Dövülebilirlik, metallerin ve alaşımların dövme ve diğer basınç işlemlerine karşı duyarlılığını ifade eder. Çizim, damgalama, haddeleme veya presleme olabilir. Bakırın sünekliği, sadece deformasyona karşı dirençle değil, aynı zamanda süneklikle de karakterize edilir. plastisite nedir? Bu, metalin konturlarını basınç altında tahribat olmadan değiştirme yeteneğidir. Dövülebilir metaller pirinç, çelik, duralumin ve diğer bazı bakır, magnezyum, nikel, alüminyum alaşımlarıdır. Deformasyona karşı düşük dirençle birlikte yüksek düzeyde plastisiteye sahip olan onlardır.
Bakır
Bakırın özelliğinin neye benzediğini merak ediyorum? Bunun D. I. Mendeleev'in kimyasal elementler sisteminin 4. periyodunun 11. grubunun bir elementi olduğu bilinmektedir. Atom numarası 29'dur ve Cu sembolü ile gösterilir. Aslında, pembemsi altın renginde bir geçiş sünek metalidir. Bu arada, oksit filmi yoksa pembe bir renge sahiptir. Uzun zamandır bu element insanlar tarafından kullanılıyor.
Tarih
İnsanların evlerinde aktif olarak kullanmaya başladığı ilk metallerden biri bakırdır. Gerçekten de, cevherden elde edilemeyecek kadar erişilebilir ve küçük birerime sıcaklığı. İnsan ırkı, bakır da dahil olmak üzere yedi metali uzun zamandır biliyor. Doğada bu element gümüş, altın veya demirden çok daha yaygındır. Bakırdan, cüruftan yapılmış eski nesneler, cevherlerden eritildiğinin kanıtıdır. Chatal-Khuyuk köyünün kazıları sırasında keşfedildiler. Bakır Çağı'nda bakır işlerinin yaygınlaştığı bilinmektedir. Dünya tarihinde taş olanı takip eder.
S. A. Semyonov ve meslektaşları, bakır aletlerin birçok yönden taş olanlardan daha üstün olduğunu keşfettiği deneysel çalışmalar yaptılar. Odunu planyalama, delme, kesme ve kesme hızları daha yüksektir. Ve bir kemiği bakır bir bıçakla işlemek, bir taşla olduğu kadar uzun sürer. Ancak bakır yumuşak bir metal olarak kabul edilir.
Eski zamanlarda çok sık olarak bakır yerine alaşımını kalay - bronzla kullanırlardı. Silah ve diğer şeylerin üretimi için gerekliydi. Böylece bakır çağının yerini tunç çağı almıştır. Bronz ilk olarak MÖ 3000'de Ortadoğu'da elde edilmiştir. AD: İnsanlar bakırın gücünü ve mükemmel dövülebilirliğini beğendi. Elde edilen bronzdan muhteşem işçilik ve avcılık aletleri, mutfak eşyaları ve süslemeler çıktı. Bütün bu öğeler arkeolojik kazılarda bulunur. Sonra Tunç Çağı'nın yerini Demir Çağı aldı.
Eski zamanlarda bakır nasıl elde edilebilirdi? Başlangıçta, sülfürden değil, malakit cevherinden çıkarıldı. Gerçekten de, bu durumda, ön ateşlemeye gerek yoktu. Bunu yapmak için, bir toprak kaba kömür ve cevher karışımı yerleştirildi. Gemi yerleştirildisığ bir delik açıldı ve karışım ateşe verildi. Ardından, malakitin serbest bakıra indirgenmesine katkıda bulunan karbon monoksit salınmaya başladı.
Kıbrıs'ta bakır madenlerinin MÖ 3. binyılda yapıldığı ve bakırın eritildiği biliniyor.
Rusya ve komşu devletlerin topraklarında, MÖ iki bin yılda bakır madenleri ortaya çıktı. e. Kalıntıları Urallarda, Ukrayna'da ve Transkafkasya'da, Altay'da ve uzak Sibirya'da bulunur.
