Wykład 9: MIEDy
I STOPY MIEDZI
1. Miedz

1.1. Właściwości miedzi
Miedz
jest metalem o barwie czerwonawej, symbol Cu.
Temperatura topnienia 1083 C .
Gęstość 8,9 Mg/m3 (8,9 Mg/m3 ; 8 900 kg/ m3 )
Ma bardzo dobrą przewodność cieplną i elektryczną.
Jest jednym z najlepiej przewodzących ciepło i prąd metali, zwłaszcza w stanie czystym.
Ze względu na b. dobre przewodnictwo elektryczne znajduje duże zastosowanie w elektrotechnice i
elektronice.
Ze względu na bardzo dobre przewodnictwo cieplne i odporność na korozje znajduje duże zastoso-
wanie do budowy wszelkiego rodzaju wymienników ciepła.
Jest plastyczna i można ja przerabiać plastycznie na zimno (walcowanie, ciągnienie, prasowanie).
Miedz
jest czerwonobrązowym, kowalnym i ciągliwym metalem, jednym z najlepszych
przewodników ciepła i elektryczności. Jest odporna na działanie kwasów (z wyjątkiem gorącego
kwasu azotowego i stężonego kwasu siarkowego), a także powietrza, wilgoci, a nawet wody mor-
skiej.
Na powierzchni miedzi wystawionej przez dłuższy czas na działanie czynników atmosfe-
rycznych powstaje szarozielona powłoka, zwana patyną. Jest to zasadowy węglan miedzi - natural-
na warstewka ochronna, zapobiegająca dalszej korozji metalu.
Miedz
rozpoczyna grupę IB (11) układu okresowego pierwiastków, obejmującą także dwa
znane metale: srebro (Ag) i złoto (Au).
1.2. Zanieczyszczenia a właściwości Cu
Zanieczyszczenia miedzi to najczęściej: tlen O, bizmut Bi, ołów Pb, cyna Sn, żelazo Fe, ar-
sen As, siarka S, fosfor P. Do najbardziej szkodliwych należą bizmut i ołów , gdyż tworzą niskoto-
pliwe eutektyki rozłożone na granicach ziarn, co powoduje nawet przy niewielkich zawartościach
Bi (w tysięcznych częściach %) oraz ołowiu (w setnych częściach %) kruchość na gorąco.
Tlen reaguje z Cu w wyniku czego powstaje Cu2O. Powoduje on powstawanie tzw. choroby
wodorowej miedzi ( w wysokich temperaturach wodór redukuje tlenki, a powstające gazy powodują
pękanie miedzi.
W celu zmniejszenia domieszek miedz
hutnicza jest poddawana rafinacji. Metody rafinacji
to rafinacja ogniowa, rafinacja elektrolityczna i odtlenianie.
Gatunki miedzi na przewody stosowane w Polsce zawierają powyżej 99,95 % Cu lub powyżej 99,9
% Cu. Zawierają one poniżej m3j 0,001 % Bi i poniżej 0,005% Pb.
Miedz
jest odporna na korozję atmosferyczną, za wyjątkiem atmosfery zawierającej SO2 .
Własności wytrzymałościowe miedzi są niskie. Można je wzmocnić przez zgniot. Dodatek około
0,5 do 1% kadmu Cd zwiększa wytrzymałość miedzi. Taka miedz
jest stosowana na przewody trak-
cyjne i napowietrzne linie przesyłowe WN.
Miedz
łatwo zgrzewa się z żelazem i daje się wytwarzać w ten sposób bimetale.
2. Stopy miedzi
W elektrotechnice stosuje się czystą miedz
. W technice stosuje się natomiast stopy miedzi, ze
względu na ich wyższe właściwości wytrzymałościowe i lepsze cechy użytkowe.
