Медь и цинк металлы

Обновлено: 04.10.2024

Огромная часть добываемых металлов используется в промышленности в виде сплавов. Их научились изготавливать ещё до нашей эры. Что такое сплавы? Как называется сплав, основа которого составляет медь и цинк? Где он применяется? Ответы на эти вопросы - в статье.

Что такое сплавы?

Сплавы представляют собой материалы из смеси нескольких металлов и других элементов. Они могут содержать случайные примеси природных компонентов. Одним из первых известных сплавов была бронза. Изделия из неё человек создавал ещё в IV тысячелетии до нашей эры.

Сплавы изготавливают для улучшения качества металлов. Например, чтобы золотые украшения дольше служили, были прочнее или имели определенный оттенок, к ним добавляют небольшую долю никеля, платины, цинка или серебра.

Смешав несколько компонентов, можно изменить свойства металла, повысить температуру плавления и ковкость, придать прочности и твердости, увеличить износоустойчивость. Наиболее распространенными сплавами являются бронза, латунь (сплав меди с цинком), чугун, сталь, баббит, победит, дюралюминий.

Их используют в машиностроении, строительстве, промышленности, авиастроении и т.д. Из смеси никеля, магния и кобальта делают магниты. Олово со свинцом раньше использовали для изготовления столовых приборов, а чугун широко применялся для изготовления бытовых предметов, например, сковородок или утюгов.

Сплав меди с цинком

Смесь меди и цинка называется латунью. Как и бронза, она появилась ещё до нашей эры. С тех пор технология ее изготовления несколько поменялась. Раньше, чтобы сделать латунь, смешивали медь с древесным углем и цинковой рудой. В XVIII веке англичанин Джеймс Эмерсон предложил смешивать сами металлы без использования руды.

Основу латуни представляет медь. Содержание цинка варьирует от 5 до 45 процентов. Из-за желтоватого цвета, напоминающего золото, в Древнем Риме латунь называли орихалком, что буквально означает «златомедь».

Сплав меди с цинком не всегда ограничивается только этими металлами. Он может содержать немного олова, свинца, железа, марганца, никеля и других компонентов. Если олова добавить больше, чем цинка, получится уже совершенно другой материал – оловянная бронза.

Свойства латуни

В зависимости от количества цинка цвет и качества латуни варьируются. Чем его меньше, тем цвет материала более красный и насыщенный. Если сплав меди с цинком не содержит других элементов, он называется простой латунью, которая разделяется на два вида: томпак (цинка до 20 %) и желтая латунь (цинка от 20 %).

Материал латунь является очень пластичным и проявляет большую стойкость к коррозии, чем медь. Температура плавления составляет от 880 о С до 950 о С, с большими пропорциями цинка она уменьшается. Металл отлично поддается сварке, прокату и обработке давлением.

Содержание примесей в сплаве можно найти на маркировке изделия. Заглавные буквы указывают на название компонентов. Вначале идет букв «Л», затем остальные добавочные (легирующие) элементы. После них в соответствии с буквенным порядком указано процентное содержание веществ, причем первые две цифры говорят о количестве меди в сплаве. Так, маркировка ЛАЖ60-1-1 означает, что латунь состоит из 60 % меди, 1 % алюминия и 1 % железа, остальное количество приходится на цинк.

Где используют латунь?

Латунь обладает хорошей теплоемкостью. Неслучайно в Древней Руси из нее делали самовары. В Риме при Октавиане Августе из латуни чеканились монеты сестерции и дупондии. В Средневековье она использовалась для изготовления украшений, обрамления компасов, оформления предметов искусства.

И сейчас материал используют повсеместно. Из латуни делают бижутерию и мелкие предметы интерьера. Специальная техника искусственного состаривания придает изделиям из латуни особый шарм. Из нее отливают статуэтки, дверные ручки, рамы для зеркал.

Высокие технологические свойства латуни позволяют использовать материал для производства мелких строительных деталей, трубок, пластин, лент и проволок. Сплав со свинцом используют для автомобилей и часов, томпак применяют для плакирования стали и изготовления радиаторных труб. Из состава с содержанием алюминия 0,5 % изготавливают знаки отличия, так как он обладает золотистым оттенком.

