Медноникелевые сплавы

Никель — металл серебристо-белого цвета, кристаллизующийся в решетку ГЦК с

параметром а = 0,352 нм (при 20 ° С) и полиморфных превращений не имеет. При

температуре ниже 358 ° С (точка Кюри) никель является слабым ферромагнетиком.

Никель — прочный, высокопластичный металл, отличающийся высокой коррозионной

стойкостью, повышенной температурой плавления и высокой каталитической

способностью. Это обусловило его широкое применение в металлургии,

машиностроении, электронике, медицине и других отраслях техники.

Сплавы меди с никелем отличаются хорошими механическими свойствами,

коррозионной стойкостью, технологичностью и особыми электрическими

свойствами, что обусловливает широкое применение их в технике.

Медь образует с никелем непрерывные твердые растворы. Никель существенно

упроч-няет медь, причем максимальную прочность и твердость имеют сплавы

примерно эквиатомного состава. Важно отметить, что при этом характеристики

пластичности и ударной вязкости практически не меняются. Никель повышает

характеристики жаропрочности, модуль упругости и понижает температурный

коэффициент электросопротивления меди.

По назначению медноникелевые сплавы делятся на две группы: конструкционные и

электротехнические. К первой группе относятся высокопрочные и

коррозионностойкие сплавы типа мельхиор, нейзильбер и куниаль, ко второй —

константан, манганин и копель, обладающие высоким электрическим

сопротивлением и определенными термоэлектрическими свойствами.

Медь и живые организмы, применение меди

Медь входит в число жизненно важных микроэлементов. Она участвует в процессе

фотосинтеза и усвоении растениями азота, способствует синтезу сахара, белков,

крахмала, витаминов и ферментов. При отсутствии или недостатке меди в

растительных тканях уменьшается содержание хлорофилла, листья желтеют, растение

перестает плодоносить и может погибнуть. Чаще всего медь вносят в почву в виде

пятиводного сульфата – медного купороса CuSO₄*5H₂O. В

значительных количествах он ядовит, как и многие другие соединения меди,

особенно для низших организмов. Польские ученые установили, что в тех водоемах,

где присутствует медь, карпы отличаются крупными габаритами. В прудах и озерах,

где нет меди, быстро развивается грибок, который поражает карпов. В малых же

дозах медь совершенно необходима всему живому.

Из представителей живого мира небольшие количества меди содержат осьминоги,

каракатицы, устрицы и некоторые другие моллюски. В крови ракообразных и

головоногих, медь входящая в состав их дыхательного пигмента – гемоциана

(0,33-0,38%), – играет ту же роль, что железо в крови других животных.

Соединяясь с кислородом воздуха, гемоцианин синеет (поэтому у улиток кровь

голубая), а отдавая кислород тканям, – обесцвечивается. У животных, стоящих

на более высокой ступени развития, и у человека медь содержится главным

образом в печени. Ежедневная потребность человеческого организма – примерно

0,005 грамма этого элемента. При недостаточном поступлении меди с пищей у

человека развивается малокровие, появляется слабость.

С биологическими процессами связан и один из способов добычи меди. Еще в

начале XX века в Америке были зарыты медные рудники в штате Юта: решив, что

запасы руды уже исчерпаны, хозяева рудников затопили их водой. Когда спустя

два года воду откачали, в ней оказалось 12 тысяч тонн меди. Подобный случай

произошел и в Мексике, где из заброшенных рудников, на который махнули рукой,

только за один год было “вычерпано” 10 тысяч тонн меди. Оказалось, что среди

многочисленных видов бактерий есть и такие, для которых любимым лакомством

служат сернистые соединения некоторых металлов. Поскольку медь в природе

связана именно с серой, эти микробы неравнодушны к медным рудам. Окисляя

нерастворимые в воде сульфиды, микробы превращают их в легко растворимые

соединения, причем процесс этот протекает очень быстро. Так при обычном

окислении за 24 дня из халькопирита выщелачивается 5% меди, то в опытах с

участием бактерий за 4 дня удалось извлечь 80% этого элемента.

Примерно половина производимой меди в настоящее время используется в

радиотехнике и электротехнической промышленности. Это связано с ее хорошей

проводимостью и относительно высокой коррозионной стойкостью. К меди, идущей

на изготовление электрических проводов, часто добавляют в небольшом

количестве кадмий, который не снижает электропроводимость меди, но повышает

ее прочность на разрыв.

