Чем медь уступает серебру

Медь является одним из главных проводниковых материалов благодаря большой проводимости, механической прочности и стойкости к атмосферной коррозии *. По электропроводности медь стоит на втором месте (после серебра).

*Коррозио (лат.) — разъедание, разрушение металлов под действием той или инок среды (газообразной или жидкой). Примером коррозии металла является ржавление железа — окисление его.

Рис. 17. Троллейный провод из меди
Кроме проводов круглого и прямоугольного сечения, из меди изготовляют также провода фасонного сечения, например троллейный провод (рис. 17).
Проволоку и шины из мягкой меди ММ применяют преимущественно для изготовления изолированных обмоточных и монтажных проводов.
Следует заметить, что провода прямоугольного сечения обеспечивают большой коэффициент заполнения обмотки по сравнению с проводами круглого сечения.
Это значит, что при одном и том же объеме обмотки в ней можно поместить большее количество витков из прямоугольной меди и тем самым повысить мощность электрической машины или аппарата. Во избежание повреждения изоляции острые ребра у проводов прямоугольного сечения (шины) слегка закругляют.

как отделить медь от серебра???

Проводниковые изделия из твердой меди МТ применяют, как правило, неизолированными (голыми). Это провода для воздушных линий, шины для электрических аппаратов и коллекторов электрических машин. От этих проводниковых изделий требуется повышенная механическая прочность, твердость и сопротивление истиранию.
Медь — весьма ценный материал, который следует расходовать экономно, и там, где это возможно, медь необходимо заменять менее дефицитными материалами — проводниковым алюминием или железом.

§ 8. Проводниковые сплавы на основе меди (бронзы и латуни)

* Легировать (лат.) -соединять, сплавлять.

Характерной особенностью бронз является их малая объемная усадка при литье (0,6-0,8%) по сравнению с чугуном и сталями, у которых усадка достигает 1,5-2,5%. Поэтому наиболее сложные по форме детали отливают из бронзы. Другие характерные свойства бронз — повышенная твердость, упругость (по сравнению с медью), большое сопротивление истиранию и стойкость к коррозии. Благодаря этим ценным свойствам бронзы широко применяют в машиностроении для изготовления втулок, шестерен, пружин (бронзовая лента) и других деталей.
Марки бронз обозначаются буквами Бр. (бронза), за которыми следуют буквы и цифры, показывающие, какие легирующие элементы и в каком количестве содержатся в данной бронзе (табл. 2).
Таблица 2

Температура
плавления,
0 С

Таблица 4
Основные характеристики проводниковых бронз и латуней

Предел прочности при растяжении, кГ/мм‘

Источник: guestguru.ru

Билет №25

Медь Сu — металл красноватого цвета, с высокой температу­рой плавления (Тпл= 1083°С) и рядом технически ценных свойств. По электропроводности медь уступает только серебру: у Cu ρ= 1,72•10 -8 Ом•м, а у Ag = 1,58•10 -8 Ом •м. Обладает достаточно высокой механической прочностью и стойкостью к коррозии. Ос­новные физические свойства меди приведены в табл. 12.1.

Как удалить медь с серебрянных контактов

Медь легко протягивается в проволоку малого диаметра (до 0,01 мм) и легпрокатывается в листы, ленты и фольгу (до 0,005 мм ), хорошо паяется.

Медь — сравнительно дорогой и дефицитный металл, поэтому требует экономного расходования. Содержание меди в земной коре составляет ~3•10 -3 %; она химически малоактивна. В сухом и влаж­ном воздухе, а также в пресной воде при 20°С медь достаточно ус­тойчива к коррозии; незначительно корродирует только в морской воде. В сухом воздухе ниже 185°С с кислородом не взаимодействует.

