Виды меди

Медью является металл, расположенный в одиннадцатой группе четвертого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева с атомным номером 29. Простое вещество медь является пластичным переходным металлом, для которого характерен золотисто-розовый или розовый (в случае отсутствия оксидной пленки) цвет.

Медь в истории человечества появилась очень давно, еще в VII тысячелетии до нашей эры. Именно данный металл стал одним из первых, используемых человеком в быту. В истории существует целая эпоха, которая именуется как энеолит или медно-каменный век, и которая связана с активной добычей и использованием меди человеком. Изначально люди использовали самородную медь, а со временем научились изготавливать различные виды меди – ее сплавы. Этот факт подтверждают многочисленные археологические находки, среди которых – орудия труда, рыбацкие снасти, украшения, предметы культа и т.д. С тех давних времен медь вошла в обиход современных людей и продолжает активно и всесторонне использоваться.

Применение меди

В силу своих определенных химических свойств и физических особенностей, медь получила широкое применение практически во всех сферах человеческой деятельности.

• Электротехника. Поскольку медь обладает достаточно низким удельным сопротивлением, пропустив вперед себя только лишь серебро (удельное сопротивление при 20 °C: 0,01724-0,0180 мкОм∙м), из нее изготавливают силовые и другие кабеля, а также различные провода и другие проводники (например, при печатном монтаже). Медные провода, в свою очередь, нашли свое широкое применения в обмотках электроприводов, а также силовых трансформаторов. Однако, для такого применения медь должна содержать минимальное количество примесей, в связи с чем она проходит особую обработку. В противном случае, если примеси в меди будут присутствовать в количестве, выше допустимой нормы, отмечается существенное снижение электрической проводимости. Для примера – 0,2% примесей = электрическая проводимость ниже на 10%.
• Теплообмен. В силу своей высокой теплопроводности, медь является наиболее подходящим материалом для использования в разнообразных теплоотводных устройствах, теплообменниках, таких, как всем известные и широко применимые радиаторы охлаждения, кондиционирования, отопления, а также компьютерных кулерах и тепловых трубках.
• Производство труб. Для меди характерна высокая механическая прочность, а также она пригодна для механической обработки. Данные свойства позволили применять медь для изготовления бесшовных труб круглого сечения, которые, в свою очередь, активно используются для транспортировки различных жидкостей и газов (внутренние системы водоснабжения, отопления, газоснабжения, системы кондиционирования и холодильные агрегаты). В некоторых странах медные трубы даже выступают основным материалом для указанных целей. Среди таких стран можно выделить следующие: Франция, Великобритания и Австралия используют исключительно медные трубы для обеспечения газоснабжением здания, Великобритания, США, Швеция и Гонконг данные трубы используют для водоснабжения, также трубы из данного металла используются для отопления в Великобритании и Швеции.

Эти области являются основными сферами применения медных труб, однако, список далеко неполный. В частности, трубы из меди и ее сплавов применяются в судостроении и энергетики для транспортировки жидкостей и пара.

Марки меди

Изначально люди использовали самородную медь, однако, со временем, научились изготавливать различные сплавы меди с другими металлами. Одним из первых таких сплавов стала бронза, которая является сплавом меди с оловом или другими элементами. В зависимости от элемента, бронза подразделяется на: алюминиевую бронзу, бериллиевую бронзу, висмутовую бронзу, мышьяковистую бронзу, оловянную бронзу, фосфорную бронзу. Также среди наиболее известных видов сплавов меди можно отметить следующие:

• латунь. Является сплавом меди и цинка;
• французское золото в своем составе, за исключением основного компонента – меди, также содержит олово и цинк;
• абиссинское золото. Кроме меди, в нем присутствуют цинк и золото;
• северное золото. Состоит из меди, цинка, олова и золота;
• мельхиор представляет собой сплав меди с никелем, однако, иногда также могут присутствовать марганец и железо;
• константан и манганин – сплав меди, марганца и никеля;
• нейзильбер. В его составе никель, цинк, медь;
• куниаль – присутствует также никель и алюминий;
• монель-металл – сплав меди и никеля.