Endüstriyel bakır eritme işlemi on üçüncü yüzyılda ustalaştı. Ve on beşinci Moskova'da Cannon Yard kuruldu. Bronzdan çeşitli kalibrelerde silahların döküldüğü oradaydı. Çan yapmak için inanılmaz miktarda bakır kullanıldı. 1586'da Çar Topu bronzdan döküldü, 1735'te Çar Çanı, 1782'de Bronz Süvari oluşturuldu. 752'de zanaatkarlar, Todai-ji Tapınağı'nda Büyük Buda'nın muhteşem bir heykelini yaptılar. Genel olarak, dökümhane sanatının eserlerinin listesi sonsuzdur.
On sekizinci yüzyılda insan elektriği keşfetti. O zaman büyük miktarlarda bakır, tel ve benzeri ürünlerin imalatına girmeye başladı. Yirminci yüzyılda teller alüminyumdan yapılıyordu, ancak bakır elektrik mühendisliğinde hala büyük önem taşıyordu.
Adın kökeni
Kıbrıs adasının adından türetilen Cuprum'un bakırın Latince adı olduğunu biliyor muydunuz? Bu arada, Strabon bakır chalkos diyor - Euboea'daki Chalkis şehri böyle bir ismin kökeninden suçlu. Bakır için eski Yunanca isimlerin çoğu vebronz nesneler tam olarak bu kelimeden kaynaklanmıştır. Demircilikte ve demircilik ürünleri ve dökümler arasında geniş uygulama alanı bulmuşlardır. Bazen bakır, cevher veya maden anlamına gelen Aes olarak adlandırılır.
Slavca "bakır" kelimesinin belirgin bir etimolojisi yoktur. Belki eskidir. Ancak, Rusya'nın en eski edebi anıtlarında çok sık bulunur. V. I. Abaev, bu kelimenin Midia ülkesinin adından geldiğini varsaymıştır. Simyacılar bakıra "Venüs" adını verdiler. Daha eski zamanlarda buna "Mars" deniyordu.
Bakır doğada nerede bulunur?
Dünya'nın kabuğu (4, 7-5, 5) x 10-3% bakır (kütlece) içerir. Nehir ve deniz suyunda ise çok daha azdır: sırasıyla %10-7% ve 3 x 10-7% (kütlece).
Bakır bileşikleri genellikle doğada bulunur. Endüstri, bakır pirit olarak adlandırılan kalkopirit CuFeS2, bornit Cu5FeS4, kalkosit Cu kullanır. 2S. Aynı zamanda, insanlar diğer bakır minerallerini de bulurlar: kuprit Cu2O, azurit Cu3(CO3) 2(OH)2, Malakit Cu2CO3 (OH)2 ve covelline CuS. Çok sık olarak, bireysel bakır birikimlerinin kütlesi 400 tona ulaşır. Bakır sülfürler esas olarak hidrotermal orta sıcaklık damarlarında oluşur. Genellikle tortul kayaçlarda bakır birikintileri bulunur - şeyller ve bakır kumtaşları. En ünlü mevduatlar Trans-Baykal Bölgesi Udokan, Kazakistan'da Zhezkazgan, Almanya'da Mansfeld ve Orta Afrika'nın bal kuşağındadır. Diğer en zengin bakır yatakları bulunurŞili'de (Colhausi ve Escondida) ve ABD'de (Morenci).
Bakır cevherinin çoğu açık ocaktan çıkarılır. %0,3 ila %1,0 bakır içerir.
Fiziksel özellikler
Birçok okuyucu bakırın tanımıyla ilgileniyor. Sünek pembemsi altın bir metaldir. Havada, yüzeyi anında bir oksit film ile kaplanır ve bu da ona yoğun bir kırmızı-sarı renk tonu verir. İlginç bir şekilde, ince bakır filmlerin rengi mavimsi yeşildir.
Osmiyum, sezyum, bakır ve altın, diğer metallerin gri veya gümüş renginden farklı olarak aynı renge sahiptir. Bu renk tonu, dördüncü yarı boş ve dolu üçüncü atomik orbitaller arasında elektronik geçişlerin varlığını gösterir. Aralarında turuncunun dalga boyuna karşılık gelen belirli bir enerji farkı vardır. Altının belirli renginden aynı sistem sorumludur.
Bakır hakkında şaşırtıcı olan başka ne var? Bu metal yüzey merkezli kübik bir kafes oluşturur, uzay grubu Fm3m, a=0.36150 nm, Z=4.
