Smeedbaarheid verwys na die vatbaarheid van metale en legerings vir smee en ander tipes drukbehandeling. Dit kan teken, stempel, rol of druk wees. Die rekbaarheid van koper word nie net gekenmerk deur weerstand teen vervorming nie, maar ook deur rekbaarheid. Wat is plastisiteit? Dit is die vermoë van metaal om sy kontoere onder druk te verander sonder om te vernietig. Smeebare metale is koper, staal, duralumin en sommige ander koper-, magnesium-, nikkel-, aluminiumlegerings. Dit is hulle wat 'n hoë vlak van plastisiteit het gekombineer met 'n lae weerstand teen vervorming.
Copper
Ek wonder hoe lyk die eienskap van koper? Dit is bekend dat dit 'n element is van die 11de groep van die 4de periode van die stelsel van chemiese elemente van D. I. Mendeleev. Sy atoom het nommer 29 en word deur die simbool Cu aangedui. Trouens, dit is 'n oorgangsrekbare metaal van 'n pienk-goue kleur. Terloops, dit het 'n pienk kleur as die oksiedfilm afwesig is. Hierdie element word al lank deur mense gebruik.
Geskiedenis
Een van die eerste metale wat mense aktief in hul huishoudings begin gebruik het, is koper. Inderdaad, dit is te toeganklik om van erts te verkry en het 'n kleinsmelttemperatuur. Die mensdom ken al lank die sewe metale, wat ook koper insluit. In die natuur is hierdie element baie meer algemeen as silwer, goud of yster. Antieke voorwerpe gemaak van koper, slak, is bewyse van die smelt van erts. Hulle is ontdek tydens die opgrawings van die dorpie Chatal-Khuyuk. Dit is bekend dat in die Kopertydperk koperdinge wydverspreid geraak het. In die wêreldgeskiedenis volg hy die klip een.
S. A. Semyonov en sy kollegas het eksperimentele studies gedoen, waarin hy uitgevind het dat koperwerktuie op baie maniere beter is as klipwerktuie. Hulle het 'n hoër spoed om hout te skaaf, boor, sny en saag. En die verwerking van 'n been met 'n kopermes duur so lank soos met 'n klip. Maar koper word as 'n sagte metaal beskou.
Baie dikwels in antieke tye, in plaas van koper, het hulle die legering daarvan met tin – brons gebruik. Dit was nodig vir die vervaardiging van wapens en ander dinge. So, die bronstydperk het die kopertydperk vervang. Brons is vir die eerste keer in die Midde-Ooste in 3000 vC verkry. AD: Mense het gehou van die sterkte en uitstekende smeebaarheid van koper. Manjifieke werktuie van arbeid en jag, gereedskap en versierings het uit die brons gekom. Al hierdie items word in argeologiese opgrawings gevind. Toe is die Bronstydperk deur die Ystertydperk vervang.
Hoe kon koper in antieke tye verkry word? Aanvanklik is dit nie uit sulfied ontgin nie, maar uit malakieterts. Inderdaad, in hierdie geval was dit nie nodig om aan voorlopige skiet deel te neem nie. Om dit te doen, is 'n mengsel van steenkool en erts in 'n erdehouer geplaas. Die vaartuig is in geplaas'n vlak gat en die mengsel is aan die brand gesteek. Toe begin koolstofmonoksied vrygestel word, wat bygedra het tot die vermindering van malakiet tot vrye koper.
Dit is bekend dat kopermyne reeds in die derde millennium vC in Ciprus gebou is, waar koper gesmelt is.
Op die lande van Rusland en buurstate het kopermyne twee millennia vC ontstaan. e. Hulle ruïnes word gevind in die Oeral, en in die Oekraïne, en in die Transkaukasus, en in Altai, en in die verre Siberië.
