Свойства и типы сплавов на основе меди. Цветное литье
Медь
Медь (лат. Cuprum) - химический элемент
I группы периодической системы Менделеева (атомный номер 29, атомная
масса 63,546). В соединения медь обычно проявляет степени окисления
+1 и +2, известны также немногочисленные соединения трехвалентной
меди. Важнейшие соединения меди: оксиды Cu2O, CuO, Cu2O3; гидроксид
Cu(OH)2, нитрат Cu(NO3)2.3H2O, сульфид CuS, сульфат(медный купорос)
CuSO4.5H2O, карбонат CuCO3Cu(OH)2, хлорид CuCl2.2H2O.
Чистая медь - ковкий и мягкий металл красноватого, в изломе розового
цвета, местами с бурой и пестрой побежалостью, тяжелый (плотность
8,93 г/см3), отличный проводник тепла и электричества, уступая в этом
отношении только серебру (температура плавления 1083 C). |
 |
Применение меди
Медь, ее соединения и сплавы находят широкое применение в различных отраслях
промышленности.
В электротехнике медь используется в чистом виде: в производстве кабельных
изделий, шин голого и контактного проводов, электрогенераторов, телефонного
и телеграфного оборудования и радиоаппаратуры. Из меди изготавливают теплообменники,
вакуум-аппараты, трубопроводы. Более 30% меди идет на сплавы.
Сплавы меди с другими металлами используют в машиностроении, в автомобильной
и тракторной промышленности (радиаторы, подшипники), для изготовления
химической аппаратуры.
Высокая вязкость и пластичность металла позволяют применять медь для изготовления
разнообразных изделий с очень сложным узором. Проволока из красной меди
в отожженном состоянии становится настолько мягкой и пластичной, что из
нее без труда можно вить всевозможные шнуры и выгибать самые сложные элементы
орнамента. Кроме того, проволока из меди легко спаивается сканым серебряным
припоем, хорошо серебрится и золотится. Эти свойства меди делают ее незаменимым
материалом при производстве филигранных изделий.
Производство меди
Медь добывают из оксидных и сульфидных руд. Из сульфидных
руд выплавляют 80% всей добываемой меди. Как правило, медные руды
содержат много пустой породы. Поэтому для получения меди используется
процесс обогащения. Медь получают методом ее выплавки из сульфидных
руд. Процесс состоит из ряда операций: обжига, плавки, конвертирования,
огневого и электролитического рафинирования. В процессе обжига большая
часть примесных сульфидов превращается в оксиды. Так, главная примесь
большинства медных руд пирит FeS2 превращается в Fe2O3. Газы, образующиеся
при обжиге, содержат CO2, который используется для получения серной
кислоты. Получающиеся в процессе обжига оксиды железа, цинка и других
примесей отделяются в виде шлака при плавке. Жидкий медный штейн
(Cu2S с примесью FeS) поступает в конвертор, где через него продувают
воздух. В ходе конвертирования выделяется диоксид серы и получается
черновая или сырая медь. Для извлечения ценных (Au, Ag, Te и т.д.)
и для удаления вредных примесей черновая медь подвергается сначала
огневому, а затем электролитическому рафинированию. В ходе огневого
рафинирования жидкая медь насыщается кислородом. При этом примеси
железа, цинка и кобальта окисляются, переходят в шлак и удаляются.
А медь разливают в формы. Получающиеся отливки служат анодами при
электролитическом рафинировании.
Основным компонентом раствора при электролитическом рафинировании
служит сульфат меди - наиболее распространенная и дешевая соль меди.
Для увеличения низкой электропроводности сульфата меди в электролит
добавляют серную кислоту. А для получения компактного осадка меди
в раствор вводят небольшое количество добавок. Металлические примеси,
содержащиеся в неочищенной ("черновой") меди, можно разделить
на две группы.
1)Fe, Zn, Ni, Co. Эти металлы имеют значительно более
отрицательные электродные потенциалы, чем медь. Поэтому они анодно
растворяются вместе с медью, но не осаждаются на катоде, а накапливаются
в электролите в виде сульфатов. Поэтому электролит необходимо периодически
заменять.
