Химические сплавы Cu

Основные свойства меди

Основные свойства меди
Медь (лат. Cuprum), Сu, химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 29, атомная масса 63,546; мягкий, ковкий металл красного цвета. Природная Медь состоит из смеси двух стабильных изотопов - 63Сu (69,1%) и 65Сu (30,9%).

Распространение меди в природе
Среднее содержание Меди в земной коре 4,7·10-3 % (по массе), в нижней части земной коры, сложенной основными породами, ее больше (1·10-2%), чем в верхней (2·10-3%), где преобладают граниты и другие кислые изверженные породы. Медь энергично мигрирует как в горячих водах глубин, так и в холодных растворах биосферы; сероводород осаждает из природных вод различные сульфиды Меди, имеющие большое промышленное значение. Среди многочисленных минералов Меди преобладают сульфиды, фосфаты, сульфаты, хлориды, известны также самородная Медь, карбонаты и оксиды.

Роль меди в природе
Медь - важный элемент жизни, она участвует во многих физиологических процессах. Среднее содержание Меди в живом веществе 2·10-4%, известны организмы - концентраторы Меди. В таежных и других ландшафтах влажного климата Медь сравнительно легко выщелачивается из кислых почв, здесь местами наблюдается дефицит Меди и связанные с ним болезни растений и животных (особенно на песках и торфяниках). В степях и пустынях (с характерными для них слабощелочными растворами) Медь малоподвижна; на участках месторождений Медь наблюдается ее избыток в почвах и растениях, отчего болеют домашние животные.
В речной воде очень мало Меди, 1·10-7%. Приносимая в океан со стоком Медь сравнительно быстро переходит в морские илы. Поэтому глины и сланцы несколько обогащены Медью (5,7·10-3%), а морская вода резко недонасыщена Медью (3·10-7%).

Химические свойства меди
химическим свойствам Медь занимает промежуточное положение между элементами первой триады VIII группы и щелочными элементами I группы системы Менделеева.
Медь образует ряд одновалентных соединений, однако для нее более характерно 2-валентное состояние. Соли одновалентной Медь в воде практически нерастворимы и легко окисляются до соединений 2-валентной Меди; соли 2-валентной Меди, напротив, хорошо растворимы в воде и в разбавленных растворах полностью диссоциированы. Гидратированные ионы Cu2+ окрашены в голубой цвет. Известны также соединения, в которых Медь 3-валентна.
действием пероксида натрия на раствор куприта натрия Na2CuO2 получен оксид Сu2О3
.

Химические свойства меди
. Компактный металл при температурах ниже 185 °С с сухим воздухом и кислородом не взаимодействует. В присутствии влаги и СО2 на поверхности Меди образуется зеленая пленка основного карбоната. При нагревании Меди на воздухе идет поверхностное окисление; ниже 375 °С образуется СuО, а в интервале 375-1100 °С при неполном окислении Медь - двухслойная окалина, в поверхностном слое которой находится СuО, а во внутреннем - Сu2О.
Влажный хлор взаимодействует с Медью уже при обычной температуре, образуя хлорид СuCl2, хорошо растворимый в воде. Медь легко соединяется и с других галогенами. Особое сродство проявляет Медь к сере и селену;
С водородом, азотом и углеродом Медь не реагирует даже при высоких температурах

Сплавы меди
Медь – металл многочисленных сплавов.
Значительная часть меди (до 30% ) в настоящее время – это различные сплавы. На сегодняшний день известно не менее 500 различных сплавов с содержанием меди.
В промышленности используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, кремнием и другими элементами (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30-40 кгс/мм² у сплавов и 25-29 кгс/мм² у технически чистой меди.
Основное преимущество медных сплавов – низкий коэффициент трения , сочетающийся для многих сплавов меди с высокой пластичностью и хорошей коррозионной стойкостью в ряде агрессивных сред и хорошей электропроводностью.

