Характеристики и свойства сплава меди с цинком

Открытие металлов, а также их обработка стало хорошим толчком в эволюционировании человека от первобытных каменных веков в развитые цивилизации. Из металлической руды научились изготавливать сплавы. В результате сочетания элементов добивались улучшения характеристик материала. К числу таких соединений относят сплав меди с цинком.

История открытия

Сплав меди с цинком впервые получили в Древнем Риме, при правлении императора Августа в первом веке нашей эры. Стоит отметить, что данный металл при раскопках находили также в Китае, Греции и Индии. Получали его при плавлении меди с рудой цинка (чистый металл удалось получить позже).

В Европе впервые получили латунь в конце 19 века при смешивании чистого цинка и медных заготовок под действием высоких температур. Она применялась для изготовления ювелирных украшений. Данный элемент без примеси завозили из Восточных стран, так как своя технология добычи была утрачена в 11 веке.

Состав и структура

В латуни содержится 70% меди и 30% цинка. Второй элемент повышает прочностные характеристики, при снижении затрат. Увеличенное содержание цинка используется в частных случаях, в зависимости от условий применения материала.

При маркировке сплава указывается буква «Л», после следует процентный показатель меди в составе, при добавлении легирующих металлов указывается их буквенный шифр и долевые значения. Распространенная марка сплава ЛАЖ60-1-1 будет означать, что латунь содержит медь в количестве 60%, алюминий 1%, а также железа 1%.

Медно-цинковые сплавы имеют золотистый цвет. Такой эффект используют для изготовления подделок. Чтобы защитить металл от окисления поверхность покрывают специальным лаком.

Характеристики и свойства

Сплав меди и цинка имеет следующие технические характеристики:

  • номинальная плотность меняется от значения 8300 кг/м3 до 8800 кг/м3, такие изменения являются результатом применения в сплаве разных добавок.
  • низкое внутреннее удельное сопротивление току 0,08*10-6 Ом;
  • теплоемкость при нормальной температуре окружающей среды 0,377 кДж/кг;
  • температура плавления от 890°С до 940°С.

Чтобы защитить, металл покрывают лаком, чем обеспечивают защиту от окисления и потемнения. К полезным свойствам медно-цинкового сплава относят:

  • устойчивость к действию коррозии;
  • стабильность при ковке, а также пластичность, при том, что показатели прочности приближены к значениям оригинальных металлов;
  • сплав не подвергается разрушению при понижении температуры во время механической обработки, однако явление хрупкости может проявиться при нагреве до литейных значений.

Изготовление

В процессе производства латуни используются специальные карты с указанием технологии плавления, ее разрабатывают в промышленных бюро. Часто сырьем для сплава служат заготовки из меди, а также лом из цинка. Операция плавки данного материала — сложный процесс, для которого используют печи разной модификации. Чаще используются индукционные агрегаты, работающие в сети низкой частоты тока при наличии магнитного сердечника.

При плавлении вещества могут улетучиваться из состава. Так как цинк считается вредным для здоровья металлом, в производственных помещениях рекомендуется устанавливать вентиляцию высокой мощности. В течение всего цикла ведут контроль за температурными показателями, из-за чего предотвращается возгорание сплава.

Предварительно рекомендуется очищать полости печей от продуктов предыдущего литья. Далее разогревают медные заготовки до ярко красного оттенка, после добавляют цинковый лом. Такая последовательность предотвращает образование окислительных реакций. Латунь литейного типа разливают в формы круглого плоского вида, для удобства при последующей обработки.

Для улучшения качества сплава используют:

  • олово и марганец, при этом повышается прочность и устойчивость к разрушению в агрессивной среде;
  • свинец, в результате заготовка из латуни может быть подвержена обработке резцами на станке;
  • высокая стойкость к кислотной и щелочной среде достигается при добавлении никеля;
  • алюминий защищает сплав во время литья от испарения цинка;
  • кремнием улучшают свойство сваривания с металлами, но понижают прочность.

Области применения

В процессе плавления латунных сплавов применяют цинковый лом в равных соотношениях с медью. Использование сплава характеризуется его видами:

  1. Подверженные деформации. Содержание цинка в таком сплаве не превышает 10%. Он называется томпак. Благодаря такому составу повышается пластичность, а также эффект скольжения по металлическим поверхностям. Не подвергается коррозии, можно сваривать со стальными изделиями, по цвету напоминает золото.
  2. Литейные. Содержат медь в количестве от 50% до 80%, устойчив к действию коррозии, не изменяет свою структуру при трении об металлические поверхности, в результате повышения прочности и снижения хрупкости. При плавлении может принимать разнообразные формы.
  3. При добавлении свинца получают автоматные сплавы. Обрабатывается стальными резцами на специальных станках с высокой скоростью вращения заготовки.

Медно-цинковый сплав используют для изготовления:

  • частей механизмов промышленного оборудования, а также систем теплообмена;
  • штампованных элементов корабельной техники, в автомобилестроении, строительстве самолетов, а также при изготовлении часовых механизмов.
  • декорирования интерьера, бижутерии;
  • сантехнических изделий, которые не подвергаются действию высоких температур.
  • крепежных материалов, саморезов, шурупов;
  • тепловых приборов;
  • церковных принадлежностей;
  • корпусов компасов;
  • ювелирных подделок, похожих на золотые изделия.

Достоинства и недостатки

Любой металл имеет преимущества и недостатки, которые зависят от области применения и технических характеристик. Медно-цинковый сплав не используют в строительной отрасли, но такие особенности не свидетельствуют о недостатках материала.

К преимуществам относят:

  1. Пониженные весовые значения. Благодаря такой характеристике сплав применяют для производства элементов механизмов самолета и ракет. В быту используется, как сплав для производства системы водоснабжения.
  2. Разнообразие цветовых оттенков. Детали из латуни, а также фурнитурные элементы помогут в оформлении интерьера.
  3. Сохранность цвета на весь срок службы конструкции.
  4. Пониженные теплопроводные характеристики, используются для производства мебели и ванн.
  5. Благодаря свойству диамагнетизма материал применяют для изготовления оборудования, защищенного от внешних действий магнитного поля, а также в приборостроении.
  6. Устойчивость к коррозии позволяет использовать медно-цинковый сплав, как материал для изготовления системы водоснабжения.

Недостатками сплава считают:

  1. Формирование крупных кристаллических образований в структуре материала. Такое явление проявляется при литье.
  2. Необходимость добавления в состав веществ с высокой ценой, чтобы сохранить в структуре цинк.

Устранение отрицательных свойств приведет к повышению затрат, в противном случае сырье отправляют на переплавку.

Ссылка на основную публикацию