Slitina mědi a niklu: vlastnosti, GOST. Výroba slitin mědi a niklu. Čištění mincí ze slitiny mědi a niklu

Do skupiny patří měď neželezných kovů.

Pro zlepšení mechanických, konstrukčních a výkonových vlastností mědi se používají její sloučeniny s jinými kovy. V důsledku fúze dochází ke změně struktury krystalových mřížek, mezi ionty a atomy vznikají další vazby. Právě toto zvyšuje pevnost slitiny ve srovnání s čistým kovem.

Proč měď je spojena s niklem

Při spárování niklu je hlavní slitinový prvek. Má odolnost proti korozi, a proto se používá hlavně k vytvrzování. Při slitování mědí se vytvářejí kontinuální pevné roztoky. Slitina mědi a niklu získává řadu nových vlastností:

• zvyšuje tepelnou odolnost materiálu;
• teplotní koeficient elektrického odporu je výrazně snížen;
• tam je vysoká odolnost proti korozi, zejména v mořské vodě.

Klasifikace

Vlastnosti slitiny mědi a niklu závisí na obsahu niklu a dalších látkách v něm. V současné době vzniká řada nových speciálních materiálů s jedinečnými charakteristikami, které jsou v závislosti na oblasti použití rozděleny na konstrukční a elektrotechnické.

• Konstrukce - mají vysoké antikorozní a pevnostní charakteristiky. Výrobky z nich jsou odolné vůči agresivnímu prostředí. Jedná se o nikl stříbro, nikl stříbro a cnial. Samostatným místem v tomto seznamu je Monel, jehož složení a poměrný poměr prvků je poněkud odlišný.
• Elektrotechnické - jsou charakterizovány zvýšeným elektrickým odporem a termoelektrickými vlastnostmi, používají se v energetice a elektrotechnice. Toto je konstantan, manganin a kopule.

Znalost chemického složení a fyzikálních charakteristik umožňuje určit slitinu mědi a niklu v jedné ze skupin.

Melchior

Obsahuje přibližně 80% mědi, asi 20% niklu a také trochu manganu a železa. Taková slitina byla známá již v 3. století před naším letopočtem. e. pod názvem "bílá měď" díky světle stříbrná barva, připomínající stříbro. Má vysoké antikorozní vlastnosti, stejně jako velkou pevnost a odolnost proti opotřebení slitiny mědi a niklu. Teplota tání je asi 1170 ° C. Dobrá plasticita umožňuje manipulaci s výrobky z ní s tlakem. Používá se při výrobě kondenzátorů, vyrábí zdravotnické přístroje, levné šperky, příbory, mince.

Neusilber

Tato slitina mědi a niklu s přídavkem zinku, která má stříbřitou, zelenkastou barvu. V závislosti na značce může obsahovat až 35% niklu a až 45% zinek, zbytek - měď. Takový pevný obsah zinku významně snižuje náklady na jeho výrobu. Neusilber má stejné mechanické vlastnosti jako niklové stříbro. Je odolný vůči korozi, odolný, dostatečně plastový pro zpracování v horkém a chladném prostředí tlakem.

Někdy je dodatečně dopovaný olovem pro lepší obrábění. Většina z nich je vyrobena z částí nástrojů, hodinek, lékařských přístrojů. Zajímavé je, že díky levosti je nyní od něj tolik, než šperky vyrobené ze stříbra, vyrábějí šperky, medaile a medaile. Neusilber se také používá při výrobě smaltu.

Cunial

Skládá se z měděné základny, niklu - až o 20%, malých přísad z hliníku. Tavená při teplotě 1183 ° C s následným ochlazením a stárnutím, které dosahuje velmi vysoké pevnosti a nízké teploty. Je rozdělen na značky A (MNA13-3) a B (MNA 6-1,5).
Značka A má dvě důležité vlastnosti - vysokou pevnost a jedinečnou odolnost proti korozi v agresivním prostředí. Například, v mořské vodě, to může být používáno po celá desetiletí. Slitina se proto používá k výrobě speciálních dílů (vrtulí).

