химический элемент Медь Cuprum — «Химическая продукция»
Что такое
Медь, cuprum, характеристики, свойстваМедь — это химический элемент Cu (Cu от лат. Cuprum) — элемент одиннадцатой группы четвёртого периода (побочной подгруппы первой группы) периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29. Простое вещество медь — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). C давних пор широко используется человеком.
Медь класс химических элементов
Элемент Cu — относится к группе, классу хим элементов (элемент одиннадцатой группы четвёртого периода (побочной подгруппы первой группы) периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29)
Элемент Cu свойство химического элемента Медь Cuprum
Основные характеристики и свойства элемента Cu…, его параметры.
формула химического элемента Медь Cuprum
Химическая формула Медьа:
Атомы Медь Cuprum химических элементов
Атомы Cuprum хим. элемента
Cuprum Медь ядро строение
Строение ядра химического элемента Cuprum — Cu,
История открытия Медь Cuprum
Открытие элемента Cuprum — один из первых металлов, хорошо освоенных человеком из-за доступности для получения из руды и малой температуры плавления. Этот металл встречается в природе в самородном виде чаще, чем золото, серебро и железо. Одни из самых древних изделий из меди, а также шлак — свидетельство выплавки её из руд — найдены на территории Турции, при раскопках поселения Чатал-Гююк.
Медный век
значительное распространение получили медные предметы, следует во всемирной истории за каменным веком. Несмотря на мягкость меди, медные орудия труда по сравнению с каменными дают значительный выигрыш в скорости рубки, строгания, сверления и распилки древесины, а на обработку кости затрачивается примерно такое же время, как для каменных орудий.
В древности медь применялась также в виде сплава с оловом — бронзы — для изготовления оружия и т. п., бронзовый век пришёл на смену медному. Сплав меди с оловом (бронзу) получили впервые за 3000 лет до н. э. на Ближнем Востоке. Бронза привлекала людей прочностью и хорошей ковкостью, что делало её пригодной для изготовления орудий труда и охоты, посуды, украшений. Все эти предметы находят в археологических раскопах. На смену бронзовому веку относительно орудий труда пришёл железный век.
Первоначально медь добывали из малахитовой руды, а не из сульфидной, так как она не требует предварительного обжига. Для этого смесь руды и угля помещали в глиняный сосуд, сосуд ставили в небольшую яму, а смесь поджигали. Выделяющийся угарный газ восстанавливал малахит до свободной меди:
На Кипре уже в 3 тысячелетии до нашей эры существовали медные рудники и производилась выплавка меди.
На территории России и сопредельных стран медные рудники появились за два тысячелетия до н. э. Остатки их находят на Урале (наиболее известное месторождение — Каргалы), в Закавказье, в Сибири, на Алтае, на территории Украины.
С открытием электричества в XVIII—XIX вв. большие объёмы меди стали идти на производство проводов и других связанных с ним изделий. И хотя в XX в. провода часто стали делать из алюминия, медь не потеряла значения в электротехнике.
Медь Cuprum происхождение названия
Откуда произошло название Cuprum Латинское название меди Cuprum (древн. Aes cuprium, Aes cyprium) произошло от названия острова Кипр, где было богатое месторождение.
У Страбона медь именуется халкосом, от названия города Халкиды на Эвбее. От этого слова произошли многие древнегреческие названия медных и бронзовых предметов, кузнечного ремесла, кузнечных изделий и литья. Второе латинское название меди Aes (санскр. ayas, готское aiz, герм. erz, англ. ore) означает руда или рудник.
Слова медь и медный встречаются в древнейших русских литературных памятниках. Славянское *mědь «медь» не имеет чёткой этимологии, возможно, исконное слово. В. И. Абаев предполагал происхождение слова от названия страны Мидия: *Мѣдь из ир. Мādа- через посредство греч. Μηδία[8]. Согласно этимологии М. Фасмера, слово «медь» родственно др-герм. smid «кузнец», smîdа «металл».
Медь обозначалась алхимическим символом «♀» — «зеркало Венеры», и иногда сама медь именовалась алхимиками тоже как «венера». Это связано с тем, что богиня красоты Венера (Афродита), являлась богиней Кипра, и из меди делались зеркала. Этот символ Венеры также был изображён на брэнде Полевского медеплавильного завода, им с 1735 по 1759 годы клеймилась полевская медь, и изображён на современном гербе города Полевской. С Гумёшевским рудником Полевского, — крупнейшим в XVIII—XIX веках месторождением медных руд Российской империи на Среднем Урале, — связан известный персонаж сказов П.
Распространённость Медь Cuprum
Как любой хим. элемент имеет свою распространенность в природе, Cu …
Получение Медь Cuprum
Cuprum — получение элемента
Физические свойства Медь Cuprum
Основные свойства Cuprum —
Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.
Наряду с осмием, цезием и золотом, медь — один из четырёх металлов, имеющих явную цветовую окраску, отличную от серой или серебристой у прочих металлов. Этот цветовой оттенок объясняется наличием электронных переходов между заполненной третьей и полупустой четвёртой атомными орбиталями: энергетическая разница между ними соответствует длине волны оранжевого света.
Изотопы Cuprum Медь
Наличие и определение изотопов Cuprum — природная медь состоит из двух стабильных изотопов — 63Cu (изотопная распространённость 69,1 %) и 65Cu (30,9 %). Известны более двух десятков нестабильных изотопов, самый долгоживущий из которых
Медь-64
64Cu имеет период полураспада 12,7 часа и распадается по одной из четырех схем:
- Позитронный распад: вероятность 17,8 %, дочерний изотоп стабильный 64Ni.
- Бета-распад: вероятность 39 %, дочерний изотоп стабильный 64Zn.
- Электронный захват: вероятность 43 %, дочерний изотоп стабильный 64Ni.
- Внутренняя конверсия: вероятность 0,47 %, дочерний изотоп стабильный 64Ni.
Cu свойства изотопов Медь Cuprum
Символ нуклида | Z(p) | N(n) | Масса изотопа (а. е. м. | Период полураспада (T1/2) | Спин и чётность ядра |
---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения | |||||
52Cu | 29 | 23 | 51,99718 | 3+ | |
53Cu | 29 | 24 | 52,98555 | 300 нс | 3/2- |
54Cu | 29 | 25 | 53,97671 | 75 нс | 3+ |
55Cu | 29 | 26 | 54,96605 | 40 мс | 3/2- |
56Cu | 29 | 27 | 93 мс | 4+ | |
57Cu | 29 | 28 | 56,949211 | 196,3 мс | 3/2- |
58Cu | 29 | 29 | 57,9445385 | 3,204 с | 1+ |
59Cu | 29 | 30 | 58,9394980 | 81,5 с | 3/2- |
60Cu | 29 | 31 | 59,9373650 | 23,7 мин | 2+ |
61Cu | 29 | 32 | 60,9334578 | 3,333 ч | 3/2- |
62Cu | 29 | 33 | 61,932584 | 9,673 мин | 1+ |
63Cu | 29 | 34 | 62,9295975 | стабилен | 3/2- |
64Cu | 29 | 35 | 63,9297642 | 12,700 ч | 1+ |
65Cu | 29 | 36 | 64,9277895 | стабилен | 3/2- |
66Cu | 29 | 37 | 65,9288688 | 5,120 мин | 1+ |
67Cu | 29 | 38 | 66,9277303 | 61,83 ч | 3/2- |
68Cu | 29 | 39 | 67,9296109 | 31,1 с | 1+ |
68mCu | 721,6 кэВ | 3,75 мин | 6- | ||
69Cu | 29 | 40 | 68,9294293 | 2,85 мин | 3/2- |
69mCu | 2,7418 МэВ | 360 нс | 13/2+ | ||
70Cu | 29 | 41 | 69,9323923 | 44,5 с | 6- |
70m1Cu | 101,1 кэВ | 33 с | 3- | ||
70m2Cu | 242,6 кэВ | 6,6 с | 1+ | ||
71Cu | 29 | 42 | 70,9326768 | 19,4 с | 3/2- |
71mCu | 2,756 МэВ | 271 нс | 19/2- | ||
72Cu | 29 | 43 | 71,9358203 | 6,6 с | 1+ |
72mCu | 270 кэВ | 1,76 мкс | 4- | ||
73Cu | 29 | 44 | 72,936675 | 4,2 с | 3/2- |
74Cu | 29 | 45 | 73,939875 | 1,594 с | 1+ |
75Cu | 29 | 46 | 74,94190 | 1,224 с | 3/2- |
76Cu | 29 | 47 | 75,945275 | 641 мс | 3 |
76mCu | 0 кэВ | 1,27 с | 1 | ||
77Cu | 29 | 48 | 76,94785 | 469 мс | 3/2- |
78Cu | 29 | 49 | 77,95196 | 342 мс | |
79Cu | 29 | 50 | 78,95456 | 188 мс | 3/2- |
80Cu | 29 | 51 | 79,96087 | 100 мс | |
81Cu | 29 | 52 | > 632 нс | ||
82Cu | 29 | 53 | > 636 нс |
Химические свойства Медь Cuprum
Определение химических свойств Cuprum
Меры предосторожности Медь Cuprum
Внимание! Внимательно ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с Cuprum
Стоимость Медь Cuprum
Рыночная стоимость Cu, цена Медь Cuprum
Примечания
Список примечаний и ссылок на различные материалы про хим. элемент Cu
Медь | Tervisliku toitumise informatsioon
Человеческий организм содержит около 1,4–2,1 мг меди на килограмм массы тела. Медь распространена по всему организму, в основном она обнаруживается в печени, мышцах и костях, но входит и в состав многих энзимов.
Медь необходима:
- для синтеза гемоглобина и облечения усвоения железа при формировании эритроцитов,
- для работы энзимов, участвующих в выработке коллагена и эластина (ключевых белков для нормального функционирования соединительной ткани),
- для антиоксидантной защиты (в составе энзимов антиоксидантов),
- для производства АТФ (аденозинтрифосфата, являющегося оперативным источником клеточной энергии) в митохондриях,
- для образования костной ткани.
Лучшими источниками меди являются печень, какао-порошок, мясо, бобовые, цельнозерновые продукты, семена, орехи, гречиха, ржаной хлеб, лосось, авокадо, свекла, морепродукты. Обильное потребление цинка (>50 мг/сутки) препятствует всасыванию меди. У детей недостаток меди может вызывать снижение концентрации белых кровяных телец, анемию, депигментацию волос и кожи, а также отклонения в развитии сердца и скелета. Большинство симптомов относится к недостатку содержащих медь энзимов. Малое потребление меди (< 0,6 мг/сутки) связано также с ростом угрозы колоректального рака. Чрезмерное потребление меди в составе БАД вызывает острое отравление, симптомами которого являются боли в животе, тошнота и рвота.
