Одним из самых распространенных и известных металлов, безусловно, считается медь. Её уникальный состав, наделяющий мягкий материал особыми техническими характеристиками, отлично используется во многих промышленных и строительных областях производства. Из меди изготавливают огромное количество изделий, без которых трудно обойтись и в бытовой сфере, и в производственной. В рейтинге самых востребованных цветных металлов, применяемых в промышленности, она занимает одно из первых мест.
Медь обладает множеством достойных качеств, благодаря которым достойно занимает нишу среди наиболее популярных изделий металлопроката. Особо ценными характеристиками считаются:
Для меди свойственна высокая плотность, температура плавления и кипения, превосходная антикоррозийная устойчивость в условиях агрессивной среды.
При таких удачных сочетаниях технических свойств, изделия из медного проката широко востребованы во многих сферах промышленности. В электротехнической сфере, при выполнении работ по кровле, при декоративном оформлении помещений, в производстве отопительных и охлаждающих систем, в отрасли по изготовлению труб, медные изделия являются главным и незаменимым сырьем.
При сооружении кровли зданий издавна пользуются технологией использования в работе медных листов, благодаря которым обеспечивается долговечная и надежная защита от неблагоприятных воздействий природы в виде осадков или сильного ветра. При этом внешне конструкция приобретает эстетически привлекательный вид. В электротехнической области медь активно используется в технологии производства проводников, которые устойчивы при любых температурных значениях, имеют низкий предел электрического сопротивления и служат достаточно долгий период.
Во всемирной известной периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева медь ("Cuprum") относится к элементам первой группы 4-го периода и обозначена под порядковым номером "29", что соответствует её атомному весу. Внешними отличительными чертами меди от остальных элементов считаются металлический блеск, пластичность и золотисто-розовый цвет.
В естественных водоемах и подземных горных породах встречается различное процентное содержание меди, средний показатель которых составляет:
В чистом виде, без примесей, медь попадается крайне редко. В основном её добывают из таких соединений, как халькопирит, халькозин, малахит, ковеллине, азурит, борнит, куприт. Соединения меди в виде минералов, содержащих серу, как правило, добывают из гидротермальных среднетемпературных жил.
Осадочные горные породы являются наиболее известными и богатыми месторождениями медной руды. Рудники по добыче меди в Казахстане (Жезкаган), Забайкалье (Удокан), Германии (Мансфельд), Чили, Америке (Моренси) и Центральной Африке известны на весь мир. Медные самородки крайне редко встречаются в естественных условиях, но при их обнаружении можно сорвать куш массой в 400 т.
Для разработки месторождений медной руды используют наиболее распространенный карьерный способ. В производстве медная руда содержит 0,3 - 1 % меди.
При помощи химических добавок производят металл, обладающий прекрасными пластичными свойствами и характерным цветом, называется он – медный сплав. Каждый из них имеет свою определенную марку, по которой легко узнать о содержании каких-либо легирующих или химических элементов в составе сплава.
Для улучшения показателей технических характеристик сплавов не обойтись без применения химических и легирующих вспомогательных добавок, в качестве которых чаще всего используют Al, Zn, Mg, Mn, но при строгом соблюдении определенных пропорций установленных технологией производства. Благодаря этому улучшаются технические показатели сплавов: высокая прочность, устойчивость к износам, антифрикционные качества и стойкость в условиях агрессивных воздействий.
Более подробная информация о каждом конкретном медном сплаве указана в ГОСТ 859-2001:
Кроме того нормативной документацией определяется сфера использования уникальных сплавов в промышленном производстве, в зависимости от доли содержания различных добавочных компонентов в их составе, которая может составлять от 10 до 50 %. В соответствии с действующей на нашей территории классификацией существует две категории медных сплавов.
Медные сплавы, изготовленные в соответствии с ГОСТ 859-2001 и обозначаемые:
Наиболее популярными и востребованными изделиями являются мягкая катодная медь, а также медные изделия-полуфабрикаты: слитки, прокат и т. д.
В зарубежных странах медные сплавы производят в соответствии с классификацией DIN, аналогичной государственному стандарту 859-2001, используемому в нашей стране.
Медь в чистом виде и медные сплавы, не содержащие кислородные примеси, применяются исключительно для заготовки деталей и профильных изделий, используемых в криогенной индустрии благодаря уникальным техническим свойствам. Остальные марки медных сплавов, соответствующие ГОСТ 859-2001, широко востребованы в прочих промышленных и производственных сферах:
В природе медь окрашена в желтый цвет, но при соединении с кислородом приобретает красно-бурый оттенок. В зависимости от валентности цвет оксидов может быть различным. Например, CuCl приобретает белый тон, Cu2O становится красным, а CuO чернеет. При образовании карбонатов металл окрашивается в зеленый и синий цвет. Поверхность медного проката блестящая, особенно, если её потереть.
В радиоэлектронике медь и её сплавы – незаменимый материал, так как являются отличными проводниками электрического тока, уступая в этом деле лишь серебру, обладают высоким качеством и доступной ценой.
При соединении меди с кислородом на её поверхности появляется оксидная пленка, останавливающая процесс дальнейшего окисления. Протекает реакция соединения меди медленно, так как обладает низкой активностью, что не позволяет впитать водород из воды и кислот.
Оксид получают методом нагревания меди, а для получения нитрата или гидрокарбоната придется накаливать её при высокой температуре на открытой местности. Такие соединения меди являются хорошими окислителями, при помощи которых легко определить наличие С или Н в других соединениях. Благодаря этому закись меди незаменима в выпрямителях, используемых в электрических схемах, медный купорос в строительстве, в сельском хозяйстве и химической отрасли.
Насыщенность медных сплавов добавками с легирующими свойствами составляет около 10%, латунь в этот список не входит. Чаще всего в роли легирующих добавок обычно выступают химические элементы: Zn, Mn, P, Au.
Для наделения сплава определенными техническими характеристиками используют различные легирующие добавки. Основными требованиями, предъявляемыми к сплавам, являются: выносливость в условиях высоких температурных режимов, устойчивость к износам и высокая прочность. Увеличить пластичность сплава помогают Si, Al и Sn, но строго в определенной дозировке, иначе получится обратный результат – хрупкость. Для обработки сплава в разных состояниях (холодном или нагретом) добавляют Ni, что благополучно применяется при чеканке монет. В ювелирном деле используют медно-серебряный сплав.
Среди огромного ряда медных сплавов не трудно выделить наиболее известные:
Вниманию потребителей и промышленных организаций предлагается широкий ассортимент медной продукции, среди которых можно выделить основные: листы, ленты, прутки, трубы различного предназначения, проволоку и шины.
Изделия из меди и её сплавов отлично поддаются полированию, пайке и сварке.
Благодаря высокой экологичности и антикоррозийности медь широко используется при возведении жилых строений. Кровля из меди обеспечит надежную защиту от внешних воздействий окружающей среды и прослужит достаточно долгое время, абсолютно не нуждаясь в особом содержании и ремонте.
Ювелиры ценят медь также высоко и часто используют её сплав с золотом для изготовления оригинальных и стильных украшений, отличающихся прочностью, устойчивостью к возможным механическим повреждениям и износу.Благодаря ценным качествам медь и медные сплавы используются в электротехнической и электромашиностроительной отрасли, в радиоэлектронике и приборостроении.