Сплав меди с цинком – как называется и чем хорош?

Многокомпонентный либо двойной сплав меди с цинком, как известно очень многим, называется латунью. В таком сплаве ключевую роль играет цинк. Кроме того, в нем имеются добавки железа, свинца, никеля, марганца и других элементов.

1 Что собой представляет сплав цинка и меди, как он называется?

Латунь, речь о которой пойдет в данной статье, характеризуется превосходной стойкостью против коррозии и высоким показателем прочности. Это отличает ее от многих других металлов, а также непосредственно от меди. В атмосферных условиях латуни имеют величину коррозионной стойкости среднюю между медью и цинком.

Описываемые сплавы славятся своими уникальными технологическими характеристиками, что позволяет применять их для изготовления всевозможных легко формуемых и обрабатываемых изделий со сравнительно небольшими геометрическими размерами.

Любая латунь идеально подходит для производства отливок (это обусловлено незначительной склонностью сплава к ликвации и прекрасной его текучестью). Также из латуни разных марок получаются замечательные полуфабрикаты катаного типа – проволока, полосы, листы, разнообразные профильные изделия, ленты. Процесс производства подобных полуфабрикатов очень прост, так как сплавы на основе цинка и меди без проблем поддаются деформации, которая называется пластической.

Латунь может содержать цинка от 5 до 45 процентов (существуют сплавы и с большим содержанием этого химического элемента, но они применяются крайне редко в практической деятельности человека). В тех случаях, когда концентрация цинка в сплаве составляет от 20 до 36 процентов, латуни называют желтыми, 5–20 процентов – красными (иначе – томпак).

Теплопроводность меди по своей величине выше, чем у латуни (аналогично обстоит ситуация и с показателем электропроводности). Кроме того, медь дороже латуни. Понятно, что экономически целесообразнее использовать сплавы, а не чистые медные материалы, так как между собой по ряду технологических, механических и антифрикционных характеристик они практически ничем не отличаются.

2 Двухкомпонентная и многокомпонентная латунь

Разделение интересующих нас сплавов на красный (томпак) и желтый – это не единственный вариант их классификации. Латуни, кроме того, делят на двух- и многокомпонентные. Двухкомпонентные включают в свой состав медь (ее всегда больше) и цинк, а также совсем немного иных включений. Томпак – яркий представитель таких композиций. В нем цинка всегда не больше 10 процентов, а концентрация меди может достигать 97 процентов (минимум – 88).

Латунь с двумя компонентами изменяет свои свойства в зависимости от того, какой фазовый состав она имеет. Существуют одно- и двухфазные сплавы. Первые имеют структуру, когда в меди присутствует раствор (твердый) цинка. В данном случае латуни проявляют высокую степень пластичности. А вот двухфазные комбинации, в которых цинка содержится более 39 процентов, описываются недостаточной пластичностью, но при этом они намного более прочные.

Однофазные сплавы легко обрабатываются давлением. Их форму за счет пластичности латуни можно изменять не только при высоких, но и при низких температурах. При этом есть один нюанс. Он заключается в том, что при температурах от 300 до 700 градусов томпак или другую латунь (одно- либо двухфазную) деформировать запрещается, так как в данном интервале в сплаве присутствует зона хрупкости.

Многокомпонентные композиции (как правило, их именуют специальными) включают в себя ряд других легирующих компонентов кроме цинка и меди. Обычно многокомпонентная латунь содержит следующие элементы:

никель - он вводится для увеличения коррозионной стойкости сплавов и их прочностных показателей;
олово - легирующий компонент, который увеличивает сопротивляемость изделий из латуни ржавлению в соленой воде (например, в море) и их прочность;
кремний - элемент, повышающий антифрикционные возможности сплава цинка с медью, но одновременно ухудшающий их прочность и твердость;
свинец - его добавка в латунь обеспечивает легкость ее обработки при помощи режущих инструментов, но, к сожалению, при этом наблюдается снижение механических возможностей сплава;
марганец - легирование латуни марганцем обеспечивает высокую стойкость композиции к коррозии и отличную прочность (эффект от внесения этого элемента становится более ощутимым, если вместе с марганцем в сплав вводят олово, алюминий и железо).

