Kovačnost se odnosi na osjetljivost metala i legura na kovanje i druge vrste tlačne obrade. Može biti crtanje, štancanje, valjanje ili prešanje. Nosljivost bakra karakterizira ne samo otpornost na deformacije, već i duktilnost. Što je plastičnost? To je sposobnost metala da mijenja svoje konture pod pritiskom bez razaranja. Kovi metali su mjed, čelik, duraluminij i neke druge legure bakra, magnezija, nikla, aluminija. Oni imaju visoku razinu plastičnosti u kombinaciji s niskom otpornošću na deformacije.
bakar
Pitam se kako izgleda karakteristika bakra? Poznato je da je to element 11. skupine 4. razdoblja sustava kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva. Njegov atom ima broj 29 i označen je simbolom Cu. Zapravo, to je prijelazni duktilni metal ružičasto-zlatne boje. Usput, ima ružičastu boju ako je oksidni film odsutan. Ljudi su dugo vremena koristili ovaj element.
Povijest
Jedan od prvih metala koji su ljudi počeli aktivno koristiti u svojim kućanstvima je bakar. Doista, previše je pristupačan za dobivanje iz rude i ima malutemperatura taljenja. Ljudska rasa već dugo poznaje sedam metala, među kojima je i bakar. U prirodi je ovaj element mnogo češći od srebra, zlata ili željeza. Drevni predmeti od bakra, troske, dokaz su njegovog taljenja iz ruda. Otkriveni su tijekom iskapanja sela Chatal-Khuyuk. Poznato je da su se u bakreno doba raširile bakrene stvari. U svjetskoj povijesti on slijedi kamenu.
S. A. Semjonov i njegovi kolege proveli su eksperimentalna istraživanja u kojima je otkrio da su bakreni alati po mnogo čemu bolji od kamenih. Imaju veću brzinu blanjanja, bušenja, rezanja i piljenja drva. A obrada kosti bakrenim nožem traje koliko i kamenom. Ali bakar se smatra mekim metalom.
Vrlo često u antičko doba, umjesto bakra, koristili su njegovu leguru s kositrom - broncom. Bilo je potrebno za proizvodnju oružja i drugih stvari. Dakle, brončano doba je došlo zamijeniti bakreno doba. Bronca je prvi put dobivena na Bliskom istoku 3000. pr. AD: Ljudima se svidjela snaga i izvrsna savitljivost bakra. Iz dobivene bronce proizašlo je veličanstveno oruđe za rad i lov, posuđe i ukrasi. Svi ovi predmeti pronađeni su u arheološkim istraživanjima. Tada je brončano doba zamijenjeno željeznim dobom.
Kako se bakar mogao dobiti u davna vremena? U početku se nije kopao iz sulfida, već iz rude malahita. Doista, u ovom slučaju nije bilo potrebe za preliminarnom paljbom. Za to je mješavina ugljena i rude stavljena u zemljanu posudu. Posuda je stavljena uplitku rupu i smjesu zapalili. Tada se počeo oslobađati ugljični monoksid, što je doprinijelo redukciji malahita u slobodni bakar.
Poznato je da su rudnici bakra izgrađeni na Cipru već u trećem tisućljeću prije Krista, gdje se topio bakar.
Na zemljištu Rusije i susjednih država, rudnici bakra nastali su dva tisućljeća prije Krista. e. Njihove ruševine nalaze se na Uralu, u Ukrajini, na Zakavkazu, na Altaju i u dalekom Sibiru.
Industrijsko taljenje bakra savladano je u trinaestom stoljeću. A u petnaestoj u Moskvi nastalo je topovsko dvorište. Tamo su se od bronce lijevale puške raznih kalibara. Za izradu zvona korištena je nevjerojatna količina bakra. 1586. od bronce je izliven Carski top, 1735. - Car zvono, 1782. stvoren je Brončani konjanik. Godine 752. majstori su napravili veličanstven kip Velikog Bude u hramu Todai-ji. Općenito, popis djela ljevaonice je beskonačan.
U osamnaestom stoljeću čovjek je otkrio elektricitet. Tada su ogromne količine bakra počele ići u proizvodnju žica i sličnih proizvoda. U dvadesetom stoljeću žice su se izrađivale od aluminija, ali bakar je još uvijek bio od velike važnosti u elektrotehnici.