Подробные рекомендации по употреблению минералов в разрезе возрастных групп см. в таблице.
Рекомендуемое суточное потребление 0,9 мг в среднем содержится в одном из следующих вариантов пищи:
- 10 г тушеной говяжьей печени,
- 25 г какао-порошка,
- 65 г орехов,
- 220 г лисичек,
- 950 г тушеной говядины,
- 1,1 кг тушеного лосося.
Если питаться разнообразно, соблюдая приведенные в пирамиде питания рекомендуемые количества, можно без проблем получать достаточное количество меди.
Общая характеристика меди, цинка, хрома, железа
Кодификатор ЕГЭ. Раздел 1.2.3. Характеристика переходных элементов (меди, цинка, хрома, железа) по их положению в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и особенностям строения их атомов.
У атомов переходных элементов (меди, цинка, хрома и железа) происходит заполнение энергетического d-подуровня.
Рассмотрим строение электронной оболочки этих элементов. У атомов цинка и железа заполнение электронной оболочки происходит согласно энергетическому ряду орбиталей (подуровней), который рассмотрен в статье Строение атома. Электронная конфигурация атома железа:
+26Fe [Ar]3d64s2 [Ar] 4s 3d
У атома цинка на происходит полное заполнение 3d-подуровня:
+30Zn [Ar]3d104s2 [Ar] 4s 3d
У атомов хрома и меди наблюдается «проскок» или «провал» электрона, когда один электрон переходит с более энергетически выгодного 4s-подуровня на менее выгодный 3d-подуровень. Этот переход обусловлен тем, что в результате образуются более устойчивые электронные конфигурации (3d5 у атома хрома и 3d10 у атома меди). Дело в том, что энергетически более выгодно, когда d-орбиталь заполнена наполовину или полностью.
Элемент | Электронная конфигурация валентной зоны | |
Теоретическая | Реальная | |
Медь +29Cu | [Ar]3d104s1 [Ar] 4s 3d | |
Хром +24Cr | [Ar]3d54s1 [Ar] 4s 3d |
Мы используем, конечно же, реальную электронную конфигурацию меди и хрома, теоретическая будет неверной.
Обратите внимание! У всех 3d-элементов внешним энергетическим уровнем считается четвертый уровень и 4s-подуровень. При образовании катионов атомы металлов отдают электроны с внешнего энергетического уровня.
Атом | Электронная конфигурация | Характерные валентности | Число электронов на внешнем энергетическом уровне | Характерные степени окисления |
Хром | [Ar]3d54s1 | II, III. VI | 1 | +2, +3, +6 |
Железо | [Ar]3d64s2 | II, III. VI | 2 | +2, +3, +6 |
Медь | [Ar]3d104s1 | I, II | 1 | +1, +2 |
Цинк | [Ar]3d104s2 | II | 2 | +2 |
Рассмотрим характеристики хрома, железа, меди и цинка:
Название | Атомная масса, а. е.м. | Заряд ядра | ЭО по Полингу | Мет. радиус, нм | Энергия ионизации, кДж/моль | tпл, оС | Плотность, г/см3 |
Хром | 51,996 | +24 | 1,66 | 0,130 | 652,4 | 1856,9 | 7,19 |
Железо | 55.845 | +26 | 1.83 | 0,126 | 759,1 | 1538,85 | 7,874 |
Медь | 63,546 | +29 | 1,90 | 0,128 | 745,0 | 1083,4 | 8,92 |
Цинк | 65,38 | +30 | 1,65 | 0,138 | 905,8 | 419,6 | 7,133 |
Свойства соединений железа, меди, цинка и хрома.
Для хрома характерны степени окисления +2, +3 и +6. Оксид и гидроксид хрома (II) (CrO и Cr(OH)2) проявляют основные свойства. Степени окисления +3 соответствуют амфотерные оксид и гидроксид: Cr2O3 и Cr(OH)3 соответственно. Соединения хрома +6 проявляют сильные кислотные свойства: оксид CrO3 и сразу две сильных кислоты: хромовая H2CrO4 и дихромовая H2Cr2O7. Соединения хрома (II) проявляют сильные восстановительные свойства, соединения хрома (VI) проявляют только сильные окислительные свойства.
Характерные степени окисления железа: +2 и +3. Оксид и гидроксид железа (II) — основные (FeO и Fe(OH)2), а соединения железа (III) проявляют амфотерные свойства (Cr2O3 и Cr(OH)3 соответственно) с преобладанием основных. Соединения железа (II) проявляют также восстановительные свойства.
Для меди характерны степени окисления +1 и +2. Оксид меди (I) CuO и гидроксид меди (I) CuOH — основные. Оксид и гидроксид меди (II) проявляют амфотерные свойства с преобладанием основных: CuO и Cu(OH)2.
Характерная степень окисления цинка +2. Соединения цинка (II) проявляют амфотерные свойства: ZnO и Zn(OH)2.
Элемент | Степень окисления | Тип и формула оксида | Тип и формула гидроксида | Окислительно-восстановительные свойства |
Хром | +2 | CrO, основный | Cr(OH)2, основание | восстановитель, слабый окислитель |
+3 | Cr2O3, амфотерный | Cr(OH)3, амфотерный гидроксид | окислитель и восстановитель | |
+6 | CrO3, кислотный | H2CrO4 и H2Cr2O7, кислоты | окислитель | |
Железо | +2 | FeO, основный | Fe(OH)2, основание | восстановитель и слабый окислитель |
+3 | Fe2O3, амфотерный | Fe(OH)3, амфотерный гидроксид | окислитель, очень слабый восстановитель | |
Медь | +1 | Cu2O, основный | CuOH, основание | восстановитель и слабый окислитель |
+2 | CuO, основный | Cu(OH)2, основание | окислитель | |
Цинк | +2 | ZnO, амфотерный | Zn(OH)2, амфотерный гидроксид | слабый окислитель |
хром-медь, вольфрам-медь (Cr-Cu, W-Cu).
ПолемаАО «ПОЛЕМА» — крупнейший в России производитель композиционных материалов системы хром-медь и вольфрам-медь для сильноточных контактов вакуумных дугогасительных камер.
Применение
Контакты из Cr-Cu используются в вакуумных дугогасительных камерах (ВДК) высоконадежных быстродействующих вакуумных выключателей, способных отключать большие токи в электрических сетях высокого напряжения 6-35 кВ.
Контакты являются важнейшим элементом коммутационного устройства (выключателя). Наиболее распространенным в настоящее время материалом контактной пары ВДК являются композиты из Cr-(50-75%) Cu.
Контакты подвергаются воздействию токов короткого замыкания, расплавляющих металл в отдельных точках поверхности из-за высокой плотности тока в них, вследствие чего в этих зонах образуются участки сварки. Эта проблема была одной из причин, задержавших развитие вакуумной коммутационной техники более чем на двадцать лет. Устойчивость контактов ВДК к свариванию является одним из важнейших ее качеств. Проблема сваривания была преодолена благодаря разработке специальных контактных накладок из хромо-медных композитов, которые обеспечили высокую отключающую способность выключателей в коммутационных сетях, износостойкость и устойчивость контактной пары к свариванию.
Контакты системы W-Cu используются в ВДК вакуумных контакторов на номинальное напряжение 1,14 кВ и выше в системах дистанционного управления электроприводами. Контакты обеспечивают длительный ресурс включения-отключения контакторов в электрических цепях и низкий ток среза в системе.
1. Характеристики заготовок контактов из материала хром-медь
Изделия выпускаются 2 типов: в виде дисков из композиционного материала хром-медь и композитов сложного строения, состоящих из контактного хромо-медного слоя и подложки из меди. В производстве изделий используется высококачественный электролитический рафинированный хром ЭРХ99,95, выпускаемый ПОЛЕМА. Материалы контактов отличаются высокой чистотой по содержанию газообразующих и металлических примесей, отличными физико-механическими характеристиками, эрозионной стойкостью и надежностью.
Марки, строение и химический состав
Марка, стандарт | Форма и строение изделия | Химический состав, масс. % | |||||
Cr | Cu |
O max |
N max | S max | |||
ЭРХ25Д75-МП ТУ 14-22-146-2002 |
Диски однослойные из материала хром-медь | 24-27 | Основа | 0,07 | 0,005 | — | |
ЭРХ50Д50-МП ТУ 14-22-146-2002 |
Диски однослойные из материала хром-медь | Баланс | 48-53 | 0,07 | 0,005 | — | |
ЭРХ35Д65-МП ТУ 14-22-187-2003 |
Диски однослойные из материала хром-медь | 33-37 | Основа | 0,07 | 0,005 | — | |
ЭРХ30Д70-МП ТУ 14-22-161-2002 |
Диски из двух слоев: Cr-Cu и Cu | Контактный слой | 27-33 | Баланс | 0,05 | 0,005 | 0,007 |
Медный слой | <1,0 | Основа | 0,02 | 0,005 | 0,007 | ||
ЭРХ50Д50-МП ТУ 14-22-161-2002 |
Контактный слой | 48-53 | Баланс | 0,05 | 0,005 | 0,007 | |
Медный слой | <1,0 | Основа | 0,02 | 0,005 | 0,007 |
Размеры
Марка | Номинальные размеры, мм | |||
Диаметр | Толщина | |||
Диска | Контактного слоя | Медного слоя | ||
ЭРХ25Д75-МП диски однослойные | 90 | От 8,0 до 20,0 | — | |
ЭРХ50Д50-МП диски однослойные | 48, 56, 66, 70, 80 | От 8,0 до 20,0 | — | |
ЭРХ35Д65-МП диски однослойные | От 42,0 до 90,0 | От 7,0 до 13,0 | — | |
ЭРХ30Д70-МП диски из двух слоев | 32 | 4,0 | 2±0,5 | 2±0,5 |
48, 56, 60, 66, 80 | 6,0 | 3±0,5 | 3±0,5 | |
ЭРХ50Д50-МП диски из двух слоев | 32 | 4,0 | 2±0,5 | 2±0,5 |
48, 56, 60, 66, 80 | 6,0 | 3±0,5 | 3±0,5 |
По согласованным пожеланиям заказчика возможно изготовление заготовок контактов других размеров.