Как видим, разные компоненты неодинаково воздействуют на свойства композиции из меди и цинка, будь то томпак или другой сплав, за счет чего можно создавать сплавы с особыми характеристиками.

3 Как маркируется латунь?

Разобраться с маркировкой описываемых сплавов несложно. В простых (двухкомпонентных) латунях на первом месте их марки стоит литера "Л", а затем идет двузначное число. Это число указывает на то, сколько меди содержится в сплаве (данные приводятся в процентах). Таким образом, если мы видим перед собой маркировку Л70, сразу становится понятным, что в данной композиции имеется 70 % меди и 30 % цинка.

Многокомпонентные сплавы имеют чуть более сложную маркировку. После литеры "Л", говорящей потребителю о том, что перед ним именно латунь, а не какой-либо иной состав, ставятся и другие литеры. Под ними зашифрованы легирующие добавки, введенные в сплав. А после этих "буквенных шифров" идут цифры (друг от друга они отделяются дефисами):

первая (двузначная) определяет содержание в сплаве меди;
остальные говорят о количестве легирующих компонентов.

Для примера давайте посмотрим на латунь ЛАЖМц66-6-3-2. В ней имеется 66 % меди (первое число после букв), 6 % алюминия (вторая цифра), 3 % железа (третья цифра) и 2 % марганца (четвертая цифра). Сложив друг с другом эти числа, мы получим сумму 77. Это означает, что второго главного компонента в данном сплаве (цинка) содержится 23 % (от 100 отнимаем 77).

Добавим, что литейные латуни, о которых мы расскажем чуть ниже, маркируются иначе. В них после литеры, указывающей на легирующий компонент, сразу ставят цифру, определяющую процентное содержание этого самого компонента в сплаве. То есть, состав сплава, допустим, ЛЦ40Мц1,5 расшифровывается следующим образом:

цинка – 40 %;
марганца – 1,5 %;
остальное – медь.

4 Деформируемые и литейные латуни

Деформируемые сплавы (томпак и другие) характеризуются высокими антифрикционными характеристиками, большой антикоррозионной стойкостью и пластичностью. Кроме того, они очень легко и надежно соединяются со сталью посредством сварки. По этой причине их используют для выпуска различных биметаллических конструкций и изделий. А непосредственно томпак, имеющий благородный золотистый оттенок, применяется для производства всевозможной фурнитуры и художественных элементов (его пайка, как и пайка медных труб, а также других изделий из меди достаточно проста).

Деформируемые марки латуни идут на изготовление:

Двойные латуни (не томпак) используются для выпуска деталей машин и патрубков с большой толщиной стен (Л60), штампованных деталей (Л68), компонентов химических и теплотехнических агрегатов (Л80, Л90) и других изделий.

Латуни литейного класса за счет своих свойств (высокая жидкотекучесть, отличные технологические и механические показатели, стойкость к коррозии, отсутствие склонности к ликвации) рекомендовано применять для изготовления далее указанных деталей:

Характеристики и применение латуни – сплава меди с цинком

Наверняка многие знают, что представляет собой латунь. И многим известно, что это сплав меди с цинком, в котором дополнительно содержится и ряд других элементов – железо, свинец, марганец, никель и др. Однако ключевая роль в данном сплаве принадлежит цинку.

Характеристики сплава меди с содержанием цинка

Для сплава меди с цинком характерны такие свойства, как устойчивость к коррозии и высокая прочность. Уровень коррозионной устойчивости латуни находится посередине значений данного параметра у меди и второго металла – цинка.

Применение сплава меди с цинком в производстве изделий сложных форм, но с небольшими геометрическими размерами оправдано его технологическими свойствами. Такой материал (как медь и ее сплавы другого типа) хорошо формуется, а готовые изделия из него легко поддаются обработке различными методами.

Виды латуни в зависимости от содержания цинка

Латунь отличается высокой текучестью и незначительной склонностью к ликвации, что делает ее идеальным материалом для производства различных деталей методом литья. Кроме того, латунь хорошо поддается обработке методом пластической деформации, что дает возможность производить из нее различные изделия методом прокатывания (проволока, ленты, листы, прокат различного профиля).