При нагревании до 375°С медь окисляется с образованием однооки­си СuО, имеющей черный цвет, а выше 375°С образуется полуокись Сu2О, имеющая красный цвет. На нее мало влияют соляная и серная кислоты небольшой концентрации (до 80%). Однако в концентриро­ванной азотной и горячей концентрированной серной кислоте медь растворяется. На воздухе в присутствии влаги и углекислого газа на ее поверхности постепенно образуется зеленый налет основного кар­боната меди (карбонат-гидроксид меди) Сu2(ОН)2СО3 .

В природе медь встречается в самородном состоянии и, главным образом, в виде сульфидных руд. Из медной руды в результате ряда последовательных процессов обогащения, обжига и восстановления получают так называемую сырую, или черную медь, содержащую обычно до 3% примесей. Эти примеси значительно снижают элек­тропроводность меди, поэтому медь, предназначенную для электро­технических целей, обязательно подвергают электролитической очи­стке — рафинированию. Рафинированную медь переплавляют в болванки массой 80—90 кг, которые прокатывают или протягивают через волочильные доски (волочение) в изделия требуемого профиля и геометрических размеров.

При изготовлении проволоки болванки сначала путем горячей прокатки превращают в катанку диаметром 8—18 мм, которую для

Рис.13.1. Зависимость предела прочности на разрыв σв, относительно удлинения перед разрывом ∆L/L и удельного сопротивления ρ меди марки Ml от температуры отжига (время отжига 1 час)

удаления с поверхности окислов меди (СuО и Сu2О) протравлива­ют слабым раствором серной кислоты и далее протягивают в холодном состоянии через фильеры волочильной доски (см. гл. 11.3.2) получая проволоку заданного профиля и размеров. При холодно^ прокатке и волочении получают твердую (твердотянутую) медь (МТ), которая благодаря наклепу (нагартовки) приобретает повы­шенную твердость, упругость, предел прочности на разрыв, но при этом возрастает удельное сопротивление и снижается от­носительное удлинение и относительное сужение перед разрывом.

Медь марки МТ применяют там, где требуется обеспечить вы­сокую механическую прочность σв, твердость и сопротивляемость истиранию. Например, для изготовления контактных проводов элек­трифицированного транспорта, коллекторных пластин электриче­ских машин, шин для распредустройств и т..п.

Рекристаллизация меди начинается при температуре примерно 200 °С, а температура рекристаллизационного отжига составляет ~600°С (табл. 13.2). Влияние температуры отжига на свойства меди показано на рис. 13.1, из которого видно, что при отжиге механиче­ские свойства изменяются гораздо сильнее, чем ее удельное сопро­тивление.

После отжига получают мягкую (отожженную) медь (ММ) которая пластична, характеризуется большим удлинением перед раз­рывом и имеет электропроводность на 3—5% выше, чем у МТ (см. табл. 13.1). Однако при отжиге предел прочности на разрыв и твер­дость снижаются. Отожженная медь служит электротехническим стандартом, по отношению к которому выражают в процентах при 20°С удельную проводимость металлов и сплавов. Удельная электро-пооводность стандартной меди при 20°С равна 58 МСм/м, соответст­венно р = 0,017241 мкОм•м, а ТКр = 4,3•10 -3 К -1 .

Мягкую медь в виде проволоки различного диаметра и профиля используют в качестве токопроводящих жил (одно- и многожиль­ных) кабелей, монтажных и обмоточных проводов и т.д., где важны гибкость и пластичность, а прочность не имеет решающего значе­ния. Круглую проволоку из меди марок МТ и ММ изготавливают диаметром от 0,02 до 10 мм.

Ленточную медь широко используют для экранирования кабелей связи и радиочастотных кабелей. Несложный расчет с помощью формулы (12.10) показывает, что медный экран толщиной 0,5 мм (для Си γ = 58,5•10 -6 См/м, μа = μо μ = 12,56•10 -7 Гн/м) становится эф­фективным при частоте поля не ниже 17 кГц. Следовательно, мед­ный экран эффективен в высокочастотных магнитных полях.