Bakır ayrıca yüksek elektriksel ve termal iletkenliği ile ünlüdür. Akım iletimi açısından ikinci sırada yer alan metaller arasındadır. Bu arada bakır, dev bir sıcaklık direnç katsayısına sahiptir ve geniş bir sıcaklık aralığında performansından neredeyse bağımsızdır. Bakıra diamagnet denir.
Bakır alaşımları çeşitlidir. İnsanlar pirinci çinkoyla, nikeli cupronickel ile ve kurşunu babbitlerle birleştirmeyi öğrendiler.ve kalay ve diğer metallerle bronz.
Bakırın izotopları
Bakır, sırasıyla yüzde 69,1 ve yüzde 30,9 atom bolluğuna sahip olan 63Cu ve 65Cu olmak üzere iki kararlı izotoptan oluşur.. Genel olarak, kararlılığı olmayan iki düzineden fazla izotop vardır. En uzun ömürlü izotop 67Cu'dur ve yarılanma ömrü 62 saattir.
Bakır nasıl elde edilir?
Bakır yapmak çok ilginç bir süreçtir. Bu metal minerallerden ve bakır cevherlerinden elde edilir. Bakır elde etmenin temel yöntemleri hidrometalurji, pirometalurji ve elektrolizdir.
Pirometalurjik yöntemi ele alalım. Bu şekilde, örneğin kalkopirit CuFeS2 gibi sülfit cevherlerinden bakır elde edilir. Kalkopirit hammaddesi %0.5-2.0 Cu içerir. İlk olarak, orijinal cevher flotasyon zenginleştirmesine tabi tutulur. Daha sonra oksitlenerek 1400 derece sıcaklıkta kavrulur. Daha sonra, kalsine edilmiş konsantre mat için eritilir. Demir oksidi bağlamak için eriyiğe silika eklenir.
Ortaya çıkan silikat cüruf olarak yüzer ve ayrılır. Altta mat kalır - CU2S ve FeS sülfit alaşımı. Daha sonra Henry Bessemer'in yöntemine göre eritilir. Bunu yapmak için dönüştürücüye erimiş mat dökülür. Kap daha sonra oksijenle temizlenir. Geriye kalan demir sülfür ise okside oksitlenir ve silika yardımıyla silikat formunda prosesten uzaklaştırılır. Bakır sülfür, eksik bir şekilde bakır okside oksitlenir, ancak daha sonra metalik bakıra indirgenir.
Belde edilen blister bakır, metalin %90.95'ini içerir. Daha sonra elektrolitik arıtmaya tabi tutulur. İlginç bir şekilde, elektrolit olarak asitleştirilmiş bir bakır sülfat çözeltisi kullanılır.
Elektrolitik bakır, yaklaşık %99,99 gibi yüksek bir frekansa sahip olan katot üzerinde oluşur. Elde edilen bakırdan çeşitli ürünler yapılır: teller, elektrikli ekipman, alaşımlar.
Hidrometalurjik yöntem biraz farklı görünüyor. Burada bakır mineralleri seyreltik sülfürik asit veya amonyak çözeltisi içinde çözülür. Hazırlanan sıvılardan bakır, metalik demir ile yer değiştirir.
Bakırın kimyasal özellikleri
Bileşiklerde bakır iki oksidasyon durumu gösterir: +1 ve +2. Bunlardan ilki orantısızlaşmaya eğilimlidir ve yalnızca çözünmeyen bileşikler veya komplekslerde kararlıdır. Bu arada bakır bileşikleri renksizdir.
Oksidasyon durumu +2 daha kararlıdır. Tuza mavi ve mavi-yeşil rengi veren odur. Olağandışı koşullar altında, oksidasyon durumu +3 ve hatta +5 olan bileşikler hazırlanabilir. İkincisi genellikle 1994 yılında elde edilen cupbororane anyon tuzlarında bulunur.
Saf bakır havada değişmez. Seyreltik hidroklorik asit ve su ile reaksiyona girmeyen zayıf bir indirgeyici ajandır. Konsantre nitrik ve sülfürik asitler, halojenler, oksijen, aqua regia, metal olmayan oksitler, kalkojenler tarafından oksitlenir. Isıtıldığında hidrojen halojenürlerle reaksiyona girer.
