Kovačnost se odnosi na podložnost metala i legura kovanju i drugim vrstama obrade pod pritiskom. Može biti crtanje, štancanje, valjanje ili presovanje. Nosljivost bakra karakterizira ne samo otpornost na deformacije, već i duktilnost. Šta je plastičnost? To je sposobnost metala da mijenja svoje konture pod pritiskom bez razaranja. Kovi metali su mesing, čelik, duraluminijum i neke druge legure bakra, magnezijuma, nikla, aluminijuma. Upravo oni imaju visok nivo plastičnosti u kombinaciji sa niskom otpornošću na deformacije.
Bakar
Pitam se kako izgleda karakteristika bakra? Poznato je da je ovo element 11. grupe 4. perioda sistema hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva. Njegov atom ima broj 29 i označen je simbolom Cu. U stvari, to je prelazni duktilni metal ružičasto-zlatne boje. Usput, ima ružičastu boju ako nema oksidnog filma. Dugo vremena ovaj element koriste ljudi.
Historija
Jedan od prvih metala koji su ljudi počeli aktivno koristiti u svojim kućanstvima je bakar. Zaista, previše je pristupačan za dobijanje iz rude i ima malotemperatura topljenja. 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, šljake, dokaz su njegovog topljenja iz ruda. Otkriveni su tokom iskopavanja sela Chatal-Khuyuk. Poznato je da su u bakarnom dobu bakrene stvari postale rasprostranjene. U svjetskoj historiji on slijedi kamenu.
S. A. Semjonov i njegove kolege su sproveli eksperimentalne studije, u kojima je otkrio da su bakreni alati po mnogo čemu superiorniji od kamenih. Imaju veću brzinu blanjanja, bušenja, rezanja i piljenja drveta. A obrada kosti bakrenim nožem traje koliko i kamenom. Ali bakar se smatra mekim metalom.
Veoma često u antičko doba, umjesto bakra, koristili su njegovu leguru sa kalajem - bronzom. Bilo je potrebno za proizvodnju oružja i drugih stvari. Tako je bronzano doba došlo da zameni bakreno doba. Bronza je prvi put dobijena na Bliskom istoku 3000. godine prije Krista. AD: Ljudima se dopala snaga i odlična savitljivost bakra. Iz nastale bronce proizašla su veličanstvena oruđa za rad i lov, pribor i ukrasi. Svi ovi predmeti pronađeni su u arheološkim iskopavanjima. Tada je bronzano doba zamijenjeno gvozdenim.
Kako se bakar mogao dobiti u davna vremena? U početku se nije kopao iz sulfida, već iz rude malahita. Zaista, u ovom slučaju nije bilo potrebe za preliminarnom paljbom. Da bi se to učinilo, mješavina uglja i rude stavljena je u zemljanu posudu. Posuda je stavljena uplitka rupa i smjesa je zapaljena. Tada je počeo da se oslobađa ugljen monoksid, što je doprinelo redukciji malahita u slobodni bakar.
Poznato je da su rudnici bakra izgrađeni na Kipru već u trećem milenijumu pre nove ere, gde se topio bakar.
Na zemljama Rusije i susjednih država, rudnici bakra nastali su dva milenijuma prije nove ere. e. Njihove ruševine nalaze se i na Uralu, iu Ukrajini, i na Zakavkazu, i na Altaju, iu dalekom Sibiru.
Industrijsko topljenje bakra savladano je u trinaestom veku. A petnaestog u Moskvi nastalo je topovsko dvorište. Tamo su od bronce izlivani topovi različitih kalibara. Za izradu zvona korištena je nevjerovatna količina bakra. 1586. od bronce je izliven Car-top, 1735. - Car-zvono, 1782. stvoren je Bronzani konjanik. 752. godine majstori su napravili veličanstvenu statuu Velikog Bude u hramu Todai-ji. Uopšteno govoreći, lista livačkih radova je beskonačna.
U osamnaestom veku čovek je otkrio elektricitet. Tada su ogromne količine bakra počele da idu u proizvodnju žica i sličnih proizvoda. U dvadesetom veku žice su se pravile od aluminijuma, ali je bakar i dalje bio od velike važnosti u elektrotehnici.
Porijeklo imena
Da li znate da je Cuprum latinski naziv za bakar, koji potiče od imena ostrva Kipar? Inače, Strabon naziva bakrene halke - grad Halkis na Eubeji kriv je za porijeklo takvog imena. Većina starogrčkih naziva za bakar ibronzani predmeti su nastali 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 potiče od imena zemlje Midia. Alhemičari 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, to je mnogo manje: 10-7% i 3 x 10-7% (po masi) respektivno.
