Kobber formbarhet. Kjennetegn på kobber

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 05:37

Formbarhet refererer til følsomheten til metaller og legeringer for smiing og andre typer trykkbehandling. Det kan være tegning, stempling, rulling eller pressing. Duktiliteten til kobber er preget ikke bare av motstand mot deformasjon, men også av duktilitet. Hva er plastisitet? Dette er metallets evne til å endre konturene under trykk uten ødeleggelse. Formbare metaller er messing, stål, duralumin og noen andre kobber-, magnesium-, nikkel-, aluminiumlegeringer. Det er de som har høy plastisitet kombinert med lav motstand mot deformasjon.

Copper

Jeg lurer på hvordan egenskapen til kobber ser ut? Det er kjent at dette er et element i den 11. gruppen av den fjerde perioden av systemet med kjemiske elementer av D. I. Mendeleev. Atomet har nummer 29 og er merket med symbolet Cu. Faktisk er det et overgangsduktilt metall i en rosa-gull farge. Den har forresten en rosa farge hvis oksidfilmen er fraværende. I lang tid har dette elementet blitt brukt av folk.

Historie

Et av de første metallene folk begynte å bruke aktivt i husholdningene sine, er kobber. Faktisk er det for tilgjengelig til å få fra malm og har en litensmeltepunkt. I lang tid har menneskeheten kjent de syv metallene, som også inkluderer kobber. I naturen er dette elementet mye mer vanlig enn sølv, gull eller jern. Gamle gjenstander laget av kobber, slagg, er bevis på smelting fra malm. De ble oppdaget under utgravningene av landsbyen Chatal-Khuyuk. Det er kjent at i kobberalderen ble kobberting utbredt. I verdenshistorien følger han steinen.

S. A. Semyonov og hans kolleger utførte eksperimentelle studier, der han fant ut at kobberverktøy er overlegne steinverktøy på mange måter. De har høyere hastighet på høvling, boring, kapping og saging av tre. Og å behandle et bein med en kobberkniv varer like lenge som med en stein. Men kobber regnes som et mykt metall.

Svært ofte i oldtiden, i stedet for kobber, brukte de legeringen med tinn - bronse. Det var nødvendig for fremstilling av våpen og andre ting. Så bronsealderen kom for å erstatte kobberalderen. Bronse ble først oppnådd i Midtøsten i 3000 f. Kr. AD: Folk likte styrken og den utmerkede formbarheten til kobber. Storslåtte verktøy for arbeid og jakt, redskaper og dekorasjoner kom ut av den resulterende bronsen. Alle disse gjenstandene er funnet i arkeologiske utgravninger. Så ble bronsealderen erstattet av jernalderen.

Hvordan kunne kobber fås i gamle tider? Opprinnelig ble det ikke utvunnet fra sulfid, men fra malakittmalm. I dette tilfellet var det faktisk ikke nødvendig å delta i foreløpig skyting. For å gjøre dette ble en blanding av kull og malm plassert i et lerkar. Fartøyet ble plassert iet grunt hull og blandingen ble satt i brann. Så begynte karbonmonoksid å bli frigjort, noe som bidro til reduksjon av malakitt til fritt kobber.

Det er kjent at det ble bygget kobbergruver på Kypros allerede i det tredje årtusen f. Kr., hvor kobber ble smeltet.

På landene til Russland og nabostatene oppsto kobbergruver to årtusener f. Kr. e. Ruinene deres finnes i Ural, og i Ukraina, og i Transkaukasus, og i Altai og i det fjerne Sibir.

Industriell smelting av kobber ble mestret i det trettende århundre. Og i det femtende i Moskva ble Cannon Yard opprettet. Det var der våpen av forskjellige kaliber ble støpt av bronse. Utrolig mye kobber ble brukt til å lage klokker. I 1586 ble tsarkanonen støpt av bronse, i 1735 - tsarklokken, i 1782 ble bronserytteren opprettet. I 752 laget håndverkere en praktfull statue av den store Buddha ved Todai-ji-tempelet. Generelt er listen over støperikunstverk uendelig.

På det attende århundre oppdaget mennesket elektrisitet. Det var da store mengder kobber begynte å gå inn i produksjonen av ledninger og lignende produkter. På det tjuende århundre ble ledninger laget av aluminium, men kobber var fortsatt av stor betydning i elektroteknikk.