В низ­кочастотных и постоянных полях необходимы материалы с высокой Магнитной проницаемостью μ (см. гл. 14.1). В ряде случаев для защиты от окисления поверхности медных изделий лудят или покры­вают никелем, серебром, золотом.

Электропроводность меди зависит не только от концентрации примеси, но и от ее химической природы (см. рис. 12.4). Например, 0,5% Zn, Cd или Ag снижают удельную электропроводность меди на 5%, при той же концентрации Ni, Sn или А1 — на 25—40%, a Be, As, Fе, Si или Р — на 55% и более.

Очень вредно присутствие в меди ки­слорода — он приводит к образованию оксидов меди, вызывающих увеличение удельного сопротивления. Наличие серы снижает пла­стичность меди, в результате при низких температурах медь стано­вится хрупкой. Висмут и свинец при кристаллизации меди располагаются по границам зерен, что приводит к растрескиванию поковок при горячей обработке давлением.

Маркировка меди. По степени чистоты медь стандартизируется на следующие марки:

Марка Содержание Си, %, Марка Содержание Си, %

не менее не менее

МООб 99,99 М1р 99,90

МОО 99,96 М2 99,70

МОб 99,97 М2р 99,70

МО 99,95 МЗ 99,50

М1б 99,95 МЗр 99,50

М1у 99,90 М4 99,00

Бес­кислородная медь со специальными легирующими добавками обладает повышенными механическими свойствами.

Еще более чистой медью является вакуумная медь, удельное сопротивление которой практически такое же, как и у серебра. Ва­куумную медь получают путем ее переплавления в вакуумных ин­дукционных печах в графитовых тиглях при остаточном давлении ~1 •10 -3 Па.

Источник: studfile.net

Медь

Элемент №29. Жизненно важный элемент. Главный металл электротехники. Один из самых важных, самых древних и самых популярных металлов. Популярных не только в среде инженеров — конструкторов, электриков и машиностроителей, но и у людей гуманитарных профессий — историков, скульпторов, литераторов.

Тот кто носит медный щит, тот имеет медный лоб.

Л. Соловьев. Похождения Насреддина

С помощью этой немудреной присказки хитрый Ходжа разделался с прохвостом-ростовщиком, а сам избежал расправы меднолобых стражников. Но допустим, что Ходжа Насреддин хорошо знал свойства меди и свою «дразнилку» адресовал не меднолобым стражникам, а оружейникам. Иначе говоря, стоит ли делать из меди щиты?

В любом техническом справочнике находим прочностные характеристики литой меди: предел прочности 17 кг/мм 2 (при нормальной температуре), предел текучести* (при 500°C — жесткие, но вполне реальные условия работы многих изделий из меди) 2,2 кг/мм 2 . Много это или мало? Предел текучести обычной стали в этих условиях достигает 100 кг/мм 2 . Противодействие ударным нагрузкам (а именно такие нагрузки в основном достаются щитам) у меди также меньше, чем у многих других металлов и сплавов. Не отличается она и твердостью: медь, правда, тверже, чем золото и серебро, но в полтора раза мягче железа (соответственно 3,0 и 4,5 по 10-балльной шкале).

* Предел текучести — напряжение, при котором материал продолжает деформироваться без увеличения нагрузки.

У вас не создалось впечатления, что эти цифры, обрети они вдруг дар речи, повторили бы вслед за Ходжой Насреддином: «Тот, кто носит медный щит, тот имеет. »? Но не поддадимся «объективности» голых цифр. Ведь все они взяты из технической литературы XX столетия, а время медиых щитов, как и медных пушек, миновало много веков назад.

Оружейников древности и даже средневековья прочностные характеристики меди вполне устраивали. Во-первых, нагрузка, которую испытывал щит при ударе копьем или секирой, куда меньше пробивной силы винтовочного выстрела. Во-вторых, у древних металлургов не было другого материала, прочного, как медь, и доступного, как медь. Не случайно античный бог-кузнец Гефест выковал непобедимому Ахиллесу медный щит. Именно медный!