Hava nemliyse, bakır oksitlenerek bazik bakır(II) karbonat oluşturur. Soğuk ve sıcak doymuş sülfürik asit, sıcak susuz sülfürik asit ile harika reaksiyona girer.
Bakır, oksijen varlığında seyreltik hidroklorik asit ile reaksiyona girer.
Bakırın analitik kimyası
Kimyanın ne olduğunu herkes bilir. Çözeltideki bakırın tespit edilmesi kolaydır. Bunu yapmak için platin teli test çözeltisiyle nemlendirmek ve ardından Bunsen brülörünün alevine getirmek gerekir. Çözeltide bakır varsa, alev mavi-yeşil olacaktır. Şunu bilmelisin:
- Genellikle hafif asidik çözeltilerdeki bakır miktarı hidrojen sülfür kullanılarak ölçülür: madde ile karıştırılır. Kural olarak, bu durumda bakır sülfür çökelir.
- Karışan iyonların olmadığı çözümlerde bakır kompleksometrik, iyonometrik veya potansiyometrik olarak belirlenir.
- Çözeltilerdeki küçük miktarlardaki bakır, spektral ve kinetik yöntemlerle ölçülür.
Bakır kullanımı
Katılıyorum, bakır çalışması çok eğlenceli bir şey. Dolayısıyla, bu metalin direnci düşüktür. Bakır bu özelliğinden dolayı elektrik mühendisliğinde güç ve diğer kabloların, tellerin ve diğer iletkenlerin üretiminde kullanılmaktadır. Güç transformatörlerinin ve elektrikli sürücülerin sargılarında bakır teller kullanılmaktadır. Yukarıdaki ürünleri oluşturmak için metal çok saf seçilir, çünkü kirlilikler anında elektrik iletkenliğini az altır. Ve bakırda %0.02 alüminyum varsa, elektrik iletkenliği %10 azalacaktır.
Bakırın ikinci kullanışlı kalitesi,mükemmel termal iletkenlik. Bu özelliğinden dolayı çeşitli ısı eşanjörlerinde, ısı borularında, ısı alıcılarında ve bilgisayar soğutucularında kullanılmaktadır.
Peki bakırın sertliği nerede kullanılır? Dikişsiz yuvarlak bakır boruların dikkate değer bir mekanik dayanıma sahip olduğu bilinmektedir. Mekanik işlemeye mükemmel şekilde dayanırlar ve gazları ve sıvıları taşımak için kullanılırlar. Genellikle dahili gaz tedarik sistemlerinde, su temininde, ısıtmada bulunabilirler. Soğutma ünitelerinde ve klima sistemlerinde yaygın olarak kullanılırlar.
Bakırın mükemmel sertliği birçok ülke tarafından bilinir. Bu nedenle, Fransa, İngiltere ve Avustralya'da, binalara gaz temini için, İsveç'te - ısıtma için, ABD, Büyük Britanya ve Hong Kong'da bakır borular kullanılır - bu su temini için ana malzemedir.
Rusya'da, su ve gaz bakır borularının üretimi GOST R 52318-2005 standardı tarafından düzenlenir ve SP 40-108-2004 federal Kurallar Kanunu bunların kullanımını düzenler. Bakır ve alaşımlarından yapılmış borular, enerji endüstrisinde ve gemi yapımında buhar ve sıvıları taşımak için aktif olarak kullanılmaktadır.
Bakır alaşımlarının teknolojinin çeşitli alanlarında kullanıldığını biliyor muydunuz? Bunlardan bronz ve pirinç en ünlüsü olarak kabul edilir. Her iki alaşım da çinko ve kalaya ek olarak bizmut, nikel ve diğer metalleri içerebilen devasa bir malzeme ailesi içerir. Örneğin, on dokuzuncu yüzyıla kadar topçu silahlarının yapımında kullanılan tunç, bakır, kalay ve çinkodan oluşuyordu. Yere ve mekana göre tarifi değişiyordu.takım üretim zamanı.
