Cupru-aliaj de nichel: proprietăți, GOST. Fabricarea aliajelor cupru-nichel. Monede de curățare din aliaj de cupru-nichel

Cuprul aparține grupului metale neferoase.

Pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice, de proiectare și performanță ale cuprului, se utilizează compușii săi cu alte metale. Ca urmare a procesului de fuziune, structura laturilor cristaline se schimbă, legături suplimentare apar între ioni și atomi. Acest lucru crește rezistența aliajului în comparație cu metalul pur.

De ce cuprul este topit cu nichel

Când fuzionarea cu nichel este principalul element de aliere. Are rezistență la coroziune, prin urmare, este folosit în principal pentru întărire. Atunci când se aliază cu cupru, se formează soluții solide continue. Cuprul-aliaj de nichel obține o serie de proprietăți noi:

• crește rezistența la căldură a materialului;
• coeficientul de temperatură al rezistivității electrice este semnificativ redus;
• există o rezistență ridicată la coroziune, în special în apa de mare.

clasificare

Proprietățile unui aliaj de cupru-nichel depind de procentajul de nichel și de alte substanțe din acesta. În prezent, au fost create multe materiale speciale noi cu caracteristici unice, în funcție de domeniul de aplicare, ele sunt împărțite în structură și electrotehnică.

• Structurale - au caracteristici ridicate anti-coroziune și rezistență. Produsele din ele sunt rezistente la medii agresive. Acesta este argintul nichel, argintul nichel și cunal. Un loc separat în această listă este Monel, a cărui compoziție și raport proporțional dintre elemente sunt oarecum diferite.
• Electrotehnice - se caracterizează prin rezistență electrică crescută și proprietăți termoelectrice, fiind utilizate în domeniul energetic și al ingineriei electrice. Acest lucru este constantan, manganin și copule.

Cunoașterea compoziției chimice și a caracteristicilor fizice face posibilă determinarea aliajului cupru-nichel într-unul din grupuri.

argint german

Conține aproximativ 80% cupru, aproximativ 20% nichel, precum și un pic de mangan și fier. Un astfel de aliaj era cunoscut oamenilor încă din secolul al III-lea î.Hr. e. sub numele de "cupru alb" datorită lumina-argint, amintind de argint. Are proprietăți anticorozive mari, precum și o marjă mare de rezistență și rezistență la uzură a aliajului cupru-nichel. Punctul de topire este de aproximativ 1170 ° C. Plasticitatea bună vă permite să manipulați produse din aceasta cu presiune. Folosit în fabricarea condensatoarelor, produce instrumente medicale, bijuterii ieftin, tacâmuri, monede.

nichel argint

Acest aliaj de cupru-nichel, cu adăugarea de zinc, care are o culoare argintie, verde-colorat. În funcție de marcă, acesta poate conține până la 35% nichel și până la 45% zinc, restul - cupru. Un astfel de conținut solid de zinc reduce semnificativ costul producției sale. Neusilber are aproximativ aceleași proprietăți mecanice ca și argintul de nichel. Este rezistent la coroziune, durabil, suficient de plastic pentru prelucrarea în condiții fierbinți și reci la presiune.

Uneori este dopat suplimentar cu plumb pentru o mai bună prelucrare. Cea mai mare parte este realizată din părți de instrumente, ceasuri, instrumente medicale. Este interesant faptul că, datorită ieftinității, acum este de la el, mai des decât bijuteriile realizate din argint, produc bijuterii, medalii și medalii. Neusilber este, de asemenea, utilizat în fabricarea smalțului.

Kunial

Se compune dintr-o bază de cupru, nichel - până la 20%, aditivi mici de aluminiu. Fuzionată la o temperatură de 1183 ° C urmată de stingere și îmbătrânire, ceea ce permite o rezistență foarte ridicată și o rezistență la temperatură scăzută. Acesta este împărțit în mărcile A (MNA13-3) și B (MNA 6-1,5).
Mark A are două caracteristici importante - rezistență ridicată și rezistență unică la coroziune în medii agresive. De exemplu, în apa de mare, acesta poate fi folosit de zeci de ani. Prin urmare, aliajul este utilizat pentru fabricarea pieselor speciale (elici).

