Медь и ее сплавы

Медно-никелевые сплавы константан (40% никеля) и манганин (сплав меди, никеля и марганца) обладают очень высоким электрическим сопротивлением. Их используют в производстве электроизмерительных приборов. Характерная особенность всех медно-никелевых сплавов-их высокая стойкость к процессам коррозии - они почти не подвергаются разрушению даже в морской воде.

Сплавы меди с цинком с содержанием цинка до 50% носят название латунь. Это дешевые сплавы, обладают хорошими механическими свойствами, легко обрабатываются. Латуни благодаря своим качествам нашли широкое применение в машиностроении, химической промышленности, в производстве бытовых товаров. Для придания латуням особых свойств в них часто добавляют алюминий, никель, кремний, марганец и другие металлы.

Из латуней изготавливают трубы для радиаторов автомашин, трубопроводы, патронные гильзы, памятные медали, а также части технологических аппаратов для получения различных веществ.

В технике применяют процессы меднения - покрытие стальных изделий тонким слоем меди. Зачем это делается? Стальные детали и изделия часто покрывают защитно-декоративными хромовыми и никелевыми покрытиями. Такое покрытие, нанесенное непосредственно на сталь, непрочно: оно растрескивается и отпадает. Если сталь покрыть тонким слоем меди, а затем хромом или никелем, то электролитические осадки получаются высокого качества. Меднение проводят также для облегчения спаивания деталей - медь очень хорошо подвергается пайке.

Еще одна важная отрасль, где медь используется электрохимиками, - гальванопластика. Этот метод получения точных Металлических копий был предложен в 1837 г. российским академиком Б. С. Якоби. Сущность метода состоит в следующем. Вначале изготавливается исходная форма или берется предмет, подлежащий копированию. Они могут быть выполнены из гипса, пластмассы, воска, .металлов и других материалов.

Если форма сделана не из металла, то на нее наносят токопроводящий слой: чаще всего напыляют тонкий слой графита. Затем проводят электролиз раствора, содержащего соли меди, причем форма с напыленным то-копроводящим слоем играет роль катода. На слое графита оседает металлическая медь. Таким образом получается копия, которая может быть использована для изготовления (например, методом литья) изделий, имеющих такую же форму, как и исходный предмет. В настоящее время методом гальванопластики изготовляют инструменты, грампластинки и т.д.

Соли меди (II) имеют широкое применение. Особенно важное значение имеет медный купорос-кристаллогидрат сульфата меди (II) CuS04 * 5 Н20. Медный купорос используют в производстве минеральных и органических красителей, в медицинской промышленности, для пропитки древесины в качестве антисептика (предохраняет дерево от гниения). Большое значение имеет медный купорос в сельском хозяйстве: им протравливают семена перед посевом, опрыскивают деревья и кустарники для борьбы с вредителями.

Соединения меди обладают высокой биологической активностью. Они содержатся в животных и растительных организмах. В растениях медь участвует в процессах синтеза хлорофилла, поэтому она входит в качестве одного из компонентов в состав минеральных удобрений. Медь встречается в составе многих продуктов, которые использует в пищу человек: много меди, например, в молоке. Употребление продуктов с пониженным содержанием меди может привести к различным заболеваниям, в частности, может ухудшиться состав крови. Однако избыток соединений меди также вреден, он может привести к тяжелым отравлениям. Вот почему не рекомендуется пользоваться при приготовлении пищи медной посудой: при кипячении в раствор может перейти избыточное количество меди. Можно лишь использовать медную посуду, хорошо облуженную изнутри, т.е. покрытую слоем олова.

7. Медные сплавы

Медь является металлом, который был известен еще в глубокой древности. Археологические раскопки показали, что медь использовали еще за четыре тысячи лет до Рождества Христова. При обнаружении меди она сразу же заняла достойное место во многих сферах жизнедеятельности человека. Со временем с развитием прогресса сфера применения меди становилась все шире.

Древние греки и египтяне привозили медь с острова Кипр, благодаря чему медь получила свое латинское наименование «Cuprum». В древности из меди мастера изготавливали скульптуры, посуду, украшения, утварь и другие изделия. Так как медь является мягким материалом, то ремесленники могли придать изделию желаемую фактуру, проработать мельчайшие детали.