Древнейший сплав меди с цинком – латунь и в настоящее время производится в

больших количествах. Содержание цинка в латуни составляет 30-45%. Она

применяется для изготовления различной арматуры, соприкасающейся с водой

(краны, вентили и т.д.), а также для производства различных труб. Из латуни

прокатывают полосы и листы, идущие для выработки самых разнообразных изделий

(проволока, произведения искусств, предметы быта и т.д.).

Латунь хорошо прокатывается, штампуется и несколько дешевле меди, так как

цинк более дешевый металл по сравнению с медью.

Другие сплавы меди называются бронзами. Наиболее распространенная бронза –

оловянная. Она содержит от 5 до 80% олова. В зависимости от содержания олова

свойства и назначение меняется. При содержании олова 10-13% ее цвет

красновато-желтый, а более 27-30% - белый. Подшипниковая бронза содержит 81-

87% меди. Для изготовления подшипников, различных тормозных устройств, где

происходит скольжение металла, применяют бронзы, содержащие до 45% свинца. В

часовых и других точных механизмах, где нужна высокая механическая прочность

и коррозионная стойкость, применяется бериллиевая бронза, содержащая 1-2%

бериллия. Ее прочность равна прочности стали.

В быту и особенно в химической промышленности применяют сплавы меди с

никелем, например монель-металл, в котором отношение меди к никелю равно 2:1,

и мельхиор, в котором это соотношение равно 4:1. Мельхиор по внешнему виду

похож на серебро, из него приготовляют предметы домашнего обихода: ложки,

вилки, подносы и т.д. Монель-металл применяют для изготовления монет,

различных реакторов для химической промышленности, так как это сплав

коррозионно-стоек.

Гидроксокарбонат меди (II) – (CuOH)₂CO₃ – применяют для

получения хлорида меди (II), для приготовления синих и зеленых минеральных

красок, а также в пиротехнике.

Сульфат меди (II) – CuSO₄ – в безводном состоянии представляет собой

белый порошок, который при поглощении воды синеет. Поэтому он применяется для

обнаружения следов влаги в органических жидкостях.

Смешанный ацетат-арсенит меди (II) – Cu(CH₃COO)₂*Cu₃

(AsO₃)₂ – применяют под названием “парижская зелень” для

уничтожения вредителей растений.

Из солее меди вырабатывают большое количество минеральных красок,

разнообразных по цвету: зеленых, синих, коричневых, фиолетовых и черных. Все

соли меди ядовиты, поэтому медную посуду лудят – покрывают внутри слоем

олова, чтобы предотвратить возможность образования медных солей.

Сплавы на основе меди

Сплавы на основе меди. Сплавы меди с цинком (латуни) и меди с оловом, кремнием, алюминием и другими легирующими компонентами (бронзы), нашли широкое применение в промышленности в качестве конструкционных и антифрикционных материалов. Латуни подразделяются на две большие группы: 1) обрабатываемые давлением (ГОСТ 15527—70); 2) литейные (ГОСТ 17711—72). По химическому составу латуни, обрабатываемые давлением, можно подразделить на двойные марок Л96, Л90, Л80, Л70, Л68, Л60 и специальные (ГОСТ 15527—70). К специальным относятся латуни: алюминиевые марок ЛА77-2, ЛАЖ60-1-1, ЛАН59-3-2, ЛАМш77-2-0,05; кремнистая ЛК80-3, марганцевая ЛМц58-2; свинцовые ЛС74-3, ЛС64-2, ЛС63-3, ЛС60-1, ЛС59-1, ЛС59-1В; оловянные Л090-1, Л070-1, Л062-1, Л061-1; никелевая ЛН65-5; многокомпонентные ЛЖМц59-1-1, ЛМцА57-3-1, ЛЖС58-1-1, ЛОМш70-1-0,06. К литейным относятся латуни марок ЛА67-2,5, ЛАЖ60-1-1Л, ЛАЖМц-60-6-3-2, ЛК80-ЗЛ, ЛКС80-3-3, ЛМцС58-2-2, ЛМцОС58-2-2-2, ЛЦЖ55-3-1, ЛМцЖ52-4-1, ЛС59-1 Л. Бронзы подразделяются на оловянные и безоловянные. К оловянным относятся бронзы, обрабатываемые давлением (ГОСТ 5017—49), и литейные (ГОСТ 613—65). Марки бронз: Бр.ОЦСЗ-12-5; Бр.ОЦСЗ,5-7-5; Бр. ОЦС4-4-17; Бр. ОЦС5-5-5; Бр. ОЦС 6-6-3; Бр.ОЦСНЗ-7-5-1; Бр. 0ф6,5-0,15; Бр.0ф4-0,25; Бр. ОЦ4-3, Бр. 0ЦС4-4-2,5. К безоловянным (ГОСТ 493—54, ГОСТ 18175—72) относятся алюминиевые бронзы, обрабатываемые давлением, марок Бр. А5; Бр. АЖС7-1,5-1,5; Бр. А7; Бр. АЖ9-4; Бр. АМц9-2; Бр. АМц10-2; Бр. АЖМц10-3-1,5; Бр.АЖН10-4-4; Бр.АЖН11-6-6; кремнистые Бр. КН1-3; Бр. КМцЗ-1; _марганцевая Бр. Мц5; бериллиевые Бр. Б2; Бр. БНТ 1,7; свинцовые Бр. СЗО; Бр. СНбО-2,5; литейные марок Бр. АМц9-2Л; Бр. АЖС7-1,5-1,5; Бр. АМц10-2; Бр. АЖН-10-4-ЧЛ и др.