2.1. Miedz
stopowa
Jest to miedz
z dodatkiem niedużej ilości, zwykle około 1%, odpowiedniego pierwiastka, np. 0,5%
cynku (Zn), 1% Cr, (chrom), 0,15% Zr (cyrkon), 0,5% Te (tellur), 0,1% P (fosfor), 1% Pb (ołów)
1
lub 1% Cd (kadm). Zwiększają one wytrzymałość miedzi i zwykle nieznacznie tylko obniżają jej
przewodność.
2.2. Mosiądze  są to stopy miedzi z cynkiem (Zn)
W praktyce stosuje się stopy z cynkiem o zawartości do 40% Zn.
Generalnie dzieli się mosiądze na jednoskładnikowe (miedz
z cynkiem) i wieloskładnikowe (mo-
siądze odlewnicze).
Mosiądze o zawartości do 20% cynku zwane są tombakami.
Mosiądze do przeróbki plastycznej maja strukturę jednofazową (roztworu stałego). Np. mosiądz
CuZn30 (dawniej M70) zwany łuskowym cechuje się duża plastycznością i jest stosowany do głę-
bokiego tłoczenia, przede wszystkim na łuski amunicji.
Mosiądze można utwardzać przez gniot. Staja się wtedy na tyle sprężyste ze są używane do produk-
cji sprężyn (np. do manometrów (rurki Bourdon a))
Mosiądze stopowe maja dobrą odporność na korozję, niektóre na korozje wody morskiej. Znalazły
one zastosowanie w architekturze, budowie okrętów, na wymienniki ciepła, skraplacze, sita)
W mosiądzach odlewniczych dodaje się także inne składniki jak aluminium, ołów, żelazo, man-
gan, nikiel, cyna i krzem. Stosuje się je na odlewy (np. tańszych śrub napędowych, armatury ruro-
ciągów i osprzętu rurowego), na łożyska,
Mosiądze ze względu na łatwość polerowania mogą być także stosowane do celów galanteryjnych
(przykład  tabliczki na drzwiach, ozdoby, galanteria domowa, żyrandole i kinkiety itp.)
2.3. Brązy  są to stopy miedzi z cyną (klasyczne brązy) lub z takimi pierwiastkami jak alumi-
nium Al. (brązy aluminiowe), krzem Si (brązy krzemowe), beryl Be (brązy berylowe).
Poza podstawowymi składnikami stopowymi w brązach ponadto występują takie pierwiastki jak:
nikiel, żelazo, mangan, cynk.
Brązy cynowe były pierwszymi stopami metali używanymi przez człowieka w czasach prehisto-
rycznych. Kopalnie rud miedzi i rud cyny były znane w czasach prehistorycznych.
Używany był do wyrobu narzędzi, ozdób, dzwonów, armat.
Obecnie brązy są używane do obróbki plastycznej, przez skrawanie lub do odlewania.
Maja bardzo dobre właściwości odlewnicze.
Obecnie są używane w przemyśle maszynowym, chemicznym, okrętowym. Do wyrobu panewek
łożyskowych, do wyrobu armatury rurociągów, kół zębatych, ślimaków i ślimacznic, siatek, sprę-
żyn, armatury kotłów parowych, wymienników ciepła, dzwonów okrętowych.
Brązy są dobrze skrawalne i bardzo dobrze się je odlewa.
Brązy berylowe używa się do wyrobu narzędzi tzw. nieiskrzących. Sa odporne na ścieranie stąd
stosuje się je na szczotki silników elektrycznych i przewody trakcyjne. Wytwarza się też z nich
sprężyny, membrany, części pomp i narzędzia chirurgiczne.
Miedzionikle  są to stopy miedzi z niklem i ewentualnie innymi dodatkami. Stop o zawartości
40% Ni (CuNi40Mn1) zwany jest konstantanem, a stop CuNi19  nikieliną . Konstantan jest uży-
wany do wyrobu przewodów termolementów. Stop CuNi10 ma bardzo dobrą odporność na działa-
nie wody morskiej.
2
Car Puszka na Kremlu w Moskwie  największe działo świata wykonane jako odlew z brązu
Niżej Car Kolokol w Moskwie
3