Industriële smelt van koper is in die dertiende eeu bemeester. En in die vyftiende in Moskou is die Cannon Yard geskep. Dit was daar waar gewere van verskillende kalibers uit brons gegiet is. 'n Ongelooflike hoeveelheid koper is gebruik om klokke te maak. In 1586 is die Tsaarkanon uit brons gegiet, in 1735 - die Tsaarklok, in 1782 is die Bronsruiter geskep. In 752 het vakmanne 'n manjifieke standbeeld van die Groot Boeddha by die Todai-ji-tempel gemaak. Oor die algemeen is die lys van kunswerke van gieterye eindeloos.
In die agtiende eeu het die mens elektrisiteit ontdek. Dit was toe dat groot volumes koper in die vervaardiging van drade en soortgelyke produkte begin ingaan het. In die twintigste eeu is drade van aluminium gemaak, maar koper was steeds van groot belang in elektriese ingenieurswese.
Oorsprong van die naam
Weet jy dat Cuprum die Latynse naam vir koper is, afgelei van die naam van die eiland Ciprus? Terloops, Strabo noem koper chalkos - die stad Chalkis op Euboea is skuldig aan die oorsprong van so 'n naam. Die meeste van die antieke Griekse name vir koper enbrons voorwerpe het juis uit hierdie woord ontstaan. Hulle het wye toepassing gevind in smidwerk, en onder smidsprodukte en gietstukke. Soms word koper Aes genoem, wat erts of myn beteken.
Die Slawiese woord "koper" het nie 'n uitgesproke etimologie nie. Miskien is dit oud. Maar dit word baie dikwels gevind in die oudste literêre monumente van Rusland. V. I. Abaev het aangeneem dat hierdie woord van die naam van die land Midia kom. Die alchemiste het koper "Venus" genoem. In meer antieke tye is dit "Mars" genoem.
Waar kom koper in die natuur voor?
Die aardkors bevat (4, 7-5, 5) x 10-3% koper (volgens massa). In rivier- en seewater is dit baie minder: onderskeidelik 10-7% en 3 x 10-7% (volgens massa).
Koperverbindings word dikwels in die natuur aangetref. Die bedryf gebruik chalcopyriet CuFeS2, genoem koperpiriet, borniet Cu5FeS4, chalcociet Cu 2S. Terselfdertyd vind mense ander koperminerale: cupriet Cu2O, azuriet Cu3(CO3) 2(OH)2, Malachite Cu2CO3 (OH)2 en covelline CuS. Baie dikwels bereik die massa van individuele ophopings van koper 400 ton. Kopersulfiede word hoofsaaklik in hidrotermiese medium-temperatuur are gevorm. Dikwels, in sedimentêre gesteentes, kan koperafsettings gevind word - skalies en koperagtige sandstene. Die bekendste afsettings is in die Trans-Baikal-gebied Udokan, Zhezkazgan in Kazakstan, Mansfeld in Duitsland en die heuninggordel van Sentraal-Afrika. Ander rykste koperneerslae is geleëin Chili (Colhausi en Escondida) en die VSA (Morenci).
Die meeste van die kopererts word oopgroef ontgin. Dit bevat 0,3 tot 1,0% koper.
Fisiese eienskappe
Baie lesers stel belang in die beskrywing van koper. Dit is 'n rekbare pienk-goue metaal. In die lug word sy oppervlak onmiddellik bedek met 'n oksiedfilm, wat dit 'n eienaardige intense rooi-geel tint gee. Interessant genoeg het dun films van koper 'n blou-groen kleur.
Osmium, sesium, koper en goud het dieselfde kleur, anders as die grys of silwer van ander metale. Hierdie kleurskakering dui op die teenwoordigheid van elektroniese oorgange tussen die vierde halfleë en die gevulde derde atoomorbitale. Tussen hulle is daar 'n sekere energieverskil wat ooreenstem met die golflengte van oranje. Dieselfde stelsel is verantwoordelik vir die spesifieke kleur van goud.