Физико-механические свойства
Марка |
Плотность, г/см³, не менее |
Твердость НВ, не менее* |
Электропроводность %, не менее** |
ЭРХ25Д75-МП диски однослойные | 8,2 | 65,0 | 55,0 |
ЭРХ50Д50-МП диски однослойные | 7,8 | 90,0 | 40,0 |
ЭРХ35Д65-МП диски однослойные | 8,0 | 72,0 | 45,0 |
ЭРХ30Д70-МП диски из двух слоев | 8,35 | 70 | 55 |
ЭРХ50Д50-МП диски из двух слоев | 8,35 | 85 | 40 |
* Твердость по Бринеллю НВ 5/250 контактного слоя
**Электропроводность контактного слоя в % от эталонной меди.
Заготовки контактов других типов
- ЭРХ30Д70-МП из материала Cr30Cu70. Диски однородного строения размерами: Ø 50х16, 70х22 мм.
- ЭРХ30Д70-МП и ЭРХ50Д50-МП Диски биметаллические с контактным слоем из материала Cr30Cu70 или Cr50Cu50 и подложками из меди.
Номинальные размеры изделий, мм:
диаметр 48, 56, 66, 80, толщина (высота) 10. Толщина контактного слоя 4,5±0,5 мм.
По согласованным пожеланиям заказчика возможно изготовление заготовок контактов других размеров.
Контролируемые параметры:
химический состав, размеры, плотность, твердость, электропроводность.
Примеры фактических характеристик заготовок контактов
Изделие | Химический состав, % | ρ, г/см³* | НВ** | σ, %*** | |||||
Cr | Cu | O max | N max |
S |
|||||
ЭРХ30Д70-МП Диск из двух слоев Ø48х10 | Контактный слой | 30,69 | Бал. | 0,025 | 0,002 | 0,001 | 8,59 | 79 | 59,7 |
Подложка из меди | <0,05 | Осн. | 0,009 | 0,002 | 0,001 | — | — | — | |
ЭРХ30Д70-МП Диск из двух слоев Ø56х6 | Контактный слой | 30,16 | Бал. | 0,026 | 0,002 | 0,002 | 8,54 | 77,1 | 58,7 |
Подложка из меди | <0,05 | Осн. | 0,01 | 0,002 | 0,001 | — | — | — | |
ЭРХ50Д50-МП Диск из двух слоев Ø66х6 | Контактный слой | 50,3 | Бал. | 0,042 | 0,002 | 0,002 | 8,4 | 106 | 41,1 |
Подложка из меди | <0,05 | Осн. | 0,008 | 0,002 | 0,001 | — | — | — |
* ρ — плотность заготовки
** НВ — твердость по Бринеллю НВ 5/250 контактного слоя
*** σ — электропроводность контактного слоя в % от эталонной меди.
Микроструктура
В изделиях сложного строения контролируется микроструктура материала, в которой не допускаются дефекты, проверяются толщины контактного слоя и подложки, а также качество переходной зоны композита.
Примеры структуры контактов сложного строения
*рис. 1: Структура материала контакта ЭРХ50Д50 сложного строения из 2 слоев (фрагмент). Сr50Cu50 контактный слой и Cu подложка.
*рис. 2: Структура материала контактного слоя биметаллического контакта ЭРХ70Д30 (фрагмент)
2. Характеристики заготовок электроконтактов из материала вольфрам-медь
Марка, строение и химический состав
Заготовки контактов состоят из двух разнородных слоев (биметаллическое строение): контактного из материала вольфрам-медь и слоя подложки из меди.
Марка, стандарт | Форма и строение изделия | Химический состав, масс. % | |||||
W | Cu | O max | N max | S max | |||
В70Д30-МП ТУ 14-22-162-2002 (заготовки типа эльсенд) |
Диски биметаллические из материалов W30Cu70 + Cu | Контактный слой | Баланс | 28-32 | 0,05 | 0,005 | 0,007 |
Медный слой | — | Основа | 0,02 | 0,005 | 0,007 |
Размеры
Марка | Номинальные размеры, мм | |||
Диаметр | Толщина | |||
Диска | Контактного слоя | Медного слоя | ||
В70Д30-МП | 32, 48 | 4+2,0 | 2±0,5 | 2±0,5 |
По согласованным пожеланиям заказчика возможно изготовление заготовок контактов других размеров.
Физико-механические свойства
Марка |
Плотность, г/см³, не менее |
Твердость НВ, не менее* |
Электропроводность, %, не менее** |
В70Д30-МП | 11,36 | 145 | 55 |
* Твердость по Бринеллю НВ 5/250 контактного слоя
** Электропроводность контактного слоя в % от эталонной меди.
рис. 3Пример структуры контактов сложного строения
В изделиях контролируется микроструктура материала, в которой не допускаются дефекты и проверяются толщины слоев и качество переходной зоны композита.
*рис. 3: Структура материала контактного слоя биметаллического контакта В70Д30 (фрагмент).
3. Хромистая порошковая бронза БрХ2-МП
Для оснащения вакуумных дугогасительных камер используются также заготовки из порошковой бронзы с повышенной температурой разупрочнения (более, чем на 100 оС в сравнении с литыми хромистой БрХ07 и хромо-циркониевой БрХЦр бронзами), легированной хромом в количестве 2%: БрХ2-МП диаметром 48, 56, 66, 80 и др. Электропроводность не менее 85%, твердость 115 НВ не менее.
Типичные свойства:
плотность 8,86-8,88 г/см3,
электропроводность 87-92%,
твердость 130-140 НВ.
Хромистая дисперсно-упрочненная бронза БрХ2-МП в виде дисков и колец диаметром до 300 мм применяется также в качестве электродов для шовной контактной сварки углеродистых и низколегированных сталей. Электроды из термомеханически обработанной бронзы БрХ2-МП отличаются от традиционной БрХ1 повышенной твердостью, сопротивлением схватыванию и эксплуатационной стойкостью при контактной сварке.
ЭФФЕКТЫ МЕДИ И ЦИНКА ПРИ СВЯЗЫВАНИИ С ЧЕЛОВЕЧЕСКИМ СЫВОРОТОЧНЫМ γ-ГЛОБУЛИНОМ | Чекнёв
1. Бабаева Е.Е., Воробьёва У.А., Жаркова М.С., Чекнёв С.Б. Человеческий сывороточный γ-глобулин связывает катионы меди // Бюлл. эксперим. биол. и медицины. – 2006. – Т.141. – №1. – С.59-62.
2. Бабаева Е.Е., Воробьёва У.А., Денисова Е.А., Медведева Д.А., Чекнёв С.Б. Связывание катионов цинка с человеческим сывороточным γ-глобулином // Там же. – №5. – С.540-543.
3. Джеске Д.Дж., Кепра Дж.Д. Иммуноглобулины: строение и функции // Иммунология. В трех томах: (пер. с англ) / Под редакцией У.Пола. – М.: Мир, 1987. – С.204-254.
4. Ковальчук Л.В., Сусликов В. Л., Карзакова Л.М., Соколова Е.В. Иммунная реактивность организма в условиях естественного дефицита цинка // Иммунология. – 2004. – Т.25. – №6. – С.336-339.
5. Сыкулев Ю.К., Еронина Т.В. Углеводные компоненты иммуноглобулинов: структура и биологическое значение // Успехи соврем. биологии. – 1990. – Т.110. – №2(5). – С.204-218.
6. Хаитов Р.М., Манько В.М., Ярилин А.А. Внутриклеточные сигнальные пути, антивирующие или ингибирующие функции клеток иммунной системы. 2. Сигналпроводящие активирующие и ингибирующие рецепторы естественных клеток-киллеров // Там же. – 2005. – Т.125. – №5. – С.435-445.
7. Христофоров В.С., Персанов В.М., Сухомудренко А.Г., Абрамов В.М., Завьялов В.П. Роль «шарнирной» области иммуноглобулинов G в тепловой агрегации и активации комплексообразования // Биофизика. – 1987. – Т.32. – №1. – С.32-36.
8. Чекнёв С.Б. Сопоставление эффектов меди и цинка в условиях их взаимодействия с человеческим сывороточным γ-глобулином // Иммунология. – 2006. – Т.27. – №4. – C.212-216.
9. Шайтан К.В. Конформационная динамика и новые подходы к физическим механизмам элементарных актов переноса массы, трансформации энергии и передачи информации в биомакромолекулярных структурах // Молек. биология. – 1994. – Т.28. – №3. – С.670-678.
10. Ширяев Н.В. Эволюционное прошлое IgG млекопитающих в свете современных знаний о структуре и функционировании данной белковой молекулы // Иммунология. – 2006. – Т.27. – №1. – С.58-60.
11. Atanasova A., Zamble D.B. Escherichia coli HypA is a zinc metalloprotein with a weak affinity for nickel // J. Bacteriology. – 2005. – Vol.187. – №14. – P.4689-4697.
12. Berg J.M. Zinc fingers and other metal-binding domains. Elements for interactions between macromolecules // J. Biol. Chemistry. – 1990. – Vol.265. – №12. – P.6513-6516.
13. Borza D.-B., Morgan W.T. Histidine-proline-rich glycoprotein as a plasma pH sensor. Modulation of its interaction with glycosaminoglycans by pH and metals // Ibid. – 1998. – Vol.273. – №10. – P.5493-5499.
14. Jones A.L., Hulett M.D., Parish C.R. Histidinerich glycoprotein binds to cell-surface heparane sulfate via its N-terminal domain following Zn2+ chelation // Ibid. – 2004. – Vol.279. – №29. – P.30114-30122.
15. Lewis R.A., Hultquist D.E., Baker B. L., Fales H.F., Gershowitz H., Penner J.A. Hypercupremia associated with a monoclonal immunoglobulin // J. Lab. Clin. Med. – 1976. – Vol.88. – №3. – P.375-388.
16. Lukasewycz O.A., Prohaska J.R., Meyer S.G., Schmidtke J.R., Hatfield S.M., Marder P. Alterations in lymphocyte subpopulations in copper-deficient mice // Infect. Immunity. – 1985. – Vol.48. – №3. – P.644-647.
17. Mullenix M.C., Mortensen R.F. Calcium ion binding regions in C-reactive protein: location and regulation of conformational changes // Molec. Immunol. – 1994. – Vol.31. – №8. – P.615-622.
18. Percival S.S. Copper and immunity // Amer. J. Clin. Nutrition. – 1998. – Vol.67. – №5, suppl. – P.1064-1068.
19. Rafter G. W. Rheumatoid arthritis: a disturbance in copper homeostasis // Med. Hypotheses. – 1987. – Vol.22. – №3. – P.245-249.
20. Rink L., Kirchner H. Zinc-altered immune function and cytokine production // J. Nutrition. – 2000. – Vol.130. – suppl.5. – P.1407-1411.
