Formbarhed henviser til metallers og legerings følsomhed over for smedning og andre former for trykbehandling. Det kan være tegning, stempling, rulning eller presning. Duktiliteten af kobber er kendetegnet ikke kun ved modstand mod deformation, men også af duktilitet. Hvad er plasticitet? Dette er metals evne til at ændre sine konturer under tryk uden ødelæggelse. Smidbare metaller er messing, stål, duralumin og nogle andre kobber-, magnesium-, nikkel-, aluminiumlegeringer. Det er dem, der har et højt niveau af plasticitet kombineret med en lav modstand mod deformation.
Kobber
Jeg spekulerer på, hvordan karakteristikken ved kobber ser ud? Det er kendt, at dette er et element i den 11. gruppe af den 4. periode af systemet af kemiske elementer af D. I. Mendeleev. Dens atom har nummer 29 og er betegnet med symbolet Cu. Faktisk er det et overgangsmektilt metal i en rosa-guld farve. Forresten har den en lyserød farve, hvis oxidfilmen er fraværende. I lang tid er dette element blevet brugt af folk.
Historie
Et af de første metaller, som folk begyndte at bruge aktivt i deres husholdninger, er kobber. Faktisk er den for tilgængelig til at få fra malm og har en lillesmeltetemperatur. I lang tid har menneskeheden kendt de syv metaller, som også omfatter kobber. I naturen er dette element meget mere almindeligt end sølv, guld eller jern. Gamle genstande lavet af kobber, slagger, er bevis på dets smeltning fra malme. De blev opdaget under udgravningerne af landsbyen Chatal-Khuyuk. Man ved, at i kobberalderen blev kobberting udbredt. I verdenshistorien følger han stenen.
S. A. Semyonov og hans kolleger udførte eksperimentelle undersøgelser, hvori han fandt ud af, at kobberværktøjer er overlegne i forhold til sten på mange måder. De har en højere hastighed til at høvle, bore, skære og save træ. Og bearbejdning af en knogle med en kobberkniv varer lige så længe som med en sten. Men kobber betragtes som et blødt metal.
Meget ofte i oldtiden brugte de i stedet for kobber dens legering med tin - bronze. Det var nødvendigt til fremstilling af våben og andre ting. Så bronzealderen kom til at erstatte kobberalderen. Bronze blev først opnået i Mellemøsten i 3000 f. Kr. AD: Folk kunne lide kobbers styrke og fremragende formbarhed. Storslåede redskaber til arbejde og jagt, redskaber og dekorationer kom ud af den resulterende bronze. Alle disse genstande er fundet i arkæologiske udgravninger. Så blev bronzealderen erstattet af jernalderen.
Hvordan kunne kobber fås i oldtiden? Oprindeligt blev det ikke udvundet fra sulfid, men fra malakitmalm. I dette tilfælde var der faktisk ikke behov for at deltage i foreløbig skydning. For at gøre dette blev en blanding af kul og malm anbragt i et lerkar. Fartøjet blev placeret iet lavt hul, og blandingen blev sat i brand. Derefter begyndte kulilte at blive frigivet, hvilket bidrog til reduktionen af malakit til frit kobber.
Det er kendt, at der blev bygget kobberminer på Cypern allerede i det tredje årtusinde f. Kr., hvor kobber blev smeltet.
På landene i Rusland og nabostater opstod kobberminer to årtusinder f. Kr. e. Deres ruiner findes i Ural og i Ukraine og i Transkaukasus og i Altai og i det fjerne Sibirien.
Industriel smeltning af kobber blev mestret i det trettende århundrede. Og i den femtende i Moskva blev Cannon Yard oprettet. Det var der, at kanoner af forskellige kaliber blev støbt af bronze. En utrolig mængde kobber blev brugt til at lave klokker. I 1586 blev tsarkanonen støbt af bronze, i 1735 - zarklokken, i 1782 blev bronzerytteren skabt. I 752 lavede håndværkere en storslået statue af den store Buddha ved Todai-ji-templet. Generelt er listen over støbekunstværker uendelig.
I det attende århundrede opdagede mennesket elektricitet. Det var da, at enorme mængder kobber begyndte at gå til fremstilling af ledninger og lignende produkter. I det tyvende århundrede blev ledninger lavet af aluminium, men kobber var stadig af stor betydning i elektroteknik.