Wat is nog wonderlik aan koper? Hierdie metaal vorm 'n vlakgesentreerde kubieke rooster, ruimtegroep Fm3m, a=0,36150 nm, Z=4.
Koper is ook bekend vir sy hoë elektriese en termiese geleidingsvermoë. Wat stroomgeleiding betref, is dit onder die metale in die tweede plek. Terloops, koper het 'n reuse temperatuurkoëffisiënt van weerstand en is byna onafhanklik van sy werkverrigting oor 'n wye temperatuurreeks. Koper word 'n diamagneet genoem.
Koperlegerings is uiteenlopend. Mense het geleer om koper met sink te kombineer, en nikkel met cupronickel, en lood met babbits,en brons met tin en ander metale.
Isotope van koper
Koper bestaan uit twee stabiele isotope, 63Cu en 65Cu, wat 'n oorvloed van onderskeidelik 69,1 en 30,9 persent atoom het. Oor die algemeen is daar meer as twee dosyn isotope wat nie stabiliteit het nie. Die langslewende isotoop is 67Cu met 'n halfleeftyd van 62 uur.
Hoe word koper verkry?
Om koper te maak is 'n baie interessante proses. Hierdie metaal word verkry uit minerale en kopererts. Die basiese metodes vir die verkryging van koper is hidrometallurgie, pirometallurgie en elektrolise.
Kom ons kyk na die pirometallurgiese metode. Op hierdie manier word koper verkry uit sulfiederts, byvoorbeeld chalcopyriet CuFeS2. Chalcopyriet rou materiaal bevat 0,5-2,0% Cu. Eerstens word die oorspronklike erts aan flotasieverryking onderwerp. Dan word dit geoksideer gerooster by 'n temperatuur van 1400 grade. Vervolgens word die gebrande konsentraat vir mat gesmelt. Silika word by die smelt gevoeg om ysteroksied te bind.
Die resulterende silikaat dryf op as slak en word geskei. Mat bly aan die onderkant - 'n legering van sulfiede CU2S en FeS. Dan word dit gesmelt volgens die metode van Henry Bessemer. Om dit te doen, word gesmelte mat in die omsetter gegooi. Die houer word dan met suurstof gespoel. En die ystersulfied wat oorbly, word tot oksied geoksideer en word met behulp van silika uit die proses verwyder in die vorm van silikaat. Kopersulfied word onvolledig tot koperoksied geoksideer, maar dan word dit na metaalkoper gereduseer.
Bdie gevolglike blisterkoper bevat 90,95% van die metaal. Dan word dit aan elektrolitiese suiwering onderwerp. Interessant genoeg word 'n versuurde oplossing van kopersulfaat as 'n elektroliet gebruik.
Elektrolitiese koper word op die katode gevorm, wat 'n hoë frekwensie van ongeveer 99,99% het. 'n Verskeidenheid items word gemaak van koper wat verkry is: drade, elektriese toerusting, legerings.
Die hidrometallurgiese metode lyk 'n bietjie anders. Hier word koperminerale in verdunde swaelsuur of in ammoniakoplossing opgelos. Uit die voorbereide vloeistowwe word koper deur metaalyster verplaas.
Chemiese eienskappe van koper
In verbindings toon koper twee oksidasietoestande: +1 en +2. Die eerste van hulle is geneig tot disproporsionering en is slegs stabiel in onoplosbare verbindings of komplekse. Terloops, koperverbindings is kleurloos.
Oksidasietoestand +2 is meer stabiel. Dit is sy wat die sout blou en blougroen kleur gee. Onder ongewone toestande kan verbindings met 'n oksidasietoestand van +3 en selfs +5 berei word. Laasgenoemde word gewoonlik gevind in cupbororaan-anioonsoute wat in 1994 verkry is.