Porijeklo imena
Znate li da je Cuprum latinski naziv za bakar, koji potječe od imena otoka Cipra? Usput, Strabon naziva bakrenim halkosima - grad Halkis na Eubeji kriv je za podrijetlo takvog imena. Većina starogrčkih naziva za bakar ibrončani predmeti potječu upravo od ove riječi. Našle su široku primjenu u kovačkom zanatu, te među kovačkim proizvodima i odljevcima. Ponekad se bakar naziva Aes, što znači ruda ili rudnik.
Slavenska riječ "bakar" nema izraženu etimologiju. Možda je staro. Ali vrlo se često nalazi u najstarijim književnim spomenicima Rusije. V. I. Abaev je pretpostavio da ova riječ dolazi od imena zemlje Midia. Alkemičari su bakru dali nadimak "Venera". U starija vremena zvao se "Mars".
Gdje se bakar nalazi u prirodi?
Zemljina kora sadrži (4, 7-5, 5) x 10-3% bakra (po masi). U riječnoj i morskoj vodi mnogo je manje: 10-7% i 3 x 10-7% (po masi) respektivno.
Spojevi bakra često se nalaze u prirodi. Industrija koristi halkopirit CuFeS2, nazvan bakreni pirit, bornit Cu5FeS4, kalkocit Cu 2S. U isto vrijeme ljudi pronalaze i druge minerale bakra: kuprit Cu2O, azurit Cu3(CO3) 2(OH)2, malahit Cu2CO3 (OH)2 i covelline CuS. Vrlo često masa pojedinačnih nakupina bakra doseže 400 tona. Bakarni sulfidi nastaju uglavnom u hidrotermalnim srednjetemperaturnim žilama. Često se u sedimentnim stijenama mogu pronaći naslage bakra - škriljci i bakreni pješčenici. Najpoznatija ležišta su na Transbajkalskom teritoriju Udokan, Zhezkazgan u Kazahstanu, Mansfeld u Njemačkoj i pojasu meda srednje Afrike. Nalaze se i druga najbogatija nalazišta bakrau Čileu (Colhausi i Escondida) i SAD-u (Morenci).
Većina bakrene rude kopa se otvorenim kopom. Sadrži 0,3 do 1,0% bakra.
Fizička svojstva
Mnoge čitatelje zanima opis bakra. To je duktilni ružičasto-zlatni metal. Na zraku je njegova površina trenutno prekrivena oksidnim filmom, koji joj daje osebujnu intenzivnu crveno-žutu nijansu. Zanimljivo je da tanki slojevi bakra imaju plavkasto-zelenu boju.
Osmij, cezij, bakar i zlato imaju istu boju, različitu od sive ili srebrne drugih metala. Ova nijansa boje ukazuje na prisutnost elektroničkih prijelaza između četvrte poluprazne i ispunjene treće atomske orbitale. Između njih postoji određena energetska razlika koja odgovara valnoj duljini narančaste boje. Isti sustav odgovoran je za određenu boju zlata.
Što je još nevjerojatno kod bakra? Ovaj metal tvori kubičnu rešetku usmjerenu na lice, prostornu grupu Fm3m, a=0,36150 nm, Z=4.
Bakar je također poznat po svojoj visokoj električnoj i toplinskoj vodljivosti. Po vodljivosti struje, među metalima je na drugom mjestu. Usput, bakar ima divovski temperaturni koeficijent otpora i gotovo je neovisan o performansama u širokom temperaturnom rasponu. Bakar se naziva dijamagnet.
Bakrene legure su raznolike. Ljudi su naučili kombinirati mjed s cinkom, nikal s bakroniklom i olovo s babitima,i bronca s kositrom i drugim metalima.
Izotopi bakra
Bakar se sastoji od dva stabilna izotopa, 63Cu i 65Cu, koji imaju obilje od 69,1 odnosno 30,9 posto atoma. Općenito, postoji više od dva desetaka izotopa koji nemaju stabilnost. Najdugovječniji izotop je 67Cu s poluživotom od 62 sata.
Kako se dobiva bakar?
Izrada bakra je vrlo zanimljiv proces. Ovaj metal se dobiva iz minerala i bakrenih ruda. Osnovne metode za dobivanje bakra su hidrometalurgija, pirometalurgija i elektroliza.
Razmotrimo pirometaluršku metodu. Na taj se način bakar dobiva iz sulfidnih ruda, na primjer, halkopirit CuFeS2. Kalkopiritna sirovina sadrži 0,5-2,0% Cu. Prvo, izvorna ruda se podvrgava flotacijskom obogaćivanju. Zatim se oksidira pečeno na temperaturi od 1400 stupnjeva. Zatim se kalcinirani koncentrat topi za mat. Silicij se dodaje u taljevinu da veže željezni oksid.