Цинк может содержаться в латуни в количестве 5–45%, сплав по такому параметру может относиться к различным категориям. Первая категория – это желтые латуни (цинка в них содержится 20–36%), вторая – красные (в них содержание цинка составляет от 5 до 20%). Вид сплава, который называется томпак, содержит до 10% цинка. Есть латуни, цинка в которых больше 45%, но их использование очень ограничено.

Для сплавов меди (в том числе и с цинком) характерна меньшая тепло- и электропроводность, если сравнивать их с основным металлом, но и стоимость их значительно меньше. Учитывая этот факт, а также то, что по основным характеристикам – механическим, технологическим, а также антифрикционным – такие материалы мало чем отличаются от основного металла, использовать их экономически целесообразнее.

Цилиндр из латуни

Латунь, состоящая из двух и более компонентов

Среди сплавов меди с цинком выделяют не только красные и желтые, но и двух-, а также многокомпонентные латуни. В состав двухкомпонентных сплавов входят преимущественно медь и цинк, остальных включений в них совсем немного. Сюда, в частности, относится томпак, цинка в котором, как отмечалось выше, содержится не более 10%. Количество меди в таком сплаве может доходить до 97%, а ее минимальное содержание составляет 88%.

Двухкомпонентные латуни могут быть одно- и двухфазными. В однофазных, отличающихся высокой пластичностью, цинк присутствует в состоянии твердого раствора. Если сравнивать однофазные и двухфазные латуни, вторые менее пластичны, но обладают большей прочностью, цинка в таких сплавах содержится более 39%.

Как однофазные, так и двухфазные латуни нельзя подвергать деформации при высоких температурах (300–700 градусов Цельсия). При таких условиях в них формируется зона хрупкости.

В структуре сплава меди с цинком, относящегося к категории многокомпонентных, есть дополнительные легирующие элементы. Перечислим их.

Никель увеличивает коррозионную устойчивость сплава, а также его прочность.
Олово увеличивает не только прочность, но и устойчивость сплава к воздействию соленой воды.
Кремнием сплав обогащается для того, чтобы улучшить антифрикционные характеристики изделий из него. Однако этот элемент ухудшает прочность, а также твердость сплавов.
Свинец при добавлении в сплав значительно улучшает обрабатываемость изделий из него посредством режущих инструментов. Между тем свинец ухудшает механические характеристики сплава.
Марганец, как и олово, улучшает прочность и коррозионную устойчивость сплавов. Как правило, наряду с марганцем в латунь добавляют олово, железо и алюминий, что значительно повышает эффект от использования этого легирующего элемента.
Комбинируя легирующие элементы, добавляемые в латунь, можно получать сплавы меди с требуемыми качественными и технологическими характеристиками, а также придавать им особые свойства, если в этом есть необходимость.

Маркировка сплавов, состоящих из меди и цинка

Маркировка сплавов меди, в которых содержится цинк, основана на достаточно несложном принципе. В обозначении любого сплава меди с цинком (как двух-, так и многокомпонентного) есть буква «Л», которая стоит первой. В двухкомпонентных сплавах за этой буквой следуют цифры, обозначающие содержание меди в целых процентах. Таким образом, по этой цифре можно сразу узнать, сколько процентов меди содержится в данной марке латуни.

Более сложной маркировкой отличаются многокомпонентные латуни, в обозначении которых присутствует сразу несколько букв и цифр. Первой буквой является «Л», по которой становится понятно, что перед нами латунь, за этой буквой следуют буквенные обозначения различных легирующих элементов. Вторая часть маркировки многокомпонентных сплавов – это процентное содержание легирующих элементов, указанных в буквенной части маркировки. Для большего удобства цифры, соответствующие содержанию каждого легирующего элемента, разделены между собой дефисами. Порядок расположения цифр в маркировке многокомпонентных латуней такой:

первая двухзначная цифра – это содержание меди;
остальные цифры, разделенные дефисами, соответствуют содержанию легирующих элементов, указанных в буквенной части маркировки.

Памятка по маркировке латуни

Чтобы было более понятно, разберем, какие элементы содержатся в сплаве меди с цинком марки ЛАЖМц66-6-3-2. Согласно первой цифре, в данном сплаве содержится 66% меди, затем следует Алюминий (6%), Железо (3%) и Марганец (2%). Если просуммировать эти цифры, то можно определить, что меди с остальными элементами в данной латуни содержится 77%. Оставшиеся 23% составляет цинк.

