Медь, ее соединения и сплавы находят широкое применение в различных отраслях промышленности.
В электротехнике медь используется в чистом виде: в производстве кабельных изделий, шин голого и контактного проводов, электрогенераторов, телефонного и телеграфного оборудования и радиоаппаратуры. Из меди изготавливают теплообменники, вакуум-аппараты, трубопроводы.
Сплавы меди
с другими металлами используют в машиностроении, в автомобильной и тракторной промышленности (радиаторы, подшипники), для изготовления химической аппаратуры.
Медь служит анодом при электролитическом рафинировании. Чистая медь - тягучий вязкий металл светло-розового цвета, легко покатываемый в тонкие листы. Она очень хорошо проводит тепло и электрический ток, уступая в этом отношении только серебру. В сухом воздухе медь почти не изменяется, так как образующаяся на её поверхности тончайшая плёнка оксидов придает меди более тёмный цвет и также служит хорошей защитой от дальнейшего окисления. Но в присутствии влаги и диоксида углерода поверхность меди покрывается зеленоватым налётом гидpоксокаpбоната меди - (CuOH)2CO3.
Медь широко используется в промышленности из-за: высокой теплопроводимости, высокой электропроводимости, ковкости, хороших литейных качеств, большого сопротивления на разрыв, химической стойкости. Около 40% меди идёт на изготовление различных электрических проводов и кабелей. Широкое применение в машиностроительной промышленности и электротехнике нашли различные сплавы меди с другими веществами. Наиболее важные из них являются латуни (сплав меди с цинком), медноникеливые сплавы и бронзы. Все медные сплавы обладают высокой стойкостью против атмосферной коррозии. В химическом отношении медь - малоактивный металл. Однако с галогенами она реагирует уже при комнатной температуре. Например, с влажным хлором она образует хлорид - CuCl2. При нагревании медь взаимодействует и с серой, образуя сульфид - Cu2S. Находясь в ряду напряжения после водорода, медь не вытесняет его из кислот. Поэтому соляная и разбавленная серная кислоты на медь не действуют.
В электротехнике медь используется в чистом виде: в производстве кабельных изделий, шин голого и контактного проводов, электрогенераторов, телефонного и телеграфного оборудования и радиоаппаратуры. Из меди изготавливают теплообменники, вакуум-аппараты, трубопроводы. Более 30% меди идет на сплавы. Сплавы меди с другими металлами используют в машиностроении, в автомобильной и тракторной промышленности (радиаторы, подшипники), для изготовления химической аппаратуры.
Высокая вязкость и пластичность меди
позволяют применять медь для изготовления разнообразных изделий с очень сложным узором. Проволока из красной меди в отожженном состоянии становится настолько мягкой и пластичной, что из нее без труда можно вить всевозможные шнуры и выгибать самые сложные элементы орнамента. Кроме того, проволока из меди легко спаивается сканым серебряным припоем, хорошо серебрится и золотится. Эти свойства меди делают ее незаменимым материалом при производстве филигранных изделий.
Коэффициент линейного и объемного расширения меди
при нагревании приблизительно такой же, как у горячих эмалей, в связи с чем при остывании эмаль хорошо держится на медном изделии, не трескается, не отскакивает. Благодаря этому мастера для производства эмалевых изделий предпочитают медь всем другим металлам.
Медь и ее сплавы применяются при строительстве линий электропередач и линий связи, в электромашиностроении и приборостроении, в холодильной технике (производство теплообменников охлаждающих устройств) и химическом машиностроении (изготовление вакуум-аппаратов, змеевиков). Около 50% всей меди расходует электропромышленность. На основе меди создано большое число сплавов с такими металлами, как Zn, Sn, Al, Be, Ni, Mn, Pb, Ti, Ag, Au и др., и реже с неметаллами Р, S, О и др. Область применения этих сплавов очень обширна. Многие из них обладают высокими антифрикционными свойствами. Сплавы применяют в литом и кованом состоянии, а также в виде изделий из порошка.