21. Shankar A.H., Prasad A.S. Zinc and immune function: the biological basis of altered resistance to infection // Amer. J. Clin. Nutrition. – 1998. – Vol.68. – suppl. – P.447-463.
22. Sulica A., Chambers W.H., Manciulea M., Metes D., Corey S., Rabinowich H., Whiteside T.L., Herberman R.B. Divergent signal transduction pathways and effects on natural killer cell functions induced by interaction of Fc receptors with physiologic ligands or antireceptor antibodies // Natural Immunity. – 1995. – Vol.14. – P.123-133.
23. Wright T.G., Tsai J., Jia Z., Elliott B.E. Inhibition by copper (II) binding of hepatocyte growth factor (HGF) interaction with its receptor Met and blockade of HGF/Met function // J. Biol. Chemistry. – 2004. – Vol.279. – №31. – P.32499-32506.
Оксид меди и серебра поможет отыскать взрывчатку и наркотики — Наука
Ученым из из Института катализа имени Г. К. Борескова Сибирского отделения РАН совместно с Лабораторией рентгеновской дифрактометрии Новосибирского государственного университета удалось получить смешанный оксид меди и серебра. Свойства нового композита настолько специфичны, что обещают ему широкое применение в производстве самых разных продуктов — от пластиковых бутылок до взрывчатки. Об этом сообщает сайт Сибирского отделения РАН.
Одна из наиболее важных отраслей, где применяются смешанные оксиды, — это каталитическая химия. Разные металлы различным образом создают соединения, содержащие кислород (оксиды). Если в одном соединении кислород связан сразу двумя металлами, его свойства резко отличаются, от тех, что можно наблюдать в обычных оксидах металлов (той же ржавчине). Например, такой кислород может значительно активнее реагировать с внешними соединениями, то есть быть куда более эффективным катализатором, в том числе при низких температурах.
Чем ниже температура того или иного массового технологического процесса, тем меньше затраты энергии на его поддержание. Например, на такой реакции, как окисление этилена, основано получение этиленгликоля, полиэтиленгликолей (из них делают антифризы, тормозные жидкости, моющие средства). Чем ниже температура и чем быстрее идут такие реакции, тем дешевле и конкурентоспособнее конечные продукты. А в их числе даже косметика, парфюмерия, ПЭТ-бутылки и ряд взрывчаток.
На первом этапе ученые изучили каталитические свойства обычного оксида CuO в его наноразмерном состоянии. Выяснилось, что в зависимости от размера «зерна» CuO каталитический эффект оксида меди заметно разнится. Крупные кристаллы хорошо окисляли только при температуре 150—200 градусов Цельсия, а наноразмерные частицы — уже при комнатной температуре. Более детальное исследование показало, что в наноразмерном оксиде меди соотношение атомов соответствовало формуле не CuO, а уже Cu4O3, благодаря чему кислород имел аномально высокую реакционную способность.
Далее химики ввели в оксид второй металл — серебро, заменив им одновалентную медь. Так был получен смешанный оксид серебра и меди Ag2Cu2O3. Его каталитические свойства оказались еще лучше, чем у медного, сравнимыми с современными катализаторами окислительного типа на базе палладия, платины или золота. Однако и серебро, и тем более медь намного дешевле этих благородных металлов.
Попутно выяснилось, что если нагревать Ag2Cu2O3, то выделяются наночастицы серебра размерами 5—15 нанометров. Причем происходило это только вдоль определенных направлений в кристалле. Из этого следует, что на основе таких двойных оксидов можно создавать ориентированные металл-оксидные наноструктуры и нанокомпозиты.
В теории нанокомпозит на основе смешанного оксида должен демонстрировать эффект гигантского комбинационного рассеяния света на адсорбированных молекулах. За счет этого спектральный сигнал может усиливаться в миллион и более раз. Данный эффект был бы весьма полезен при создании высокочувствительных аналитических методов поиска ничтожно малых концентраций разнообразных веществ — например, взрывчатки и наркотиков в аэропортах.
Медные пластины для травления
В компании «Форсайн» вы можете приобрести медные очувствленные пластины для изготовления клише методом травления. Мы предлагаем вам на выбор заготовки форматов 381х914х6,35 мм и 500х650х7 мм.
Как правило, одной медной пластины хватает на изготовление 150 000 оттисков.
Строение медных пластин для травления
- Очувствленными называются металлические пластины, имеющие специальный светочувствительный слой (фоторезист). Он формируется из непрозрачного полимерного материала, который в процессе УФ-обработки полимеризируется и приобретает устойчивость к воздействию слабых кислот. Фоторезист в процессе травления медной пластины выполняет роль матрицы.
- Для защиты от УФ-лучей и механических повреждений на фоторезист накладывается чёрная непрозрачная полиэтиленовая плёнка.
- Под слоями защитной плёнки и фоторезиста прячется сам металл (медь), который и является заготовкой под изготовление клише для горячего тиснения.
- Основание пластины от нежелательного протравливания в процессе травления защищает устойчивая к воздействию кислот тёмно-зелёная краска.
Эксплуатационные характеристики медных пластин для травления
Глубина протравливания рельефа при использовании медных очувствленных пластин может варьироваться в диапазоне 0,015—0,75 мм. Протравливание пластины на 1 мм и более невозможно. Для получения глубоких рельефов придётся использовать метод фрезеровки.
Изготовленные методом травления медные клише могут использоваться для всех видов тиснения: блинтового, конгревного, тиснения фольгой.
Максимальный размер штампа вместе с полями составляет 400*500 мм.
У медных пластин для изготовления клише есть всего 3 недостатка:
- невозможность получения глубоких рельефов;
- довольно высокая себестоимость;
- сложность изготовления.
Технология травления медных пластин
Изготовление клише для тиснения осуществляется в несколько этапов:
1) Вывод позитивной / негативной плёнки.
2) Вырез заготовок для клише с припуском 5 мм с каждой стороны.
3) Обработка краёв пластины для защиты от бокового протравливания.
4) УФ-засвечивание фоторезиста сквозь плёночный оригинал-макет.
5) Смывка незасвеченных участков фоторезиста.
6) Предварительное протравливание пластины.
7) Трафаретное травление.
8) Постобработка (механическое удаление лишних штрихов + химическое удаление фоторезиста с выпуклых участков рельефа).
Заказать медные пластины для травления можно по телефону: 8(495)215-11-15.
Стандарты и свойства: Металлургия сплавов на основе меди
Уильям Д. Нильсен, младший
Western Reserve Manufacturing Co., Inc.
Основные свойства медных сплавов во многом зависят от свойств самой меди. Известно, что медь обладает определенными уникальными качествами, которые делают ее лучшим инженерным материалом для подшипников. Это:
- Высокая теплопроводность
- Превосходная пластичность и вязкость в широком диапазоне температур
- Превосходная коррозионная стойкость в различных средах
Атомная структура меди
Все три перечисленных выше качества напрямую связаны со структурой и поведением структуры меди в атомном масштабе.
Рис. 1. Модель гранецентрированной кубической кристаллической структуры меди, показывающая одну элементарную ячейку. Расстояние между центрами угловых атомов составляет 3,6 ангстрем (ссылка 1). Атом меди очень похож на атом золота или серебра, которые вместе с медью составляют группу в периодической таблице элементов. Всем известна прекрасная электропроводность меди, которая является следствием атомной структуры меди. Внутри решетки атомов меди облако свободных электронов является единственным доступным для передачи электрического тока.Это же облако электронов также увеличивает эффективную передачу тепловой энергии.Твердая медь может быть описана как расположение атомов меди в гранецентрированной кубической (ГЦК) конфигурации. Атом меди находится в каждом углу и в центре каждой грани куба, как показано на рис. 1 . Это элементарная ячейка, которая повторяется в трехмерном пространстве и составляет кристаллическую структуру металла.
Атомы удерживаются на месте в структуре за счет энергии атомного притяжения между ними. Именно это гранецентрированное кубическое расположение атомов придает меди ее высокую пластичность и прочность. Все металлы деформируются за счет механизма, называемого скольжением. Когда происходит скольжение, сила, действующая на металл, заставляет атомы скользить друг мимо друга группами. В медной ГЦК-структуре это движение происходит предпочтительно в любом или во всех трех направлениях вдоль определенной геометрической плоскости атомов в решетке, как показано на , рис. 2, .
Рис. 2. Единица ГЦК меди с удаленным угловым атомом, чтобы показать плоскость скольжения, в которой происходит преимущественная деформация.Это место воплощает самую плотную упаковку атомов, которая возможна геометрически (Ссылка 1). В медной ячейке таких плоскостей четыре. Если движение может происходить в трех направлениях на всех четырех плоскостях, существует двенадцать возможностей возникновения скольжения. Оказывается, это максимальное количество возможностей скольжения в любой металлической конструкции. Чем больше вероятность того, что металл может подвергнуться значительному скольжению, тем больше вероятность его деформации, а не разрушения и разрушения. Следовательно, медь обладает превосходной пластичностью и вязкостью, а также устойчива к усталости и ползучести.Дополнительным преимуществом является то, что медь, поскольку это гранецентрированная структура, не страдает охрупчиванием при низких (минусовых) температурах; явление, обычное для других кристаллических структур.Сочетание электронной и кристаллографической структур меди придает ей отличную устойчивость к коррозии. Облако свободных электронов легко доступно для образования когерентных пленок на поверхности металла, которые защищают решетку от дальнейшей коррозии.
ГЦК-структура, образующая плоскости скольжения, придает этим самым плоскостям еще одну характеристику.Атомы на плоскостях скольжения упакованы настолько близко друг к другу, насколько это возможно в любой металлической системе (, рис. 2, ). Такое эффективное расположение атомов упаковывает большую часть материи в определенное пространство (что, кажется, знают пчелы, когда строят соты). Ионам водорода очень трудно найти свой путь через небольшие промежутки между атомами и вызвать коррозионное растрескивание под напряжением, за исключением наиболее агрессивных сред.
Мы видели, как медь, основной металл для литой бронзы, в атомном масштабе придает важные характеристики качественным материалам подшипников.Но подшипники изготавливаются не из чистой меди, а из широкого диапазона медных сплавов, которые сейчас доступны. Каждый из этих сплавов улучшает характеристики чистой меди и дополнительно адаптирует новый материал к конкретным условиям. Давайте рассмотрим некоторые из наиболее распространенных систем сплавов в отношении металлургии материала и его назначения в конструкции подшипников.
Сплавы из литой бронзы
Подшипниковые марки литой бронзы металлургически можно разделить на три категории:
- Однофазные твердые сплавы
- Сплавы полифазные
- Композиционные материалы
Чтобы понять характеристики различных сплавов, мы должны сначала понять, что происходит с основной структурой меди при добавлении небольших количеств легирующих металлов. Реакции происходят во время затвердевания и охлаждения сплавов из их расплавленного состояния.