Несколько иначе маркируются латуни, относящиеся к категории литейных. В их маркировке сразу после букв, обозначающих легирующие элементы, ставятся цифры, соответствующие их процентному содержанию. К примеру, в сплаве марки ЛЦ40Мц1,5 содержится:

40% цинка;
1,5% марганца;
оставшиеся 58,5% составляет медь.

Латуни, относящиеся к категории деформируемых и литейных сплавов

Латуни, относящиеся к категории деформируемых сплавов, отличаются повышенной устойчивостью к коррозии, они очень пластичны и обладают исключительными антифрикционными характеристиками. Сплавы меди с цинком этой категории хорошо свариваются с изделиями из стали. Это свойство дает возможность использовать их для производства различных биметаллических конструкций. Желтая латунь имеет привлекательный внешний вид, благодаря чему ее часто используют для производства различной фурнитуры и декоративных изделий.

Латуни, относящиеся к категории деформируемых сплавов, используются для производства:

Состав и свойства различных видов латуни

Латуни, относящиеся к категории литейных сплавов, применяются для производства таких изделий, как:

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

Открытие металлов, а также их обработка стало хорошим толчком в эволюционировании человека от первобытных каменных веков в развитые цивилизации. Из металлической руды научились изготавливать сплавы. В результате сочетания элементов добивались улучшения характеристик материала. К числу таких соединений относят сплав меди с цинком.

Компас из сплава меди с цинком

История открытия

Сплав меди с цинком впервые получили в Древнем Риме, при правлении императора Августа в первом веке нашей эры. Стоит отметить, что данный металл при раскопках находили также в Китае, Греции и Индии. Получали его при плавлении меди с рудой цинка (чистый металл удалось получить позже).

В Европе впервые получили латунь в конце 19 века при смешивании чистого цинка и медных заготовок под действием высоких температур. Она применялась для изготовления ювелирных украшений. Данный элемент без примеси завозили из Восточных стран, так как своя технология добычи была утрачена в 11 веке.

Состав и структура

В латуни содержится 70% меди и 30% цинка. Второй элемент повышает прочностные характеристики, при снижении затрат. Увеличенное содержание цинка используется в частных случаях, в зависимости от условий применения материала.

При маркировке сплава указывается буква «Л», после следует процентный показатель меди в составе, при добавлении легирующих металлов указывается их буквенный шифр и долевые значения. Распространенная марка сплава ЛАЖ60-1-1 будет означать, что латунь содержит медь в количестве 60%, алюминий 1%, а также железа 1%.

Медно-цинковые сплавы имеют золотистый цвет. Такой эффект используют для изготовления подделок. Чтобы защитить металл от окисления поверхность покрывают специальным лаком.

Сферы использования сплавов

Ежегодная выплавка сплава составляет более двух миллионов тонн, при этом половина изготавливается из вторсырья. В зависимости от сферы применения латунь делится на:

деформируемые — сплавы с содержанием цинка менее 10%, что обеспечивает пластичность, обработку давлением, устойчивость к коррозии и низкий уровень трения с другими металлами. Характерен внешний вид «под золото»;
литейные — сплавы с содержанием цинка от 20 до 45 процентов. Используются для литья труб, проводов, уголков и других изделий, которые будут подвергается агрессивным воздействиям. Характерны пластичность, прочность и устойчивость;
автоматные, содержащие свинец, что обеспечивает автоматическую обработку на станках изделий из латуни.

Штамповка деформируемых изделий широко применяется в судостроении, машиностроении, авиации, а также — декоре и изготовлении предметов культуры. Литейное производство обеспечивает километры проката ежегодно, а автоматное — шурупы, боты, гайки и прочее. Изготовление ювелирных изделий из латуни известно с античности. Латунь применяется во всех сферах жизнедеятельности общества, и в ближайшем будущем отказаться от неё невозможно.

