Kebolehtempaan merujuk kepada kerentanan logam dan aloi kepada penempaan dan jenis rawatan tekanan lain. Ia boleh melukis, mengecap, menggulung atau menekan. Kemuluran tembaga dicirikan bukan sahaja oleh ketahanan terhadap ubah bentuk, tetapi juga oleh kemuluran. Apakah keplastikan? Ini adalah keupayaan logam untuk menukar konturnya di bawah tekanan tanpa kemusnahan. Logam mudah ditempa ialah loyang, keluli, duralumin dan beberapa aloi kuprum, magnesium, nikel, aluminium yang lain. Merekalah yang mempunyai tahap keplastikan yang tinggi digabungkan dengan rintangan yang rendah terhadap ubah bentuk.
Tembaga
Saya tertanya-tanya apakah rupa ciri tembaga? Adalah diketahui bahawa ini adalah unsur kumpulan ke-11 tempoh ke-4 sistem unsur kimia D. I. Mendeleev. Atomnya mempunyai nombor 29 dan dilambangkan dengan simbol Cu. Malah, ia adalah logam mulur peralihan berwarna merah jambu-emas. Dengan cara ini, ia mempunyai warna merah jambu jika filem oksida tidak hadir. Untuk sekian lama, elemen ini telah digunakan oleh orang ramai.
Sejarah
Salah satu logam pertama yang mula aktif digunakan orang ramai dalam isi rumah mereka ialah tembaga. Sesungguhnya, ia terlalu mudah untuk diperoleh daripada bijih dan mempunyai kecilsuhu lebur. Untuk masa yang lama, umat manusia telah mengenali tujuh logam, yang juga termasuk tembaga. Secara semula jadi, unsur ini lebih biasa daripada perak, emas atau besi. Objek kuno yang diperbuat daripada tembaga, sanga, adalah bukti peleburannya daripada bijih. Mereka ditemui semasa penggalian kampung Chatal-Khuyuk. Adalah diketahui bahawa pada Zaman Tembaga, perkara tembaga menjadi meluas. Dalam sejarah dunia, dia mengikuti batu itu.
S. A. Semyonov dan rakan-rakannya menjalankan kajian eksperimen, di mana dia mendapati bahawa alat tembaga lebih unggul daripada batu dalam banyak cara. Mereka mempunyai kelajuan mengetam, menggerudi, memotong dan menggergaji kayu yang lebih tinggi. Dan memproses tulang dengan pisau tembaga berlangsung selama dengan pisau batu. Tetapi tembaga dianggap sebagai logam lembut.
Sangat kerap pada zaman dahulu, bukannya tembaga, mereka menggunakan aloinya dengan timah - gangsa. Ia adalah perlu untuk pembuatan senjata dan perkara lain. Jadi, zaman gangsa datang menggantikan zaman tembaga. Gangsa pertama kali diperoleh di Timur Tengah pada 3000 SM. AD: Orang ramai menyukai kekuatan dan kelembutan tembaga yang sangat baik. Alat-alat buruh dan pemburuan yang hebat, peralatan, dan hiasan keluar daripada gangsa yang terhasil. Semua item ini ditemui dalam penggalian arkeologi. Kemudian Zaman Gangsa digantikan dengan Zaman Besi.
Bagaimanakah tembaga boleh diperolehi pada zaman dahulu? Pada mulanya, ia dilombong bukan dari sulfida, tetapi dari bijih malachite. Malah, dalam kes ini, tidak perlu terlibat dalam tembakan awal. Untuk melakukan ini, campuran arang batu dan bijih diletakkan di dalam bekas tembikar. Kapal itu diletakkan di dalamlubang cetek dan campuran dibakar. Kemudian karbon monoksida mula dibebaskan, yang menyumbang kepada pengurangan malachite kepada kuprum bebas.
Adalah diketahui bahawa lombong tembaga telah dibina di Cyprus pada milenium ketiga SM, di mana tembaga telah dileburkan.
Di tanah Rusia dan negara jiran, lombong tembaga timbul dua milenium SM. e. Runtuhan mereka ditemui di Ural, dan di Ukraine, dan di Transcaucasus, dan di Altai, dan di Siberia yang jauh.