Oprindelse af navnet
Ved du, at Cuprum er det latinske navn for kobber, der stammer fra navnet på øen Cypern? Strabo kalder forresten kobber for chalkos - byen Chalkis på Euboea er skyldig i oprindelsen af et sådant navn. De fleste af de gamle græske navne for kobber ogbronzegenstande stammer netop fra dette ord. De har fundet bred anvendelse inden for smedearbejde og blandt smedeprodukter og støbegods. Nogle gange kaldes kobber Aes, hvilket betyder malm eller mine.
Det slaviske ord "kobber" har ikke en udt alt etymologi. Måske er den gammel. Men det findes meget ofte i de ældste litterære monumenter i Rusland. V. I. Abaev antog, at dette ord kom fra navnet på landet Midia. Alkymisterne gav kobber tilnavnet "Venus". I ældre tider blev det kaldt "Mars".
Hvor findes kobber i naturen?
Jordskorpen indeholder (4, 7-5, 5) x 10-3% kobber (i masse). I flod- og havvand er det meget mindre: henholdsvis 10-7% og 3 x 10-7% (efter masse).
Kobberforbindelser findes ofte i naturen. Industrien bruger kalkpyrit CuFeS2, kaldet kobberkis, bornit Cu5FeS4, chalcocit Cu 2S. Samtidig finder folk andre kobbermineraler: cuprit Cu2O, azurit Cu3(CO3) 2(OH)2, Malachite Cu2CO3 (OH)2 og covelline CuS. Meget ofte når massen af individuelle ophobninger af kobber 400 tons. Kobbersulfider dannes hovedsageligt i hydrotermiske middeltemperaturårer. Ofte kan der i sedimentære bjergarter findes kobberaflejringer - skifre og kobbersandsten. De mest berømte aflejringer er i Trans-Baikal-territoriet Udokan, Zhezkazgan i Kasakhstan, Mansfeld i Tyskland og honningbæltet i Centralafrika. Andre rigeste kobberforekomster er lokalisereti Chile (Colhausi og Escondida) og USA (Morenci).
Det meste af kobbermalmen udvindes i dagbrud. Den indeholder 0,3 til 1,0 % kobber.
Fysiske egenskaber
Mange læsere er interesserede i beskrivelsen af kobber. Det er et duktilt pink-guld metal. I luften er dens overflade øjeblikkeligt dækket af en oxidfilm, som giver den en ejendommelig intens rød-gul nuance. Interessant nok har tynde film af kobber en blålig-grøn farve.
Osmium, cæsium, kobber og guld har samme farve, forskellig fra grå eller sølv i andre metaller. Denne farvenuance indikerer tilstedeværelsen af elektroniske overgange mellem den fjerde halvtomme og den fyldte tredje atomorbitaler. Mellem dem er der en vis energiforskel svarende til bølgelængden af orange. Det samme system er ansvarlig for den specifikke farve af guld.
Hvad ellers er fantastisk ved kobber? Dette metal danner et fladecentreret kubisk gitter, rumgruppe Fm3m, a=0,36150 nm, Z=4.
Kobber er også berømt for sin høje elektriske og termiske ledningsevne. Med hensyn til strømledning er det blandt metallerne på andenpladsen. Forresten har kobber en gigantisk temperaturmodstandskoefficient og er næsten uafhængig af dens ydeevne over et bredt temperaturområde. Kobber kaldes en diamagnet.
Kobberlegeringer er forskellige. Folk har lært at kombinere messing med zink og nikkel med cupronickel og bly med babbits,og bronze med tin og andre metaller.
Isotoper af kobber
Kobber består af to stabile isotoper, 63Cu og 65Cu, som har en overflod på henholdsvis 69,1 og 30,9 atomprocent.. Generelt er der mere end to dusin isotoper, der ikke har stabilitet. Den længstlevende isotop er 67Cu med en halveringstid på 62 timer.
Hvordan opnås kobber?
At lave kobber er en meget interessant proces. Dette metal er fremstillet af mineraler og kobbermalme. De grundlæggende metoder til at opnå kobber er hydrometallurgi, pyrometallurgi og elektrolyse.