Стоит отметить, что в зависимости от характеристик состава каждого отдельного сплава, в которых превалируют одни или другие легирующие элементы, существуют марки сплавов меди. Такая классификация необходимо в силу того, что количественное содержание каждого отдельного элемента имеют существенное влияние на свойства того или иного сплава. В зависимости от этого, сплавы могут быть антифрикционные, высокопрочные, а также обладать повышенной устойчивостью к химическому воздействию и др.

На сегодняшний день существуют некие стандарты меди – классификация ГОСТ 859-2001, по которой можно определить конкретный состав того или иного сплава. Данная классификация представляет собой таблицу, в которой указаны характеристики и марка меди ГОСТ. Как правило в таблице указаны значения минимального количества содержания меди вместе с процентным соотношением примесей кислорода и фосфора в максимально допустимом количестве. Также такая таблица дает возможность рассчитать особенность и сферу применения сплава. Такой расчет, согласно таблице ГОСТ 859 – 2001, осуществляется на основании процента содержания различных примесей. Каждая отдельная марка может в своем составе насчитывать от 10 до 50 самых разнообразных примесей. Зачастую медь разделяют на две основные группы:

• сплав, в составе которого содержится минимально допустимое количество кислорода (до 0,011%), высокой чистоты. Обозначения согласно ГОСТ – М00, М01, медь М3. Как правило, из данного материала производятся токопроводники, а также сплавы высокой степени чистоты.
• рафинированный металл, в котором присутствуют примеси фосфора. Предназначен для общего применения. Согласно ГОСТ имеет следующие обозначения: М1ф, М2р, М3р. Применение данного материала актуально в производстве труб, горячекатаных и холоднокатаных листов, а также фольги.

Стоит отметить, что для производства медных сплавов различной частоты, таких как мельхиор и нейзильбер, используются специальные индукционные печи, в которых температура достигает 1300 – 1350 градусов Цельсия. Плавление в данном случае осуществляется под слоем флюса. В отличие от данной технологии, плавка обычной меди осуществляется только лишь при наличии слоя древесного угля. В составе флюса присутствует известь и битое стекло. После того, как температура в печи достигла своего максимального значения, происходит добавление в сплав основного легирующего элемента, после чего туда же вводится марганец, магний и другие вещества. Однако, тут очень важным является тот факт, что в составе вводимых веществ должно отсутствовать очень высокое содержание серы или углерода. Это правило основывается на том, что присутствие в том или ином количестве указанных элементов оказывает влияние на конечные характеристики сплава.

Маркировка меди по ГОСТ и область применения данных сплавов

- М0, М00 – обозначает максимально чистый сплав с минимальным присутствием примесей. Данный материал отлично подходит для изготовления деталей, для которых очень важно иметь высокую электропроводность и теплопроводность. Как уже упоминалось выше, чем большее количество примесей присутствует в сплаве, тем меньше выражены данные характеристики;

- М001б, М001бф. Применяется при производстве медной проволоки небольшого сечения, электрических шин, а также проводки;

- Медь М1 (М1р, М1ре, М1ф). Из данного материала изготавливаются проводники тока, прокат и бронзы высокого качества, в составе которых присутствует очень низкое количество олова. Также из данного сырья производятся прутья и электроды для электрической сварки чугуна,  а также других металлов, которые трудно поддаются свариванию;

- Медь М2 (М2к, М2р). Сырье пригодно для производства изделий, предназначенных для криогенной техники, а также для литого проката, предназначенного для обработки под давлением.

- Медь М3 (М3р, М3к). Используется в производстве прессованных полуфабрикатов и плоского проката. Также из данного материала изготавливается проволока, предназначенная для электромеханической сварки медных изделий и изделий из чугуна.