2)Au, Ag, Pb, Sn. Благородные металлы (Au, Ag) не
претерпевают анодного растворения, а в ходе процесса оседают у анода,
образуя вместе с другими примесями анодный шлам, который периодически
извлекается. Олово же и свинец растворяются вместе с медью, но в
электролите образуют малорастворимые соединения, выпадающие в осадок
и также удаляемые.
|
|
Сплавы меди
Сплавы, повышающие прочность и другие свойства меди, получают введением
в нее добавок, таких, как цинк, олово, кремний, свинец, алюминий, марганец,
никель. На сплавы идет более 30% меди.
Латунь
Латуни - сплавы меди с цинком ( меди от 60 до 90% и цинка от 40 до 10%)
- прочнее меди и менее подвержены окислению. При присадке к латуни кремния
и свинца повышаются ее антифрикционные качества, при присадке олова, алюминия,
марганца и никеля возрастает антикоррозийная стойкость. Листы, литые изделия
используются в машиностроении, особенно в химическом, в оптике и приборостроении,
в произОбычно латуни делят на:
двухкомпонентные латуни ("Простые"), состоящие только из меди,
цинка и, в незначительных количествах, примесей.
Для двухкомпонентной латуни особое значение имеет фазовый состав сплава.
Предел растворимости цинка в меди при комнатной температуре равен 39%.
При повышении температуры он снижается и при 905 ВВВ°C становится равным
32%. По этой причине латуни, содержащие цинка менее 39%, имеют однофазную
структуру (a-фаза) твердого раствора цинка в меди. Их называют а-латунями.
Если в расплав ввести больше цинка, то он не сможет полностью раствориться
в меди, и после затвердевания возникнет вторая фаза (b-фаза). b-фаза
очень хрупка и тверда, поэтому двухфазные латуни имеют более высокую прочность
и меньшую пластичность, чем однофазные.
При увеличении концентрации цинка до 30% возрастают одновременно и прочность,
и пластичность. Затем пластичность уменьшается, вначале за счет усложнения
твердого раствора, затем происходит резкое ее понижение, так как в структуре
сплава появляется хрупкая b-фаза. Прочность увеличивается до концентрации
цинка около 45%, а затем уменьшается так же резко, как и пластичность.
Большинство латуней хорошо обрабатывается давлением. Особенно пластичны
однофазные латуни. Они деформируются при низких и при высоких температурах.
Однако в интервале 300 - 700 (C) существует зона хрупкости, поэтому при
таких температурах латуни не деформируют.
Особенностью обработки латуней давлением является то, что для обработки
в холодном состоянии (тонкие листы, проволока, калиброванные профили)
используют a-латунь с содержанием цинка до 32%, так как она при комнатной
температуре имеет высокую пластичность и малую прочность. При повышении
температуры до 300-700 ВВВ°C ее пластичность уменьшается, поэтому в горячем
состоянии ее не обрабатывают. Для этой цели используют или b-латунь с
большим содержанием цинка (до 39%), способную переходить при нагреве в
двухфазное состояние a+b, либо (a+b)-латунь.
Марка латуни составляется из буквы "ЛВ", указывающей тип сплава
- латунь, и двузначной цифры, характеризующей среднее содержание меди.
Например, марка Л80 - латунь, содержащая 80% Cu и 20% Zn.
многокомпонентные латуни ("Специальные")в?" кроме меди и
цинка присутствуют дополнительные легирующие элементы
Количество марок многокомпонентных латуней больше, чем двухкомпонентных.
Наименование специальной латуни отражает ее состав. Так, если она легирована
железом и марганцем, то ее называют "Железомарганцевой", если
алюминием "Алюминиевой" и т.д.
Марку этих латуней составляют следующим образом: первой, как в простых
латунях, ставится буква Л, вслед за ней - ряд букв, указывающих, какие
легирующие элементы, кроме цинка, входят в эту латунь; затем через дефисы
следуют цифры, первая из которых характеризует среднее содержание меди
в процентах, а последующие - каждого из легирующих элементов в той же
последовательности, как и в буквенной части марки. Порядок букв и цифр
устанавливается по содержанию соответствующего элемента: сначала идет
тот элемент, которого больше, а далее по нисходящей. Содержание цинка
пределяется по разности от 100%. Например, марка ЛАЖМц66-6-3-2 расшифровывается
так: латунь, в которой содержится 66% Cu, 6%A l, 3% Fe и 2% Mn. Цинка
в ней 100-(66+6+3+2)=23%.
Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях являются
алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они по-разному влияют
на свойства латуней.
Марганец повышает прочность и коррозионную стойкость, особенно в сочетании
с алюминием, оловом и железом. Олово повышает прочность и сильно повышает
сопротивление коррозии в морской воде. Латуни, содержащие олово, часто
называют морскими латунями. Никель повышает прочность и коррозионную стойкость
в различных средах. Свинец ухудшает механические свойства, но улучшает
обрабатываемость резанием. Им легируют (1-2%) латуни, которые подвергаются
механической обработке на станках-автоматах. Поэтому эти латуни называют
автоматными. Кремний ухудшает твердость, прочность. При совместном легировании
кремнием и свинцом повышаются антифрикционные свойства латуни и она может
служить заменителем более дорогих, например оловянных бронз, применяющихся
в подшипниках скольжения.
Латуни по сравнению с бронзой обладают менее высокими прочностью, коррозионной
стойкостью и антифрикционными свойствами. Они весьма стойки на воздухе,
в морской воде, растворах большинства органических кислот, углекислых
растворах.
Двойные деформируемые латуни
Л96-Радиаторные и капиллярные трубки
Л90-Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики,
сильфоны и др.
Л85-Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики,
сильфоны и др.
Л80-Детали машин, приборов теплотехнической и химической аппаратуры, змеевики,
сильфоны и др.
Л70- Гильзы химической аппаратуры
Л68 -Штампованные изделия
Л63 -Гайки, болты, детали автомобилей, конденсаторные трубы
Л60- Толстостенные патрубки, гайки, детали машин
Многокомпонентные деформируемые латуни
ЛА77-2 Конденсаторные трубы морских судов
ЛАЖ60-1-1 Детали морских судов
ЛАН59-3-2 Детали химической аппаратуры, электромашин, морских судов
ЛЖМа59-1-1 В кладыши подшипников, детали самолетов, морских судов
ЛН65-5 Манометрические и конденсаторные трубки
ЛМц58- 2 Гайки, болты, арматура, детали машин
ЛМцА57- 3-1 Детали морских и речных судов
Л090-1 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
Л070-1 То же
Л062-1 То же
Л060-1 Конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры
ЛС63-3 Детали часов, втулки
ЛС74-3 То же
ЛС64-2 Полиграфические матрицы
ЛС60-1 Гайки, болты, зубчатые колеса, втулки
ЛС59-1
ЛС59-1В То же
ЛЖС58-1-1 Детали, изготовляемые резанием
ЛК80-3 Коррозионностойкие детали машин
ЛМш68-0,05 Конденсаторные трубы
ЛАМш77-2-0,05 То же
ЛОМш70-1-0,05 То же
ЛАНКМц75- 2- 2,5- 0,5- 0,5 Пружины, манометрические трубы
Литейные латуни
ЛЦ16К4 Детали арматуры
ЛЦ23А6ЖЗМц2 Массивные червячные винты, гайки нажимных винтов
ЛЦЗОАЗ Коррозионно-стойкие детали
ЛЦ40С Литые детали арматуры, втулки, сепараторы, подшипники
ЛЦ40МцЗЖ Детали ответственного назначения, работающие при температуре
до 300 С
ЛЦ25С2 Штуцера гидросистемы автомобилей
Бронза
Бронзы. Раньше бронзами называли сплавы меди (80-94%) и олова (20-6%).
В настоящее время производят безоловянные бронзы, именуемые по главному
вслед за медью компоненту.
Алюминиевые бронзы содержат 5-11% алюминия, обладают высокими
механическими свойствами в сочетании с антикоррозийной стойкостью.
Свинцовые бронзы, содержащие 25-33% свинца, используют главным
образом для изготовления подшипников, работающих при высоких давлениях
и больших скоростях скольжения.
Кремниевые бронзы, содержащие 4-5% кремния, применяют как
дешевые заменители оловянных бронз.