Perindustrian peleburan tembaga telah dikuasai pada abad ketiga belas. Dan pada kelima belas di Moscow, Cannon Yard telah dicipta. Di sanalah senapang pelbagai kaliber dilemparkan daripada gangsa. Sejumlah besar tembaga digunakan untuk membuat loceng. Pada tahun 1586, Meriam Tsar dilemparkan dari gangsa, pada tahun 1735 - Loceng Tsar, pada tahun 1782 Penunggang Kuda Gangsa dicipta. Pada tahun 752, tukang membuat patung Buddha Besar yang mengagumkan di Kuil Todai-ji. Secara umum, senarai karya seni faundri tidak berkesudahan.
Pada abad kelapan belas manusia menemui elektrik. Pada masa itulah sejumlah besar tembaga mula masuk ke dalam pembuatan wayar dan produk yang serupa. Pada abad kedua puluh, wayar diperbuat daripada aluminium, tetapi tembaga masih sangat penting dalam kejuruteraan elektrik.
Asal usul nama
Tahukah anda bahawa Cuprum ialah nama Latin untuk tembaga, berasal daripada nama pulau Cyprus? Dengan cara ini, Strabo memanggil chalkos tembaga - bandar Chalkis di Euboea bersalah atas asal usul nama sedemikian. Kebanyakan nama Yunani kuno untuk tembaga danobjek gangsa berasal tepat dari perkataan ini. Mereka telah menemui aplikasi yang meluas dalam tukang besi, dan antara produk dan tuangan tukang besi. Kadangkala tembaga dipanggil Aes, yang bermaksud bijih atau lombong.
Perkataan Slavik "tembaga" tidak mempunyai etimologi yang jelas. Mungkin sudah tua. Tetapi ia sering dijumpai di monumen sastera paling kuno di Rusia. V. I. Abaev menganggap bahawa perkataan ini berasal dari nama negara Midia. Ahli alkimia menamakan tembaga "Venus". Pada zaman yang lebih purba, ia dipanggil "Mars".
Di manakah tembaga ditemui di alam semula jadi?
Kerak bumi mengandungi (4, 7-5, 5) x 10-3% kuprum (mengikut jisim). Dalam air sungai dan laut, ia lebih kurang: 10-7% dan 3 x 10-7% (mengikut jisim) masing-masing.
Sebatian kuprum sering dijumpai di alam semula jadi. Industri menggunakan kalkopirit CuFeS2, dipanggil pirit tembaga, bornit Cu5FeS4, kalkosit Cu 2S. Pada masa yang sama, orang ramai menemui mineral kuprum lain: cuprite Cu2O, azurit Cu3(CO3) 2(OH)2, Malachite Cu2CO3 (OH)2 dan Covelline CuS. Selalunya, jisim pengumpulan individu tembaga mencapai 400 tan. Sulfida tembaga terbentuk terutamanya dalam urat suhu sederhana hidroterma. Selalunya, dalam batu sedimen, deposit tembaga boleh didapati - syal dan batu pasir cuprous. Deposit yang paling terkenal adalah di Wilayah Trans-Baikal Udokan, Zhezkazgan di Kazakhstan, Mansfeld di Jerman dan tali pinggang madu Afrika Tengah. Simpanan tembaga terkaya lain terletakdi Chile (Colhausi dan Escondida) dan Amerika Syarikat (Morenci).
Kebanyakan bijih kuprum dilombong lubang terbuka. Ia mengandungi 0.3 hingga 1.0% tembaga.
Sifat fizikal
Ramai pembaca berminat dengan perihalan tembaga. Ia adalah logam mulur merah jambu-emas. Di udara, permukaannya serta-merta ditutup dengan filem oksida, yang memberikannya warna merah-kuning pekat yang pelik. Menariknya, filem nipis tembaga mempunyai warna hijau kebiruan.
Osmium, cesium, tembaga dan emas mempunyai warna yang sama, berbeza daripada kelabu atau perak logam lain. Warna warna ini menunjukkan adanya peralihan elektronik antara separuh kosong keempat dan orbital atom ketiga yang terisi. Di antara mereka terdapat perbezaan tenaga tertentu yang sepadan dengan panjang gelombang oren. Sistem yang sama bertanggungjawab untuk warna emas tertentu.