Rezultirajući silikat pluta u obliku troske i odvaja se. Na dnu ostaje mat - legura sulfida CU2S i FeS. Zatim se topi po metodi Henryja Bessemera. Da biste to učinili, rastaljeni mat se ulijeva u pretvarač. Zatim se posuda pročišćava kisikom. A željezni sulfid koji ostaje oksidira se u oksid i uz pomoć silicija se uklanja iz procesa u obliku silikata. Bakar sulfid se nepotpuno oksidira u bakrov oksid, ali se zatim reducira u metalni bakar.
Bdobiveni blister bakar sadrži 90,95% metala. Zatim se podvrgava elektrolitičkom pročišćavanju. Zanimljivo je da se kao elektrolit koristi zakiseljena otopina bakrovog sulfata.
Na katodi nastaje elektrolitički bakar, koji ima visoku frekvenciju od oko 99,99%. Od dobivenog bakra izrađuju se razni predmeti: žice, električna oprema, legure.
Hidrometalurška metoda izgleda malo drugačije. Ovdje se minerali bakra otapaju u razrijeđenoj sumpornoj kiselini ili u otopini amonijaka. Iz pripremljenih tekućina bakar je istisnut metalnim željezom.
Kemijska svojstva bakra
U spojevima, bakar pokazuje dva oksidacijska stanja: +1 i +2. Prvi od njih teži disproporcionalnosti i stabilan je samo u netopivim spojevima ili kompleksima. Usput, spojevi bakra su bezbojni.
Oksidacijsko stanje +2 je stabilnije. Ona je ta koja soli daje plavu i plavo-zelenu boju. U neuobičajenim uvjetima mogu se pripremiti spojevi s oksidacijskim stanjem od +3 pa čak i +5. Potonji se obično nalazi u anionskim solima cupbororana dobivenim 1994.
Čisti bakar se ne mijenja u zraku. Slabo je redukcijsko sredstvo koje ne reagira s razrijeđenom klorovodičnom kiselinom i vodom. Oksidirano koncentriranom dušičnom i sumpornom kiselinom, halogenima, kisikom, aqua regia, oksidima nemetala, halkogenima. Kada se zagrije, reagira s vodikovim halogenidima.
Ako je zrak vlažan, bakar oksidira u osnovni bakrov(II) karbonat. Odlično reagira s hladnom i vrućom zasićenom sumpornom kiselinom, vrućom bezvodnom sumpornom kiselinom.
Bakar reagira s razrijeđenom klorovodičnom kiselinom u prisutnosti kisika.
Analitička kemija bakra
Svi znaju što je kemija. Bakar u otopini je lako otkriti. Da biste to učinili, potrebno je navlažiti platinastu žicu ispitnom otopinom, a zatim je staviti u plamen Bunsenovog plamenika. Ako je u otopini prisutan bakar, plamen će biti plavo-zeleni. Morate znati da:
- Obično se količina bakra u blago kiselim otopinama mjeri pomoću sumporovodika: miješa se s tvari. U pravilu se u ovom slučaju taloži bakreni sulfid.
- U onim otopinama u kojima nema interferirajućih iona, bakar se određuje kompleksometrijski, ionometrijski ili potenciometrijski.
- Male količine bakra u otopinama mjere se spektralnim i kinetičkim metodama.
Upotreba bakra
Slažem se, proučavanje bakra je vrlo zabavna stvar. Dakle, ovaj metal ima nisku otpornost. Zbog ove kvalitete bakar se koristi u elektrotehnici za proizvodnju energetskih i drugih kabela, žica i drugih vodiča. Bakrene žice se koriste u namotima energetskih transformatora i električnih pogona. Za stvaranje gore navedenih proizvoda, metal je odabran vrlo čist, budući da nečistoće trenutno smanjuju električnu vodljivost. A ako u bakru ima 0,02% aluminija, njegova električna vodljivost će se smanjiti za 10%.
Druga korisna kvaliteta bakra jeizvrsna toplinska vodljivost. Zbog ovog svojstva koristi se u raznim izmjenjivačima topline, toplinskim cijevima, hladnjacima i hladnjakima računala.