Opprinnelsen til navnet

Vet du at Cuprum er det latinske navnet på kobber, avledet fra navnet på øya Kypros? Strabo kaller forresten kobber for chalkos - byen Chalkis på Euboea er skyldig i opprinnelsen til et slikt navn. De fleste av de gamle greske navnene for kobber ogbronsegjenstander stammer nettopp fra dette ordet. De har funnet bred anvendelse innen smedarbeid, og blant smedprodukter og støpegods. Noen ganger kalles kobber Aes, som betyr malm eller gruve.

Det slaviske ordet "kobber" har ikke en utt alt etymologi. Kanskje den er gammel. Men det er veldig ofte funnet i de eldste litterære monumentene i Russland. V. I. Abaev antok at dette ordet kom fra navnet på landet Midia. Alkymistene ga tilnavnet kobber "Venus". I eldre tider ble det k alt "Mars".

Hvor finnes kobber i naturen?

Jordskorpen inneholder (4, 7-5, 5) x 10^-3% kobber (i masse). I elve- og sjøvann er det mye mindre: henholdsvis 10^-7% og 3 x 10^-7% (i masse).

Kobberforbindelser finnes ofte i naturen. Industrien bruker kalkopiritt CuFeS₂, k alt kobberkis, bornitt Cu₅FeS₄, chalcocite Cu ₂S. Samtidig finner folk andre kobbermineraler: cuprite Cu₂O, azuritt Cu₃(CO₃₎ 2_(OH)2_{, Malachite Cu}2_CO3 _(OH)2 _{og covelline CuS. Svært ofte når massen av individuelle ansamlinger av kobber 400 tonn. Kobbersulfider dannes hovedsakelig i hydrotermiske middeltemperaturårer. Ofte, i sedimentære bergarter, kan kobberavsetninger finnes - skifer og kobbersandstein. De mest kjente forekomstene er i Trans-Baikal-territoriet Udokan, Zhezkazgan i Kasakhstan, Mansfeld i Tyskland og honningbeltet i Sentral-Afrika. Andre rikeste kobberforekomster er lokaliserti Chile (Colhausi og Escondida) og USA (Morenci).}

Det meste av kobbermalmen utvinnes i dagbrudd. Den inneholder 0,3 til 1,0 % kobber.

Fysiske egenskaper

Mange lesere er interessert i beskrivelsen av kobber. Det er et duktilt rosa-gullmetall. I luft er overflaten umiddelbart dekket med en oksidfilm, som gir den en særegen intens rød-gul nyanse. Interessant nok har tynne filmer av kobber en blågrønn farge.

Osmium, cesium, kobber og gull har samme farge, forskjellig fra grå eller sølv til andre metaller. Denne fargenyansen indikerer tilstedeværelsen av elektroniske overganger mellom den fjerde halvtomme og den fylte tredje atomorbitalen. Mellom dem er det en viss energiforskjell som tilsvarer bølgelengden til oransje. Det samme systemet er ansvarlig for den spesifikke fargen på gull.

Hva annet er fantastisk med kobber? Dette metallet danner et ansiktssentrert kubisk gitter, romgruppe Fm3m, a=0,36150 nm, Z=4.

Kobber er også kjent for sin høye elektriske og termiske ledningsevne. Når det gjelder strømledning, er den blant metallene på andreplass. Forresten, kobber har en gigantisk temperaturkoeffisient av motstand og er nesten uavhengig av ytelsen over et bredt temperaturområde. Kobber kalles en diamagnet.

Kobberlegeringer er forskjellige. Folk har lært å kombinere messing med sink, og nikkel med cupronickel, og bly med babbits,og bronse med tinn og andre metaller.

Isotoper av kobber

Kobber består av to stabile isotoper, ⁶³Cu og ⁶⁵Cu, som har en overflod på henholdsvis 69,1 og 30,9 atomprosent. Generelt er det mer enn to dusin isotoper som ikke har stabilitet. Den lengstlevende isotopen er ⁶⁷Cu med en halveringstid på 62 timer.

Hvordan får man kobber?

Å lage kobber er en veldig interessant prosess. Dette metallet er hentet fra mineraler og kobbermalm. De grunnleggende metodene for å oppnå kobber er hydrometallurgi, pyrometallurgi og elektrolyse.