Suiwer koper verander nie in lug nie. Dit is 'n swak reduseermiddel wat nie met verdunde soutsuur en water reageer nie. Geoksideer deur gekonsentreerde salpeter- en swawelsure, halogene, suurstof, aqua regia, nie-metaaloksiede, chalkogene. Wanneer dit verhit word, reageer dit met waterstofhaliede.
As die lug vogtig is, oksideer koper om basiese koper(II)karbonaat te vorm. Dit reageer uitstekend met koue en warm versadigde swaelsuur, warm watervrye swaelsuur.
Koper reageer met verdunde soutsuur in die teenwoordigheid van suurstof.
Analitiese chemie van koper
Almal weet wat chemie is. Koper in oplossing is maklik om op te spoor. Om dit te doen, is dit nodig om die platinumdraad met die toetsoplossing te bevochtig en dan in die vlam van die Bunsen-brander te bring. As koper in die oplossing teenwoordig is, sal die vlam blougroen wees. Jy moet weet dat:
- Gewoonlik word die hoeveelheid koper in effens suur oplossings gemeet met waterstofsulfied: dit word met die stof gemeng. As 'n reël presipiteer kopersulfied in hierdie geval.
- In daardie oplossings waar daar geen interfererende ione is nie, word koper kompleksometries, ionometries of potensiometries bepaal.
- Klein hoeveelhede koper in oplossings word deur spektrale en kinetiese metodes gemeet.
Kopergebruik
Stem saam, die studie van koper is 'n baie vermaaklike ding. So, hierdie metaal het 'n lae weerstand. As gevolg van hierdie kwaliteit word koper in elektriese ingenieurswese gebruik vir die vervaardiging van krag en ander kabels, drade en ander geleiers. Koperdrade word in die windings van kragtransformators en elektriese aandrywers gebruik. Om die bogenoemde produkte te skep, word die metaal baie suiwer gekies, aangesien onsuiwerhede die elektriese geleidingsvermoë onmiddellik verminder. En as daar 0,02% aluminium in koper is, sal die elektriese geleiding daarvan met 10% afneem.
Die tweede nuttige kwaliteit van koper isuitstekende termiese geleidingsvermoë. As gevolg van hierdie eiendom word dit in verskeie hitteruilers, hittepype, hittesinks en rekenaarverkoelers gebruik.
En waar word die hardheid van koper gebruik? Dit is bekend dat naatlose ronde koperbuise merkwaardige meganiese sterkte het. Hulle weerstaan meganiese verwerking perfek en word gebruik om gasse en vloeistowwe te verskuif. Gewoonlik kan hulle gevind word in interne gastoevoerstelsels, watervoorsiening, verwarming. Hulle word wyd gebruik in verkoelingseenhede en lugversorgingstelsels.
Die uitstekende hardheid van koper is aan baie lande bekend. Dus, in Frankryk, die VK en Australië word koperpype gebruik vir gastoevoer na geboue, in Swede - vir verhitting, in die VSA, Groot-Brittanje en Hong Kong - is dit die hoofmateriaal vir watervoorsiening.
In Rusland word die produksie van water- en gaskoperpype gereguleer deur die GOST R 52318-2005-standaard, en die federale Reëlskode SP 40-108-2004 reguleer die gebruik daarvan. Pype gemaak van koper en sy legerings word aktief in die kragbedryf en skeepsbou gebruik om stoom en vloeistowwe te verskuif.
Weet jy dat koperlegerings in verskeie velde van tegnologie gebruik word? Hiervan word brons en koper as die bekendste beskou. Beide legerings sluit 'n kolossale familie van materiale in, wat, benewens sink en tin, bismut, nikkel en ander metale kan insluit. Geweermetaal, wat tot in die negentiende eeu gebruik is om artilleriestukke te maak, het byvoorbeeld uit koper, tin en sink bestaan. Sy resep het verander na gelang van die plek engereedskapvervaardigingstyd.