Lad os overveje den pyrometallurgiske metode. På denne måde opnås kobber fra sulfidmalme, f.eks. chalcopyrit CuFeS2. Chalcopyrit råmateriale indeholder 0,5-2,0% Cu. Først udsættes den oprindelige malm for flotationsberigelse. Derefter oxideres den ristet ved en temperatur på 1400 grader. Dernæst smeltes det calcinerede koncentrat til matte. Silica tilsættes til smelten for at binde jernoxid.
Det resulterende silikat flyder op som slagger og adskilles. Matt forbliver i bunden - en legering af sulfider CU2S og FeS. Derefter smeltes det efter Henry Bessemers metode. For at gøre dette hældes smeltet mat i konverteren. Beholderen renses derefter med oxygen. Og det jernsulfid, der bliver tilbage, oxideres til oxid og fjernes ved hjælp af silica fra processen i form af silikat. Kobbersulfid oxideres ufuldstændigt til kobberoxid, men reduceres derefter til metallisk kobber.
Bden resulterende blisterkobber indeholder 90,95% af metallet. Derefter udsættes den for elektrolytisk rensning. Interessant nok bruges en forsuret opløsning af kobbersulfat som en elektrolyt.
Elektrolytisk kobber dannes på katoden, som har en høj frekvens på omkring 99,99%. En række genstande er fremstillet af kobber: ledninger, elektrisk udstyr, legeringer.
Den hydrometallurgiske metode ser lidt anderledes ud. Her opløses kobbermineraler i fortyndet svovlsyre eller i ammoniakopløsning. Fra de tilberedte væsker fortrænges kobber af metallisk jern.
Kobbers kemiske egenskaber
I forbindelser viser kobber to oxidationstilstande: +1 og +2. Den første af dem har en tendens til disproportionering og er kun stabil i uopløselige forbindelser eller komplekser. Kobberforbindelser er i øvrigt farveløse.
Oxidationstilstand +2 er mere stabil. Det er hende, der giver s altet blå og blågrøn farve. Under usædvanlige forhold kan forbindelser med en oxidationstilstand på +3 og endda +5 fremstilles. Sidstnævnte findes norm alt i cupbororane anions alte opnået i 1994.
Rent kobber ændrer sig ikke i luften. Det er et svagt reduktionsmiddel, der ikke reagerer med fortyndet s altsyre og vand. Oxideret af koncentrerede salpeter- og svovlsyrer, halogener, oxygen, aqua regia, ikke-metaloxider, chalcogener. Når det opvarmes, reagerer det med hydrogenhalogenider.
Hvis luften er fugtig, oxideres kobber og danner basisk kobber(II)carbonat. Den reagerer fantastisk med kold og varm mættet svovlsyre, varm vandfri svovlsyre.
Kobber reagerer med fortyndet s altsyre i nærvær af oxygen.
Analytisk kemi af kobber
Alle ved, hvad kemi er. Kobber i opløsning er let at opdage. For at gøre dette er det nødvendigt at fugte platintråden med testopløsningen og derefter bringe den ind i Bunsen-brænderens flamme. Hvis kobber er til stede i opløsningen, vil flammen være blågrøn. Du skal vide det:
- Mængden af kobber i let sure opløsninger måles norm alt ved hjælp af svovlbrinte: det blandes med stoffet. Som regel udfældes kobbersulfid i dette tilfælde.
- I de løsninger, hvor der ikke er nogen interfererende ioner, bestemmes kobber kompleksometrisk, ionometrisk eller potentiometrisk.
- Små mængder kobber i opløsninger måles ved hjælp af spektrale og kinetiske metoder.
Kobberbrug
Enig, studiet af kobber er en meget underholdende ting. Så dette metal har en lav resistivitet. På grund af denne kvalitet bruges kobber i elektroteknik til produktion af strøm og andre kabler, ledninger og andre ledere. Kobbertråde bruges i viklingerne af krafttransformatorer og elektriske drev. For at skabe ovenstående produkter vælges metallet meget rent, da urenheder øjeblikkeligt reducerer den elektriske ledningsevne. Og hvis der er 0,02 % aluminium i kobber, vil dets elektriske ledningsevne falde med 10 %.
Den anden nyttige kvalitet af kobber erfremragende varmeledningsevne. På grund af denne egenskab bruges den i forskellige varmevekslere, varmerør, køleplader og computerkølere.