Широко применяют сплавы типа оловянных (4- 33 % Sn), свинцовых (~ 30 % Pb), алюминиевых (5-11 % Al), кремниевых (4-5 % Si) и сурьмяных бронз. Бронзы применяют для изготовления подшипников, теплообменников и других изделий в виде листа, прутков и труб в химической, бумажной и пищевой промышленности. Сплавы меди с хромом и порошковый сплав с вольфрамом идут на изготовление электродов и электроконтактов.
В химической промышленности и машиностроении также широко применяют латунь - сплав меди с цинком (до 50 % Zn), обычно с добавками небольших количеств других элементов (Al, Si, Ni, Mn). Сплавы меди с фосфором (6-8 %) используют в качестве припоев.
Медь - основной материал для проводов; свыше 50 % добываемой Меди применяют в электротехнической промышленности. Все примеси понижают электропроводность Меди, а потому в электротехнике используют металл высших сортов, содержащий не менее 99,9 % Cu . Высокие теплопроводность и сопротивление коррозии позволяют изготовлять из Меди ответственные детали теплообменников, холодильников, вакуумных аппаратов и т. п. Около 30-40 % Меди используют в виде различных сплавов, среди которых наибольшее значение имеют латуни (от 0 до 50 % Zn) и различные виды бронз; оловянистые, алюминиевые, свинцовистые, бериллиевые. Кроме нужд тяжёлой промышленности, связи, транспорта, некоторое количество Меди (главным образом в виде солей) потребляется для приготовления минеральных пигментов, борьбы с вредителями и болезнями растений, в качестве микроудобрений, катализаторов окислительных процессов, а также в кожевенной и меховой промышленности и при производстве искусственного шёлка.
Медь как художественный материал используется с медного века (украшения, скульптура, утварь, посуда). Кованые и литые изделия из Меди и сплавов украшаются чеканкой, гравировкой и тиснением. Лёгкость обработки Меди (обусловленная её мягкостью) позволяет мастерам добиваться разнообразия фактур, тщательности проработки деталей, тонкой моделировки формы. Изделия из Меди отличаются красотой золотистых или красноватых тонов, а также свойством обретать блеск при шлифовке. Медь нередко золотят, патинируют, тонируют, украшают эмалью. С 15 века Медь применяется также для изготовления печатных форм.
Технически чистую медь
поставляют или в виде катодных листов, или в виде полуфабрикатов-слитков, предназначенных для дальнейшего передела прокаткой. Поставляют также и готовые медные изделия, полученные литьем (отливки разной формы и назначения) и обработкой давлением - проволоку, листы, ленты, полосы и др.
Наибольшее распространение получили медные сплавы двух типов латунь и бронза.
Более половины добываемой меди используется в электротехнике для изготовления различных проводов, кабелей, токопроводящих частей электротехнической аппаратуры. Из-за высокой теплопроводности медь
- незаменимый материал различных теплообменников и холодильной аппаратуры. Широко применяется медь в гальванотехнике - для нанесения медных покрытий, для получения тонкостенных изделий сложной формы, для изготовления клише в полиграфии и др.
Широко распространено использование меди в качестве кровельного и облицовочного материала. Благодаря своей пластичности медь идеально подходит в качестве кровельного покрытия для крыш любой архитектурной сложности. Защитная оксидная пленка (патина) надежно предохраняет медную кровлю от коррозии.Металл обладает замечательными декоративными свойствами. С течением времени медная кровля (как и любое другое изделие из меди) меняет свой цвет и из золотисто-красной становится малахитово-зеленой.
Из меди делают ювелирные украшения, посуду и различную домашнюю утварь, декоративные элементы интерьера. Медь – достаточно мягкий материал, поэтому его легко обрабатывать. Это позволяет мастерам добиваться разнообразия фактур и тщательности проработки деталей. Медь нередко золотят, патинируют, тонируют, украшают эмалью.