Almal ken die uitstekende vervaardigbaarheid en hoë rekbaarheid van koper. As gevolg van hierdie eienskappe gaan 'n ongelooflike hoeveelheid koper in die vervaardiging van skulpe vir wapens en artillerie-ammunisie. Dit is opmerklik dat motoronderdele gemaak word van koperlegerings met silikon, sink, tin, aluminium en ander materiale. Koperlegerings word gekenmerk deur hoë sterkte en behou hul meganiese eienskappe tydens hittebehandeling. Hul weerstand teen slytasie word slegs bepaal deur die chemiese samestelling en die effek daarvan op die struktuur. Neem asseblief kennis dat hierdie reël nie van toepassing is op berilliumbrons en sommige aluminiumbrons nie.
Koperlegerings het 'n laer elastisiteitsmodulus as staal. Hul grootste voordeel kan 'n klein wrywingskoëffisiënt genoem word, gekombineer vir die meeste legerings met 'n hoë rekbaarheid, uitstekende elektriese geleidingsvermoë en uitstekende weerstand teen korrosie in 'n aggressiewe omgewing. As 'n reël is dit aluminiumbrons en koper-nikkel-legerings. Terloops, hulle het hul aansoek in strokiepare gekry.
Feitlik alle koperlegerings het dieselfde wrywingskoëffisiënt. Terselfdertyd hang slytasieweerstand en meganiese eienskappe, gedrag in 'n aggressiewe omgewing direk af van die samestelling van die legerings. Die rekbaarheid van koper word in enkelfase-legerings gebruik, en die sterkte word in tweefase-legerings gebruik. Cupronickel (koper-nikkel-legering) word gebruik om wisselmunte te slaan. Koper-nikkellegerings, insluitend "Admiraliteit", word in skeepsbou gebruik. Hulle word gebruik om buise vir kondensators te maak wat turbine-uitlaatstoom skoonmaak. Dit is opmerklik dat die turbines deur buiteboordwater verkoel word. Koper-nikkel-legerings het ongelooflike weerstand teen korrosie, so hulle is gesog in gebiede wat onderhewig is aan die aggressiewe effekte van seewater.
Trouens, koper is die belangrikste komponent van harde soldeersel – legerings met 'n smeltpunt van 590 tot 880 grade Celsius. Dit is hulle wat uitstekende adhesie aan die meeste metale het, waardeur hulle gebruik word om verskeie metaaldele stewig te verbind. Dit kan pyptoebehore of vloeibare dryfmiddelstraalenjins wees wat van verskillende metale gemaak is.
En nou lys ons die legerings waarin die smeebaarheid van koper van groot belang is. Dural of duralumin is 'n legering van aluminium en koper. Hier is koper 4,4%. Legerings van koper en goud word dikwels in juweliersware gebruik. Hulle is nodig om die sterkte van produkte te verhoog. Suiwer goud is immers 'n baie sagte metaal wat nie bestand kan wees teen meganiese spanning nie. Items gemaak van suiwer goud word vinnig vervorm en afgeskuur.
Interessant genoeg word koperoksiede gebruik om yttrium-barium-koperoksied te skep. Dit dien as die basis vir die vervaardiging van hoë-temperatuur supergeleiers. Koper word ook gebruik om batterye en koperoksied elektrochemiese selle te maak.
Ander toepassings
Weet jy dat koper dikwels as 'n katalisator vir die polimerisasie van asetileen gebruik word? As gevolg van hierdie eienskap word koperpypleidings wat gebruik word om asetileen te vervoer toegelaatgebruik slegs wanneer die koperinhoud daarin nie 64% oorskry nie.
Mense het geleer om die smeebaarheid van koper in argitektuur te gebruik. Fasades en dakke gemaak van die dunste plaat koper dien probleemvry vir 150 jaar. Hierdie verskynsel word eenvoudig verduidelik: in koperplate word die korrosieproses outomaties uitgedoof. In Rusland word koperplaat vir fasades en dakke gebruik in ooreenstemming met die norme van die Federale Kode van Reëls SP 31-116-2006.