Og hvor bruges kobberets hårdhed? Det er kendt, at sømløse runde kobberrør har bemærkelsesværdig mekanisk styrke. De modstår perfekt mekanisk bearbejdning og bruges til at flytte gasser og væsker. Norm alt kan de findes i interne gasforsyningssystemer, vandforsyning, opvarmning. De er meget udbredt i køleenheder og klimaanlæg.
Kobbers fremragende hårdhed er kendt af mange lande. Så i Frankrig, Storbritannien og Australien bruges kobberrør til gasforsyning til bygninger, i Sverige - til opvarmning, i USA, Storbritannien og Hong Kong - er dette hovedmaterialet til vandforsyning.
I Rusland er produktionen af vand- og gaskobberrør reguleret af GOST R 52318-2005-standarden, og den føderale Code of Rules SP 40-108-2004 regulerer deres brug. Rør lavet af kobber og dets legeringer bruges aktivt i elindustrien og skibsbygning til at flytte damp og væsker.
Ved du, at kobberlegeringer bruges inden for forskellige teknologiområder? Af disse betragtes bronze og messing som de mest berømte. Begge legeringer omfatter en kolossal familie af materialer, som ud over zink og tin kan omfatte bismuth, nikkel og andre metaller. For eksempel bestod gunmetal, der blev brugt indtil det nittende århundrede til at fremstille artilleristykker, af kobber, tin og zink. Dens opskrift ændrede sig afhængigt af stedet ogværktøjsfremstillingstid.
Alle kender kobbers fremragende fremstillingsevne og høje duktilitet. På grund af disse egenskaber går der utrolig meget messing til produktionen af granater til våben og artilleriammunition. Det er bemærkelsesværdigt, at autodele er lavet af kobberlegeringer med silicium, zink, tin, aluminium og andre materialer. Kobberlegeringer er kendetegnet ved høj styrke og bevarer deres mekaniske egenskaber under varmebehandling. Deres modstandsdygtighed over for slid bestemmes kun af den kemiske sammensætning og dens virkning på strukturen. Bemærk venligst, at denne regel ikke gælder for berylliumbronze og nogle aluminiumsbronzer.
Kobberlegeringer har et lavere elasticitetsmodul end stål. Deres største fordel kan kaldes en lille friktionskoefficient, kombineret for de fleste legeringer med høj duktilitet, fremragende elektrisk ledningsevne og fremragende modstand mod korrosion i et aggressivt miljø. Som regel er disse aluminiumsbronzer og kobber-nikkellegeringer. De har i øvrigt fundet deres ansøgning parvis.
Praktisk t alt alle kobberlegeringer har den samme friktionskoefficient. Samtidig afhænger slidstyrke og mekaniske egenskaber, adfærd i et aggressivt miljø direkte af sammensætningen af legeringerne. Duktiliteten af kobber bruges i enfasede legeringer, og styrken bruges i tofasede legeringer. Cupronickel (kobber-nikkel-legering) bruges til at præge vekselmønter. Kobber-nikkel legeringer, herunder "Admiralitet", bruges i skibsbygning. De bruges til at lave rør til kondensatorer, der renser turbines udstødningsdamp. Det er bemærkelsesværdigt, at møllerne køles af påhængsvand. Kobber-nikkel-legeringer har en fantastisk korrosionsbestandighed, så de er eftertragtede i områder, der er udsat for de aggressive virkninger af havvand.
Faktisk er kobber den vigtigste komponent i hårde lodninger - legeringer med et smeltepunkt på 590 til 880 grader Celsius. Det er dem, der har fremragende vedhæftning til de fleste metaller, på grund af hvilken de bruges til at forbinde forskellige metaldele fast. Disse kan være rørfittings eller jetmotorer med flydende drivmiddel fremstillet af forskellige metaller.
Og nu lister vi de legeringer, hvor formbarheden af kobber er af stor betydning. Dural eller duralumin er en legering af aluminium og kobber. Her er kobber 4,4%. Legeringer af kobber og guld bruges ofte i smykker. De er nødvendige for at øge styrken af produkter. Rent guld er jo et meget blødt metal, der ikke kan tåle mekanisk belastning. Genstande lavet af rent guld bliver hurtigt deformeret og slidt.
Interessant nok bruges kobberoxider til at skabe yttrium-barium-kobberoxid. Det tjener som grundlag for fremstilling af højtemperatur-superledere. Kobber bruges også til at fremstille batterier og elektrokemiske kobberoxidceller.
