История одного металла.

Медь и её сплавы.

Введение.

Золотая маска фараона

Тутанхамона.

Золотой самородок «Мефистофель» массой 20,25 г, найденный в Сибири. Алмазный фонд. Москва.

Так уж случилось, что в одной

подгруппе оказались медь, серебро и

золото: элементы- ровесники

цивилизации. Все они в разное время

выступали в качестве конечного мерила

ценностей, проще говоря, денег. Из

этих металлов ковали оружие, делали

домашнюю утварь и украшения. В наши

дни медь, серебро и золото- в самой

гуще технического прогресса. Физик

подчеркнёт их непревзойдённую тепло

и электропроводность. Ваятель отметит

пластичность и красивый внешний вид.

Его поддержат ювелир и чеканщик, а

химик непременно вспомнит о

благородной инертности и высокой

коррозионной стойкости этих металлов.

История меди.

Медь известна с незапамятных времён и

входит в «великолепную семёрку»

древнейших металлов, используемых

человечеством, -это золото, серебро,

медь, железо, олово, свинец и ртуть. По

археологическим данным, медь была

известна людям уже 600 лет назад. Она

оказалась первым металлом, заменившим

древнему человеку камень в первобытных

орудиях труда. Это было начало т. наз.

медного века, который длился около

2000 лет. Из меди выковывали, а потом

и выплавляли топоры, ножи, булавы,

предметы домашнего обихода. По

преданию, античный бог-кузнец Гефест

выковал для непобедимого Ахилла щит из

чистой меди. Камни для 147-метровой

пирамиды Хеопса.

Фреска из Помпей: Гефест показывает

Фетиде щит, изготовленный для Ахилла. Ок. 70

н. э. Национальный музей. Неаполь.

Сейчас невозможно установить, когда

человек впервые познакомился с медью.

Во всяком случае, около 3000 лет до н. э.

египтяне уже могли делать из неё проволоку.

В природе медь встречается иногда в

самородном состоянии, и это облегчило

добычу древним мастерам. Они умели

каменными инструментами выковывать из

этого металла различные изделия. Позднее

стали разрабатываться медные копи, которые

были разбросаны по всей планете: и в

Северной Америке на берегах Великих озёр, и

в Азии на Синайском п-ове, и в Европе на

территории теперешней Австрии, и на о-ве

Кипр. По мнению специалистов, латинское

наименование металла "купрум" произошло от

названия этого острова. Привычное русскому

уху имя металла - "медь", вероятно, пошло

от старославянского "смида", что означало

металл вообще.

Самородок меди.

Применение меди.

Медь издавна применялась в строительстве: древние египтяне строили медные

водопроводы ; крыши средневековых замков и церквей покрывали листовой

медью, например знаменитый королевский замок в Эльсиноре (Дания) покрыт

кровельной медью. Из меди изготовляли монеты и украшения. Благодаря

малому электрическому сопротивлению медь является главным металлом

электротехники: больше половины всей получаемой меди идёт на производство

электрических проводов для высоковольтных передач и слаботочных кабелей.

Даже ничтожные примеси в меди приводят к повышению её электрического

сопротивления и большим потерям электроэнергии.

Медной жестью обшивают корпуса кораблей. Высокая теплопроводность и

сопротивление коррозии позволяют изготовлять из меди детали теплообменников,

холодильников, вакуумных аппаратов, трубопроводов для перекачки масел и

топлив и пр. Широко используется медь и в гальванотехнике при нанесении

защитных покрытий на стальные изделия. Так, например, при никелировании или

хромировании стальных предметов на них предварительно осаждают медь; в этом

случае защитное покрытие служит дольше и эффективней. Медь используют также

в гальванопластике ( т. е. при тиражировании изделий методом получения их

зеркального отображения), например при изготовлении металлических матриц для

печатания денежных купюр, воспроизведение скульптурных изделий.

Сплавы меди.

Бронза.

Оружие из бронзы иньского времени в Китае.

Древние металлурги научились добывать

медь из руд и вносить в неё добавки,

улучшающие свойства сплава. Так, смешав

медь с оловом, они получили бронзу. Это

был настолько важный этап в человеческой

истории, что мы называем его бронзовым

веком. Необычно простой способ

получения сплава(пламя костра

расплавляет смесь олова и меди) позволил

мастерам изготовлять из него различные

инструменты, орудия труда и, конечно

же, оружие.

Бронза твёрже меди, устойчива на

воздухе, хорошо перерабатывается в

различные изделия, но более

легкоплавка. Особенно качественные

сплавы умели получать древние греки,

жители Месопотамии, японские

мастера. Поэтому совсем не случайно

возвышение и закат государств были

непосредственно связаны со степенью

развития металлургии.

Щит римского легионера.

Изделия из бронзы были в ходу

у древних египтян, ассирийцев,

этрусков. Прекрасные бронзовые статуи

отливали в Греции и Риме ; многие из

них сохранились до настоящего

времени, например знаменитая конная

статуя Марка Аврелия в Риме или одно

из семи чудес света Колосс Родосский.

Для скульптурных произведений,

стоящих на открытом воздухе, особенно

в местах с влажным климатом, бронза

предпочтительна потому, что со

временем на её поверхности появляется

плотный зеленовато-коричневый налёт-

патина, которая защищает металл от

дальнейшего окисления. Также бронзой

оковывали щиты римских легионеров.