Медь; один из наиболее важных металлов, который мы используем сегодня, находится практически
в каждой сфере нашей жизни. Так велика была потребность в меди в современном мире, что добыча не в состоянии идти вровень со спросом, и переработка меди является в настоящее время важным сектором промышленности. Если вы посмотрите вокруг, вы, несомненно, увидите многие объекты из меди или содержащие медь или ее сплавы.
Медная проволока используется и в наших дома, чтобы доставить ток для всех приборов, которые работают на электричестве. Медь является прекрасным проводником электричества, и не так склонна к возгоранию как алюминий. Во многих домах также устанавливают медные трубы для воды. Медь не подвержена коррозии и не вступает в реакцию с водой, что делает ее безопасной и долговечной для использования в водопроводе. Кроме того, трубы, ванны, раковины, смесители, сделанные из меди добавляют стиля и эстетичности ванной комнате.
Медь также используется при производстве автомобилей, грузовиков и других транспортных средств. В системе электрооборудования автомобилей присутствует медный провод, также медь находится стартере двигателей и в автоматических стеклоподъемниках.
С древнейших времен медь использовалась для изготовления посуды, также и сегодня из меди делают кастрюли и сковородки. Недавние исследования выявили данные, указывающие на более высокое качество медной посуды, чем из нержавеющей стали, которая в мире считается наиболее безопасным материалом для кухонной утвари. Из-за возникающих царапин на поверхности посуды повышается риск размножения в этих местах болезнетворных бактерий. Медь же обладает антибактериальными свойствами, этот материал эффективен для сокращения или устранения бактерий.
Также вне дома медь по-прежнему используется в качестве кровельного материала, как это было на протяжении столетий. Медная кровля не только смотрится лучше, но и способность противостоять сильным ветрам и штормам у этого материала выше. Крыша, покрытая медью, считается вечной; срок службы такой кровли превышает 150 лет В то время как металлочерепицу придется периодически заменять, медная кровля будет служить сотни лет. Медная кровля - это очень дорого, поэтому чаще всего она используется только как небольшие, декоративные элементы крыши над окнами или мансардными окнами. Медь также является основным компонентом большинства громоотводов.
Украшения, изготавливаемые из меди и медных браслетов, также снимают боль от артрита, хотя научного подтверждения этому нет. Скульптурные и другие декоративные предметы, призванные украсить дома, часто делают из меди. Также медь используется во многих уличных фонтанах. Медь всегда будет иметь место в нашей жизни от строго декоративного использования до наиболее утилитарного.
Способы применения меди в промышленности и дома
Цена на пени
Медь некогда широко использовалась для изготовления монет, особенно в Великобритании, а также США и других странах. На самом деле фраза "медная монетка" или "медь" происходит из того, что пенни когда-то были сделаны из меди.
Пенни, изготовленные до 1982 года, были сделаны в основном из меди. После 1982 г. медные монеты были только из сплавов меди с другими металлами. Это означает, что все медные монеты до 1982 стоили почти в три раза больше их номинальной стоимости. Совсем неудивительно, что люди собирают сотни таких монет.
В финансовых кругах существует Закон Грэшема: "плохие деньги вытесняют из обращения хорошие". Это относится больше для медных монет. Старые пенни, выпущенные до 1982 года, - "хорошие" деньги, а выпущенные потом - "плохие" деньги в данном примере.
Это также означает, что не только стоит хранить медные монеты, а также может быть стоит присмотреться к покупке медных монет. Медные монеты можно приобрести у дилеров и на аукционах, таких как eBay. Конечно, вы платите пошлину, но с ростом цен на медь это не проблема.
Также доступны к продаже и медные монеты, содержащие 0.999% чистой меди, что является хорошим способом сохранить и приумножить свои богатства.