 

Область применения некоторых марок латуней приведена в таблице:

 

ГОСТ	Марка	Область применения
ГОСТ 1020-97	ЛС, ЛСд, ЛОС, ЛК, ЛКС, ЛМцС ЛА	Латуни литейные в чушках
ГОСТ 2060-2006	ЛС59-1 ЛС58-2	Прутки круглого, квадратного и шестигранного сечений, применяемые в различных отраслях промышленности
EN 12165:1998	CuZn39Pb3 CuZn40Pb2	Прутки. Цельный материал для кованых деталей.
ГОСТ 15527-2004	Л96	Прутки, трубы, проволока, медали, значки
	Л70	Проволока, трубы теплообменников
	ЛА77-2	Высоко нагружаемая арматура
	ЛАЖ60-1-1	Прутки для подшипников скольжения
	ЛС 59-1	Прутки, профили, трубы, проволока, поковки
	ЛС 58-2	Прутки, полосы,проволока
	ЛМц58-2	Прутки, проволока для приборостроения
	ЛМш 68-0,05	Трубы, радиаторные трубки автомобилей
ГОСТ 17711-93	ЛЦ40С	Для литья арматуры, втулок и сепараторов подшипников.
	ЛЦ40Сд	Для литья под давлением арматуры, сепараторов подшипников, работающих в среде воздуха или пресной воды
	ЛЦ25С2	Для штуцеров гидросистем автомобилей
ГОСТ Р 52527-2006	ЛС59-1 ЛС58-2	Прутки для обработки резанием на автоматах
ТУ BY 800003797.001-2011	ЛЦ40С	Прутки, трубы различного назначения
	ЛС59-1 ЛС58-2 CuZn40Pb2-0,2	Прутки. Предназначены для механической обработки на металлорежущих станках, а также для горячей штамповки с последующей механической обработкой

 

 

Ниже представлены характеристики наиболее распространенных марок латуней.