При шлифовке медь приобретает красивый блеск, благодаря чему она применялась как материал изготовления для многих декоративных вещей. Для придания еще большей красоты медь золотят, тонируют, украшают эмалью. Начиная с пятнадцатого века, медь используют для изготовления печатных форм. В настоящее время медь получила широкое распространение. Благодаря высокой теплопроводности и электропроводности, устойчивости к коррозии и другим свойствам, медь и медные сплавы применяются в машиностроении и других промышленных отраслях.

Классификация медных сплавов

Стоит отметить, что медь в чистом виде не отличается достаточной прочностью, поэтому ее нечасто используют как конструкционный материал. В связи с этим широкое распространение получили сплавы на медной основе, которых на сегодняшний день существует несколько. Медные сплавы обладают более хорошими техническими и эксплуатационными характеристиками. В зависимости от компонентов строится и классификация медных сплавов.

Марки медных сплавов

Согласно ГОСТу, медные сплавы маркируются соответствующим образом. Первая буква маркировки медных сплавов «Л» или «Бр» означают латунь и бронза. После этих букв могут стоять следующие буквы, которые означают: «А» - алюминий, «Б» - бериллий, «Ж» - железо, «К» - кремний, «Мц» - марганец, «Н» - никель, «О» - олово, «С» - свинец, «Ц» - цинк, «Ф» - фосфор. За буквенными обозначениями следуют цифры, которые показывают процентное содержание данных элементов.

Причем стоит отметить, что порядок расположения цифр латунных и бронзовых медных сплавов отличается. Если это латунь, то первые две цифры после букв отражают содержание в сплаве меди, а остальные цифры, разделенные друг от друга тире, говорят о содержании остальных легирующих компонентов, причем эти цифры располагаются, строго в том же порядке, что и буквенные выражения.

Так, например, аббревиатура ЛАЖ 60-1-1 означает, что в данном медном сплаве латуни содержится шестьдесят процентов, алюминия - один процент и железа также один процент. При маркировке бронзы процентное содержание меди как основного компонента не указывается, цифры после букв также разделяются тире и обозначают процентное содержание легирующих элементов.

Свойства медных сплавов

Медные сплавы могут изменяться при отжиге и во время холодной обработки давлением. Именно холодная обработка позволяет значительно увеличить прочность и твердость материала. Медь и медные сплавы пластичны, являются хорошими электропроводниками и теплопроводниками, устойчивы к коррозии, имеют низкий коэффициент трения.

8. Применение меди и медных сплавов

Литье медных сплавов используется уже на протяжении нескольких тысячелетий. Из отливки из медных сплавов в прошлом изготавливали монеты, посуду, украшения и разнообразную домашнюю утварь. Когда медные литейные сплавы стали включать в себя дополнительные элементы: олово, бронза и так далее - то началось производство статуй, пушек, колоколов.

В современном мире уже никого не удивишь объявлением «куплю медно-никелевый сплав» и т.п. сегодня широко развито как промышленное, таки частное производство изделий из меди и медных сплавов. Многие отрасли промышленности используют сегодня медные сплавы для производства холодильников, проводов, теплообменников, сантехнических труб и так далее.

Так как медь славится еще и высокими декоративными и эстетическими характеристиками, то сегодня её используют и в ювелирном деле, создаются оригинальные детали интерьера, сувениры и другая продукция. Медь и медные сплав нашла применение и в строительной сфере, с их помощью осуществляется облицовка фасадов объектов и кровли.

9. Конъюнктура международного и отечественного рынка меди и сплавов

Конъюнктура мирового рынка диктует биржевые цены на цветные металлы. Фундаментально баланс спроса и предложения цинка - а фактически производства и потребления металлов - определяет котировки, в том числе и на украинскую металлопродукцию, т. к. рынок цветного металлопроката в Украине практически неотделим от мирового.

Однако порой динамика изменения цен на металлы носит спекулятивный характер, особенно учитывая физические запасы на складах биржи lme. Прогноз цен в аналитике мирового рынка существенно расходится с действительностью.