Кстати, было отмечено, что даже некоторые пенни, выпущенные после 1982 года, состоящие в основном из цинка с медью, могут иметь более высокую стоимость, чем их номинальная стоимость, за счет цены на цинк.
При всем этом большую роль играет инфляция. Стоимость металлов, таких как медь и цинк, остается по сути той же, когда стоимость доллара падает. Это означает, что для покупки того же количества металла нужно заплатить больше. Но стоимость металла в монетах остается такой же.
Это хорошо для коллекционеров медных монет и монет из других металлов. Они получают больше денег за то же количество металла. Следует иметь в виду, что, поскольку все больше и больше людей начинают собирать медные монеты, источники иссякнут, и они станут менее доступными. Так как спрос увеличивается, будет расти и стоимость медных монет.
Стоимость некоторых медных монет может доходить до $30 000 и даже более. К примеру, редчайшие пенни 1930 года.
Официально, в 1930 пенни не чеканили. Это известно из уст сотрудника, который работал на монетном дворе в годы депрессии. С его слов, небольшое количество пенни в 1930 году действительно было произведено (около двух штук), решение не чеканить монеты в обращение было принято в конце 1929 года. Эти штучные монеты были, по-видимому, установлены в монетном прессе в то время, чтобы продемонстрировать процесс чеканки для высокопоставленных лиц. Посетителям были предложены одна или две новенькие монеты в обмен на пенни из своего кармана.
Медь – уникальный металл, имеющий золотисто-розово-красный цвет. Физико-технические и эстетические свойства меди делают ее очень востребованной и в современных условиях. С этим металлом люди познакомились очень давно. Человечество начало учиться использовать и обрабатывать металл с меди. Изначально медь использовалась для создания украшений для дома. Далее люди научились сплавлять ее с оловом, получив бронзу. Из прочной бронзы уже можно было создавать оружие и предметы труда, что существенно продвинуло развитие человечества. Бронзовый век стал огромным рывков практически во всех отраслях жизнедеятельности людей.
Много тысячелетий прошло с тех пор. Оружие сегодня изготавливается из еще более прочных и технологичных материалов, однако для мирных целей медь по-прежнему применяется очень активно. Потребоваться купить лист меди может для самых разных целей. Сложно перечислить в одной статье все сферы использования этого универсального материала, однако главные выделить можно попробовать.
Главным показателем измерения меди является удельное сопротивление - оно низкое в этом металле, поэтому медь используется в производстве. Материал из меди применяется в электротехнике, машиностроении. Все промышленные кабели которые рассчитаны на высокие напряжения изготавливаются из меди.
Другим важным критерием при выборе меди является ее теплопроводность, поэтому медь применяют в системах отопления, кондиционирования, из нее делают теплообменники. Кроме того, медь прочна и поддается механической обработке. Это позволяет создавать из меди трубы высокой прочности. Медные трубы используются для транспортировки химических жидкостей, газов.
Сорок процентов производства меди приходиться на строительную отрасль. Этот металл хорошо подходит для создания сантехники и электрики, с его помощью осуществляют отделку и покрытие кровли.
В электротехнике:
Из-за низкого удельного сопротивления медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых и других кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках электроприводов и силовых трансформаторов. Для этих целей металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электрическую проводимость. Например, присутствие в меди 0,02 % алюминия снижает её электрическую проводимость почти на 10 %.
Теплообмен:
Другое полезное качество меди - высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводныхустройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования отопления, компьютерных кулерах, тепловых трубках.
Для производства труб:
В связи с высокой механической прочностью и пригодностью для механической обработки медные бесшовные трубы круглого сечения получили широкое применение для транспортировки жидкостей и газов: во внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и холодильных агрегатах, а применение в этом качестве федеральным Сводом Правил СП 40-108-2004. Кроме того, трубопроводы из меди и сплавов меди широко используются в судостроении и энергетике для транспортировки жидкостей и пара.