Бронза
Бронза - это сплав из меди, в которых основными легирующими элементами являются различные металлы, кроме цинка, именуемый по главному вслед за медью компоненту.
В зависимости от легирования, бронзы называют оловянными, алюминиевыми, кремневыми, бериллиевыми и т.д. Марку бронз составляют из букв Бр, характеризующих тип сплава-бронза; букв, указывающих перечень входящих легирующих элементов в нисходящем порядке их содержания и цифр, соответствующих их среднему количеству в процентах.

Бронза
Оловянная бронза
Безоловянная бронза
Олово на механические свойства меди влияет аналогично цинку: оно повышает прочность и пластичность. Бронзы (содержание олова до 8%) в зависимости от состава обладают высокими прочностными качествами, особенно при холодной обработке, что позволяет их применять в различных отраслях.
Оловянные бронзы легируют цинком, никелем и фосфором
В настоящее время существует ряд марок бронз, не содержащих олова. Это двойные или чаще многокомпонентные сплавы меди с алюминием, марганцем, железом, свинцом, никелем, бериллием и кремнием.
Преимуществом некоторых из них (алюминиевой, бериллиевой) является также и то, что они могут быть подвергнуты термической обработке, в результате чего увеличивается их прочность.

Бериллиевая бронза
Бериллиевая бронза – самый прочный сплав меди. До сегодняшнего дня это самый лучший материал для пружин. Все наручные механические часы в мире имеют пружину из этого сплава. Бериллиевые бронзы, содержащие 1,8-2,3% бериллия, отличаются твердостью после закалки и высокой упругостью, по прочностным качествам сравнимы со сталью.

Алюминиевая бронза
Алюминиевые бронзы содержат 5-11% алюминия и характеризуется очень высокими показателями прочности, износостойкости и коррозионной устойчивости. Поэтому ее часто используют в морской технике

Свинцовые бронзы
Свинцовые бронзы, содержащие 25-33% свинца, используют главным образом для изготовления подшипников, работающих при высоких давлениях и больших скоростях скольжения.

Кремниевые бронза
Кремниевые бронзы, содержащие 4-5% кремния, применяют как дешевые заменители оловянных бронз

Кадмиевые бронзы
Кадмиевые бронзы – сплавы меди с небольшим количества кадмия (до1%) – используют при производстве троллейбусных проводов, для изготовления арматуры водопроводных и газовых линий и в машиностроении.

Латунь
Латуни - двойные и многокомпонентные медные сплавы с основным легирующим элементом – цинком. Первые латуни часто называют простыми, а вторые-специальными. По сравнению с медью обладает более высокой прочностью и коррозионной стойкостью.
Латуни разделяют на литейные и деформируемые. К литейным латуням относят медно-цинковые сплавы :с содержанием цинка 14-38%.Применяют при изготовлении фасонных отливок. Деформируемые латуни обрабатывают прессованием, волочением, прокаткой; их применяют для изготовления труб, прутков.

Двухкомпонентная латунь
. Предел растворимости цинка в меди при комнатной температуре равен 39 %. При повышении температуры он снижается и при 905°C становится равным 32 %. В практически применяемых латунях количество цинка не превышает 45 %. В пределах этого содержания цинк сильно изменяет свойства сплавов. Цинк повышает прочность и пластичность меди.

Многокомпонентная латунь
Многокомпонентные латуни. Наименование специальной латуни отражает ее легирование. Так, если она легирована железом и марганцем, то ее называют железо-марганцевой, если алюминием-алюминиевой и т.д.

Медно-никелевые сплавы
Медно-никелевые сплавы являются значимой группой среди других медных сплавов Медь и никель имеют одинаковую кристаллическую решетку и почти одинаковый размер атомов, поэтому при сплавлении они образуют непрерывный ряд твердых растворов. Изменение свойств твердого раствора в такой системе происходит тоже непрерывно.