Проще говоря, окончательное расположение легирующих металлов по отношению к нормальной ГЦК решетке меди определяет свойства материала сплава.
Легирующие металлы находят свое место в решетке меди тремя основными способами:
- Замещают атомы меди в ГЦК решетке.
- Они соединяются с медью и образуют локализованные области (фазы), в которых кристаллическая структура имеет форму, отличную от кристалла меди с ГЦК-решеткой.
- Они отклоняются затвердевающей решеткой меди, но при замерзании и росте остаются в кристаллах сплава.
В результате исследований было получено графическое представление о том, как реагируют простые бинарные системы сплавов. Такое представление называется фазовой диаграммой. Фазовые диаграммы некоторых двойных систем, относящихся к бронзе, показывают поведение легирующих элементов, которое обычно приводит к одному из трех упомянутых ранее случаев. На диаграмме равновесия медь-олово (, рис. 3, ) показаны случаи (1) и (2).
Рис. 3. Равновесная фазовая диаграмма медь-олово (Ссылка 2).Дело (1) — Замена
Рис. 4. Микроструктура однофазного (альфа) сплава медь-олово (88Cu-8Sn-4Zn). Структура показывает линии скольжения. Обратите внимание также на следы дельта-фазы (более темные острова) (Ссылка 2). Ссылаясь на Фигуру 3, при содержании олова менее 11% (например, при 8% олова) видно, что сплав при охлаждении затвердевает в определенном диапазоне температур, становясь полностью твердым, когда температура падает ниже примерно 850 ° C.В равновесных условиях медленного охлаждения образующаяся твердая фаза представляет собой гранецентрированный кубический кристалл (альфа-фаза). Атомы олова замещают непосредственно в решетке атомы меди. Атомы олова фактически усиливают чистую медь, потому что они деформируют решетку, то есть изменяют обычное расстояние между атомами меди. В промышленных условиях довольно медленного затвердевания почти весь металл будет затвердевать в виде альфа-фазы ( Рисунок 4 ). Это явление замещения приводит к однофазному твердому раствору олова в меди. Кристаллическая структура, хотя и прочнее, чем у чистой меди из-за деформации решетки, по-прежнему имеет ГЦК. Следовательно, характеристики скольжения остаются очень хорошими. Таким образом, однофазные твердые сплавы меди сохраняют высокую пластичность, несмотря на очень значительное увеличение прочности. Такие материалы находят широкое применение в условиях, когда материал может подвергаться значительному напряжению, но разрушение может быть катастрофическим (например, арматура в системах морской воды ядерных реакторов).Примером такого однофазного промышленного сплава является сплав C
C | |||
---|---|---|---|
Cu | 99,9 | 88,0 | |
Sn | – | 8,0 | |
Zn | – | 4,0 | |
Т. С., тыс. Фунтов | 28 | 45 | |
Ю.С., кси | 8 | 23 | |
Удлинение,% в 2 дюйма | 45 | 25 | |
Твердость, BHN | 40 | 77 | |
(Значения указаны для непрерывно литого материала диаметром менее 3 дюймов) |
Корпус (2) — многофазный
Если содержание олова увеличивается до 11% или более, некоторая часть альфа-фазы преобразуется при охлаждении металла ниже 400 ° C. Появляется новая фаза, вкрапленная в нормальные альфа-кристаллы с ГЦК.Эта фаза, называемая дельта, может сохраняться в материале при довольно быстром охлаждении ( Рис. 5, ).
Рисунок 5 . Микроструктура непрерывнолитого сплава оловянной бронзы СДельта-фаза (хотя все еще в основном ГЦК) содержит намного больше олова по сравнению с медью, чем в альфа-фазе, и она очень твердая и прочная, но не обладает большой пластичностью. В наилучших условиях он выглядит как мелкодисперсные островки по всей микроструктуре материала.Влияние этой второй фазы на механизм скольжения является драматическим, так как происходит закрепление плоскостей скольжения после небольшого движения. Но дельта-фаза также значительно увеличивает износостойкость материала, о чем свидетельствует значительное увеличение твердости. Популярные алюминиевые бронзовые сплавы (C95400 и C95500) и марганцевые бронзы (C86300 и C86400) приобретают высокую прочность и твердость аналогичным образом, хотя акторы разные. Тем не менее, эти свойства являются результатом дисперсии другой фазы (или фаз) в основной ГЦК решетке, причем почти во всех случаях дисперсная фаза намного тверже и прочнее, чем основная масса материала окружающей матрицы.Эти «искусственные неоднородности» в материале служат для закрепления плоскостей скольжения и ограничения их движения.
Эти материалы известны как многофазные сплавы и характеризуются более высокой прочностью, твердостью и износостойкостью, чем альфа-сплавы; но они обладают гораздо меньшей пластичностью, как показано в таблице ниже. В результате они лучше всего подходят для деталей поверхности управления, где размерная целостность наиболее важна, и для тяжелых нагрузок и ударных нагрузок на малых скоростях, например, подшипников шасси самолетов.
Дополнительной характеристикой многофазных сплавов является то, что их свойства могут значительно изменяться в зависимости от температуры по сравнению с однофазными материалами. Такие сплавы часто подвергаются термической обработке. Путем манипулирования микроструктурой сплава, как показано на диаграмме состояния равновесия, путем «замыкания» равновесия можно получить определенные свойства, которые отсутствуют в состоянии литья.
Однофазный | Полифазный | |||
---|---|---|---|---|
C | C | |||
C | C95400 | |||
Cu | 88 | 89 | 87 | 85 |
Sn | 8 | 11 | 11 | |
Пб | 1 | |||
Zn | 4 | |||
Al | 11 | |||
Ni | 1 | |||
Fe | 4 | |||
Т. С., кси | 49 | 52 | 50 | 85 |
Ю.С., тыс. Фунтов стерлингов | 23 | 29 | 25 | 35 |
Удлинение,% в 2 дюйма | 25 | 18 | 20 | 18 |
Твердость, BHN | 77 | 95 | 83 | 170 |
(Значения приведены для непрерывнолитого материала менее 3 дюймов.диаметра, за исключением C95400, которые являются литыми) |
В любом случае, многофазные материалы, не содержащие значительного количества свинца, следует использовать только в качестве подшипников против стальных сопрягаемых поверхностей, которые сами были закалены термической обработкой. В случае применения алюминиевой бронзы или марганцевой бронзы часто рекомендуется, чтобы вал был хромирован или изготовлен из биметаллического материала, аналогичного тому, который используется для валков сталелитейных станов.
Ящик (3) — Композитные смеси
Рисунок 6. Равновесная фазовая диаграмма медь-свинец (ссылка 2). Наиболее широко используемые материалы для подшипников — это действительно композиты. По сути, они могут иметь однофазные или многофазные структуры, служащие матрицей вокруг частиц или глобул свободного свинца. Взглянув на фазовую диаграмму равновесия между медью и свинцом (, рис. 6, ), можно увидеть, что свинец почти полностью отвергается решеткой меди при замерзании. Тем не менее инженеры-металлурги и литейщики в равной степени приложили огромные усилия для улавливания свинца между кристаллами материала на основе меди, поскольку эти кристаллы замерзают и растут, потому что полученный сплав создает очень тонкие подшипники.Типичная микроструктура, показывающая диспергированный свинец, показана на , рис. 7, .Сегодня можно производить материал на основе меди с содержанием свинца более 30%, при этом частицы свинца имеют микроскопические размеры. С другой стороны, если применение подшипника указывает на то, что более желательны более крупные частицы свинца, можно также производить сплав в такой форме.
Рис. 7. Микроструктура непрерывнолитого сплава свинцовой оловянной бронзы C94100 (20% Pb).Указаны частицы свинца (ссылка 3).Свинец выполняет три важные функции подшипника, каждая из которых служит для защиты вала и повышения производительности оборудования. Первостепенное значение имеет способность частиц свинца уменьшать коэффициент трения между подшипником и валом. Механизм, с помощью которого это достигается, весьма интересен. Частицы свинца могут быть срезаны с поверхности подшипника за счет микроскопических шероховатостей на поверхности вала. Стальной вал покрывается свинцом, который постепенно перераспределяется, заполняя углубления на валу.Как только это будет выполнено, коэффициент трения снова повысится лишь незначительно, как показано в таблице ниже (ссылка 4). Это же явление имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что температура, развиваемая в точках контакта между подшипником и сопряженной частью, ограничивается температурой плавления провода 327, ° C). Очевидно, что это свойство свинцовых сплавов очень ценно при отсутствии смазки (запланированной или случайной) или если рабочая среда машины сама подвержена резким перепадам температур, например, на самолетах или оборудовании арктических нефтяных месторождений.
Коэффициент трения (скольжения) | |
---|---|
Сталь на меди | 0,9 |
Сталь на C94300 (23% Pb) | 0,18 |
Сталь на C94300 после длительного использования | 0,30 |
Сталь на стали | 1,00 |
Вторая важная функция свинца — поглощать грязь, которая попадает в границу раздела, хотя этой проблемы можно избежать за счет конструкции должным образом герметичных подшипников, когда это возможно.
В-третьих, свинцовые сплавы, имеющие несколько более низкую прочность, чем сплавы медь-олово без свинца, и гораздо более низкую прочность, чем сплавы медь-алюминий или медь-цинк, обладают высокой степенью совместимости. То есть подшипник отрегулирует свою форму, чтобы допустить плохую центровку или вибрацию. Эта характеристика, в сочетании с характеристиками, описанными ранее, позволяет утверждать, что свинцовые сплавы будут очень хорошо «изнашиваться», что особенно желательно для червячных передач, чтобы назвать один пример.Свинецсодержащие бронзы также легко обрабатываются.
Инженер должен напоминать себе, что эти сплавы не так прочны, как неэтилированные материалы, и при этом они не обладают таким большим сопротивлением ударам и последующей усталости, ведущей к разрушению. Однако одно утешительное соображение состоит в том, что полный отказ подшипника вряд ли приведет к разрушению вала или заклиниванию машины из-за «мягкости» этих сплавов.
Выбрав соответствующую матрицу, в которую будут отливаться частицы свинца, инженер может выбрать из довольно широкого диапазона прочности материала, совместимого с умеренными и легкими нагрузками и высокими скоростями, как показано в таблице ниже. Значения указаны для непрерывного литья диаметром менее 3 дюймов.
