Właściwości i zastosowanie czystej miedzi.
Do własności czystej miedzi należą: bardzo duża przewodność elektryczna, co wpływa na znaczne zastosowanie miedzi w przemyśle elektrotechnicznym i elektronicznym oraz duża przewodność cieplna; co dzięki również wysokiej odporności miedzi na korozję, czyni ją bardzo użyteczną w przemyśle chemicznym. Z innych własności miedzi na szczególną uwagę zasługuje zdolność do tworzenia dużej liczby stopów z różnymi pierwiastkami o bardzo dobrych własnościach mechanicznych i specjalnych.
Tablica 1. Własności fizyczne czystej miedzi
Właściwości | Wartość liczbowa | Jednostka |
Masa atomowa Budowa krystaliczna: typ A1 − parametr a w temperaturze 200C Gęstość − miedzi przerobionej plastycznie i wyżarzonej Ciepło właściwe w temperaturze 180C Ciepło topnienia Temperatura topnienia Współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej w Przewodność cieplna właściwa λ w temperaturze 00C Przewodność elektryczna najczęściej Cu w temperaturze Opór elektryczny właściwy: − dla Cu rafinowanej elektrolitycznie w temperaturze 00C Współczynnik cieplny oporu α − dla Cu najczystszej |
63,54 0,36075 8,87-8,89 0,380 212,00 1083 16,69⋅10-6 0,395 59,77 0,01577 0,0043 |
nm g/cm3 kJ/(kg ⋅ K) kJ/kg 0C 1/K kW/(m. ⋅ Κ) 1 MS/m µ Ω ⋅ m 1/K |
Wysoka przewodność elektryczna miedzi zależy przede wszystkim od jej czystości. Wszelkie zanieczyszczenia miedzi wpływają mniej lub bardziej szkodliwie na jej przewodność elektryczną. Z tego powodu w elektronice, oraz na przewody elektryczne stosuje się tylko miedź o dużej czystości. Miedź technicznie czysta zawiera od 0,01 do 1,0% zanieczyszczeń.
Rafinacja ogniowa.
Rafinacja ogniowa pozwala usunąć większą część domieszek i otrzymać miedź zadowalających własnościach mechanicznych. W miedzi rafinowanej tą metodą pozostają jednak metale szlachetnie i część domieszek, które pogarszają jej przewodność właściwą i ograniczają przez to możliwość jej zastosowania w przemyśle elektrotechnicznym i dlatego ostateczną rafinacje miedzi przeprowadza się metodą elektrolityczną.
Rafinacja ogniowa zazwyczaj poprzedza rafinację elektrolityczną, ponieważ elektroliza miedzi oczyszczonej już uprzednio z części domieszek metodą ogniową zapewnia pod względem ekonomicznym i technologicznym lepsze wyniki niż rafinacja elektrolityczna miedzi surowej.
Definicja mosiądzu.
Mosiądzami nazywamy stopy miedzi w których głównym składnikiem stopowym jest cynk. Stopy miedzi z cynkiem, należą do najbardziej rozpowszechnionych stopów miedzi, zarówno dzięki swoim dobrym właściwościom użytkowym i technologicznym, jak również i ze względu na swoją niską cenę w porównaniu z innymi stopami miedzi, główny bowiem składnik stopowy mosiądzów – cynk jest metalem tanim. Zawartość cynku w praktycznie stosowanych mosiądzach nie przekracza 45% gdyż stopy o większej zawartości cynku są bardzo kruche.
Podział mosiądzów.
Ze względu na technologię przeróbki dzieli się stopy Cu-Zn na mosiądze przerabiane plastycznie oraz mosiądze odlewnicze. Na odlewy stosuje się zwykle mosiądze dwufazowe, zawierające jeszcze inne dodatki stopowe, m.in. ołów i krzem, które polepszają lejność, oraz aluminium, mangan i żelazo, które podwyższa wartości mechaniczne. Podobnie jak w mosiądzach przerabianych plastycznie cyna zwiększa odporność na korozję mosiądzów, a ołów polepsza także ich obrabialność.
Klasyfikacja mosiądzów:
Mosiądze dwuskładnikowe- stopy wyłącznie miedzi i cynku.
Mosiądze ołowiowe- zawierają dodatki ołowiu dodanego w celu polepszenia skrawalności materiału.