A gdje se koristi tvrdoća bakra? Poznato je da bešavne okrugle bakrene cijevi imaju izuzetnu mehaničku čvrstoću. Savršeno podnose mehaničku obradu i koriste se za pomicanje plinova i tekućina. Obično se mogu naći u unutarnjim sustavima opskrbe plinom, vodoopskrbom, grijanjem. Široko se koriste u rashladnim jedinicama i klimatizacijskim sustavima.
Izvrsna tvrdoća bakra poznata je u mnogim zemljama. Tako se u Francuskoj, Velikoj Britaniji i Australiji bakrene cijevi koriste za opskrbu plinom zgrada, u Švedskoj - za grijanje, u SAD-u, Velikoj Britaniji i Hong Kongu - ovo je glavni materijal za vodoopskrbu.
U Rusiji, proizvodnja bakrenih cijevi za vodu i plin regulirana je standardom GOST R 52318-2005, a savezni Kodeks pravila SP 40-108-2004 regulira njihovu upotrebu. Cijevi od bakra i njegovih legura aktivno se koriste u elektroenergetskoj industriji i brodogradnji za pomicanje pare i tekućina.
Znate li da se legure bakra koriste u raznim područjima tehnologije? Od njih se bronca i mjed smatraju najpoznatijim. Obje legure uključuju kolosalnu obitelj materijala, koji, osim cinka i kositra, mogu uključivati bizmut, nikal i druge metale. Na primjer, metal za oružje, korišten do devetnaestog stoljeća za izradu topničkih oruđa, sastojao se od bakra, kositra i cinka. Njegov recept se mijenjao ovisno o mjestu ivrijeme izrade alata.
Svi znaju za izvrsnu obradivost i visoku duktilnost bakra. Zbog ovih svojstava, nevjerojatna količina mjedi ide u proizvodnju čaura za oružje i topničko streljivo. Važno je napomenuti da su autodijelovi izrađeni od legura bakra sa silicijem, cinkom, kositrom, aluminijem i drugim materijalima. Bakrene legure karakterizira visoka čvrstoća i zadržavaju svoja mehanička svojstva tijekom toplinske obrade. Njihova otpornost na habanje određena je samo kemijskim sastavom i njegovim učinkom na strukturu. Imajte na umu da se ovo pravilo ne odnosi na berilij broncu i neke aluminijske bronce.
Bakrene legure imaju niži modul elastičnosti od čelika. Njihova glavna prednost može se nazvati malim koeficijentom trenja, u kombinaciji za većinu legura visoke duktilnosti, izvrsne električne vodljivosti i izvrsne otpornosti na koroziju u agresivnom okruženju. U pravilu su to aluminijske bronce i legure bakra i nikla. Usput, svoju primjenu našli su u parovima slip parova.
Praktično sve bakrene legure imaju isti koeficijent trenja. Istodobno, otpornost na habanje i mehanička svojstva, ponašanje u agresivnom okruženju izravno ovise o sastavu legura. U jednofaznim legurama koristi se duktilnost bakra, a u dvofaznim legurama čvrstoća. Kupronikl (legura bakra i nikla) koristi se za kovanje kovanica. Legure bakra i nikla, uključujući "Admir alty", koriste se u brodogradnji. Koriste se za izradu cijevi za kondenzatore koji čiste ispušnu paru turbine. Važno je napomenuti da se turbine hlade vanbrodskom vodom. Legure bakra i nikla imaju zadivljujuću otpornost na koroziju, pa su tražene u područjima podložnim agresivnom djelovanju morske vode.
Zapravo, bakar je najvažnija komponenta tvrdih lemova - legura s točkom taljenja od 590 do 880 stupnjeva Celzija. Oni imaju izvrsno prianjanje na većinu metala, zbog čega se koriste za čvrsto spajanje različitih metalnih dijelova. To mogu biti spojevi za cijevi ili mlazni motori na tekuće gorivo izrađeni od različitih metala.
A sada navodimo legure u kojima je kovost bakra od velike važnosti. Dural ili duralumin je legura aluminija i bakra. Ovdje je bakra 4,4%. Legure bakra i zlata često se koriste u nakitu. Oni su potrebni za povećanje čvrstoće proizvoda. Uostalom, čisto zlato je vrlo mekan metal koji ne može biti otporan na mehanička opterećenja. Predmeti izrađeni od čistog zlata brzo se deformiraju i bruše.
Zanimljivo je da se bakreni oksidi koriste za stvaranje itrij-barij-bakrenog oksida. Služi kao osnova za proizvodnju visokotemperaturnih supravodiča. Bakar se također koristi za izradu baterija i elektrokemijskih ćelija bakrenog oksida.