Značka B má vlastnosti pružnosti, a proto je široce používána pro výrobu elastických prvků zodpovědného použití. Také je velmi odolný vůči mrazu. Vytváří konstrukční části, které pracují za podmínek nízkých teplot.

Monel

Obsahuje asi dvě třetiny niklu a jednu třetinu mědi. Teplota tání je 1350 ° C. Hlavním vlastnictvím této slitiny mědi a niklu je její odolnost proti korozi. Má vysoké mechanické vlastnosti - pevnost a plastickou deformaci. Monel značky NZHMMts obsahuje přibližně 28% mědi, 3% železa, asi 3% hořčíku, malé množství kobaltu a niklu.

Monel-400 má stejné vlastnosti. Je to značka Special Metals Corporation a byla patentována v roce 1906. Ostatní výrobní společnosti proto tento název nemohou používat. Takže byla jiná slitina - Nicorros. Nicméně tyto materiály jsou identické ve všech chemických a technických vlastnostech. Protože slitina obsahuje více než polovinu niklu v procentech, její náklady jsou poměrně vysoké. Existuje však technologie pro výrobu slitiny mědi a niklu s použitím surovin z přírodních sulfidových rud s obsahem obou prvků bez předběžného rozdělení na jednotlivé složky. To umožňuje výrazně snížit náklady na konečný produkt.

Monel se používá k výrobě výrobků používaných v korozivním prostředí, ke zvýšenému mechanickému namáhání. Tento stavba lodí, chemický a ropný průmysl, výroba lékařských přístrojů, zodpovědné části strojů a zařízení.

Constantan

Má bílou barvu s charakteristickým nažloutlým výpotkem. Kompozice obsahuje: měď -59% - nikl - 39-41% - mangan - 1-2%. Teplota tání: 1260 ° C. Tato slitina mědi a niklu získala své jméno díky své hlavní vlastnosti - tepelné stabilitě. Má velmi dobré hodnoty elektrického odporu s nízkou hodnotou koeficientu tepelné roztažnosti. Slitina je pro výrobu termočlánkového drátu, při výrobě měřicích přístrojů a elektrickými prvky, pracující při teplotách až do 400-500 stupňů.

Drát vyrobený z konstantanu se podrobí speciálnímu tepelnému zpracování, v důsledku čehož kov na povrchu tvoří tenký oxidový film. Díky tomu výrobek nepotřebuje další lakování ani ochrannou vrstvu. Constantan je velmi plastický. Tato vlastnost umožňuje použití při svařování mědi a niklových slitin.

Nevýhodou konstantanu je jeho dostatečně vysoký EMF - přibližně 43 μV. To vylučuje použití drátu a pásky z něj v přesných měřících zařízeních.

Manganin

Obsahuje přibližně 5% niklu, 12% manganu a mědi. Teplota tání je 960 ° C. Je zajímavé, že manganinové byl vynalezen americkým Edward Venstonom asi v roce 1888 na základě také vynalezl Constantan jako speciální materiál pro vinutí elektrických spotřebičů. To má vysoký elektrický odpor a velmi nízkou EMF spárované s mědí (ne více než 1 mV), který ji odlišuje od konstantanu.

Aby se snížil teplotní koeficient odporu, manganový drát se žíhá při teplotách kolem 600 stupňů ve vakuu, poté se pomalu ochladí. Tato technologie umožňuje zvýšit teplotu, při které materiál zachovává své elektrické vlastnosti až do 200 ° C. Drát již navinutý v cívce se opět opakovaně ohřeje na teplotu 150 ° C. Tím se dosáhne účinku umělého stárnutí, po kterém se minimalizují změny v krystalové struktuře kovu.

Hlavní oblastí aplikace manganinu jako materiálu se stabilními indexy elektrického odporu je výroba řady vysoce přesných přístrojů pro měření elektrického proudu (proud, napětí, výkon).

Kopel

Další zvláštní slitina. Obsahuje měď, 43% niklu, některé železo a mangan. Teplota tání 1290 ° C. Díky optimálnímu poměru stabilně nízkého odporu a vysokému TEMP, spojenému s různými kovy, se slitina používá k výrobě vodičů pro termočlánky a elektrody. Indikátor tepelné vodivosti materiálu se zvyšuje úměrně k provozní teplotě:

• při 100 ° C - 6.95V;
• při 600 až 49 V.

Kopel je velmi tepelně odolný - bez přerušení základních vlastností dokáže odolat ohřevu až o 600 stupňů a je odolný proti korozi.
Kopel se používá v termočláncích snímačů pro bezdotykové měření teploty. Používají termočlánky s maximem TEPS - s chromem, mědí nebo železem. Tyto prvky jsou kladné elektrody a kopel-negativní. Termočlánkový kopel-chromel se používá především v pyrometrii pro konstantní sledování teplotního režimu v rozsahu od 200 do 600 stupňů v průmyslových a laboratorních instalacích.

Proces tavení

Při výrobě slitin mědi a niklu existují relativně podobné technologie. Melchior, nikl stříbro, kunial, konstantan, manganin se nejprve roztaví v indukčních pecích pod vrstvou kalcinovaného uhlí. Přidání odpadu k náboji je povoleno až do výše 80%.

Proces tavení začíná mědí a niklem. Jak se taví, odpad se přidává do velkých kusů, pak do malých. Poslední místo je naplněno zinkem. Po konečném roztavení náboje se mangan a křemík (nikl stříbro) deoxidují, nebo křemík a mangan (konstantan a cupronickel). Poté se z povrchu taveniny odstraní veškerá struska a přidá se více uhlí. Zahřejte žhavou hmotu na teplotu přibližně 1300 ° C, v případě potřeby přidávejte chlorid manganatý pro rafinaci.

Technologie kuchyně se mírně liší, jelikož obsahují hliník. Před zavedením hliníku se k tavenině nutně přidá 0,1% manganu pro deoxidaci. A po rozpuštění hliníku je povrch taveniny posypán tavidlem. Pokud se tak nestane, vytvoří se filmy, z nichž se tavenina stává nevhodným pro nalévání.

Chemické, fyzikální a strukturální vlastnosti určují cílové oblasti různé slitiny mědi a niklu. GOST 492-73, GOST 5063-73, GOST 5187-70, GOST 5220-78, GOST 17217-79 a 10155-75 Normy jsou základní při jejich výrobě.

Mincovní mince

Přibližně od konce minulého století byly mince měděné niklové slitiny všude vysekávány. Jeho složení bylo u různých mincoven velmi odlišné. V podstatě však obsahovalo až 30% niklu, menší nečistotu železa a měď jako základ. Vzhledem k tomu, že kov pro obyčejné mince by měl být primárně tvárný, tvárný, odolný proti opotřebení a levný, složení slitiny mince bylo prakticky zjištěno. Následně, obzvláště populární pro výrobu mincí byl použit cupronickel.

Moderní ruské mince jsou vyrobeny z různých slitin. Zejména mince vydané před rokem 2009 sestávají výhradně z niklového stříbra. Ocelové mince s nominální hodnotou jednoho a pět centů a měděné pět-rublové mince jsou pokryty tenkou vrstvou niklového stříbra. Takový materiál byl nazýván "bimetálem". Takže náklady na výrobu kovových peněz stále klesají.

Slitiny mědi a niklu jsou lehce náchylné k oxidaci ve vzduchu. Proto se její znaky nacházejí pouze na starých mincích nebo na těch, která jsou již dlouho v agresivním prostředí. Odborníci - lovci pokladů a numismatičtí používají různé prostředky pro čištění cenných kopií mincí - od národních receptů po pokročilé technologie.
Čištění mýdlovým roztokem odstraňuje pouze nazelenalé oxidy mědi. Použijte také olivový olej, kyselinu octovou, pastu "Goya". Je třeba si uvědomit, že tyto prostředky mohou nejen sundat desku, ale také reagovat se samotnou slitinou, která poškozuje minci. Nejúčinnější, jemnější a nejrychlejší je čištění mincí ze slitiny mědi a niklu elektrolýzou.