Apa lagi yang menakjubkan tentang tembaga? Logam ini membentuk kekisi kubik berpusat muka, kumpulan ruang Fm3m, a=0.36150 nm, Z=4.
Tembaga juga terkenal dengan kekonduksian elektrik dan haba yang tinggi. Dari segi pengaliran arus, ia adalah antara logam di tempat kedua. Ngomong-ngomong, kuprum mempunyai pekali rintangan suhu gergasi dan hampir bebas daripada prestasinya dalam julat suhu yang luas. Kuprum dipanggil diamagnet.
Ali tembaga adalah pelbagai. Orang ramai telah belajar untuk menggabungkan loyang dengan zink, dan nikel dengan cupronickel, dan plumbum dengan babbits,dan gangsa dengan timah dan logam lain.
Isotop kuprum
Tembaga terdiri daripada dua isotop stabil, 63Cu dan 65Cu, yang masing-masing mempunyai kelimpahan 69.1 dan 30.9 peratus atom. Secara umum, terdapat lebih daripada dua dozen isotop yang tidak mempunyai kestabilan. Isotop paling lama hidup ialah 67Cu dengan separuh hayat 62 jam.
Bagaimanakah tembaga diperolehi?
Membuat tembaga ialah proses yang sangat menarik. Logam ini diperoleh daripada mineral dan bijih kuprum. Kaedah asas untuk mendapatkan kuprum ialah hidrometalurgi, pyrometallurgy dan elektrolisis.
Mari kita pertimbangkan kaedah pyrometallurgikal. Dengan cara ini, kuprum diperoleh daripada bijih sulfida, contohnya, kalkopirit CuFeS2. Bahan mentah kalkopirit mengandungi 0.5-2.0% Cu. Pertama, bijih asal tertakluk kepada pengayaan pengapungan. Kemudian ia teroksida dipanggang pada suhu 1400 darjah. Seterusnya, pekat terkalsin dileburkan untuk matte. Silika ditambah pada cair untuk mengikat oksida besi.
Silikat yang terhasil terapung sebagai sanga dan diasingkan. Matte kekal di bahagian bawah - aloi sulfida CU2S dan FeS. Kemudian ia dicairkan mengikut kaedah Henry Bessemer. Untuk melakukan ini, matte cair dituangkan ke dalam penukar. Kapal kemudian dibersihkan dengan oksigen. Dan sulfida besi yang tinggal dioksidakan kepada oksida dan, dengan bantuan silika, dikeluarkan daripada proses dalam bentuk silikat. Kuprum sulfida dioksidakan kepada kuprum oksida secara tidak lengkap, tetapi kemudian ia dikurangkan kepada kuprum logam.
Bkuprum lepuh yang terhasil mengandungi 90.95% logam. Kemudian ia tertakluk kepada penulenan elektrolitik. Menariknya, larutan berasid kuprum sulfat digunakan sebagai elektrolit.
Kuprum elektrolitik terbentuk pada katod, yang mempunyai frekuensi tinggi kira-kira 99.99%. Pelbagai barangan diperbuat daripada tembaga yang diperoleh: wayar, peralatan elektrik, aloi.
Kaedah hidrometalurgi kelihatan sedikit berbeza. Di sini, mineral kuprum dibubarkan dalam asid sulfurik cair atau dalam larutan ammonia. Daripada cecair yang disediakan, kuprum disesarkan oleh besi logam.
Sifat kimia kuprum
Dalam sebatian, kuprum menunjukkan dua keadaan pengoksidaan: +1 dan +2. Yang pertama cenderung kepada ketidakkadaran dan stabil hanya dalam sebatian atau kompleks tidak larut. Ngomong-ngomong, sebatian kuprum tidak berwarna.
Keadaan pengoksidaan +2 lebih stabil. Dialah yang memberikan warna biru garam dan biru-hijau. Dalam keadaan luar biasa, sebatian dengan keadaan pengoksidaan +3 dan juga +5 boleh disediakan. Yang terakhir ini biasanya terdapat dalam garam anion cupbororane yang diperoleh pada tahun 1994.