Jedinjenja bakra se često nalaze u prirodi. Industrija koristi halkopirit CuFeS2, nazvan bakarni pirit, bornit Cu5FeS4, halkocit Cu 2S. Istovremeno, 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 akumulacija bakra doseže 400 tona. Sulfidi bakra nastaju uglavnom u hidrotermalnim srednjetemperaturnim venama. Često se u sedimentnim stijenama mogu naći naslage bakra - škriljci i bakreni pješčari. Najpoznatija ležišta su na Transbajkalskom teritoriju Udokan, Zhezkazgan u Kazahstanu, Mansfeld u Njemačkoj i pojas meda Centralne Afrike. Locirana su i druga najbogatija nalazišta bakrau Čileu (Colhausi i Escondida) i SAD (Morenci).
Većina rude bakra se kopa otvorenim kopom. Sadrži 0,3 do 1,0% bakra.
Fizička svojstva
Mnogi čitaoci su zainteresovani za opis bakra. To je duktilni ružičasto-zlatni metal. Na zraku je njegova površina trenutno prekrivena oksidnim filmom, koji mu daje osebujnu intenzivnu crveno-žutu nijansu. Zanimljivo je da tanki slojevi bakra imaju plavkasto-zelenu boju.
Osmijum, cezijum, bakar i zlato imaju istu boju, različitu od sive ili srebrne boje drugih metala. Ova nijansa boje ukazuje na prisustvo elektronskih prelaza između četvrte poluprazne i ispunjene treće atomske orbitale. Između njih postoji određena energetska razlika koja odgovara talasnoj dužini narandže. Isti sistem je odgovoran za određenu boju zlata.
Šta je još nevjerovatno kod bakra? Ovaj metal formira kubičnu rešetku usmjerenu na lice, prostornu grupu Fm3m, a=0,36150 nm, Z=4.
Bakar je takođe poznat po svojoj visokoj električnoj i toplotnoj provodljivosti. Po provodljivosti struje, on je među metalima na drugom mjestu. Inače, bakar ima ogroman temperaturni koeficijent otpornosti i gotovo je nezavisan od svojih performansi u širokom temperaturnom rasponu. Bakar se naziva dijamagnet.
Legure bakra su raznovrsne. Ljudi su naučili da kombinuju mesing sa cinkom, i nikl sa bakroniklom, i olovo sa babbitima,i bronza sa kalajem 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 atomskih. Općenito, postoji više od dvadesetak izotopa koji nemaju stabilnost. Najdugovječniji izotop je 67Cu sa poluživotom od 62 sata.
Kako se dobija bakar?
Izrada bakra je veoma zanimljiv proces. Ovaj metal se dobija iz minerala i bakrenih ruda. Osnovne metode za dobijanje bakra su hidrometalurgija, pirometalurgija i elektroliza.
Razmotrimo pirometaluršku metodu. Na ovaj način se bakar dobija iz sulfidnih ruda, na primjer, halkopirit CuFeS2. Halkopiritna sirovina sadrži 0,5-2,0% Cu. Prvo, originalna ruda se podvrgava flotacijskom obogaćivanju. Zatim se oksidira i peče na temperaturi od 1400 stepeni. Zatim se kalcinirani koncentrat topi za mat. Silicijum se dodaje u talinu da veže željezni oksid.
Rezultirajući silikat pluta u obliku šljake i odvaja se. Na dnu ostaje mat - legura sulfida CU2S i FeS. Zatim se topi po metodi Henrija Besemera. Da biste to učinili, rastopljeni mat se ulijeva u pretvarač. Posuda se zatim pročišćava kiseonikom. A željezni sulfid koji ostaje oksidira se u oksid i uz pomoć silicijevog dioksida uklanja se iz procesa u obliku silikata. Bakar sulfid se nepotpuno oksidira u bakrov oksid, ali se zatim redukuje u metalni bakar.
Bdobijeni blister bakar sadrži 90,95% metala. Zatim se podvrgava elektrolitičkom prečišćavanju. Zanimljivo je da se kao elektrolit koristi zakiseljena otopina bakar-sulfata.
Elektrolitički bakar se formira na katodi, koja ima visoku frekvenciju od oko 99,99%. Od dobijenog bakra izrađuju se razni predmeti: žice, električna oprema, legure.
Hidrometalurška metoda izgleda malo drugačije. Ovdje se minerali bakra rastvaraju u razrijeđenoj sumpornoj kiselini ili u otopini amonijaka. Iz pripremljenih tečnosti, bakar se istiskuje metalnim gvožđem.