Mark B posedă proprietăți de răsucire, prin urmare este utilizat pe scară largă pentru fabricarea elementelor elastice de utilizare responsabilă. De asemenea, este foarte rezistent la înghețuri în îngheț. Produce părți structurale care funcționează în condiții de temperaturi scăzute.

Monel

Conține aproximativ două treimi din nichel și o treime din cupru. Punctul de topire este 1350 ° C. Proprietatea principală a acestui aliaj de cupru-nichel este rezistența la coroziune. Are proprietăți mecanice ridicate - rezistență și deformare plastică. Monel marca NZHMMts conține aproximativ 28% cupru, 3% fier, aproximativ 3% magneziu, o cantitate mică de cobalt și nichel.

Monel-400 are aceleași caracteristici. Este o marcă a Special Metals Corporation și a fost patentată în 1906. Prin urmare, alte companii de producție nu pot folosi acest nume. A fost un alt aliaj - Nicorros. Cu toate acestea, aceste materiale sunt identice în toate caracteristicile chimice și tehnice. Din moment ce aliajul conține mai mult de jumătate din nichel ca procent, costul său este destul de ridicat. Cu toate acestea, există o tehnologie pentru producerea unui aliaj de cupru-nichel folosind materii prime din minereuri de sulfuri naturale cu conținutul ambelor elemente, fără a fi împărțite în componente individuale. Acest lucru face posibilă reducerea semnificativă a costului produsului final.

Monel este utilizat pentru producerea de produse utilizate în medii corozive, în condiții de stres mecanic crescut. Această industrie de construcții navale, chimice și petroliere, fabricarea de instrumente medicale, părți responsabile de mașini și dispozitive.

constantan

Are o culoare albă, cu o efuzie caracteristică gălbui. Compoziția include: cupru -59% - nichel - 39-41% - mangan - 1-2%. Punct de topire 1260 ° C. Acest aliaj de cupru și nichel a primit numele datorită proprietății principale - stabilitate termică. Are valori foarte bune ale rezistenței electrice cu o valoare scăzută a coeficientului de dilatare termică. Aliajul se referă la fabricarea sârmei pentru termocupluri, la producția de instrumente de măsurare, precum și la elementele electrice de încălzire care funcționează la temperaturi de până la 400-500 de grade.

Un fir fabricat din constantan este supus unui tratament termic special, ca rezultat al metalului de pe suprafață, care formează un film subțire de oxid. Datorită acestui lucru, produsul nu necesită vopsire suplimentară sau acoperire protectoare. Constantan este foarte plastic. Această proprietate face posibilă utilizarea acesteia la sudarea aliajelor cupru-nichel.

Dezavantajul constantanului este EMF suficient de ridicat - aproximativ 43 μV. Aceasta exclude utilizarea de sârmă și bandă de la acesta în aparate de măsură de mare precizie.

manganin

Conține aproximativ 5% nichel, 12% mangan și o bază de cupru. Punctul de topire este 960 ° C. Este interesant faptul că manganul a fost inventat de americanul Edward Venston în jurul anului 1888 pe baza constantanului inventat ca material special pentru înfășurările de instrumente electrice de măsură. Are într-adevăr o rezistivitate electrică ridicată, precum și un EMF extrem de scăzut, cuplat cu cupru (nu mai mult de 1 μV), ceea ce o diferențiază de constantă.

Pentru a reduce coeficientul de temperatură de rezistență, sârma de mangan este recoaptă la temperaturi de aproximativ 600 de grade în vid, apoi se răcește încet. Această tehnologie vă permite să măriți temperatura la care materialul își păstrează proprietățile electrice, până la 200 ° C. Sârmă deja înfășurată în bobină este în continuare încălzită în mod repetat la 150 ° C. Astfel, se realizează efectul îmbătrânirii artificiale, după care schimbările în structura cristalului metalului sunt minimizate.

Principala zonă de aplicare a manganului ca material cu indicatori rezistivi electrici stabile este fabricarea unei game variate de instrumente de înaltă precizie pentru măsurarea curentului electric (curent, tensiune, putere).

Kopel

Un alt aliaj special. Conține cupru, 43% nichel, puțină fier și mangan. Punct de topire 1290 ° C. Cu raportul optim stabil rezistivitate scăzută și Teds ridicat asociat cu aliaje metalice diferite utilizate pentru fabricarea de sârmă pentru termocupluri și electrozi. Indicatorul conductivității termice a materialului crește proporțional cu temperatura de funcționare:

• la 100 de grade Celsius - 6.95 V;
• la 600 până la 49V.