Mosiądze specjalne- zawierają dodatki pierwiastków takich jak cyna, aluminium, mangan, żelazo, krzem, nikiel. Należą do nich:
- mosiądze cynkowe (MC90, MC70)
- mosiądze aluminiowe (MA77, MA59)
- mosiądze manganowe (MM59, MM57)
- mosiądz niklowy (MN65)
- mosiądz krzemowy (MK80)
Definicja brązu.
Brązy - stop zawierający co najmniej 88% miedzi, 8 - 10% cyny i niekiedy cynk. Mogą to być również stopy miedzi z cyną, miedzi z aluminium, miedzi z krzemem, miedzi z manganem, miedzi z niklem i miedzi z ołowiem.
Rodzaje brązów.
Brązy dzielimy na:
Brązy do obróbki plastycznej:
Brąz cynowy- zawiera od 1% do 9% cyny
Brąz aluminiowy -zawiera od 4% do 11% aluminium
Brąz berylowy- zawiera od 1,6% do 2,1% berylu
Brąz krzemieniowy- zawiera od 2,7 d0 3,5 krzemu i od 1% do 1,5% manganu
Brąz manganowy- zawiera od 11,5% do 13% manganu i od 2,5% do 3,5% niklu
Brązy odlewnicze:
Brąz cynowy B10 (CuSn10).
Brąz cynowo- fosforowy B101 (CuSn10P).
Brąz cynowo- cynkowy B102 (CuSn10Zn2).
Brąz cynowo- ołowiowy B1010 (CuSn10Pb10) i B520 (CuSn5Pb20).
Brąz cynkowo- cynowo- ołowiowy B555 (CuSn5Zn5Pb5), B663 (CuSn6ZnPb3) i B476 (CuSn4Zn7Pb6).
Brąz aluminiowo- żelazowy BA93 (CuAl9Fe3).
Brąz aluminiowo- żelazowo- manganowy BA1032 (CuAl10Fe3Mn2).
Brąz krzemowo- cynkowo- manganowy BK331 (CuSi3Zn3Mn).
Zawartość głównych składników chemicznych brązu.
Gatunek brązu | Skład chemiczny% (resztę stanowi miedź) | Gęstość g/cm3 |
---|---|---|
znak | cecha | Sn |
CuSn2 | B2 | 1,00-2,50 |
CuSn4 | B4 | 3,50-4,50 |
CuSn6 | B6 | 5,50-7,00 |
CuSn8 | B8 | 7,50-8,50 |
CuSn4Pb4Zn3 | B443 | 3,50-4,50 |
Wymagania które muszą spełniać stopy łożyskowe.
Stopy metali wykorzystywane do wylewania panewek łożysk ślizgowych charakteryzujące się niewielką rozszerzalnością cieplną w zakresie temperatur pracy łożyska, dobrą przewodnością termiczną, odpornością na ścieranie, małym współczynnikiem tarcia
zdolnością pochłaniania niewielkich obcych cząsteczek i możliwością dopasowywania się do powierzchni czopa, odpornością na kwasy znajdujące się w niektórych smarach, odpornością na korozję. Powyższe właściwości można osiągnąć dzięki dobraniu specyficznego składu stopu. Najczęściej są to stopy cynowe, stopy cynowo-ołowiowe, stopy bez cynowe na osnowie ołowiowej, brązy cynowe, brązy ołowiowe, stopy aluminium. Do najważniejszych stopów łożyskowych należą:
- stopy cynowe - zawierające 80-90% cyny, 4-13% antymonu i 3-6% miedzi. Struktura stopu składa się z twardej osnowy tworzonej przez igłowate kryształy stopu CuSn, z miękkimi wtrąceniami stopu SnSb. Łożyskowe stopy cynowe używane są na łożyska do dużych silników wysokoprężnych.
- stopy cynowo- ołowiowe - zawierające orientacyjnie 5-20% cyny, 60-85% ołowiu, 5-17% antymonu i do 3% miedzi oraz domieszki niklu, arsenu i kadmu. Stopy te są tańsze od cynowych, lecz posiadają gorsze własności wytrzymałościowe i cieplne. Stosowane są na łożyska słabiej obciążone i mniej odpowiedzialne.