Характеристики и свойства

Сплав меди и цинка имеет следующие технические характеристики:

номинальная плотность меняется от значения 8300 кг/м3 до 8800 кг/м3, такие изменения являются результатом применения в сплаве разных добавок.
низкое внутреннее удельное сопротивление току 0,08*10-6 Ом;
теплоемкость при нормальной температуре окружающей среды 0,377 кДж/кг;
температура плавления от 890°С до 940°С.

Чтобы защитить, металл покрывают лаком, чем обеспечивают защиту от окисления и потемнения. К полезным свойствам медно-цинкового сплава относят:

устойчивость к действию коррозии;
стабильность при ковке, а также пластичность, при том, что показатели прочности приближены к значениям оригинальных металлов;
сплав не подвергается разрушению при понижении температуры во время механической обработки, однако явление хрупкости может проявиться при нагреве до литейных значений.

Устойчивость к коррозии сплава

Сплав меди и цинка, 6 букв, сканворд

Слово из 6 букв, первая буква — «Л», вторая буква — «А», третья буква — «Т», четвертая буква — «У», пятая буква — «Н», шестая буква — «Ь», слово на букву «Л», последняя «Ь». Если Вы не знаете слово из кроссворда или сканворда, то наш сайт поможет Вам найти самые сложные и незнакомые слова.

Отгадайте загадку:

Зарыли Данилку В сырую могилку. Он полежал, полежал Да на солнышко побежал. Стоит красуется, На него люди любуются. Показать ответ>>

Заря-зареница, по миру ходила, слезу уронила; месяц видел, солнце крало. Показать ответ>>

Заря-заряница, Красная девица, По лугам ходила, Ключи обронила. Брат встал, Ключи подобрал. Показать ответ>>

Другие значения этого слова:

«Союз» меди и цинка
ж. желтая, зеленая медь, смесь меди с цинком; бол. употреб. о листах, о листовой зеленой меди. Латунный, из латуни сделанный, к ней, относящ
желтый металл, но не золото
Медно-цинковый сплав
Медный сплав
сплав желтого цвета
Сплав меди и цинка
Сплав меди с цинком (иногда с примесью других металлов: олова, марганца, алюминия и т. п.)
Сплав меди с цинком и другими элементами
Сплав меди с цинком и другими элементами (наиболее распространённый медный сплав)
Сплав цинка и меди
Сплав, похожий на золото
Это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк иногда с добавлением олова, никеля, свинца, марганца, железа и других элементов

Случайная загадка:

Приходит к людям вновь и вновь Большое чувство под названием…

Изготовление

В процессе производства латуни используются специальные карты с указанием технологии плавления, ее разрабатывают в промышленных бюро. Часто сырьем для сплава служат заготовки из меди, а также лом из цинка. Операция плавки данного материала — сложный процесс, для которого используют печи разной модификации. Чаще используются индукционные агрегаты, работающие в сети низкой частоты тока при наличии магнитного сердечника.

При плавлении вещества могут улетучиваться из состава. Так как цинк считается вредным для здоровья металлом, в производственных помещениях рекомендуется устанавливать вентиляцию высокой мощности. В течение всего цикла ведут контроль за температурными показателями, из-за чего предотвращается возгорание сплава.

Предварительно рекомендуется очищать полости печей от продуктов предыдущего литья. Далее разогревают медные заготовки до ярко красного оттенка, после добавляют цинковый лом. Такая последовательность предотвращает образование окислительных реакций. Латунь литейного типа разливают в формы круглого плоского вида, для удобства при последующей обработки.

Для улучшения качества сплава используют:

олово и марганец, при этом повышается прочность и устойчивость к разрушению в агрессивной среде;
свинец, в результате заготовка из латуни может быть подвержена обработке резцами на станке;
высокая стойкость к кислотной и щелочной среде достигается при добавлении никеля;
алюминий защищает сплав во время литья от испарения цинка;
кремнием улучшают свойство сваривания с металлами, но понижают прочность.

Области применения

В процессе плавления латунных сплавов применяют цинковый лом в равных соотношениях с медью. Использование сплава характеризуется его видами:

Подверженные деформации. Содержание цинка в таком сплаве не превышает 10%. Он называется томпак. Благодаря такому составу повышается пластичность, а также эффект скольжения по металлическим поверхностям. Не подвергается коррозии, можно сваривать со стальными изделиями, по цвету напоминает золото.
Литейные. Содержат медь в количестве от 50% до 80%, устойчив к действию коррозии, не изменяет свою структуру при трении об металлические поверхности, в результате повышения прочности и снижения хрупкости. При плавлении может принимать разнообразные формы.
При добавлении свинца получают автоматные сплавы. Обрабатывается стальными резцами на специальных станках с высокой скоростью вращения заготовки.