In die nie te verre toekoms beplan mense om koper as kiemdodende oppervlaktes in klinieke te gebruik om te verhoed dat bakterieë binnenshuis rondbeweeg. Alle oppervlaktes wat deur die menslike hand aangeraak word - deure, handvatsels, relings, watertoebehore, werkblaaie, beddens - sal slegs deur spesialiste van hierdie wonderlike metaal gemaak word.
Kopermerk
Watter grade koper gebruik 'n persoon om die produkte te vervaardig wat hy benodig? Daar is baie van hulle: M00, M0, M1, M2, M3. Oor die algemeen word kopergrade geïdentifiseer deur die suiwerheid van hul inhoud.
Byvoorbeeld, koper grade M1r, M2r en M3r bevat 0,04% fosfor en 0,01% suurstof, en grade M1, M2 en M3 - 0,05-0,08% suurstof. Daar is geen suurstof in die M0b-graad nie, en in MO is sy persentasie 0.02%.
Kom ons kyk dus van naderby na koper. Die tabel hieronder sal meer akkurate inligting verskaf:
| Kopergraad | M00 | M0 | M0b | M1 | M1p | M2 | M2r | M3 | M3r | M4 |
|
Persentasie inhoud koper |
99, 99 | 99, 95 | 99, 97 | 99, 90 | 99, 70 | 99, 70 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 00 |
27 kopergrade
Daar is altesaam sewe-en-twintig grade koper. Waar gebruik 'n persoon so 'n hoeveelheid kopermateriaal? Oorweeg hierdie nuanse in meer besonderhede:
- Cu-DPH-materiaal word gebruik om toebehore te maak wat nodig is om pype te verbind.
- AMF is nodig om warm- en koudgewalste anodes te skep.
- AMPU word gebruik vir die vervaardiging van koud- en warmgewalste anodes.
- M0 is nodig om stroomgeleiers en hoëfrekwensie-legerings te skep.
- Materiaal M00 word gebruik vir die vervaardiging van hoëfrekwensie-legerings en stroomgeleiers.
- M001 word gebruik vir die vervaardiging van draad, bande en ander elektriese produkte.
- M001b word benodig vir die vervaardiging van elektriese produkte.
- M00b word gebruik om stroomgeleiers, hoëfrekwensie-legerings en toestelle vir die elektrovakuumbedryf te skep.
- M00k - grondstof vir die skep van vervormde en gegote spasies.
- M0b word gebruik om hoëfrekwensie-legerings te skep.
- M0k word gebruik vir die vervaardiging van gegote en vervormde spasies.
- M1 benodig vir vervaardigingdraad en produkte van kriogene tegnologie.
- M16 word gebruik vir die vervaardiging van toestelle vir die vakuumbedryf.
- M1E is nodig om koudgewalste foelie en strook te skep.
- M1k is nodig om halfvoltooide produkte te skep.
- M1op word gebruik vir die vervaardiging van draad en ander elektriese produkte.
- M1p word gebruik om elektrodes te maak wat gebruik word om gietyster en koper te sweis.
- M1pE word benodig vir die vervaardiging van koudgewalste strook en foelie.
- M1u word gebruik om koudgewalste en warmgewalste anodes te skep.
- M1f is nodig om kleefband, foelie, warm- en koudgewalste velle te skep.
- M2 word gebruik om hoë-geh alte koper-gebaseerde legerings en half-afgewerkte produkte te maak.
- M2k word gebruik vir die vervaardiging van half-afgewerkte produkte.
- M2p is nodig om stawe te maak.
- M3 word benodig vir die vervaardiging van gerolde produkte, legerings.
- M3r word gebruik om gerolde produkte en legerings te skep.
- MB-1 is nodig om berilliumbevattende brons te skep.
- MSr1 word gebruik vir die vervaardiging van elektriese strukture.