C83600 | C93200 | C93700 | C93800 | C94300 | |
---|---|---|---|---|---|
Cu | 85 | 83 | 80 | 78 | 70 |
Sn | 5 | 7 | 10 | 7 | 5 |
Пб | 5 | 7 | 10 | 15 | 25 |
Zn | 5 | 3 | |||
Т.С., кси | 45 | 45 | 41 | 34 | 27 |
Ю.С., тыс. Фунтов стерлингов | 21 | 24 | 24 | 23 | 13 |
Удлинение,% в 2 дюйма | 28 | 16 | 10 | 12 | 15 |
Твердость, BHN | 72 | 72 | 80 | 62 | 48 |
Свойства литой бронзы
Давайте теперь рассмотрим семейства подшипниковых бронзовых сплавов с помощью двух таблиц, в которых сравниваются некоторые из их наиболее важных инженерных свойств. Таблица 1 обобщает химический состав и свойства применения. В таблице 2 указаны наиболее распространенные применения этих материалов и их рабочие характеристики в тех областях применения, в которых они находят наибольшее применение.
Состав% | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Семейство сплавов | Cu | Sn | Пб | Zn | Ni | Fe | млн | Al | |
Красная латунь | |||||||||
C84400 | 81 | 3 | 7 | 9 | |||||
C83600 | 85 | 5 | 5 | 5 | |||||
Олово-свинцовая бронза | |||||||||
C93200 | 83 | 7 | 7 | 3 | |||||
C93700 | 80 | 10 | 10 | ||||||
Олово бронза с высоким содержанием свинца | |||||||||
C93800 | 78 | 7 | 15 | ||||||
C94300 | 70 | 5 | 25 | ||||||
Олово бронза | |||||||||
C | 88 | 8 | 4 | ||||||
C | 88 | 10 | 2 | ||||||
C | |||||||||
89 | 11 | ||||||||
C | 87 | 11 | 1 | 1 | |||||
C | 88 | 10 | 2 | ||||||
C92900 | 84 | 10 | 2. 5 | 3,5 | |||||
C94700-HT ** | 88 | 5 | 2 | 5 | |||||
Алюминиевая бронза | |||||||||
C95400 | 85 | 4 | 11 | ||||||
C95400-HT | 85 | 4 | 11 | ||||||
C95500 | 81 | 4 | 4 | 11 | |||||
C95500-HT | 81 | 4 | 4 | 11 | |||||
Марганцевые бронзы | |||||||||
C86300 | 63 | 25 | 3 | 3 | 6 | ||||
C86400 | 59 | 1 | 40 | ||||||
* БТЕ / фут2 / фут / час / фут ** HT — термообработка |
Свойства непрерывного литья (типовые) | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Семейство сплавов | Т.С., тыс. Фунтов | Ю.С., тыс. Фунтов стерлингов | удлинн., % | BHN | Обрабатываемость Индекс | Компрессионный Y.S., тыс. Фунтов на квадратный дюйм | Thermal Проводимость * | |
Красная латунь | ||||||||
C84400 | 37 | 16 | 23 | 55 | 90 | 28 | 41 | |
C83600 | 45 | 21 | 18 | 72 | 100 | 34 | 41 | |
Олово-свинцовая бронза | ||||||||
C93200 | 45 | 24 | 16 | 72 | 100 | 30 | 33 | |
C93700 | 41 | 24 | 10 | 80 | 100 | 25 | 27 | |
Олово бронза с высоким содержанием свинца | ||||||||
C93800 | 34 | 23 | 12 | 62 | 100 | 23 | 30 | |
C94300 | 27 | 13 | 15 | 48 | 100 | 20 | 36 | |
Олово бронза | ||||||||
C | 49 | 23 | 25 | 77 | 25 | 36 | 43 | |
C | 51 | 29 | 18 | 92 | 25 | 29 | 43 | |
C | ||||||||
51 | 29 | 18 | 95 | 20 | 38 | 41 | ||
C | 49 | 26 | 17 | 80 | 30 | 32 | 42 | |
C | 48 | 20 | 18 | 80 | 80 | 28 | 40 | |
C92900 | 53 | 31 | 15 | 100 | 85 | 38 | 34 | |
C94700-HT ** | 90 | 66 | 9 | 180 | 20 | 71 | 31 | |
Свойства после литья | ||||||||
Алюминиевая бронза | ||||||||
C95400 | 85 | 35 | 18 | 170 | 60 | 50 | 34 | |
C95400-HT | 105 | 54 | 8 | 195 | 20 | 75 | 34 | |
C95500 | 100 | 44 | 12 | 195 | 50 | 60 | 24 | |
C95500-HT | 120 | 68 | 10 | 230 | 15 | 80 | 24 | |
Марганцевые бронзы | ||||||||
C86300 | 115 | 70 | 15 | 225 | 8 | 80 | 20 | |
C86400 | 65 | 25 | 20 | 90 | 65 | 40 | 51 | |
* БТЕ / фут2 / фут / час / фут ** HT — термообработка |
Качественная рабочая среда подшипников | |||||
---|---|---|---|---|---|
Сплав № | Скорость | нагрузка | Окружающая среда | Твердость вала | Типичные области применения |
C94300 | (низкий) (высокий) | (нижний) | (более абразивный) (менее абразивный) | (низкий) | Топливные насосы для самолетов |
C93800 | Шахтный водяной насос, изнашиваемые пластины | ||||
C93700 | Высоконагруженные высокоскоростные подшипники | ||||
C93200 | Подшипники общего назначения | ||||
C83600 | Подшипники вала линейного насоса для глубоких скважин, легкие шестерни | ||||
C | Кольца поршневые | ||||
C | Шестерни, направляющие клапана, рабочие колеса насоса | ||||
C92900 | Шестерни, направляющие клапана, заменитель стальной задней стенки | ||||
C | Компоненты клапана, паровая арматура | ||||
C | |||||
Шестерни | |||||
C95400 | Панели управления | ||||
C95500 | Панели управления | ||||
C86300 | Винтовые гайки для прокатных станов |
Все сплавы, показанные в таблицах, по существу являются вариациями основных материалов, которые обсуждались. В некоторых случаях свинец мог быть добавлен для улучшения обрабатываемости (C
против CЭкономика
Важно несколько слов об относительной экономике материалов сплава. Все компоненты сплава подвержены влиянию мировых рынков, где их уровень цен определяется предложением, спросом, государственным контролем и спекулятивным интересом. Колебания на мировом рынке этих компонентов в конечном итоге сказываются на стоимости композитного металла для сплавов, и это также влияет на стоимость металлолома, когда он выводится из эксплуатации. Таблица 3 показывает приблизительные общие относительные значения меди и основных легирующих материалов на момент написания.
Приблизительная Относительная стоимость | Приблизительная Относительная стоимость | ||
---|---|---|---|
Первичные металлы | Вторичный лом | ||
Медь | 1.0 | Олово бронза с свинцом | 0,9 |
Олово | 7,8 | Олово бронза | 1,0 |
Свинец | 0,2 | Алюминиевая бронза | 0,3 |
цинк | 0,5 | Марганцевая бронза | 0,3 |
Никель | 4,0 | ||
Алюминий | 0,9 | Предварительно легированный слиток | |
C93200 | 1. 2 | ||
C | |||
2,0 | |||
C98400 | 1,2 |
Методы производства
Сплавы меди для подшипников доступны во многих формах, производимых различными методами производства. Методы производства литья кратко изложены в Таблица 4 .
Продукты для песочных и охлаждающих форм
Метод производства | |||||
---|---|---|---|---|---|
Семейство сплавов | Песок | Охладитель Форма | Центробежный | непрерывный | Кованые |
Красная латунь | Х | Х | Х | Х | НЕТ |
Олово-свинцовая бронза | Х | Х | Х | Х | Х * |
Олово-бронза с высоким содержанием свинца S = сегрегация свинца может быть проблемой | S | S | S | Х | НЕТ |
Олово бронза | Х | Х | Х | Х | Х ** |
Алюминиевая бронза | Х | Х | Х | Х | Х |
Марганцевые бронзы | Х | Х | Х | Х | Х |
* Ограничено примерно 4% Pb ** Деформируемые сплавы C51000, C52100, C52400. |
Литье в песчаные формы или кокильные формы — идеальные методы производства, идеально подходящие для очень небольших партий или очень мелких деталей, а иногда и обязательные для очень крупных деталей, таких как гребные винты судов.
Все обсуждаемые сплавы доступны в этих формах, хотя могут возникнуть проблемы с серьезной сегрегацией свинца, когда содержание свинца приближается к 16%. Можно отливать широкий диапазон размеров и сложных форм. Красные латуни, которые очень популярны в качестве материалов для сантехнического оборудования, производятся этими методами, в основном в виде корпусов клапанов и фитингов.
Изделия центробежного литья
Опять же, все рассматриваемые сплавы легко производятся методом центробежного литья, за исключением оловянных бронз с высоким содержанием свинца, в которых содержание свинца приближается к 20%. Проблемы сегрегации свинца зависят от размера отливки. Этим методом изготавливаются втулки очень большого размера. Вероятно, что большинство вводов с наружным диаметром более 14 дюймов и примерно до 100 дюймов. центробежные отливки. Такие отливки могут быть длиной более 100 дюймов.Тем не менее, небольшие центробежные отливки также являются предметами больших объемов. Многие из более крупных подшипников с фланцами или зубчатых передач изготавливаются этим методом. Хотя они чувствительны к количеству продукции, небольшие тиражи могут быть очень экономичными. Дистрибьюторы складских запасов поддерживают запасы полуфабрикатов центробежного литья, в основном стандартных размеров и особенно из сплавов C95400 и C93200.
Продукция непрерывного литья
Все сплавы доступны в виде непрерывнолитых прутков; сегрегация свинца обычно не является проблемой.Может потребоваться снятие напряжений с некоторых отливок с очень тонкими стенками, особенно если используется сплав C95400, C95500 или C86300, чтобы предотвратить потерю зазора или допусков при изготовлении и использовании. Доступен широкий диапазон размеров цельных, трубчатых и изготавливаемых на заказ стержней поперечного сечения. Диаметр варьируется от менее 0,500 дюйма до примерно 14 дюймов по внешнему диаметру, длина — примерно до 13 футов. Возможно изготовление стержней с очень тонкими стенками, иногда менее 1/4 дюйма, в зависимости от внешнего диаметра. Эти изделия идеально подходят для дальнейшего изготовления на автоматических станках.