Bakırın mükemmel üretilebilirliğini ve yüksek sünekliğini herkes bilir. Bu özelliklerden dolayı, silah ve topçu mühimmatı için mermi üretimine inanılmaz miktarda pirinç giriyor. Otomobil parçalarının silikon, çinko, kalay, alüminyum ve diğer malzemelerle bakır alaşımlarından yapılması dikkat çekicidir. Bakır alaşımları, yüksek mukavemet ile karakterize edilir ve ısıl işlem sırasında mekanik özelliklerini korur. Aşınmaya karşı dirençleri sadece kimyasal bileşim ve yapı üzerindeki etkisi ile belirlenir. Lütfen bu kuralın berilyum bronz ve bazı alüminyum bronzlar için geçerli olmadığını unutmayın.
Bakır alaşımları, çelikten daha düşük bir elastisite modülüne sahiptir. Ana avantajları, yüksek süneklik, mükemmel elektrik iletkenliği ve agresif bir ortamda korozyona karşı mükemmel direnç ile çoğu alaşım için birleştirilen küçük bir sürtünme katsayısı olarak adlandırılabilir. Kural olarak, bunlar alüminyum bronzları ve bakır-nikel alaşımlarıdır. Bu arada, uygulamalarını slip çiftlerinde bulmuşlar.
Pratik olarak tüm bakır alaşımları aynı sürtünme katsayısına sahiptir. Aynı zamanda, aşınma direnci ve mekanik özellikler, agresif bir ortamdaki davranış, doğrudan alaşımların bileşimine bağlıdır. Bakırın sünekliği tek fazlı alaşımlarda, mukavemeti ise iki fazlı alaşımlarda kullanılır. Cupronickel (bakır-nikel alaşımı), bozuk paraları basmak için kullanılır. "Admir alty" dahil olmak üzere bakır-nikel alaşımları gemi yapımında kullanılır. Türbin egzoz buharını temizleyen kondansatörler için tüpler yapmak için kullanılırlar. Türbinlerin dıştan takma su ile soğutulması dikkat çekicidir. Bakır-nikel alaşımları korozyona karşı inanılmaz bir dirence sahiptir, bu nedenle deniz suyunun agresif etkilerine maruz kalan alanlarda aranırlar.
Aslında bakır, sert lehimlerin en önemli bileşenidir - erime noktası 590 ila 880 santigrat derece olan alaşımlar. Çeşitli metal parçaları sıkıca bağlamak için kullanıldıkları için çoğu metale mükemmel yapışan onlardır. Bunlar, farklı metallerden yapılmış boru bağlantı parçaları veya sıvı yakıtlı jet motorları olabilir.
Ve şimdi bakırın dövülebilirliğinin büyük önem taşıdığı alaşımları listeliyoruz. Dural veya duralumin, bir alüminyum ve bakır alaşımıdır. Burada bakır %4.4'tür. Bakır ve altın alaşımları genellikle mücevherlerde kullanılır. Ürünlerin gücünü artırmak için gereklidirler. Ne de olsa saf altın, mekanik strese karşı dayanıklı olamayan çok yumuşak bir metaldir. Saf altından yapılan ürünler hızla deforme olur ve aşınır.
İlginç bir şekilde, itriyum-baryum-bakır oksit oluşturmak için bakır oksitler kullanılır. Yüksek sıcaklıklı süper iletkenlerin üretimi için temel görevi görür. Bakır ayrıca piller ve bakır oksit elektrokimyasal hücreler yapmak için kullanılır.
Diğer uygulamalar
Bakırın genellikle asetilenin polimerizasyonu için bir katalizör olarak kullanıldığını biliyor musunuz? Bu özellik nedeniyle, asetilen taşımak için kullanılan bakır boru hatlarına izin verilir.yalnızca bakır içeriği %64'ü geçmediğinde kullanın.
İnsanlar bakırın dövülebilirliğini mimaride kullanmayı öğrendi. En ince bakır levhadan yapılan cepheler ve çatılar 150 yıldır sorunsuz hizmet vermektedir. Bu fenomen basitçe açıklanır: bakır levhalarda korozyon süreci otomatik olarak söner. Rusya'da cepheler ve çatılar için SP 31-116-2006 Federal Kurallar Kanunu normlarına uygun olarak bakır levha kullanılmaktadır.