Hemijska svojstva bakra
U jedinjenjima, bakar pokazuje dva oksidaciona stanja: +1 i +2. Prvi od njih teži disproporcionalnosti i stabilan je samo u nerastvorljivim jedinjenjima ili kompleksima. Inače, jedinjenja bakra su bezbojna.
Oksidacijsko stanje +2 je stabilnije. Ona je ta koja soli daje plavu i plavo-zelenu boju. U neuobičajenim uslovima mogu se pripremiti jedinjenja sa oksidacionim stanjem od +3 pa čak i +5. Potonji se obično nalazi u anjonskim solima kupbororana dobijenim 1994.
Čisti bakar se ne menja u vazduhu. To je slabo redukcijsko sredstvo koje ne reagira s razrijeđenom hlorovodoničnom kiselinom i vodom. Oksidirano koncentriranom dušičnom i sumpornom kiselinom, halogenima, kisikom, kraljevskom vodom, oksidima nemetala, halkogenima. Kada se zagrije, reagira sa halogenovodonicima.
Ako je vazduh vlažan, bakar oksidira i formira osnovni bakar(II) karbonat. Odlično reaguje sa hladnom i toplom zasićenom sumpornom kiselinom, vrućom bezvodnom sumpornom kiselinom.
Bakar reaguje sa razblaženom hlorovodoničnom kiselinom u prisustvu kiseonika.
Analitička hemija bakra
Svi znaju šta je hemija. Bakar u rastvoru je lako detektovati. Da biste to učinili, potrebno je navlažiti platinastu žicu ispitnom otopinom, a zatim je staviti u plamen Bunsenovog plamenika. Ako je u rastvoru prisutan bakar, plamen će biti plavo-zelene boje. Morate znati da:
- Obično se količina bakra u blago kiselim otopinama mjeri korištenjem sumporovodika: pomiješa se sa supstancom. Po pravilu se u ovom slučaju taloži bakar sulfid.
- U onim rastvorima gde nema interferirajućih jona, 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 ovog kvaliteta bakar se koristi u elektrotehnici za proizvodnju energetskih i drugih kablova, žica i drugih provodnika. Bakrene žice se koriste u namotajima energetskih transformatora i električnih pogona. Za stvaranje gore navedenih proizvoda, metal je odabran vrlo čist, jer nečistoće trenutno smanjuju električnu provodljivost. A ako u bakru ima 0,02% aluminijuma, njegova električna provodljivost će se smanjiti za 10%.
Drugi korisni kvalitet bakra jeodlična toplotna provodljivost. Zbog ovog svojstva koristi se u raznim izmjenjivačima topline, toplotnim cijevima, hladnjakima i hladnjakima računara.
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 unutrašnjim sistemima za snabdevanje gasom, vodosnabdevanjem, grejanjem. Široko se koriste u rashladnim uređajima i sistemima klimatizacije.
Odlična tvrdoća bakra poznata je u mnogim zemljama. Tako se u Francuskoj, Velikoj Britaniji i Australiji bakarne cijevi koriste za dovod plina u zgrade, u Švedskoj - za grijanje, u SAD-u, Velikoj Britaniji i Hong Kongu - ovo je glavni materijal za vodosnabdijevanje.
U Rusiji, proizvodnja bakrenih cijevi za vodu i plin regulirana je standardom GOST R 52318-2005, a federalni Kodeks pravila SP 40-108-2004 regulira njihovu upotrebu. Cijevi od bakra i njegovih legura aktivno se koriste u elektroenergetskoj industriji i brodogradnji za premještanje pare i tekućina.
Da li znate da se legure bakra koriste u raznim oblastima tehnologije? Od njih, bronza i mesing se smatraju najpoznatijim. Obje legure uključuju kolosalnu porodicu materijala, koji, pored cinka i kalaja, mogu uključivati bizmut, nikl i druge metale. Na primjer, metal za oružje, korišten do devetnaestog stoljeća za izradu artiljerijskih oruđa, sastojao se od bakra, kalaja i cinka. Recept se mijenjao ovisno o mjestu ivrijeme izrade alata.
Svi znaju odličnu proizvodnost i visoku duktilnost bakra. Zbog ovih svojstava, nevjerovatna količina mesinga odlazi u proizvodnju čaura za oružje i artiljerijsku municiju. Važno je napomenuti da se autodijelovi izrađuju od legura bakra sa silicijumom, cinkom, kalajem, aluminijumom i drugim materijalima. Legure bakra odlikuju se visokom čvrstoćom i zadržavaju svoja mehanička svojstva tokom termičke obrade. Njihova otpornost na habanje određena je samo kemijskim sastavom i njegovim djelovanjem na strukturu. Imajte na umu da se ovo pravilo ne odnosi na berilijum bronzu i neke aluminijumske bronce.