Как конструкционный материал медь широко используется и сейчас, но главную ценность приобрели уже не механические, а тепловые и электрические характеристики меди. По способности проводить тепло и электричество медь уступает только драгоценному серебру. У алюминия электросопротивление почти вдвое больше, чем у меди; а у железа — почти в шесть раз.

Но из меди делают не только проволоку и токопроводящие детали аппаратуры. Ее широко используют в химическом машиностроении при изготовлении вакуум-аппаратов, перегонных котлов, холодильников, змеевиков. Из меди и ее сплавов, как и прежде, делают орудия труда и инструмент.

В любом цехе, где работают с взрывоопасными или легковоспламеняющимися веществами, можно встретить молотки, стамески, отвертки из медных сплавов. Конечно, стальной инструмент прочнее, долговечнее, дешевле, но он «искрит». Поэтому предпочитают чаще менять инструмент, больше тратить на его приобретение, но уменьшить пожаро- и взрывоопасность.

Гильзы патронов и артиллерийских снарядов обычно желтого цвета. Они сделаны из латуни — сплава меди с цинком. (В качестве легирующих добавок в латунь могут входить алюминий, железо, свинец, марганец и другие элементы). Почему конструкторы предпочли латунь более дешевым черным сплавам и легкому алюминию? Латунь хорошо обрабатывается давлением и обладает высокой вязкостью. Отсюда — хорошая сопротивляемость ударным нагрузкам, создаваемым пороховыми газами.

Большинство артиллерийских латунных гильз используется неоднократно. Не знаю, как сейчас, а в годы войны в любом артиллерийском дивизионе был человек (обычно офицер), ответственный за своевременный сбор стреляных гильз и отправку их на перезарядку.

В гильзовой латуни 68% меди.

Высокая стойкость против разъедающего действия соленой воды характерна для так называемых морских латуней. Это латуни с добавкой олова.

Знаменитый коррозионно-стойкий сплав томпак — это тоже латунь, но доля меди в нем больше, чем в любом другом сплаве этой группы — от 88 до 97%.

Еще одно важное свойство латуни: она, как правило, дешевле бронзы — другой важнейшей группы сплавов на основе меди.

Первоначально бронзой называли только сплавы меди с оловом. Но олово — дорогой металл, и, кроме того, сочетание Сu — Sn не позволяет получить всех свойств, которые хотелось бы придать сплавам на основе меди. Сейчас существуют бронзы вообще без олова — алюминиевые, кремнистые, марганцовистые и т.д.

Мне наплевать на бронзы многопудье.

Но бронза — это не обязательно памятники. Без бронзовых вкладышей, втулок, сальников, клапанов не обходится ни один химический аппарат. Применение бронз во всех областях машиностроения из года в год расширяется. Из бронзы делают также инструмент, которым работают во взрывоопасных цехах.

Современные бронзы многообразны по составу и свойствам. Обычные оловянистые бронзы содержат до 33% Sn. В так называемую художественную бронзу, тысячелетиями применяемую для скульптурного литья, входит около 5% олова, до 10% цинка и около 3% свинца. В «автомобильных» и «подшипниковых» бронзах олова больше — 10. 12%.

Несколько слов о «безоловянных» бронзах.

Алюминиевые бронзы. 5. 11% Аl превращают мягкую медь в материал для изготовления пружин, а бронза АНЖ10-4-4 (10% Аl, 4% Ni, 4% Fe) применяется для ответственных деталей авиационных двигателей и турбин.

Свинцовые бронзы содержат 27. 33% Pb. Подшипники из такой бронзы работают на предельно больших скоростях.

Кремнистые бронзы (до 5% Si) служат заменителями оловяннистых и отличаются относительной дешевизной.

А бериллиевые бронзы (до 2,3% Be) едва ли не самые прочные из всех цветных сплавов.

Источник: studentopedia.ru