La oss vurdere den pyrometallurgiske metoden. På denne måten oppnås kobber fra sulfidmalm, for eksempel kalkopiritt CuFeS₂. Kopirittråstoff inneholder 0,5-2,0% Cu. Først blir den opprinnelige malmen utsatt for flotasjonsanrikning. Deretter oksideres den stekt ved en temperatur på 1400 grader. Deretter smeltes det kalsinerte konsentratet til matte. Silika tilsettes smelten for å binde jernoksid.

Det resulterende silikatet flyter opp som slagg og separeres. Matt forblir i bunnen - en legering av sulfider CU₂S og FeS. Deretter smeltes den etter metoden til Henry Bessemer. For å gjøre dette helles smeltet matte i omformeren. Beholderen spyles deretter med oksygen. Og jernsulfidet som blir igjen oksideres til oksid og fjernes ved hjelp av silika fra prosessen i form av silikat. Kobbersulfid oksideres ufullstendig til kobberoksid, men reduseres deretter til metallisk kobber.

Bdet resulterende blisterkobberet inneholder 90,95 % av metallet. Deretter utsettes den for elektrolytisk rensing. Interessant nok brukes en surgjort løsning av kobbersulfat som en elektrolytt.

Elektrolytisk kobber dannes på katoden, som har en høy frekvens på ca. 99,99 %. En rekke gjenstander er laget av kobber: ledninger, elektrisk utstyr, legeringer.

Den hydrometallurgiske metoden ser litt annerledes ut. Her løses kobbermineraler i fortynnet svovelsyre eller i ammoniakkløsning. Fra de tilberedte væskene blir kobber fortrengt av metallisk jern.

Kobbers kjemiske egenskaper

I forbindelser viser kobber to oksidasjonstilstander: +1 og +2. Den første av dem har en tendens til disproporsjonering og er kun stabil i uløselige forbindelser eller komplekser. Forresten, kobberforbindelser er fargeløse.

Oksidasjonstilstand +2 er mer stabil. Det er hun som gir s altet blå og blågrønn farge. Under uvanlige forhold kan forbindelser med en oksidasjonstilstand på +3 og til og med +5 fremstilles. Sistnevnte finnes vanligvis i cupbororane-anions alter oppnådd i 1994.

Rent kobber forandrer seg ikke i luft. Det er et svakt reduksjonsmiddel som ikke reagerer med fortynnet s altsyre og vann. Oksidert av konsentrerte salpeter- og svovelsyrer, halogener, oksygen, vannvann, ikke-metalloksider, kalkogener. Når den varmes opp, reagerer den med hydrogenhalogenider.

Hvis luften er fuktig, oksiderer kobber og danner basisk kobber(II)karbonat. Den reagerer utmerket med kald og varm mettet svovelsyre, varm vannfri svovelsyre.

Kobber reagerer med fortynnet s altsyre i nærvær av oksygen.

Analytisk kjemi av kobber

Alle vet hva kjemi er. Kobber i løsning er lett å oppdage. For å gjøre dette er det nødvendig å fukte platinatråden med testløsningen, og deretter bringe den inn i flammen til Bunsen-brenneren. Hvis kobber er tilstede i løsningen, vil flammen være blågrønn. Du må vite at:

• Vanligvis måles mengden kobber i lett sure løsninger med hydrogensulfid: det blandes med stoffet. Som regel utfelles kobbersulfid i dette tilfellet.
• I de løsningene der det ikke er noen forstyrrende ioner, bestemmes kobber kompleksometrisk, ionometrisk eller potensiometrisk.
• Små mengder kobber i løsninger måles med spektrale og kinetiske metoder.

Kobberbruk

Enig, studiet av kobber er en veldig underholdende ting. Så dette metallet har lav resistivitet. På grunn av denne kvaliteten brukes kobber i elektroteknikk for produksjon av kraft og andre kabler, ledninger og andre ledere. Kobbertråder brukes i viklingene til krafttransformatorer og elektriske stasjoner. For å lage de ovennevnte produktene velges metallet veldig rent, siden urenheter umiddelbart reduserer elektrisk ledningsevne. Og hvis det er 0,02 % aluminium i kobber, vil dens elektriske ledningsevne reduseres med 10 %.