Большие партии изделий непрерывного литья значительно более экономичны, но, опять же, дистрибьюторы складских запасов принимают на себя большую часть этой нагрузки, особенно в отношении сплавов C95400, C93200 и C
Кованые изделия
Деформируемые сплавы фосфористой бронзы (C51000, C52100, C52400, C54400) иногда используются в подшипниках. Эти сплавы также доступны в виде непрерывных отливок в отожженном состоянии. Кованая фосфористая бронза обычно ограничивается размером около 3 дюймов.О.Д. и под. C54400 имеет самое высокое доступное содержание свинца, около 4%. Сплавы с более высоким содержанием свинца экструдируются или прокатываются.
Сплавы из алюминия и марганцевой бронзы также имеют кованые аналоги. Деформируемые сплавы обладают очень хорошими механическими свойствами, подвергались тяжелой обработке посредством экструзии, волочения, прокатки или ковки и широко используются в аэрокосмической промышленности. Некоторые из этих сплавов используются в качестве сварочных материалов. Эти сплавы также доступны в различных экструдированных формах, хотя их разнообразие зависит от количества.Термическая обработка литых сплавов обеспечивает механические свойства, аналогичные деформируемым материалам, как и при непрерывной разливке алюминиевых бронз. Вообще говоря, для обеспечения экономичности кованых изделий требуются большие объемы производства, хотя дистрибьюторы, занимающиеся складскими запасами, взяли на себя эту нагрузку для конечного пользователя меньших объемов.
Готовые подшипники
Некоторые производители, а также многие дистрибьюторы на складе и подшипниковые центры имеют запасы стандартных готовых втулок, особенно из сплава C93200.Эти детали выпускаются серийно и легко доступны.
Специальные подшипники
Ряд механических цехов специализируется на производстве подшипников, в частности подшипников нестандартных конструкций и критических сплавов на заказ. В этих цехах работают сложные обрабатывающие центры. Используя лучшее доступное оборудование, они обеспечивают высочайшую степень точности при производстве деталей и поддерживают высокие стандарты контроля качества материалов. Такие предприятия обслуживают те OEM-предприятия и отделы технического обслуживания крупных корпораций, которые предпочитают не производить свои собственные подшипники.Они обеспечивают экономичное обслуживание и хорошо осведомлены о технологии и источниках сплавов для подшипников, которые лучше всего подходят для производства данного подшипника.
Сводка
Металлургическое машиностроение — это в большей степени наука, но и искусство. Исследования, обширный опыт и глубокое понимание свойств, которые легирующие элементы могут придавать медному основному металлу, необходимы для хорошего дизайна материала. Не менее важно понимание экономики, связанной с материалами, производством деталей и эксплуатацией конечного оборудования.Замечательные свойства меди, латуни и бронзы принесли пользу отраслям во всем мире благодаря их надежной работе, общедоступности и экономическому качеству.
Список литературы
- Р.А. Флинн , Отливки из меди, латуни и бронзы, Общество учредителей цветных металлов, Кливленд (1961 г.).
- R. Hultgren и P.D. Desai , Отдельные термодинамические значения и фазовые диаграммы для меди и некоторых из ее бинарных сплавов, Монография Инкры I, Международная ассоциация исследований меди, Inc., Нью-Йорк (1971).
- W.A. Glaeser и K.F. Дюфран , Конструкция подшипников из литой бронзы со смазкой по границе, Институт подшипников из литой бронзы, Inc. (1978).
- F. Bowden и D. Tabor , Трение и смазка твердых тел, Clarendon Press, Oxford (1950).
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г. , браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или уточнить у системного администратора.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или уточнить у системного администратора.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Свойства и применение меди — электрическая, термическая, коррозионная стойкость, легирование и др.
Слово медь происходит от латинского слова «купрум», что означает «руда Кипра».Вот почему химический символ меди — Cu. Медь обладает множеством чрезвычайно полезных свойств, в том числе:
- хорошая электропроводность
- хорошая теплопроводность
- коррозионная стойкость
Это также:
- легко легируется
- гигиенический
- легко соединяется
- пластичный
- жесткий
- немагнитный
- привлекательный
- перерабатываемый
- каталитический
См. Ниже дополнительную информацию о каждом из этих свойств и о том, какую пользу они приносят нам в повседневной жизни.
Хорошая электропроводность
Медь имеет лучшую электропроводность из всех металлов, кроме серебра.
Хорошая электропроводность — это то же самое, что и небольшое электрическое сопротивление. Электрический ток будет протекать через все металлы, но они все еще имеют некоторое сопротивление, а это означает, что ток должен проталкиваться (батареей), чтобы продолжать течь. Чем больше сопротивление, тем сильнее мы должны толкать (и тем меньше ток). Ток легко протекает через медь благодаря ее небольшому электрическому сопротивлению без больших потерь энергии.Вот почему медные провода используются в сетевых кабелях в домах и под землей (хотя воздушные кабели, как правило, из алюминия, потому что они менее плотные). Однако там, где важен размер, а не вес, медь — лучший выбор. Толстая медная полоса используется для молниеотводов на высоких зданиях, таких как церковные шпили. Медная полоса должна быть толстой, чтобы пропускать большой ток без плавления.
Медный провод можно намотать в катушку. Катушка будет создавать магнитное поле и, поскольку она сделана из меди, не расходует много электроэнергии.Медные катушки можно найти в:
Устройство | Использовать |
Электромагниты | Замки, краны для свалок, звонки электрические. (См. Электромагниты.) |
Двигатели | Насосы, бытовая техника (стиральные машины, посудомоечные машины, холодильники, пылесосы), автомобили (стартеры, дворники, электрические стеклоподъемники), компьютеры (дисководы, вентиляторы), развлекательные системы (DVD-плееры). (См. Электродвигатели.) |
Динамо | Велосипеды, электростанции |
Трансформаторы | Сетевые адаптеры, подстанции, электростанции. (См. Медь и электричество: трансформаторы и сеть.) |
Как медь проводит
Медь — это металл, состоящий из плотно упакованных атомов меди.
Если бы мы могли присмотреться, мы бы увидели, что между атомами меди движутся электроны.
Каждый атом меди потерял один электрон и стал положительным ионом. Итак, медь представляет собой решетку положительных ионов меди со свободными электронами, движущимися между ними. (Электроны немного похожи на частицы газа, которые могут свободно перемещаться по поверхности проволоки).
Электроны могут свободно перемещаться по металлу. По этой причине они известны как свободные электроны. Они также известны как электроны проводимости, потому что они помогают меди быть хорошим проводником тепла и электричества.
Ионы меди колеблются (см. Рисунок 1). Обратите внимание, что они колеблются примерно в одном и том же месте, тогда как электроны могут перемещаться через решетку. Это очень важно, когда мы подключаем провод к батарее.
Рисунок 1 — Медный провод состоит из решетки ионов меди. Есть свободные электроны, которые движутся через эту решетку, как газ.
ЭлектропроводкаМы можем подключить медный провод к батарее и переключателю.Обычно свободные электроны беспорядочно перемещаются в металле. Когда мы замыкаем выключатель, течет электрический ток. Теперь свободные электроны проходят через проволоку (рис. 2), они движутся слева направо (и все еще движутся беспорядочно).
Рисунок 2 — Переключение переключателя в приведенной выше схеме заставляет электроны течь слева направо в направлении, противоположном току.
Электроны имеют отрицательный заряд. Они притягиваются к положительному полюсу аккумулятора.Свободные электроны движутся через медь, протекая от отрицательной клеммы к положительной клемме батареи (обратите внимание, что они текут в направлении, противоположном обычному току; это потому, что они имеют отрицательный заряд).
Ионы меди в проволоке колеблются. Иногда ион преграждает путь движущемуся электрону. Электрон сталкивается с ионом и отскакивает от него. Это замедляет электрон. Часть его энергии была передана иону, который колеблется быстрее.
Таким образом, энергия передается от движущихся электронов к ионам меди.Медь нагревается. Это объясняет, почему:
- металлов обладают электрическим сопротивлением. Металлы
- нагреваются, когда через них протекает ток.
Хорошая теплопроводность
Медь — хороший проводник тепла. Это означает, что если вы нагреете один конец куска меди, другой конец быстро достигнет той же температуры. Большинство металлов являются довольно хорошими проводниками; однако, кроме серебра, лучше всего медь.
Металл | Относительная проводимость |
Медь | 394 |
Серебро | 418 |
Алюминий | 238 |
Нержавеющая сталь | 13 |
Теплопроводность обычных металлов. Когда вы нагреваете одну сторону материала, другая сторона нагревается. Приведенные выше значения являются мерой того, насколько быстро другая сторона становится такой же горячей, как и нагретая.
Он используется во многих системах отопления, поскольку не подвержен коррозии и имеет высокую температуру плавления. Единственный другой материал, обладающий такой же устойчивостью к коррозии, — это нержавеющая сталь. Однако его теплопроводность в 30 раз хуже, чем у меди.
Применение
Медь позволяет теплу быстро проходить через нее.Поэтому он используется во многих приложениях, где важна быстрая передача тепла. К ним относятся:
Устройство | Использовать |
Медная пластина | Дно кастрюль. |
Медные трубы | Теплообменники в резервуарах для горячей воды, системах подогрева полов, всепогодных футбольных полях и автомобильных радиаторах. |
Радиаторы | Компьютеры, дисководы, телевизоры. |
Проводя тепло
Медь состоит из решетки ионов со свободным электроном (см. Рисунок 1).Ионы колеблются, а электроны могут перемещаться через медь (как газ).
На рисунке 3 показано, что происходит, когда один конец куска меди становится более горячим. Ионы меди на горячем конце вибрируют сильнее. Примечание: электроны исключены из изображения, чтобы оно было четким.
Рисунок 3 — Левый конец куска меди более горячий. Ионы меди на горячем конце вибрируют сильнее. (Примечание: электроны исключены из изображения, чтобы оно было четким.)
На рисунке 4 показаны всего несколько электронов, чтобы увидеть, как они проводят тепло слева направо.
- Свободный электрон сталкивается с ионом на горячем конце и получает кинетическую энергию (ускоряется).
- Перемещается к холодному концу.
- Он сталкивается с «холодным ионом», заставляя ранее холодный ион вибрировать сильнее. Это нагревает холодный конец.
- Таким образом, энергия передается через медь от горячей к холодной.
Рис. 4 — Как электроны проводят тепло слева направо (показаны лишь некоторые из них, чтобы их было легче увидеть).
Неметаллы, проводящие тепло
Сравните это с тем, как тепло проводится в неметалле. Колеблющиеся частицы передают свои колебания ближайшим соседям. Это намного медленнее. Вот почему металлы являются лучшими проводниками — их свободные электроны могут переносить энергию по своей длине.
Коррозионная стойкость
Медь с низкой реактивностью. Это означает, что он не подвержен коррозии. Это важно при его использовании для труб, электрических кабелей, кастрюль и радиаторов отопления.
