Свойства и характеристики металла медь

Люди давно научились плавить твердые металлы, изготавливать из них орудия труда, оружие, украшения, посуду. Медь — металл, который был освоен одним из первых. Она легко поддавалась обработке после сильного нагрева. Этот материал применялся для изготовления посуды, украшений. Когда люди узнали про физические, химические свойства этого металла, он начал внедряться в разные сферы промышленности.

Фото 619
Медь

История открытия

Самые древние изделия из меди были найдены на территории современной Турции. Находились они в руинах поселения Чатал-Хююк. За каменным веком наступил медный век. Ученые в XX веке смогли доказать, что с помощью инструментов, изготовленных из меди, можно быстрее обрабатывать материалы.

Из меди изготавливались сплавы с оловом, которые называются бронзой. Их применяли для создания украшений, инструментов, оружия. Когда бронза получила большую популярность, наступил бронзовый век, который сменил медный.

Первые большие рудники были найдена на территории Кипра. Они разрабатывались около 3000 лет до н. э. В России самые старые рудники датируются 2000 лет до н. э.

Промышленная выплавка медных слитков была освоена в XIII–XIV веке. В Москве в XV веке основался Пушечный двор, который производил орудия, боеприпасы из бронзы.

Состав и структура

Медь — соединение огромного количества кристаллов серебра, кальция, золота, свинца, никеля. Металлы, из которых состоит купрум, отличаются простотой обработки, относительной пластичностью.

Элементарная ячейка структурной решетки — кубическая форма. Каждая из ячеек представляет собой соединение 4 атомов.

Во время добычи руда насыщена огромным количеством примесей. Они влияют на технические характеристики переплавленного металла, его структуру. Распространенные примеси:

  1. Кислород — примесь, содержание которой в составе может достигать 0,008%. Под воздействием высоких температур содержание кислорода быстро сокращается.
  2. Висмут — компонент, который негативно сказывается на технических характеристиках готового металла. Допустимое количество в составе — до 0,001%.
  3. Марганец — практически не влияет на свойства купрума.
  4. Никель — снижает теплопроводность.
  5. Мышьяк — не влияет на свойства переплавленного металла. Мышьяк нейтрализует негативное воздействие висмута, кислорода, сурьмы на конечный материал.
  6. Олово — усиливает теплопроводность.
  7. Сурьма — снижает тепло- и электропроводность. Допустимое содержание в составе — до 0,05%.
  8. Сера, селен — снижают показатель пластичности, если их количество в составе превышает 0,001%.
  9. Цинк — практически не влияет на физические, химические свойства.
  10. Фосфор — главный раскислитель. Улучшает механические свойства.

Процентное содержание примесей при производстве может уменьшаться или увеличиваться.

Фото 620
Медная руда (Фото: Instagram / alex_tango1910)

Характеристики и свойства

Невозможно точно определить сферы применения металла, если не разобраться с его физическими, химическими свойствами, основными характеристиками. Физические свойства чистой меди:

  • достаточный показатель мягкости;
  • высокая пластичность;
  • простая обработка (сырье без примесей);
  • тягучесть;
  • высокий показатель электро- и теплопроводности.

По показателям тепло- и электропроводности медь уступает только серебру. Чтобы уменьшить эти показатели, при производстве к ней добавляют сурьму, фосфор, железо, мышьяк или олово.

Химические свойства меди:

  1. При стандартных условиях эксплуатации не окисляется.
  2. Вступает в реакцию с галогенами, селеном, серой.
  3. Не подвергается влиянию кислот без окислительных свойств.
  4. Азот, водород, углерод не могут спровоцировать реакцию.

Медь в земной коре может образовывать анионы, катионы.

Фото 621
Кашпо из меди (Фото: Instagram / lublu_vintage)

Добыча и запасы

В земной коре содержится около (4,7-5,5)·10−3% меди. Содержание в морской воде — 3·10−7% и 10−7%. Основной способ добычи медной руды — открытый. Содержание меди в одной части руды — 1%.

По оценке экспертов, на 2000 год мировое содержание меди доступной для добычи достигало 954 млн тонн. Из этого числа 687 млн тонн является подтвержденным количеством. Российская доля от подтвержденных запасов — 3,2%.

Производство меди — процесс, который состоит из нескольких этапов:

  1. Руда измельчается с помощью специальных дробилок.
  2. Крупицы дробятся мельницами шарового типа.
  3. Процесс флотации. Измельченный расходный материал смешивается с флотореагентом, засыпается во флотационную машину.
  4. Руда загружается в моноподовые печи, происходит процесс обжига. Он нужен, чтобы вывести из расходного сырья остаточную серу.
  5. Обожженная руда загружается в печное оборудование отражательного типа, производится плавка шихты.
  6. Медный порошок смешивается с кварцевым флюсом, продувается конвектором. Длительность процедуры — 24 часа.
  7. Металл расплавляется, рафинируется с помощью специальных нагревательных установок.

Последний этап производства — электролитическое рафинирование.

Сферы применения

Сферы применения:

  1. Изготовление инструментов с тонким лезвием.
  2. Производство посуды, украшений.
  3. Изготовление проводов, радиодеталей.
  4. Производство труб. Элементы для сборки трубопроводов из этого цветного металла считаются лучшими, если сравнивать их с изделиями из других материалов.
  5. Сборка бытовой техники.
Фото 623
Медные трубы (Фото: Instagram / estardaltd)

Преимущества и недостатки

Преимущества:

  1. Устойчивость к образованию ржавчины.
  2. Привлекательный вид.
  3. Высокий показатель теплопроводности.
  4. Пластичность, гибкость, прочность.
  5. Низкое сопротивление.

Главный недостаток — высокая цена.

Сплавы

Далеко не всегда в промышленности применяется чистая медь. Чтобы изменить технические характеристики цветного металла к нему добавляются различные компоненты. В итоге получаются сплавы, которые имеют медную основу. Самые распространенные:

  1. Бронза — изготавливается путем добавления олова.
  2. Латунь — производится из медной основы, к которой добавляется цинк.

Это далеко не все соединения, где медь — главный компонент.

Фото 624
Бронзовая статуэтка (Фото: Instagram / antik_kiev_ua)

Способы обработки

Механическую обработку можно выполнить путем:

  1. Протяжки. Технологический процесс, применяющийся при изготовлении проводов, проволоки разного диаметра. Для производства применяется экструдерный механизм.
  2. Прокатки. Технологический процесс производства плоских изделий из меди. Заготовки прокатываются через установку с подвижными вальцами.
  3. Полировки. Для придания медным изделиям характерного металлического блеска, применяются войлочные, тканевые диски.
  4. Шлифования. Применяется для снятия определенного слоя металла, его очистки от налета, загрязнений. Шлифовка осуществляется с помощью абразивов.

Также внимания заслуживает токарный способ обработки медных заготовок. С его помощью изготавливаются шайбы, шпильки, штуцера, втулки, фланцы.

Медь — востребованный цветной металл с хорошими физическими и химическими свойствами. Металл подходит для изготовления украшений, деталей промышленных станков, бытовой техники, радиодеталей.

Медь - Первый металл, полученный ЧЕЛОВЕКОМ!
Поделиться
Металлой
Adblock
detector