Медно-цинковый сплав используют для изготовления:

частей механизмов промышленного оборудования, а также систем теплообмена;
штампованных элементов корабельной техники, в автомобилестроении, строительстве самолетов, а также при изготовлении часовых механизмов.
декорирования интерьера, бижутерии;
сантехнических изделий, которые не подвергаются действию высоких температур.
крепежных материалов, саморезов, шурупов;
тепловых приборов;
церковных принадлежностей;
корпусов компасов;
ювелирных подделок, похожих на золотые изделия.

Изделия из сплава меди с цинком

Цинковые сплавы: описание, структура и свойства

Металлы и сплавы так тесно вошли в нашу жизнь, что порой мы даже не задумываемся о них. Еще в 4-3 тысячелетиях до нашей эры произошло первое знакомство человека с самородками. С тех пор прошло много времени, и с каждым годом обработка металла только совершенствовалась.

Большую роль в этом сыграл такой металл, как цинк. Сплавы на его основе используются во многих отраслях. В данной статье мы рассмотрим цинковые сплавы и их роль в нашей жизни.

Переходный металл

Известно, что цинк – это голубовато-белый хрупкий переходный металл. Его добывают из полуметаллических руд. Процесс получения чистого цинка достаточно сложный и трудоемкий. В первую очередь руду, содержащую от 1-4% цинка, обогащают селективной флотацией. Благодаря этому процессу получают концентраты (55% Zn). Далее необходимо получить оксид цинка. Для этого в печах в кипящем слое обжигают полученные концентраты. Только из оксида цинка можно получить этот металл в чистом виде, и для этого существует два способа.

Получение цинка

Первый – электролитический, основывается на обработке оксида цинка серной кислотой. В результате этой реакции образовывается сульфатный раствор, который очищают от примесей и подвергают электролизу. На алюминиевых катодах осаживается цинк, который затем плавят в индукционных печах. Чистота цинка, полученного таким образом, составляет около 99,95%.

Второй способ, наиболее давний – дистилляционный. Концентраты нагревают до очень высокой температуры (около 1000°С), выделяются пары цинка, которые путем конденсации оседают на глиняных сосудах. Но этот способ не дает такой чистоты, как первый. В полученных парах содержится около 3% различных примесей, включая такой ценный элемент, как кадмий. Поэтому дальше Zn очищают ликвацией. При температуре 500°С его отстаивают некоторое время и получают чистоту 98%. Для дальнейшего изготовления сплавов этого достаточно, ведь потом цинк все равно легируют этими же элементами. Если этого недостаточно, применяют ректификацию и получают цинк с чистотой 99,995%. Таким образом, оба способа позволяют получить высокочистый цинк.

Неразлучная пара металлов

Как правило, свинец присутствует в составе цинковых сплавов в качестве примеси. В природе эта неразлучная пара металлов встречается достаточно часто. Но на самом деле, большое содержание свинца в цинковом сплаве ухудшает его физические свойства, создавая склонность к межкристаллитной коррозии, если его содержание превышает 0,007%. Чаще всего свинец и цинк встречаются вместе в оловянных бронзах и латуни.

Если говорить об эвтектике этих двух элементов, то важно заметить, что до температуры 800°С они не смешиваются между собой и представляют две разные жидкости. При быстром охлаждении происходит равномерное распределение Pb в виде округлых включений по границам зерен. Сплав цинк-свинец используется для изготовления типографского клише благодаря тому, что он очень быстро растворяется в кислоте. Чаще всего примеси свинца удаляют из цинка при помощи дистилляционного способа.

Латунь – это сплав, известный еще до нашей эры. В те времена цинк еще не был открыт, но руда использовалась достаточно широко. Раньше получали латунь, сплавляя смитсонит (цинковую руду) и медь. Только в XVIII веке впервые изготовили этот сплав с использованием металлического цинка.