Ostale aplikacije
Znate li da se bakar često koristi kao katalizator za polimerizaciju acetilena? Zbog ovog svojstva dopušteni su bakreni cjevovodi koji se koriste za transport acetilenakoristiti samo kada sadržaj bakra u njima ne prelazi 64%.
Ljudi su naučili koristiti savitljivost bakra u arhitekturi. Fasade i krovovi od najtanjeg bakrenog lima služe bez problema 150 godina. Ovaj fenomen se jednostavno objašnjava: u bakrenim limovima proces korozije se automatski gasi. U Rusiji se bakreni lim koristi za fasade i krovove u skladu s normama Federalnog kodeksa pravila SP 31-116-2006.
U ne tako dalekoj budućnosti, ljudi planiraju koristiti bakar kao baktericidne površine u klinikama kako bi spriječili kretanje bakterija u zatvorenom prostoru. Sve površine koje dotakne ljudska ruka - vrata, ručke, ograde, vodovodne instalacije, radne ploče, kreveti - izradit će stručnjaci samo od ovog nevjerojatnog metala.
Bakrena oznaka
Koje vrste bakra osoba koristi za proizvodnju proizvoda koji su mu potrebni? Ima ih mnogo: M00, M0, M1, M2, M3. Općenito, vrste bakra se identificiraju po čistoći njihovog sadržaja.
Na primjer, bakar razreda M1r, M2r i M3r sadrži 0,04% fosfora i 0,01% kisika, a razredi M1, M2 i M3 - 0,05-0,08% kisika. U stupnju M0b nema kisika, au MO njegov postotak je 0,02%.
Pa pogledajmo pobliže bakar. Tablica u nastavku pružit će točnije informacije:
| razred bakra | M00 | M0 | M0b | M1 | M1p | M2 | M2r | M3 | M3r | M4 |
|
Postotak sadržaj bakar |
99, 99 | 99, 95 | 99, 97 | 99, 90 | 99, 70 | 99, 70 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 00 |
27 razreda bakra
Ukupno ima dvadeset sedam razreda bakra. Gdje osoba koristi toliku količinu bakrenih materijala? Razmotrite ovu nijansu detaljnije:
- Cu-DPH materijal se koristi za izradu spojnica potrebnih za spajanje cijevi.
- AMF je potreban za izradu toplo valjanih i hladno valjanih anoda.
- AMPU se koristi za proizvodnju hladno valjanih i toplo valjanih anoda.
- M0 je potreban za stvaranje strujnih vodiča i visokofrekventnih legura.
- Materijal M00 koristi se za proizvodnju visokofrekventnih legura i strujnih vodiča.
- M001 koristi se za proizvodnju žice, guma i drugih električnih proizvoda.
- M001b potreban je za proizvodnju električnih proizvoda.
- M00b se koristi za izradu strujnih vodiča, visokofrekventnih legura i uređaja za elektrovakuumsku industriju.
- M00k - sirovina za izradu deformiranih i izlivenih zareza.
- M0b se koristi za stvaranje visokofrekventnih legura.
- M0k se koristi za proizvodnju lijevanih i deformiranih zareza.
- M1 potreban za proizvodnjužica i proizvodi kriogene tehnologije.
- M16 se koristi za proizvodnju uređaja za vakuumsku industriju.
- M1E je potreban za izradu hladno valjane folije i trake.
- M1k potreban je za izradu poluproizvoda.
- M1op se koristi za proizvodnju žice i drugih električnih proizvoda.
- M1p se koristi za izradu elektroda koje se koriste za zavarivanje lijevanog željeza i bakra.
- M1pE je potreban za proizvodnju hladno valjane trake i folije.
- M1u se koristi za izradu hladno valjanih i toplo valjanih anoda.
- M1f je potreban za izradu trake, folije, toplo valjanih i hladno valjanih limova.
- M2 se koristi za izradu visokokvalitetnih legura i poluproizvoda na bazi bakra.
- M2k se koristi za proizvodnju poluproizvoda.
- M2p je potreban za izradu šipki.
- M3 je potreban za proizvodnju valjanih proizvoda, legura.
- M3r se koristi za izradu valjanih proizvoda i legura.
- MB-1 je potreban za stvaranje bronce koje sadrže berilij.
- MSr1 se koristi za proizvodnju električnih konstrukcija.