Tembaga tulen tidak berubah dalam udara. Ia adalah agen penurunan lemah yang tidak bertindak balas dengan asid hidroklorik cair dan air. Dioksidakan oleh asid nitrik dan sulfurik pekat, halogen, oksigen, aqua regia, oksida bukan logam, kalkogen. Apabila dipanaskan, ia bertindak balas dengan hidrogen halida.
Jika udara lembap, kuprum teroksida untuk membentuk asas kuprum(II) karbonat. Ia bertindak balas hebat dengan asid sulfurik tepu sejuk dan panas, asid sulfurik kontang panas.
Kuprum bertindak balas dengan asid hidroklorik cair dengan kehadiran oksigen.
Kimia analisis kuprum
Semua orang tahu apa itu kimia. Kuprum dalam larutan mudah dikesan. Untuk melakukan ini, adalah perlu untuk melembapkan wayar platinum dengan larutan ujian, dan kemudian membawanya ke dalam api penunu Bunsen. Jika kuprum terdapat dalam larutan, nyalaan akan menjadi biru-hijau. Anda perlu tahu bahawa:
- Biasanya, jumlah kuprum dalam larutan sedikit berasid diukur menggunakan hidrogen sulfida: ia bercampur dengan bahan. Sebagai peraturan, kuprum sulfida mendakan dalam kes ini.
- Dalam larutan yang tiada ion yang mengganggu, kuprum ditentukan secara kompleksometrik, ionometrik atau potensiometrik.
- Sejumlah kecil kuprum dalam larutan diukur dengan kaedah spektrum dan kinetik.
Penggunaan tembaga
Setuju, kajian tentang tembaga adalah perkara yang sangat menghiburkan. Jadi, logam ini mempunyai kerintangan yang rendah. Oleh kerana kualiti ini, tembaga digunakan dalam kejuruteraan elektrik untuk pengeluaran kuasa dan kabel lain, wayar dan konduktor lain. Wayar kuprum digunakan dalam belitan pengubah kuasa dan pemacu elektrik. Untuk mencipta produk di atas, logam dipilih sangat tulen, kerana kekotoran serta-merta mengurangkan kekonduksian elektrik. Dan jika terdapat 0.02% aluminium dalam kuprum, kekonduksian elektriknya akan berkurangan sebanyak 10%.
Kualiti tembaga kedua yang berguna ialahkekonduksian haba yang sangat baik. Disebabkan oleh sifat ini, ia digunakan dalam pelbagai penukar haba, paip haba, sink haba dan penyejuk komputer.
Dan di manakah kekerasan tembaga digunakan? Adalah diketahui bahawa tiub tembaga bulat lancar mempunyai kekuatan mekanikal yang luar biasa. Mereka dengan sempurna menahan pemprosesan mekanikal dan digunakan untuk menggerakkan gas dan cecair. Biasanya mereka boleh didapati dalam sistem bekalan gas dalaman, bekalan air, pemanasan. Ia digunakan secara meluas dalam unit penyejukan dan sistem penghawa dingin.
Kekerasan tembaga yang sangat baik diketahui oleh banyak negara. Jadi, di Perancis, UK dan Australia, paip tembaga digunakan untuk bekalan gas ke bangunan, di Sweden - untuk pemanasan, di AS, Great Britain dan Hong Kong - ini adalah bahan utama untuk bekalan air.
Di Rusia, pengeluaran paip tembaga air dan gas dikawal oleh standard GOST R 52318-2005, dan Kod Peraturan persekutuan SP 40-108-2004 mengawal penggunaannya. Paip yang diperbuat daripada kuprum dan aloinya digunakan secara aktif dalam industri kuasa dan pembinaan kapal untuk menggerakkan wap dan cecair.
Tahukah anda bahawa aloi kuprum digunakan dalam pelbagai bidang teknologi? Daripada jumlah ini, gangsa dan loyang dianggap paling terkenal. Kedua-dua aloi termasuk keluarga bahan yang sangat besar, yang, sebagai tambahan kepada zink dan timah, mungkin termasuk bismut, nikel dan logam lain. Sebagai contoh, gunmetal, yang digunakan sehingga abad kesembilan belas untuk membuat kepingan artileri, terdiri daripada tembaga, timah, dan zink. Resipinya berubah bergantung pada tempat danmasa pembuatan alat.