Сплавы:
Сплавы на основе меди
Медь является важным компонентом твёрдых припоев - сплавов с температурой плавления 590-880 градусов Цельсия, обладающих хорошей адгезией к большинству металлов, и применяющихся для прочного соединения разнообразных металлических деталей, особенно из разнородных металлов, от трубопроводной арматуры до жидкостных ракетных двигателей.
Ювелирные сплавы
В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото - очень мягкий металл и нестойко к механическим воздействиям.
Соединения меди:
Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди YBa 2 Cu 3 O 7-δ , который является основой для получения высокотемпературных сверхпроводников. Медь применяется для производства медно-окисных гальванических элементов и батарей.
Другие сферы
Медь - самый широко употребляемый катализатор полимеризации ацетилена.
Из-за этого трубопроводы из меди для транспортировки ацетилена можно применять только при содержании меди в сплаве материала труб не более 64 %.
Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать её применение в качестве бактерицидных поверхностей в лечебных учреждениях для снижения внутрибольничного бактериопереноса: дверей, ручек, водозапорной арматуры, перил, поручней кроватей, столешниц - всех поверхностей, к которым прикасается рука человека.
Пары меди используются в качестве рабочего тела в лазерах на парах меди, на длинах волн генерации 510 и 578 нм.
Применение цинка:
Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемыхподземным выщелачиванием(золото,серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из черновогосвинцав видеинтерметаллидовцинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методамиаффинажа.
Применяется для защиты сталиоткоррозии(оцинковкаповерхностей, не подверженных механическим воздействиям, илиметаллизация- для мостов, емкостей, металлоконструкций).
Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть вбатарейкахиаккумуляторах.
Очень важна роль цинка в цинк-воздушных аккумуляторах, которые отличаются весьма высокой удельнойэнергоёмкостью. Они перспективны для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор - 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух - 220-300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км).
Цинк вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления.
Теллурид,селенид,фосфид,сульфидцинка - широко применяемыеполупроводники. Сульфид цинка - составная часть многихлюминофоров. Фосфид цинка используется в качествеотравыдлягрызунов.
На разные применения цинка приходится:
цинкование - 45-60 %
медицина (оксид цинка как антисептик) - 10 %
производство сплавов - 10 %
производство резиновых шин - 10 %
масляные краски - 10 %
Медь – это металл, который относится к группе цветных, поскольку имеет яркий красновато-розовый цвет, при разной степени обработки может иметь коричневый, зеленый, золотистый оттенок. Этот металл обладает высокими электролитическими свойствами, теплопроводностью, прочностью и упругостью. Медь легко поддается обработке, входит в состав многих сплавов, благодаря чему повышает свои химические и физические свойства. Наиболее известными сплавами является бронза – в основную массу меди добавляют 7 – 10 % олова, медно-никелевый сплав – констант (в общей массе до 40% никеля) и манганин (в сплав входит никель и марганец). Наличие большого числа отличительных характеристик и доступность металла обуславливают широкое применение меди в разных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, медицине.
Как применяют медь в промышленности
Медь в промышленности переплавляют
При производстве различных изделий использую медь в чистом виде и в виде сплавов с различными металлами. В чистом виде металл используют для изготовления сетевых кабелей и проводов электропередач. Медь отличается способностью быстро и без потерь проводить электроток. По этому показателю она уступает лишь серебру, но поскольку оно относится к драгоценным металлам и имеет высокую стоимость, то в электропроводках отдают предпочтение применению меди. Для производства сердцевины кабелей – медной жилы применяют только чистый металл, наличие любых примесей значительно снижает проводниковый эффект. Чтобы получить чистую медь, ее заготовки подвергают процессу электрорафинирования. Он представляет собой погружение металла в ванну, наполненную раствором сульфата меди, туда же погружают электрод, подключенный к электричеству. Ионы металла перемещаются к электроду, а частицы примесей собираются вблизи анода, таким образом, их можно удалить, а на выходе получается материал с содержанием 99,999% чистой меди.