Kopel este foarte rezistent la căldură - fără a sparge proprietățile de bază, poate rezista la încălzire până la 600 de grade și este rezistent la coroziune.
Kopel este utilizat în termocupluri de senzori pentru măsurarea temperaturii fără contact. Ei folosesc termocupluri cu TEPS maxim - cu crom, cupru sau fier. Aceste elemente sunt electrozii pozitivi și copel-negativi. Termocuplul kopel-cromel este utilizat în principal pentru a monitoriza constant temperatura regimului în intervalul 200 - 600 de grade în instalațiile industriale și de laborator.

Procesul de topire

În producția de aliaje de cupru și nichel există tehnologii relativ similare. Melchior, argintul nichel, kunial, constantan, manganinul se topește mai întâi în cuptoare de inducție sub un strat de cărbune calcinat. Adăugarea deșeurilor la încărcare este permisă până la 80%.

Procesul de topire începe cu cupru și nichel. Pe măsură ce se topesc, deșeurile se adaugă în bucăți mari, apoi mici. Ultimul loc este încărcat cu zinc. După topirea finală a încărcăturii, manganul și siliciul (argintul nichel) sunt deoxidate, sau siliciul și manganul (constantan și cupronicel). După aceea, toată zgura este îndepărtată de pe suprafața topiturii și se adaugă mai mult cărbune. Se încălzește masa de ardere la o temperatură de aproximativ 1300 ° C, s-a adăugat clorură de mangan pentru rafinare, dacă este necesar.

Tehnologia de gătit kunialy diferă ușor, deoarece conține aluminiu. Înainte de introducerea aluminiului, în topitură se adaugă în mod necesar 0,1% mangan pentru deoxidare. Și după dizolvarea aluminiului, suprafața topiturii este presărată cu flux. Dacă acest lucru nu se realizează, se formează filme din care topitura devine improprie pentru turnare.

Chimice, proprietățile fizice și structurale determină aria de destinație diferite aliaje de cupru-nichel. GOST 492-73, GOST 5063-73, GOST 5187-70, GOST 5220-78, GOST 17217-79 și GOST 10155-75 standardele sunt de bază în fabricarea lor.

Monede de monede

Aproximativ de la sfârșitul secolului dinaintea ultimelor, monedele de aliaj de cupru-nichel au fost tocate peste tot. Compoziția sa a fost foarte diferită la monetăriile diferite. Dar, în principiu, a conținut până la 30% nichel, o impuritate minoră de fier și cupru ca bază. Deoarece metalul pentru monedele obișnuite ar trebui să fie în primul rând ductil, maleabil, rezistent la uzură și ieftin, compoziția aliajului de monedă a fost determinată într-un mod practic. Ulterior, a fost utilizat în special pentru fabricarea de monede cupronickel.

Monedele rusești moderne sunt fabricate din diverse aliaje. În special, monedele emise înainte de 2009 constau în întregime din argint de nichel. Oțelurile monetare cu o valoare nominală de unu și cinci cenți și monedele de cupru cu cinci ruble sunt acoperite cu un strat subțire de argint de nichel. Un astfel de material a fost numit "bimetal". Deci, costul de fabricare a banilor din metal scade tot mai mult.

Aliajele din cupru și nichel sunt ușor susceptibile la oxidare în aer. Prin urmare, semnele sale se găsesc numai pe monede vechi sau pe cele care au fost mult timp într-un mediu agresiv. Experții - vânători de comori și numismațiști folosesc diferite mijloace pentru curățarea copiilor valoroase ale monedelor - de la rețete naționale la tehnologii avansate.
Curățarea cu o soluție de săpun elimină numai oxizi de cupru verzuie. Aplicați și ulei de măsline, acid acetic, pastă "Goya". Trebuie avut în vedere faptul că aceste fonduri nu numai că pot scoate placa, ci și reacționează cu aliajul însuși, dăunând monedei. Cea mai eficientă, mai ușoară și mai rapidă este curățarea monedelor din aliaj de cupru-nichel prin electroliză.