Semua orang tahu kebolehkilangan yang sangat baik dan kemuluran tembaga yang tinggi. Disebabkan sifat-sifat ini, sejumlah besar loyang digunakan untuk pengeluaran peluru untuk senjata dan peluru artileri. Perlu diperhatikan bahawa bahagian kereta diperbuat daripada aloi tembaga dengan silikon, zink, timah, aluminium dan bahan lain. Aloi kuprum dicirikan oleh kekuatan tinggi dan mengekalkan sifat mekanikalnya semasa rawatan haba. Rintangan mereka terhadap haus hanya ditentukan oleh komposisi kimia dan kesannya terhadap struktur. Sila ambil perhatian bahawa peraturan ini tidak terpakai kepada gangsa berilium dan beberapa gangsa aluminium.
Ali kuprum mempunyai modulus keanjalan yang lebih rendah daripada keluli. Kelebihan utama mereka boleh dipanggil pekali geseran kecil, digabungkan untuk kebanyakan aloi dengan kemuluran tinggi, kekonduksian elektrik yang sangat baik dan rintangan kakisan yang sangat baik dalam persekitaran yang agresif. Sebagai peraturan, ini adalah gangsa aluminium dan aloi tembaga-nikel. Ngomong-ngomong, mereka telah menemui permohonan mereka dalam pasangan slip.
Secara praktikal semua aloi kuprum mempunyai pekali geseran yang sama. Pada masa yang sama, rintangan haus dan sifat mekanikal, tingkah laku dalam persekitaran yang agresif secara langsung bergantung kepada komposisi aloi. Kemuluran kuprum digunakan dalam aloi fasa tunggal, dan kekuatan digunakan dalam aloi dua fasa. Cupronickel (aloi tembaga-nikel) digunakan untuk mencetak syiling tukaran. Aloi tembaga-nikel, termasuk "Admir alty", digunakan dalam pembinaan kapal. Ia digunakan untuk membuat tiub untuk kondenser yang membersihkan wap ekzos turbin. Perlu diperhatikan bahawa turbin disejukkan oleh air sangkut. Aloi tembaga-nikel mempunyai rintangan kakisan yang menakjubkan, jadi ia dicari di kawasan yang tertakluk kepada kesan agresif air laut.
Malah, kuprum ialah komponen terpenting dalam pematerian keras - aloi dengan takat lebur 590 hingga 880 darjah Celsius. Ia adalah mereka yang mempunyai lekatan yang sangat baik kepada kebanyakan logam, yang mana ia digunakan untuk menyambung dengan kukuh pelbagai bahagian logam. Ini boleh menjadi kelengkapan paip atau enjin jet pendorong cecair yang diperbuat daripada logam yang berbeza.
Dan kini kami menyenaraikan aloi di mana kebolehtempaan tembaga adalah sangat penting. Dural atau duralumin adalah aloi aluminium dan tembaga. Di sini tembaga ialah 4.4%. Aloi tembaga dan emas sering digunakan dalam perhiasan. Mereka perlu untuk meningkatkan kekuatan produk. Lagipun, emas tulen adalah logam yang sangat lembut yang tidak boleh tahan terhadap tekanan mekanikal. Barangan yang diperbuat daripada emas tulen cepat berubah bentuk dan melecet.
Menariknya, oksida tembaga digunakan untuk mencipta yttrium-barium-kuprum oksida. Ia berfungsi sebagai asas untuk pembuatan superkonduktor suhu tinggi. Kuprum juga digunakan untuk membuat bateri dan sel elektrokimia oksida kuprum.
Aplikasi lain
Tahukah anda bahawa kuprum sering digunakan sebagai pemangkin untuk pempolimeran asetilena? Disebabkan sifat ini, saluran paip tembaga yang digunakan untuk mengangkut asetilena dibenarkangunakan hanya apabila kandungan kuprum di dalamnya tidak melebihi 64%.
Orang ramai telah belajar menggunakan kebolehtempaan tembaga dalam seni bina. Fasad dan bumbung yang diperbuat daripada kepingan tembaga paling nipis berfungsi tanpa masalah selama 150 tahun. Fenomena ini dijelaskan secara ringkas: dalam kepingan kuprum, proses kakisan terpadam secara automatik. Di Rusia, kepingan tembaga digunakan untuk fasad dan bumbung mengikut norma Kod Peraturan Persekutuan SP 31-116-2006.