Бериллиевые бронзы, содержащие 1,8-2,3% бериллия, отличаются
твердостью после закалки и высокой упругостью. Их применяют для изготовления
пружин и пружинящих изделий.
Кадмиевые бронзы - сплавы меди с небольшим количества кадмия
(до1%) - используют для изготовления арматуры водопроводных и газовых
линий и в машиностроении.
Оловянные деформируемые бронзы
БрОф8,0-0,3 Сетки бумагоделательных машин
БрОф7-0,2 Зубчатые колеса, втулки, прокладки высоконагруженных машин
БрОф6,5-0,4 Пружины, детали машин
БрОф6,5-0,15 Пружины, втулки, вкладыши подшипников
БрОф4-0,25 Трубки манометров
БрОЦ4-3 Токоведущие пружины, контакты штепсельных разъемов, детали химической
аппаратуры
БрОЦС4-4-4 Втулки и прокладки автомобилей и тракторов
Безоловянные деформируемые бронзы
БрХ1 Электроды, электротехнические контакты, детали генераторов
БрА7 Пружины, мембраны, сильфоны
БрАМц9- 2 Зубчатые колеса, втулки, винты
БрАЖ9-4 Зубчатые колеса, гайки машинных винтов, седла клапанов
БрАЖН10-4-4 Направляющие втулки, клапаны, зубчатые колеса и др. детали
ответственного назначения
БрБ2 Пружины, упругие элементы
БрБНТ1,9 То же
БрКН1-3 Антифрикционные детали, баки, резервуары
БрКМцЗ-1 Пружины, втулки, вкладыши подшипников
БрМц5 Топки котлов
БрКД1 Коллекторы, троллейбусные провода
Литейные оловянные бронзы
БрОЗЦ12С5 Арматура общего назначения
БрОЗЦ6С5Н1 Детали, работающие в масле, паре и пресной воде
БрО4Ц7С5 Арматура, антифрикционные детали
БрО4Ц4С17 То же
БрО5Ц5С5 Биметаллические подшипники скольжения
БрОбЦбСЗ Арматура, антифрикционные детали, вкладыши подшипников
БрО8Ц4 Части трубопроводов, насосов, работающих в морской воде
БрО10Ф1 Узлы трения, высоконагруженные детали приводов и др.
БрО10Ц2 Антифрикционные детали, вкладыши подшипников и др.
БрО10С10 Подшипники скольжения, работающие при больших удельных давлениях
Литейные безоловянные бронзы
БрА9Мц2Л Алюминиевые бронзы применяются для изготовления
фасонных отливок подшипников, втулок
БрА10Мц2Л То же
БрА9ЖЗЛ То же
БрА10ЖЗМц2 Арматура, антифрикционные детали
БрА10Ж4Н4Л Детали химической и пищевой промышленности
БрА11ЖбНб Арматура, антифрикционные детали
БрС30 Антифрикционные детали
Цветное литье
Основными видами продукции являются заготовки и изделия производственно-технического
назначения из бронз и латуни различных марок, получаемые центробежным,
кокильным или в "землю" литьем, с дальнейшей механической обработкой
по заданным размерам.
Производство цветного литья включает в себя:
- центробежное литье бронзы и латуни, позволяющее отливать заготовки диаметром
от 50 до 1200 мм. и весом до 1000кг.
- литье бронзы и латуни в кокиль или землю, позволяющее получить заготовки
весом от 1000кг. до 4000 кг.
- предварительная и чистовая обработка цветного литья.
Мы предлагаем Вам, цветное литье из следующих марок
сплавов:
Безоловянистые бронзы- БрА10Ж3Мц2, БрА9Ж3Л, БрА10Мц2Л, БрА10Ж4Н4Л, БрХ1
и др. по ГОСТ 493-79 и ТУ.
Оловянистые бронзы- БрО5Ц5С5, БрО3Ц7С5Н1, БрО10С10, БрО10Ф1, БрО8С12,
БрО8С21 и др. по ГОСТ 613-79
Латуни- ЛЦ14К3С3, ЛЦ40С, ЛЦ23А6Ж3Мц2, ЛЦ38Мц2С2, ЛЦ16К4 и др. по ГОСТ
17711-93