Den andre nyttige kvaliteten til kobber erutmerket varmeledningsevne. På grunn av denne egenskapen brukes den i ulike varmevekslere, varmerør, kjøleribber og datakjølere.

Og hvor er hardheten til kobber brukt? Det er kjent at sømløse runde kobberrør har bemerkelsesverdig mekanisk styrke. De tåler perfekt mekanisk prosessering og brukes til å flytte gasser og væsker. Vanligvis kan de finnes i interne gassforsyningssystemer, vannforsyning, oppvarming. De er mye brukt i kjøleenheter og klimaanlegg.

Den utmerkede hardheten til kobber er kjent for mange land. Så i Frankrike, Storbritannia og Australia brukes kobberrør for gassforsyning til bygninger, i Sverige - for oppvarming, i USA, Storbritannia og Hong Kong - er dette hovedmaterialet for vannforsyning.

I Russland er produksjonen av vann- og gass-kobberrør regulert av GOST R 52318-2005-standarden, og den føderale regelen SP 40-108-2004 regulerer bruken av dem. Rør laget av kobber og dets legeringer brukes aktivt i kraftindustrien og skipsbygging for å flytte damp og væsker.

Vet du at kobberlegeringer brukes innen ulike teknologifelt? Av disse regnes bronse og messing som de mest kjente. Begge legeringene inkluderer en kolossal familie av materialer, som i tillegg til sink og tinn kan inneholde vismut, nikkel og andre metaller. For eksempel bestod pistolmetall, brukt til det nittende århundre for å lage artilleristykker, av kobber, tinn og sink. Oppskriften endret seg avhengig av sted ogverktøyets produksjonstid.

Alle kjenner den utmerkede produksjonsevnen og høye duktiliteten til kobber. På grunn av disse egenskapene går det utrolig mye messing til produksjon av granater til våpen og artilleriammunisjon. Det er bemerkelsesverdig at bildeler er laget av kobberlegeringer med silisium, sink, tinn, aluminium og andre materialer. Kobberlegeringer er preget av høy styrke og beholder sine mekaniske egenskaper under varmebehandling. Deres motstand mot slitasje bestemmes bare av den kjemiske sammensetningen og dens effekt på strukturen. Vær oppmerksom på at denne regelen ikke gjelder for berylliumbronse og enkelte aluminiumsbronse.

Kobberlegeringer har lavere elastisitetsmodul enn stål. Deres største fordel kan kalles en liten friksjonskoeffisient, kombinert for de fleste legeringer med høy duktilitet, utmerket elektrisk ledningsevne og utmerket motstand mot korrosjon i et aggressivt miljø. Som regel er dette aluminiumsbronse og kobber-nikkel-legeringer. De har forresten funnet søknaden sin parvis.

Praktisk t alt alle kobberlegeringer har samme friksjonskoeffisient. Samtidig avhenger slitestyrke og mekaniske egenskaper, oppførsel i et aggressivt miljø direkte av sammensetningen av legeringene. Duktiliteten til kobber brukes i enfaselegeringer, og styrken brukes i tofaselegeringer. Cupronickel (kobber-nikkel-legering) brukes til å prege vekslemynter. Kobber-nikkel-legeringer, inkludert "Admiralitet", brukes i skipsbygging. De brukes til å lage rør til kondensatorer som renser turbineksosdamp. Det er bemerkelsesverdig at turbinene kjøles av utenbords vann. Kobber-nikkel-legeringer har fantastisk korrosjonsbestandighet, så de er ettertraktet i områder utsatt for de aggressive effektene av sjøvann.

Faktisk er kobber den viktigste komponenten i harde loddemetaller – legeringer med et smeltepunkt på 590 til 880 grader Celsius. Det er de som har utmerket vedheft til de fleste metaller, på grunn av hvilket de brukes til å feste forskjellige metalldeler. Dette kan være rørdeler eller jetmotorer med flytende drivstoff laget av forskjellige metaller.

Og nå lister vi legeringene der formbarheten til kobber er av stor betydning. Dural eller duralumin er en legering av aluminium og kobber. Her er kobber 4,4%. Legeringer av kobber og gull brukes ofte i smykker. De er nødvendige for å øke styrken til produktene. Tross alt er rent gull et veldig mykt metall som ikke er motstandsdyktig mot mekanisk påkjenning. Gjenstander laget av rent gull blir raskt deformert og slitt.