Dalam masa depan yang tidak lama lagi, orang ramai merancang untuk menggunakan tembaga sebagai permukaan pembunuh kuman di klinik untuk menghalang bakteria daripada bergerak di dalam rumah. Semua permukaan yang disentuh oleh tangan manusia - pintu, pemegang, pagar, kelengkapan air, countertop, katil - akan dibuat oleh pakar hanya dari logam yang menakjubkan ini.
Penanda Tembaga
Apakah gred tembaga yang digunakan oleh seseorang untuk menghasilkan produk yang diperlukannya? Terdapat banyak daripada mereka: M00, M0, M1, M2, M3. Secara umum, gred tembaga dikenal pasti melalui ketulenan kandungannya.
Sebagai contoh, gred kuprum M1r, M2r dan M3r mengandungi 0.04% fosforus dan 0.01% oksigen, dan gred M1, M2 dan M3 - 0.05-0.08% oksigen. Tiada oksigen dalam gred M0b, dan dalam MO peratusannya ialah 0.02%.
Jadi mari kita lihat tembaga dengan lebih dekat. Jadual di bawah akan memberikan maklumat yang lebih tepat:
| Gred Tembaga | M00 | M0 | M0b | M1 | M1p | M2 | M2r | M3 | M3r | M4 |
|
Peratusan kandungan tembaga |
99, 99 | 99, 95 | 99, 97 | 99, 90 | 99, 70 | 99, 70 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 00 |
27 gred tembaga
Terdapat dua puluh tujuh gred tembaga secara keseluruhan. Di manakah seseorang menggunakan jumlah bahan tembaga sedemikian? Pertimbangkan nuansa ini dengan lebih terperinci:
- Bahan Cu-DPH digunakan untuk membuat kelengkapan yang diperlukan untuk menyambung paip.
- AMF diperlukan untuk mencipta anod gulung panas dan gulung sejuk.
- AMPU digunakan untuk penghasilan anod gulung sejuk dan gulung panas.
- M0 diperlukan untuk mencipta konduktor semasa dan aloi frekuensi tinggi.
- Bahan M00 digunakan untuk pembuatan aloi frekuensi tinggi dan konduktor arus.
- M001 digunakan untuk pembuatan wayar, tayar dan produk elektrik lain.
- M001b diperlukan untuk pembuatan produk elektrik.
- M00b digunakan untuk mencipta konduktor semasa, aloi frekuensi tinggi dan peranti untuk industri elektrovakum.
- M00k - bahan mentah untuk mencipta tempat kosong yang cacat dan tuang.
- M0b digunakan untuk mencipta aloi frekuensi tinggi.
- M0k digunakan untuk penghasilan cast dan kosong yang cacat.
- M1 diperlukan untuk pembuatanwayar dan produk teknologi kriogenik.
- M16 digunakan untuk pengeluaran peranti untuk industri vakum.
- M1E diperlukan untuk mencipta foil dan jalur canai sejuk.
- M1k diperlukan untuk mencipta produk separuh siap.
- M1op digunakan untuk pembuatan wayar dan produk elektrik lain.
- M1p digunakan untuk membuat elektrod yang digunakan untuk mengimpal besi tuang dan kuprum.
- M1pE diperlukan untuk penghasilan jalur canai sejuk dan kerajang.
- M1u digunakan untuk mencipta anod gulung sejuk dan gulung panas.
- M1f diperlukan untuk membuat pita, kerajang, helaian canai panas dan canai sejuk.
- M2 digunakan untuk membuat aloi berasaskan tembaga berkualiti tinggi dan produk separuh siap.
- M2k digunakan untuk pengeluaran produk separuh siap.
- M2p diperlukan untuk membuat bar.
- M3 diperlukan untuk pembuatan produk bergulung, aloi.
- M3r digunakan untuk mencipta produk bergulung dan aloi.
- MB-1 diperlukan untuk mencipta gangsa yang mengandungi berilium.
- MSr1 digunakan untuk pembuatan struktur elektrik.