Марка латуни	Состав, %	Т плавл°С	T литья°С	Назначение
Томпак Л96	95-97 Cu,  остальное Zn	1070	1200	Эмалирование, литье
Томпак Л90	88-91 Cu,  остальное Zn	1050	1210	Эмалирование, модные украшения, покрытия из благородного металла, литье
Полутомпак Л85	84-86 Cu,  остальное Zn			Модные украшения
Полутомпак Л80	79-81 Cu,  остальное Zn			Модные украшения
Латунь Л70	69-72 Cu,  остальное Zn			Глубокая вытяжка
Латунь Л68	67-70 Cu,  остальное Zn	938	1100	Обработка давлением, литье, глубокая вытяжка
Латунь Л60	59-62 Cu,  остальное Zn			Холодная обработка давлением, литье
Латунь Л63	62-65 Cu,  остальное Zn			Обработка давлением
Латунь ЛА77-2	76-79 Cu,  1,75-2,5 Al,  остальное Zn			Конденсаторные трубы
Латунь ЛАЖ60-1-1	58-61 Cu,  0,75-1,5 Al,  0,75-1,5 Fe, 0,1-0,6 Mn, ост. Zn			Трубы и прутки
Латунь ЛАЖМц66-6-3-2	64-68 Cu,  6-7 Al,2-4 Fe, 1,5-2,5 Mn, ост. Zn			Литые массивные детали, литье
Латунь ЛАН59-3-2	57-60 Cu, 2,5-3,5 Al, 2-3 Ni, ост. Zn			Трубы и прутки
Латунь ЛМц58-2	57-60 Cu, 1,0-2,0 Mn, остальное Zn	880	1050	Полосы, проволока, прутки, литье
Латунь ЛЖМц59-1-1	57-60 Cu, 0,6-1,2 Fe, 0,5-0,8 Mn, 0,1-0,4 Al, 0,3-0,7 Sn, ост. Zn	890	1060	Полосы, проволока, прутки и трубы, литье
Латунь ЛН65-5	64-67 Cu, 5-6,5 Ni, ост. Zn			Трубки, проволока
Латунь ЛМцА57-3-1	55-58,5 Cu, 2,5-3,5 Mn, 0,5-1,5 Al, ост. Zn		1080	Поковки, литье
Латунь ЛО90-1	88-91 Cu, 0,25-0,75 Sn, ост. Zn			Ленты, трубы, проволока
Латунь ЛО70-1	69-71 Cu, 1-1,5 Sn, остальное Zn			Трубы
Латунь ЛО62-1	62-63 Cu, 0,7-1 Sn, остальное Zn	906	1100	Ленты, трубы, проволока, литье
Латунь ЛО60-1	59-61 Cu, 1-1,5 Sn, остальное Zn			Ленты, трубы, проволока
Латунь ЛС74-3	72-75 Cu, 2,4-3 Pb, остальное Zn			Полосы, проволока, прутки, вытяжка
Латунь ЛС63-3	62-65 Cu, 2,4-3 Pb, остальное Zn			Полосы, проволока, прутки
Латунь ЛС64-2	63-66 Cu, 1,5-2 Pb, остальное Zn			Полосы, проволока, прутки
Латунь ЛС59-1	57-60 Cu, 0,8-1,9 Pb, ост. Zn	890	1060	Полосы, проволока, прутки, трубки, литье
Латунь ЛЖС58-1-1	56-58 Cu, 0,7-1,3 Pb, 0,7-1,3 Fe, ост. Zn			Прутки, вытяжка
Латунь ЛК80-3	79-81 Cu, 2,5-4,0 Si, остальное Zn	875	1080	Поковки, штамповки, литье
Латунь ЛКС80-3-3	79-80 Cu, 2,5-4,5 Si, 2-4 Pb, ост. Zn			Литые подшипники и втулки, литье
Латунь ЛМш 68-0,05	67-70 Cu, 0,025-0,06 As, ост. Zn			Трубы
Латунь ЛМш77-2-0,05	76-79 Cu, 1,75-2,5 Al, 0,025-0,06 As, ост. Zn			Трубы
Латунь ЛМш70-1-0,05	69-71 Cu, 1-1,5 Sn, 0,025-0,06 As, ост. Zn			Трубы

В таблице представлены основные марки латуней. Они используются как для  литья (литейные), так и для производства проката (деформируемые).  Некоторые латуни используются для сварки и пайки (ГОСТ 16130-90). В таблице они выделены желтой заливкой.      

 

ПРОСТЫЕ	АЛЮМИНИЕВЫЕ	КРЕМНИСТЫЕ	ОЛОВЯННЫЕ	СВИНЦОВЫЕ
Л96	ЛА85-0.5	ЛК80-3	ЛО90-1	ЛС74-3
Л90	ЛА77-2	ЛК62-0.5	ЛО70-1	ЛС64-2
Л85	ЛА67-2.5	ЛКС65-1.5-3	ЛО62-1	ЛС63-3
Л80	ЛАЖ60-1-1		ЛО60-1	ЛС59-1
Л75	ЛАН59-3-2	МАРГАНЦЕВЫЕ	ЛОК59-1-0.3	ЛС59-2
Л70		ЛЖМц59-1-1		ЛС58-2
Л68	ЛАНКМц75-2-2.5-0.5-0.5	ЛМц58-2	НИКЕЛЕВЫЕ	ЛС58-3
Л63		ЛМцА57-3-1	ЛН65-5	ЛЖС58-1-1

Медно - цинковые сплавы (латуни)

Специальные медно-цинковые сплавы содержат добавки свинца, железа, марганца, алюминия и олова. Двойные и специальные латуни достаточно устойчивы против общей коррозии, но в напряженном состоянии очень чувствительны к коррозионному разрушению. Для снятия внутреннего напряжения изделия необходимо подвергать отпуску при 280 - 300 °С, что в значительной степени предохраняет сплавы от коррозионного разрушения. По технологическому признаку медно-цинковые сплавы делят на литейные и обрабатываемые давлением.0.