Legura bakra imaju niži modul elastičnosti od čelika. Njihova glavna prednost može se nazvati malim koeficijentom trenja, u kombinaciji za većinu legura s visokom duktilnošću, odličnom električnom provodljivošću i odličnom otpornošću na koroziju u agresivnom okruženju. U pravilu su to aluminijske bronce i legure bakra i nikla. Inače, svoju primjenu su našli u parovima slip-ova.
Praktično sve legure bakra imaju isti koeficijent trenja. Istovremeno, otpornost na habanje i mehanička svojstva, ponašanje u agresivnom okruženju direktno 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 kovanog novca. Legure bakra i nikla, uključujući "Admir alty", koriste se u brodogradnji. Koriste se za izradu cijevi za kondenzatore koji čiste izduvnu paru turbina. Važno je napomenuti da se turbine hlade vanbrodskom vodom. Legure bakra i nikla imaju nevjerovatnu otpornost na koroziju, pa su tražene u područjima podložnim agresivnom dejstvu morske vode.
U stvari, bakar je najvažnija komponenta tvrdih lemova - legura sa tačkom topljenja od 590 do 880 stepeni Celzijusa. Upravo oni imaju odličnu adheziju na većinu metala, zbog čega se koriste za čvrsto povezivanje različitih metalnih dijelova. To mogu biti cijevni spojevi ili mlazni motori na tekući pogon napravljeni od različitih metala.
A sada navodimo legure kod kojih je kovost bakra od velike važnosti. Dural ili duralumin je legura aluminija i bakra. Ovdje je bakar 4,4%. Legure bakra i zlata često se koriste u nakitu. Oni su neophodni za povećanje čvrstoće proizvoda. Na kraju krajeva, čisto zlato je vrlo mekan metal koji ne može biti otporan na mehanička opterećenja. Predmeti napravljeni od čistog zlata brzo se deformišu i bruše.
Zanimljivo je da se oksidi bakra koriste za stvaranje oksida itrijum-barijum-bakar. Služi kao osnova za proizvodnju visokotemperaturnih superprovodnika. Bakar se takođe koristi za izradu baterija i elektrohemijskih ćelija od bakarnog oksida.
Ostale aplikacije
Da li znate da se bakar često koristi kao katalizator za polimerizaciju acetilena? Zbog ove osobine dozvoljeni su bakarni cjevovodi koji se koriste za transport acetilenakoristiti samo kada sadržaj bakra u njima ne prelazi 64%.
Ljudi su naučili da koriste 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 bakarni lim koristi za fasade i krovove u skladu sa 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 bakterije da se kreću po zatvorenom prostoru. Sve površine koje dotakne ljudska ruka - vrata, ručke, ograde, vodovodne instalacije, radne ploče, kreveti - biće napravljene od strane stručnjaka samo od ovog neverovatnog metala.
Oznaka bakra
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 primer, bakar razreda M1r, M2r i M3r sadrži 0,04% fosfora i 0,01% kiseonika, a klase M1, M2 i M3 - 0,05-0,08% kiseonika. Nema kiseonika u M0b stepenu, au MO njegov procenat je 0,02%.
Pa hajde da pobliže pogledamo bakar. Tabela ispod će pružiti preciznije 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 fitinga potrebnih za spajanje cijevi.
- AMF je potreban za stvaranje toplo valjanih i hladno valjanih anoda.
- AMPU se koristi za proizvodnju hladno valjanih i toplo valjanih anoda.
- M0 je potreban za stvaranje strujnih provodnika i visokofrekventnih legura.
- Materijal M00 se koristi za proizvodnju visokofrekventnih legura i strujnih provodnika.
- M001 se koristi za proizvodnju žice, guma i drugih električnih proizvoda.
- M001b je potreban za proizvodnju električnih proizvoda.
- M00b se koristi za izradu strujnih provodnika, visokofrekventnih legura i uređaja za elektrovakuumsku industriju.
- M00k - sirovina za kreiranje deformisanih i livenih zalogaja.
- M0b se koristi za stvaranje visokofrekventnih legura.
- M0k se koristi za proizvodnju livenih 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 je potreban za izradu poluproizvoda.
- M1op se koristi za proizvodnju žice i drugih električnih proizvoda.
- M1p se koristi za izradu elektroda koje se koriste za zavarivanje livenog gvožđa 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 traka, folija, 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 pravljenje šipki.
- M3 je potreban za proizvodnju valjanih proizvoda, legura.
- M3r se koristi za izradu valjanih proizvoda i legura.
- MB-1 je potreban za stvaranje bronze koje sadrže berilijum.
- MSr1 se koristi za proizvodnju električnih konstrukcija.