Фактически, ни одно крупное экспертно-аналитическое агентство не смогло спрогнозировать резкий рост, а затем и падение основных котировок на цветные металлы. В текущих прогнозах аналитиков всегда есть существенные расхождения - от дальнейшего роста цен до их значительного снижения. Тем не менее, есть высокая степень корреляции между уровнем складских биржевых запасов основных цветных металлов и биржевыми котировками на наличный рафинированный металл.

Также известно, что текущие котировки на пять основных цветных металлов на ЛБМ (алюминий, медь, никель, цинк и олово), традиционно выраженные в долларах США, мгновенно реагируют на происходящие курсовые колебания американской валюты на мировом финансовом рынке.

В условиях полной зависимости внутреннего рынка цветных металлов и металлопроката Украины от мирового рынка необходимо спроецировать мировые тенденции на украинскую ситуацию.

Сегодня, когда со складов машиностроительных заводов вывезена даже медная и алюминиевая стружка, говорить о цветных металлах даже как-то неловко. Тем более что динамика цен на медь и алюминий за десятилетие изменилась в интересах потребителей (на медь, например, снизилась на четверть). Кстати снижение расценок на сырье никак не повлияло на его потребление, как и не увеличило реэкспортную мощь украинских трейдеров. Произошло это по нескольким причинам. Во-первых, внутреннее потребление диктует производство. А если касаться всего спектра цветных металлов, то наиболее активными потребителями цветных металлов сегодня являются производители кабельной и проводниковой продукции, для которых используется медь и алюминий. В остальных отраслях произошло снижение потребления в несколько раз.

«За последние десять лет уровень потребления большинства цветных металлов снизился более чем в пять раз. Например, только харьковские заводы раньше потребляли алюминия до 100 тыс. тонн в год, а теперь не более 12 тыс. тонн. Сегодня вся Украина потребляет не более 100-110 тыс. тонн этого металла».

Во-вторых, российские производители вытеснили украинские посреднические структуры с международных рынков цветных металлов. За время экономической перестройки украинские трейдеры не смогли создать с российскими предприятиями торговые дома или внешнеэкспортные СП, хотя возможности для этого донецкие, харьковские и днепропетровские компании имели.

В-третьих, украинские производители сегодня активно используют «законсервированный оборот» цветного металлолома внутри страны. Как известно, экспорт лома цветного металла практически запрещен, но зато хорошо налажен его внутренний оборот. С 2001 года, после принятия Верховной Радой Закона «О металлоломе», только специализированные металлургические перерабатывающие предприятия могут оформлять разрешения на экспорт сплавов и слитков из цветных металлов собственного производства. «Притом, что потребление лома цветных металлов в Украине минимальное, запрещение его вывоза за рубеж неразумно».

Импорт цветных металлов за последнее время, а значит, и зависимость от внешних поставщиков, резко сократился. В Украину поставлялись, как правило, полуфабрикаты, а экспортировались изделия из цветных металлов.

Главные проблемы производителей цветных металлов Украины - это стагнации отраслевых предприятий - потребителей цветных металлов, еще и налоговая база, которая затрудняет реинвестирование денежных средств. Из-за высоких налогов невозможно накопление средств, техническое перевооружение и соответственно выпуск конкурентоспособной продукции.

Список литературных источников

1. Л.Ф.Попова. От лития до цезия. М., “Просвещение”, 1972.

2. В.Е.Лунев. Познакомьтесь с медью. М.,”Металлургия”, 1965.

3. Отв. за ред. Л.К.Иугалин. Химия минералов меди. Новосибирск, “Наука”, 1975.

4. Л.Ф.Попова. Медь. М., “Просвещение”, 1989.

5. Н.А.Фигуровский, "Открытие элементов и происхождение их названий". М., “Наука”, 1970.

6. В.С.Котлярова, Н.В.Касимова. Получение плёнок меди и опыты с ними // Химия в школе, №3, 1972.

8. И.Г.Подчайнова, Э. Н.Симонова. Аналитическая химия меди. М.,”Наука”, 1990.

9. http://www.elecmet.ru/spravochnik/color/copper/

10. http://www.ereport.ru/articles/commod/copper.htm

Размещено на Allbest.ru