Именно из бронзы отлиты воспетый

А. С. Пушкиным "Медный всадник" в

Санкт-Петербурге и памятник Минину и

Пожарскому на Красной площади в

Москве. Благодаря особым

механическим свойствам и хорошим

литейным качествам бронза - идеальный

металл для отливки колоколов,

обладающих громким и красивым

звуком. Всем известен гигантский

"Царь-колокол" в Московском Кремле

весом почти 202 тонны, отлитый в

1733-1735 годах русскими мастерами

И. Ф. и М. Ф. Матрониными. Из бронзы

в старину делали также пушки; самая

большая из них "Царь-пушка" (39,3т)

предназначалась для обороны

Московского Кремля и была отлита

мастером А. Чоховым в 1586г.

Э. М. Фальконе. «Медный всадник».

Санкт-Петербург.

Царь-пушка. Мастер Андрей Чохов. 1586 год.

Памятник мещанину Кузьме Минину и князю Дмитрию Пожарскому создан по проекту художника И. П. Мартоса и отлит из бронзы литейным мастером Академии Художеств В. П. Екимовым, открыт 20 февраля 1818.

П. К. Клодт. Статуя на Аничковом мосту в П. К. Клодт. Одна из четырех бронзовых статуй, Санкт-Петербурге. Бронза. составляющих скульптурную группу «Укрощение коня»

на Аничковом мосту в Санкт-Петербурге.

И сейчас из бронзы отливают скульптуры,

изготавливают люстры, канделябры, подсвечники, а

также детали различных механизмов (например,

подшипники). Как и много веков назад, для получения

бронзы медь и медный лом сплавляют с оловом.

Только уже не в земляных , а в современных

электрических печах. Чтобы при плавлении медь и

олово не окислялись, а бронза отличалась особой

прочностью, в шихту перед литьём добавляют

соединения фосфора. Из-за дефицита олова и его

высокой цены оловянная бронза постепенно вытесняется

другими бронзами, гл. обр. алюминиевой.

Алюминиевая бронза, содержащая до 11% А l , обладает

хорошими механическими свойствами, устойчива в

морской воде и даже в разбавленной соляной кислоте.

Этот очень прочный сплав идёт на изготовление

трубопроводов, деталей паровых турбин и авиационных

двигателей и др.Из алюминиевой бронзы в России

чеканили "медные" монеты с 1926 по 1957гг.Из

свинцовой бронзы делают подшипники для

тепловозов , судовых двигателей, водяных турбин.

Исключительно прочна и долговечна бериллиевая

бронза, которая благодаря упругим свойствам

служит материалом для пружин, практически не

знающих усталости (выдерживают до 20 миллионов циклов нагрузки).

Санкт-Петербург. Бронзовый

памятник Остапу Бендеру на

Итальянской улице. 2000 год.

Скульптор Альберт Чаркин.

Латунь.

Латунь- это сплав меди с цинком. Хотя цинк был открыт только в средние

века, латунь была известна ещё древним римлянам, которые получали её

плавкой медных руд с цинковыми без доступа воздуха. Для придания латуни

нужных свойств в её состав в её состав часто вводят в небольших количествах

такие легирующие металлы, как Al, Mn, Ni, Fe и др. Латунь плавится легче,

чем медь, но она твёрже её. Латунь хорошо куётся, прокалывается в листы,

штампуется, вытягивается в проволоку и отлично полируется(до зеркального

блеска). Изделия из неё поддаются закалке. При необходимости латунь можно

наносить на поверхность других металлов электрохимическим методом.

Немаловажно, что латунь значительно дешевле меди.

Используют латунь в машиностроении и электротехнике; из неё делают

детали различных механизмов, водопроводные и газовые краны, радиаторные

трубы, дверные ручки, петли патронные гильзы. Латунь с добавкой алюминия

по внешнему виду похожа на золото, из неё изготовляют значки, эмблемы,

медали. Если цинка в сплаве относительно мало (до 18%), латуни имеют

красноватый оттенок . Например, латунь с содержанием до 10% цинка называется

томпаком; из этого сплава с 1961 по 1991 в России чеканили «медные»

монеты, достоинством от 1 до 5 копеек. Сплавы с большим содержанием цинка

(до 50%) - жёлтого цвета и называются собственно латунями. Они прекрасно

обрабатываются вальцеванием, прессованием и протяжкой, из них получают

добротные отливки.

Другие сплавы.

Из других сплавов отметим монель-металл (50 - 70% меди,15 - 25%

никеля и цинка с добавками свинца, олова и железа) раньше применялся

для изготовления столовых приборов и украшений "под серебро". Благодаря

своей высокой коррозийной стойкости и прочности, хорошей пластичности

сейчас применяется в химической, судостроительной, медицинской,

нефтяной, текстильной и др. отраслях промышленности.

А вот константан, манганин, хромель и копель почти не изменяют своего

сопротивления при значительных колебаниях температуры и поэтому верой

и правдой служат в электротехнике для изготовления термопар – очень

чувствительных приборов, измеряющих температуру. Также из хромеля и

копеля изготавливаются компенсационные провода, реостаты, детали

нагревательных устройств. Из мангонина изготовляют эталонные резисторы

и элементы измерительных приборов.