Это также означает, что он хорошо подходит для декоративного использования. Украшения, статуи и части зданий могут быть сделаны из меди, латуни или бронзы и оставаться привлекательными в течение тысячелетий.
Для получения дополнительной информации о преимуществах коррозионной стойкости меди для морских применений см. Ресурс «Медные сплавы в аквакультуре».
Сплавы легко
Медь легко комбинируется с другими металлами для получения сплавов. Первым произведенным сплавом была медь, плавленная с оловом для образования бронзы — открытие настолько важное, что периоды в истории называют бронзовым веком.
Намного позже появилась латунь (медь и цинк), а в наше время — мельхиор (медь и никель). Сплавы тверже, прочнее и жестче, чем чистая медь. Их можно сделать еще более твердыми, ударив по ним молотком — процесс, называемый «наклеп».
Дерево медных сплавов показывает варианты добавления других металлов для получения различных сплавов. Ниже приведены некоторые примеры. Нажмите на диаграмму выше, чтобы увидеть увеличенную версию.
Медь + олово = оловянная бронза
Медь + олово + фосфор = фосфорная бронза
Медь + алюминий = алюминиевая бронза
Медь + цинк = латунь
Медь + олово + цинк = бронза
Медь + никель = медно-никель
Медь + никель + цинк = нейзильбер.
Для получения дополнительной информации см. Ресурс «Медь в чеканке». Вы также можете просмотреть страницы Ассоциации разработчиков меди, посвященные меди и ее сплавам.
Гигиенический
Медь по своей природе гигиенична, что означает, что она враждебна бактериям, вирусам и грибкам, которые поселяются на ее поверхности. Это свойство видит установку поверхностей из меди и медных сплавов в больницах и других областях, где гигиена является ключевой проблемой.
Легко присоединяется
Медь легко соединяется пайкой или пайкой.Это полезно для трубопроводов и для изготовления герметичных медных сосудов.
Дуктильный
Медь — пластичный металл. Это означает, что из него легко могут быть сформированы трубы и вытянуты проволоки. Медные трубы легкие, потому что у них могут быть тонкие стенки. Они не подвержены коррозии, и их можно согнуть, чтобы подогнать углы. Трубы можно соединить пайкой, и они безопасны при пожаре, потому что не горят и не поддерживают горение.
Жесткий
Медь и медные сплавы прочные.Это означает, что они хорошо подходили для использования в качестве инструментов и оружия. Представьте себе радость древнего человека, когда он обнаружил, что его тщательно сформированные наконечники стрел больше не разбиваются при ударе.
Свойство вязкости жизненно важно для меди и медных сплавов в современном мире. Они не разбиваются при падении и не становятся хрупкими при охлаждении ниже 0 ° C.
Немагнитный
Медь немагнитна и не искрит. Из-за этого он используется в специальных инструментах и военном оборудовании.
Привлекательный цвет
Медь и ее сплавы, такие как латунь, используются для изготовления ювелирных изделий и украшений. Они имеют привлекательный золотистый цвет, который зависит от содержания меди. Они обладают хорошей устойчивостью к потускнению, что делает их долговечными.
Вторичная переработка
Медь может быть переработана без потери качества. Около 40% потребностей Европы удовлетворяется за счет вторичной меди.
Для получения дополнительной информации см. Ресурс «Вторичная переработка меди и устойчивое развитие».
Каталитический
Медь может действовать как катализатор, то есть вещество, которое может ускорить химическую реакцию и повысить ее эффективность. Это достигается за счет снижения энергии активации. Катализаторы биологических реакций называются ферментами.
Медь ускоряет реакцию между цинком и разбавленной серной кислотой. Он содержится в некоторых ферментах, один из которых участвует в дыхании. Это действительно жизненно важный элемент!
Искаженные радикалы меди (ii) со стерически затрудненными саленами: электронная структура и аэробное окисление спиртов
Простерически затрудненные саленовые лиганды, содержащие бифенил- и тетраметил-путресциновые линкеры, были синтезированы и хелатированы с медью. Полученные комплексы CuL п. были структурно охарактеризованы, показывая значительный тетраэдрический искаженный металлический центр. Комплексы демонстрируют две обратимые волны окисления в диапазоне от 0,2 до 0,8 В vs . Fc + / Fc. Дальнейшая редукционная волна обнаруживается в диапазоне -1.От 4 до -1,7 В по сравнению с Fc + / Fc. Он обратим для CuL bp, t Bu и CuL bp, OMe и связан с редокс-парой Cu II / Cu I . Одноэлектронное окисление CuL п.о., OMe , CuL pu, t Bu и CuL pu, OMe проводили химически и электрохимически.Это сопровождается гашением резонансов ЭПР. Образование феноксильных радикалов было установлено методом рентгеновской дифракции на катионах [ CuL п.н., OMe ] + и [ CuL pu, OMe ] + , где координационная сфера при окислении удлиняется с хиноидальным распределением расстояний между связями. Катионы демонстрируют в своем оптическом спектре полосу БИК средней интенсивности, что подтверждает их классификацию как разновидности смешанно-валентных радикалов класса II в соответствии с классификацией Робина Дэя.Предлагаемые электронные структуры подтверждены расчетами методом DFT. Катионы [CuL bp, OMe ] + , [CuL pu, t Bu ] + pu и [CuL e 9213e ] + были активны в отношении аэробного окисления неактивированного спирта 2-фенилэтанола с числами TON до 58 в течение 3 часов.
Кристаллическая структура шаперона меди для супероксиддисмутазы
Culotta, V.C. et al. J. Biol. Chem. 272 , 23469–23472 (1997).
CAS Статья Google ученый
Pufahl, R.A. et al. Наука 278 , 853–856 (1997).
CAS Статья Google ученый
Valentine, J.S. И Гралла, Э. Наука 278 , 817–818 (1997).
CAS Статья Google ученый
Rae, T. D., Schmidt, P.J., Pufahl, R.A., Culotta, V.C. И O’Halloran, T.V. Science 284 , 805–808 (1999).
CAS Статья Google ученый
Лин, С.-Дж., Пуфал, Р.А., Дансис, А., О’Халлоран, Т.В. и Кулотта, В.С. J. Biol. Chem. 272 , 9215–9220 (1997).
CAS Статья Google ученый
Gamonet, F. & Lauquin, G.J. евро. J. Biochem. 251 , 716–723 (1998).
CAS Статья Google ученый
Glerum, D.M., Shtanko, A. & Tzagoloff, A. J. Biol. Chem. 271 , 14504–14509 (1996).
CAS Статья Google ученый
Шринивасан, К., Posewitz, M.C., Джордж, G.N. И Виндж, Д. Биохимия 37 , 7572–7577 (1998).
CAS Статья Google ученый
Rosenzweig, A.C. et al. Структура 7 , 605–617 (1999).
CAS Статья Google ученый
Gitschier, J., Moffat, B., Reilly, D., Wood, W.I. & Fairbrother, W.J. Nature Struct. Биол. 5 , 47–54 (1998).
CAS Статья Google ученый
Стил, Р.А. И Опелла, С.Дж. Биохимия 36 , 6885–6895 (1997).
CAS Статья Google ученый
Bull, P.C. И Кокс, Д. Trends Genet. 10 , 246–252 (1994).
CAS Статья Google ученый
Киссинджер, К.R., Sieker, L.C., Adman, E.T. И Jensen, L.H. J. Mol. Биол. 219 , 693–715 (1993).
Артикул Google ученый
Портной, М.Е. и др. J. Biol. Chem. 274 , 15041–15045 (1999).
CAS Статья Google ученый
Lyons, T.J. et al. J. Biol. Неорг.Chem. 3 , 650–662 (1998).
CAS Статья Google ученый
Тайнер, Дж. А., Гетцофф, Э. Д., Бим, К. М., Ричардсон, Дж. И Ричардсон, округ Колумбия, J. Mol. Биол. 160 , 181–217 (1982).
CAS Статья Google ученый
Getzoff, E.D., Tainer, J.D., Stempien, M.M., Bell, G.I. И Холлуэлл, Р.A. Белки 5 , 322–336 (1989).
CAS Статья Google ученый
Bordo, D., Djinovic, K. & Bolognesi, M. J. Mol. Биол. 238 , 366–386 (1994).
CAS Статья Google ученый
Getzoff, E.D. et al. Природа 306 , 287–290 (1983).
CAS Статья Google ученый
Джинович, К. et al. J. Mol. Биол. 225 , 791–809 (1992).
CAS Статья Google ученый
Jones, S. & Thornton, J.M. Proc. Natl. Акад. Sci. США 93 , 13–20 (1996).
CAS Статья Google ученый
Бертини, И., Пиччоли, М., Виеццоли, М.С., Чиу, С.Ю. И Мулленбах, Г.Т. Eur. J. Biophys. 23 , 167–176 (1994).
CAS Статья Google ученый
Stites, W.E. Chem. Ред. 97 , 1233–1250 (1997).
CAS Статья Google ученый
Valentine, J.S. И Pantoliano, M.W. в Copper Protein (изд. Spiro, T.G.) 291–358 (Wiley-Interscience, New York; 1981).
Google ученый
Siddique, T., Nijhawan, D. & Hentati, A. J. Neural Transm. 49 , 219–233 (1997).
CAS Google ученый
Hendrickson, W.A., Horton, J.R. & LeMaster, D.M. EMBO J. 9 , 1665–1672 (1990).
CAS Статья Google ученый
Отвиновский, З.& Minor, W. Methods Enzymol. 276 , 307–326 (1997).
CAS Статья Google ученый
Проект совместных вычислений, номер 4 Acta Crystallogr. D50 , 760–763 (1994).
Brünger, A.T. et al. Acta Crystallogr. D54 , 905–921 (1998).
Google ученый
Джонс, Т.A., Zou, J.-Y., Cowan, S.W. & Kjeldgaard, M. Acta Crystallogr. A47 , 110–119 (1991).
CAS Статья Google ученый
Ласковски, Р.А. J. Appl. Кристаллогр. 26 , 283–291 (1993).
CAS Статья Google ученый
Kraulis, P.J. J. Appl. Кристаллогр. 24 , 946–950 (1991).
Артикул Google ученый
Merritt, E.A. И Бэкон, Д.Дж. Methods Enzymol. 277 , 505–524 (1997).
CAS Статья Google ученый
Эти списки в алфавитном порядке включают синонимы общепринятых названий минералов, произношение этого имени, происхождение имени и информация о местонахождении.Посетите наш расширен выбор картинок с минералами.
Другие списки минеральных видов в Интернете по алфавиту
|