Interessant nok brukes kobberoksider til å lage yttrium-barium-kobberoksid. Den tjener som grunnlag for produksjon av høytemperatursuperledere. Kobber brukes også til å lage batterier og elektrokjemiske kobberoksidceller.

Andre applikasjoner

Vet du at kobber ofte brukes som katalysator for polymerisering av acetylen? På grunn av denne egenskapen tillates kobberrørledninger som brukes til å transportere acetylenbruk kun når kobberinnholdet i dem ikke overstiger 64%.

Folk har lært å bruke formbarheten til kobber i arkitektur. Fasader og tak laget av den tynneste kobberplaten fungerer problemfritt i 150 år. Dette fenomenet er forklart enkelt: i kobberplater slukker korrosjonsprosessen automatisk. I Russland brukes kobberplater til fasader og tak i samsvar med normene i Federal Code of Rules SP 31-116-2006.

I en ikke så fjern fremtid planlegger folk å bruke kobber som bakteriedrepende overflater på klinikker for å forhindre at bakterier beveger seg innendørs. Alle overflater som berøres av den menneskelige hånden - dører, håndtak, rekkverk, vannbeslag, benkeplater, senger - vil kun bli laget av spesialister av dette fantastiske metallet.

Kobbermerking

Hvilke kobberkvaliteter bruker en person for å produsere produktene han trenger? Det er mange av dem: M00, M0, M1, M2, M3. Generelt identifiseres kobberkvaliteter av renheten til innholdet.

For eksempel inneholder kobberkvalitetene M1r, M2r og M3r 0,04 % fosfor og 0,01 % oksygen, og kvalitetene M1, M2 og M3 - 0,05-0,08 % oksygen. Det er ikke oksygen i M0b-klassen, og i MO er prosentandelen 0,02%.

Så la oss se nærmere på kobber. Tabellen nedenfor gir mer nøyaktig informasjon:

Copper Grade	M00	M0	M0b	M1	M1p	M2	M2r	M3	M3r	M4
Prosent innhold copper	99, 99	99, 95	99, 97	99, 90	99, 70	99, 70	99, 50	99, 50	99, 50	99, 00

27 kobberkvaliteter

Det er tot alt tjuesju kobberkvaliteter. Hvor bruker en person en slik mengde kobbermaterialer? Vurder denne nyansen mer detaljert:

• Cu-DPH-materiale brukes til å lage beslag som trengs for å koble sammen rør.
• AMF er nødvendig for å lage varmvalsede og kaldvalsede anoder.
• AMPU brukes til produksjon av kaldvalsede og varmvalsede anoder.
• M0 er nødvendig for å lage strømledere og høyfrekvente legeringer.
• Material M00 brukes til fremstilling av høyfrekvente legeringer og strømledere.
• M001 brukes til produksjon av wire, dekk og andre elektriske produkter.
• M001b kreves for produksjon av elektriske produkter.
• M00b brukes til å lage strømledere, høyfrekvente legeringer og enheter for elektrovakuumindustrien.
• M00k - råmateriale for å lage deformerte og støpte emner.
• M0b brukes til å lage høyfrekvente legeringer.
• M0k brukes til produksjon av støpte og deformerte emner.
• M1 nødvendig for produksjontråd og produkter av kryogen teknologi.
• M16 brukes til produksjon av enheter for vakuumindustrien.
• M1E er nødvendig for å lage kaldvalset folie og stripe.
• M1k er nødvendig for å lage halvfabrikata.
• M1op brukes til produksjon av ledninger og andre elektriske produkter.
• M1p brukes til å lage elektroder som brukes til sveising av støpejern og kobber.
• M1pE er nødvendig for produksjon av kaldvalset bånd og folie.
• M1u brukes til å lage kaldvalsede og varmvalsede anoder.
• M1f er nødvendig for å lage tape, folie, varm- og kaldvalsede ark.
• M2 brukes til å lage kobberbaserte legeringer av høy kvalitet og halvfabrikata.
• M2k brukes til produksjon av halvfabrikata.
• M2p er nødvendig for å lage takter.
• M3 er nødvendig for produksjon av valsede produkter, legeringer.
• M3r brukes til å lage valsede produkter og legeringer.
• MB-1 er nødvendig for å lage bronser som inneholder beryllium.
• MSr1 brukes til produksjon av elektriske strukturer.