В наше время существует несколько разновидностей латуни: однофазные и двухфазные. Первые содержат в себе около 35% цинка, а вторые – 50% и 4% свинца. Однофазные латуни очень пластичны, в то время как вторая разновидность характеризуется хрупкостью и твердостью. Рассмотрев диаграмму состояния этих двух элементов, можно сделать вывод, что они образуют ряд фаз электронного вида: β, γ, ε. Интересная разновидность латуни – это томпак. Он содержит всего до 10% цинка и за счет этого отличается очень высокой пластичностью. Томпак с успехом применяется для плакирования стали и получения биметаллов. Раньше его использовали для изготовления монет и имитации золота.

Цинк и сталь

Практически в каждом доме можно встретить оцинкованные вещи: ведра, кастрюли, выварки и пр. Все они надежно защищены от ржавчины именно благодаря цинку. Образно выражаясь, конечно, на сталь наносится напыление этого металла, и по логике вещей речь не идет о сплаве. С другой стороны, зная, как происходит оцинкование, можно утверждать обратное. Дело в том, что цинк плавится при очень низкой температуре (около 400°С), а когда он в жидком состоянии попадает на поверхность стали, то диффундирует в неё.

Атомы обоих веществ очень крепко связываются между собой, образуя железоцинковый сплав. По этой причине можно смело сказать, что Zn не «уложен» на изделие, а «внедрен» в него. Это можно наблюдать в обычной бытовой ситуации. К примеру, на оцинкованном ведре появляется царапина. Начинает ли оно в этом месте ржаветь? Ответ однозначный – нет. Это происходит потому, что при попадании влаги начинают разрушаться соединения цинка, но при этом они образуют некую защиту для стали. Так, в большинстве случаев такие цинковые сплавы предназначены для защиты изделий от коррозии. Конечно, для этих целей можно использовать и другие вещества, такие как хром или никель, но стоимость этих изделий будет в разы больше.

Олово и цинк

Конечно же, как антикоррозионное покрытие данный сплав также может быть использован. По своим характеристикам он очень похож на кадмиевое покрытие, но при этом менее дорогостоящий.

Свойства цинковых сплавов

Конечно же, все составы с этим металлом отличаются между собой его процентным содержанием. В целом цинковые сплавы имеют хорошие литейные и механические свойства. Первое и самое главное – коррозионная стойкость. Больше всего она проявляется в атмосфере сухого чистого воздуха. Возможные проявления коррозии можно заметить в промышленных городах. Это обуславливается наличием в воздухе паров соляной кислоты, хлора и оксидов серы, которые, конденсируясь влагой, затрудняют образование защитной пленки. Медь-олово-цинк – сплав, который характеризуется высокими защитными свойствами. Именно такой состав наименее подвержен коррозии, особенно в условиях промышленной атмосферы. Если говорить о литейных свойствах цинка, то, конечно же, они зависят от легирующих элементов в его сплавах.

Так, например, алюминий делает их структуру однородной, мелкозернистой, облагораживает её, уменьшает отрицательное влияние железа. Еще один важный легирующий элемент – медь. Он увеличивает прочностные характеристики и уменьшает межкристаллическую коррозию. Медно-цинковый сплав обладает высокой ударной вязкостью, но при этом частично теряет свои литейные свойства.

Области применения цинка и его сплавов

На самом деле, детали из цинковых сплавов достаточно распространены и в наше время. Несмотря на то что пластик вытесняет металлические изделия, в некоторых случаях без них не обойтись. Например, автомобилестроение – отрасль, в которой не обойтись без цинковых сплавов. Фильтры, отстойники, корпуса карбюраторов и бензонасосов, надколесные кожухи, глушители – всё это и многое другое изготавливается при помощи соединений этого химического элемента.

Благодаря тому что цинковые сплавы имеют хорошие литейные свойства, из них отливают сложные детали различных форм с минимальной толщиной стенок. Строительство – еще одна область, в которой не обойтись без этих сплавов. Цинковый прокат используют для кровельных покрытий, изготовления труб и сточных желобов. Несмотря на то что существует тенденция снижения производства цинковых сплавов, отказаться от их изготовления не представляется возможным из-за относительной дешевизны и механических свойств материала.

Читайте также: