har förresten hittat sin ansökan i lappar.
Praktiskt taget alla kopparlegeringar har samma friktionskoefficient. Samtidigt beror slitstyrka och mekaniska egenskaper, beteende i en aggressiv miljö direkt på legeringarnas sammansättning. Koppars duktilitet används i enfaslegeringar, och styrkan används i tvåfaslegeringar. Cupronickel (koppar-nickellegering) används för att prägla växelmynt. Koppar-nickellegeringar, inklusive "Admir alty", används vid skeppsbyggnad. De används för att tillverka rör för kondensorer som renar turbinavgaser. Det är anmärkningsvärt att turbinerna kyls av utombordsvatten. Koppar-nickellegeringar har fantastisk korrosionsbeständighet, så de är eftertraktade i områden som utsätts för de aggressiva effekterna av havsvatten.
Faktum är att koppar är den viktigaste komponenten i hårdlod – legeringar med en smältpunkt på 590 till 880 grader Celsius. Det är de som har utmärkt vidhäftning till de flesta metaller, på grund av vilket de används för att ordentligt ansluta olika metalldelar. Dessa kan vara rördelar eller jetmotorer för flytande drivmedel gjorda av olika metaller.
Och nu listar vi de legeringar där koppars formbarhet är av stor betydelse. Dural eller duralumin är en legering av aluminium och koppar. Här är koppar 4,4%. Legeringar av koppar och guld används ofta i smycken. De är nödvändiga för att öka styrkan hos produkter. När allt kommer omkring är rent guld en mycket mjuk metall som inte kan stå emot mekanisk påfrestning. Föremål gjorda av rent guld deformeras och nöts snabbt.
Intressant nog används kopparoxider för att skapa yttrium-barium-kopparoxid. Den fungerar som grund för tillverkning av högtemperatursupraledare. Koppar används också för att tillverka batterier och elektrokemiska celler med kopparoxid.
Andra applikationer
Vet du att koppar ofta används som katalysator för polymerisation av acetylen? På grund av denna egenskap tillåts kopparledningar som används för att transportera acetylenanvänd endast när kopparh alten i dem inte överstiger 64%.
Folk har lärt sig att använda koppars formbarhet i arkitektur. Fasader och tak av den tunnaste kopparplåten fungerar problemfritt i 150 år. Detta fenomen förklaras enkelt: i kopparplåt släcks korrosionsprocessen automatiskt. I Ryssland används kopparplåt för fasader och tak i enlighet med normerna i Federal Code of Rules SP 31-116-2006.
Inom en inte alltför avlägsen framtid planerar människor att använda koppar som bakteriedödande ytor på kliniker för att förhindra att bakterier rör sig inomhus. Alla ytor som berörs av den mänskliga handen - dörrar, handtag, räcken, vattenbeslag, bänkskivor, sängar - kommer att tillverkas av specialister endast av denna fantastiska metall.
kopparmärkning
Vilka kopparkvaliteter använder en person för att tillverka de produkter han behöver? Det finns många av dem: M00, M0, M1, M2, M3. I allmänhet identifieras kopparkvaliteter av innehållets renhet.
Till exempel innehåller kopparkvaliteterna M1r, M2r och M3r 0,04 % fosfor och 0,01 % syre, och kvaliteterna M1, M2 och M3 - 0,05–0,08 % syre. Det finns inget syre i M0b-klassen, och i MO är dess procentandel 0,02%.
Så låt oss titta närmare på koppar. Tabellen nedan ger mer exakt information:
| Copper Grade | M00 | M0 | M0b | M1 | M1p | M2 | M2r | M3 | M3r | M4 |
|
Procent contents copper |
99, 99 | 99, 95 | 99, 97 | 99, 90 | 99, 70 | 99, 70 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 00 |
27 kopparkvaliteter
Det finns tot alt tjugosju kopparkvaliteter. Var använder en person en sådan mängd kopparmaterial? Tänk på denna nyans mer i detalj:
- Cu-DPH-material används för att göra kopplingar som behövs för att ansluta rör.
- AMF behövs för att skapa varm- och kallvalsade anoder.
- AMPU används för tillverkning av kallvalsade och varmvalsade anoder.
- M0 behövs för att skapa strömledare och högfrekventa legeringar.
- Material M00 används för tillverkning av högfrekventa legeringar och strömledare.
- M001 används för tillverkning av tråd, däck och andra elektriska produkter.
- M001b krävs för tillverkning av elektriska produkter.
- M00b används för att skapa strömledare, högfrekventa legeringar och enheter för elektrovakuumindustrin.
- M00k - råmaterial för att skapa deformerade och gjutna ämnen.
- M0b används för att skapa högfrekventa legeringar.
- M0k används för produktion av gjutna och deformerade ämnen.
- M1 behövs för tillverkningtråd och produkter av kryogen teknologi.
- M16 används för tillverkning av enheter för vakuumindustrin.
- M1E behövs för att skapa kallvalsad folie och remsa.
- M1k behövs för att skapa halvfabrikat.
- M1op används för tillverkning av tråd och andra elektriska produkter.
- M1p används för att tillverka elektroder som används för svetsning av gjutjärn och koppar.
- M1pE behövs för tillverkning av kallvalsade band och folie.
- M1u används för att skapa kallvalsade och varmvalsade anoder.
- M1f behövs för att skapa tejp, folie, varm- och kallvalsade plåtar.
- M2 används för att tillverka kopparbaserade legeringar och halvfabrikat av hög kvalitet.
- M2k används för tillverkning av halvfabrikat.
- M2p behövs för att göra staplar.
- M3 behövs för tillverkning av valsade produkter, legeringar.
- M3r används för att skapa valsade produkter och legeringar.
- MB-1 behövs för att skapa bronser som innehåller beryllium.
- MSr1 används för tillverkning av elektriska strukturer.