Çok uzak olmayan bir gelecekte, insanlar bakterilerin iç mekanlarda dolaşmasını önlemek için kliniklerde mikrop öldürücü yüzeyler olarak bakır kullanmayı planlıyorlar. Kapılar, kulplar, korkuluklar, su armatürleri, tezgahlar, yataklar gibi insan elinin dokunduğu tüm yüzeyler sadece bu harika metalden uzmanlar tarafından yapılacaktır.
Bakır İşaretleme
Bir kişi ihtiyaç duyduğu ürünleri üretmek için hangi derecelerde bakır kullanır? Birçoğu var: M00, M0, M1, M2, M3. Genel olarak, bakır kaliteleri içeriklerinin saflığına göre tanımlanır.
Örneğin, bakır dereceleri M1r, M2r ve M3r, %0,04 fosfor ve %0,01 oksijen içerir ve M1, M2 ve M3 dereceleri - %0,05-0,08 oksijen içerir. M0b sınıfında oksijen yoktur ve MO'da yüzdesi %0.02'dir.
Öyleyse bakıra daha yakından bakalım. Aşağıdaki tablo daha doğru bilgiler sağlayacaktır:
| Bakır Kalitesi | M00 | M0 | M0b | M1 | M1p | M2 | M2r | M3 | M3r | M4 |
|
Yüzde içerik bakır |
99, 99 | 99, 95 | 99, 97 | 99, 90 | 99, 70 | 99, 70 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 00 |
27 bakır kaliteleri
Toplamda yirmi yedi çeşit bakır vardır. Bir insan bu kadar çok bakır malzemeyi nerede kullanır? Bu nüansı daha ayrıntılı olarak düşünün:
- Cu-DPH malzemesi, boruları bağlamak için gerekli bağlantı elemanlarını yapmak için kullanılır.
- AMF, sıcak haddelenmiş ve soğuk haddelenmiş anotlar oluşturmak için gereklidir.
- AMPU, soğuk haddelenmiş ve sıcak haddelenmiş anotların üretimi için kullanılır.
- M0 akım iletkenleri ve yüksek frekanslı alaşımlar oluşturmak için gereklidir.
- M00 malzemesi, yüksek frekanslı alaşımların ve akım iletkenlerinin üretimi için kullanılır.
- M001 tel, lastik ve diğer elektrikli ürünlerin imalatında kullanılır.
- M001b, elektrikli ürünlerin üretimi için gereklidir.
- M00b, elektrovakum endüstrisi için akım iletkenleri, yüksek frekanslı alaşımlar ve cihazlar oluşturmak için kullanılır.
- M00k - deforme olmuş ve dökme boşluklar oluşturmak için hammadde.
- M0b, yüksek frekanslı alaşımlar oluşturmak için kullanılır.
- M0k, döküm ve deforme olmuş boşlukların üretimi için kullanılır.
- M1 üretim için gereklitel ve kriyojenik teknoloji ürünleri.
- M16, vakum endüstrisi için cihazların üretimi için kullanılır.
- M1E, soğuk haddelenmiş folyo ve şerit oluşturmak için gereklidir.
- M1k yarı mamul ürünler oluşturmak için gereklidir.
- M1op, tel ve diğer elektrikli ürünlerin imalatında kullanılır.
- M1p, dökme demir ve bakır kaynağı için kullanılan elektrotları yapmak için kullanılır.
- M1pE, soğuk haddelenmiş şerit ve folyo üretimi için gereklidir.
- M1u, soğuk haddelenmiş ve sıcak haddelenmiş anotlar oluşturmak için kullanılır.
- M1f bant, folyo, sıcak haddelenmiş ve soğuk haddelenmiş levhalar oluşturmak için gereklidir.
- M2, yüksek kaliteli bakır bazlı alaşımlar ve yarı mamul ürünler yapmak için kullanılır.
- M2k, yarı mamul ürünlerin üretimi için kullanılır.
- M2p çubuk yapmak için gereklidir.
- M3 haddelenmiş ürünlerin, alaşımların üretimi için gereklidir.
- M3r haddelenmiş ürünler ve alaşımlar oluşturmak için kullanılır.
- MB-1 berilyum içeren bronzlar oluşturmak için gereklidir.
- MSr1 elektrik yapılarının imalatında kullanılır.