Andre applikationer
Ved du, at kobber ofte bruges som katalysator til polymerisation af acetylen? På grund af denne egenskab tillades kobberrørledninger, der bruges til at transportere acetylenBrug kun, når kobberindholdet i dem ikke overstiger 64%.
Folk har lært at bruge kobbers formbarhed i arkitektur. Facader og tage lavet af den tyndeste kobberplade fungerer problemfrit i 150 år. Dette fænomen forklares enkelt: i kobberplader slukker korrosionsprocessen automatisk. I Rusland bruges kobberplader til facader og tage i overensstemmelse med normerne i Federal Code of Rules SP 31-116-2006.
I en ikke alt for fjern fremtid planlægger folk at bruge kobber som bakteriedræbende overflader på klinikker for at forhindre bakterier i at bevæge sig indendørs. Alle overflader, der berøres af den menneskelige hånd - døre, håndtag, rækværk, vandbeslag, bordplader, senge - vil kun blive lavet af specialister af dette fantastiske metal.
Kobbermærkning
Hvilke kvaliteter af kobber bruger en person til at fremstille de produkter, han har brug for? Der er mange af dem: M00, M0, M1, M2, M3. Generelt identificeres kobberkvaliteter ved renheden af deres indhold.
For eksempel indeholder kobberkvaliteterne M1r, M2r og M3r 0,04 % fosfor og 0,01 % oxygen, og kvaliteterne M1, M2 og M3 - 0,05-0,08 % oxygen. Der er ingen ilt i M0b-klassen, og i MO er dens procentdel 0,02%.
Så lad os se nærmere på kobber. Tabellen nedenfor giver mere nøjagtige oplysninger:
| Kobberkvalitet | M00 | M0 | M0b | M1 | M1p | M2 | M2r | M3 | M3r | M4 |
|
Procent indhold kobber |
99, 99 | 99, 95 | 99, 97 | 99, 90 | 99, 70 | 99, 70 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 00 |
27 kobberkvaliteter
Der er syvogtyve kvaliteter af kobber i alt. Hvor bruger en person sådan en mængde kobbermaterialer? Overvej denne nuance mere detaljeret:
- Cu-DPH-materiale bruges til at lave fittings, der er nødvendige for at forbinde rør.
- AMF er nødvendig for at skabe varm- og koldvalsede anoder.
- AMPU bruges til produktion af koldvalsede og varmvalsede anoder.
- M0 er nødvendig for at skabe strømledere og højfrekvente legeringer.
- Materiale M00 bruges til fremstilling af højfrekvente legeringer og strømledere.
- M001 bruges til fremstilling af ledninger, dæk og andre elektriske produkter.
- M001b er påkrævet til fremstilling af elektriske produkter.
- M00b bruges til at skabe strømledere, højfrekvente legeringer og enheder til elektrovakuumindustrien.
- M00k - råmateriale til at skabe deforme og støbte emner.
- M0b bruges til at skabe højfrekvente legeringer.
- M0k bruges til produktion af støbte og deformerede emner.
- M1 nødvendig til fremstillingtråd og produkter af kryogen teknologi.
- M16 bruges til produktion af enheder til vakuumindustrien.
- M1E er nødvendig for at lave koldvalset folie og strimler.
- M1k er nødvendig for at skabe halvfabrikata.
- M1op bruges til fremstilling af ledninger og andre elektriske produkter.
- M1p bruges til at fremstille elektroder til svejsning af støbejern og kobber.
- M1pE er nødvendig til produktion af koldvalsede bånd og folie.
- M1u bruges til at skabe koldvalsede og varmvalsede anoder.
- M1f er nødvendig for at skabe tape, folie, varmvalsede og koldvalsede plader.
- M2 bruges til at fremstille kobberbaserede legeringer af høj kvalitet og halvfabrikata.
- M2k bruges til produktion af halvfabrikata.
- M2p er nødvendig for at lave stænger.
- M3 er nødvendig til fremstilling af valsede produkter, legeringer.
- M3r bruges til at skabe valsede produkter og legeringer.
- MB-1 er nødvendig for at skabe berylliumholdige bronzer.
- MSr1 bruges til fremstilling af elektriske strukturer.