Медно-никелевые сплавы характеризуются высокой электросопротивляемостью и применяются в приборостроении. Эти сплавы стойкие к коррозии, не разрушаются даже в морской воде. Сплав, в котором 40% цинка называется латунь, он обладает повышенной прочностью, а его дешевизна обуславливает широкое применение:
- в машиностроении;
- в производстве бытовых товаров;
- в химической промышленности.
Из латуни производят:
- трубы;
- радиаторы;
- гильзы;
- автомобильную фурнитуру и прочее.
Медное напыление используют при хромировании стали. Изделия из стали часто в декоративных целях покрывают хромом или никелем, но это покрытие недолговечно и в процессе эксплуатации может отпадать, во избежание этого между сталью и хромированным слоем наносят медное напыление, оно обеспечивает лучшее сцепление.
Применение меди в промышленности можно наблюдать и при осуществлении пайки, она значительно облегчает этот процесс, а деталь получается однородной и прочной. Этот металл является достаточно пластичным, его можно применять для изготовления водопроводных труб различной конфигурации, в России использование таких труб нешироко распространено, но в Европе такие изделия можно найти довольно часто.
Изделия из меди в повседневной жизни
Это металл применяется не только для производства промышленных товаров, изделия из меди можно встретить и в повседневной жизни:
Все эти предметы можно найти чуть ли не в каждом доме.
Важную роль в сельском хозяйстве выполняет почвенные удобрения, содержащие медный купорос – он стимулирует активный рост различных культур, защищает их от вредителей, раствором купороса обрабатывают деревья, кустарники, семена.
Предметы интерьера из меди
При строительстве домов медные листы используют в кровельных работах. Известно, что данный металл стойкий к различным атмосферным явлениям, под их воздействием образуется защитный слой – патина, который имеет зеленоватый оттенок. Патина предотвращает коррозию металла, и крыша с таким покрытием может служить долгое время.
Медные монеты
К области применения меди можно отнести и гальванопластику, она известна еще с 1873 года. Гальванопластика представляет собой особый вид искусства, который базируется на электролитическом осаждении металла в водном растворе солей. Этот метод давно вышел за пределы искусства и применяется в космической отрасли, авиации, машиностроении. Суть его заключается в том, что созданный макет изделия, например, из гипса или пластилина, металлизируют, после удаления макета остается только металлическая форма. Процесс металлизирования происходит путем нанесения на макет тонкого слоя металла, чаще используют графит, помещают заготовку в раствор, который содержит соли меди. Макет играет роль катода и притягивает частицы металла, которые в дальнейшем и образуют форму готового изделия.
Использование меди в медицине
Традиционная медицина считает медь очень важным элементом жизнедеятельности человека. В организме это вещество содержится в количестве 2*10 -4 % от общей массы. Ежедневно человек с пищей потребляет до 60 мг меди, из которых усваивается примерно 2 мг, что является необходимой нормой для здорового организма. Медь играет важную роль в биосинтезе гемоглобина, в поддержании уровня сахара, холестерина и мочевой кислоты. Для нормальной работы сердечно-сосудистой системы, головного мозга, пищеварительного тракта необходима медь. В случае ее недостатка развивается:
- для лечения острой недостаточности используют лекарственные средства, содержащие этот микроэлемент;
- в терапии – использование металлических аппликаций или браслетов.
Наибольшее количество микроэлемента содержится в таких продуктах питания, как:
- шампиньоны;
- картофель;
- печень трески;
- цельное зерно;
- устрицы и каракатицы.
Вместе с тем избыток меди в организме, когда ее количество превышает 250 мг, ведет к интоксикации и нарушению работы печени, развитию болезни Вильсона, анемии.
Видео: Как делают медный кабель
