Медна-нікелевыя сплаў: ўласцівасці, ДАСТ. Вытворчасць медна-нікелевых сплаваў. Чыстка манет з медна-нікелевай сплаву

Медзь ставіцца да групы каляровых металаў. У чыстым выглядзе яна валодае высокай цяпло-і электраправоднасцю, менавіта таму выкарыстоўваецца ў асноўным у электратэхнічным вытворчасці. Медзь - вельмі пластычны матэрыял, які добра паддаецца апрацоўцы ціскам у халодным і ў гарачым стане.

Для павышэння механічных, канструктарскіх і эксплуатацыйных уласцівасцяў медзі выкарыстоўваюць яго злучэння з іншымі металамі. У выніку працэсу сплавленных змяняецца будынак крышталічных рашотак, узнікаюць дадатковыя сувязі паміж іёнамі і атамамі. Менавіта гэта павышае трываласць сплаву па параўнанні з чыстым металам.

Для чаго медзь сплаўляюць з нікелем

Пры сплаўленне нікель выступае галоўным легіруючых элементаў. Ён валодае каразійнай устойлівасцю, таму, у асноўным, выкарыстоўваецца для ўмацавання. Пры сплаўленне яго з меддзю утвараюцца бесперапынныя цвёрдыя растворы. Медна-нікелевыя сплаў набывае шэраг новых уласцівасцяў:

• павышаецца гарачатрывалага матэрыялу;
• істотна зніжаецца тэмпературны каэфіцыент электрасупраціўленне;
• з'яўляецца высокая ўстойлівасць да карозіі, асабліва ў марской вадзе.

класіфікацыя

Ўласцівасці медна-нікелевай сплаву залежаць ад адсоткавага ўтрымання ў ім нікеля і іншых рэчываў. У цяперашні час створана шмат новых спецыяльных матэрыялаў з унікальнымі характеристиками.В залежнасці ад вобласці прымянення іх дзеляць на канструкцыйныя і электратэхнічныя.

• Канструкцыйныя - валодаюць высокімі антыкаразійнымі і трывальнымі характарыстыкамі. Вырабы з іх адрозніваюцца устойлівасцю да агрэсіўных серадах. Гэта Мельхіёр, нейзильбер і куниаль. Асобнае месца ў гэтым спісе займае монель, склад якога і прапарцыйнае суадносіны элементаў некалькі іншыя.
• Электратэхнічныя - адрозніваюцца павышаным электрычным супрацівам і тэрмаэлектрычных ўласцівасцямі, выкарыстоўваюць іх у энергетыцы і электратэхніцы. Гэта константан, манганин і Копелеў.

Веданне хімічнага складу і фізічных характарыстык дазваляе вызначыць медна-нікелевыя сплаў ў адну з груп.

Мельхіёр

Змяшчае прыкладна 80% медзі, каля 20% нікеля, а таксама трохі марганца і жалеза. Падобны сплаў быў вядомы людзям яшчэ ў III стагоддзі да н. э. пад назвай «белая медзь» дзякуючы светла-срэбнаму колеры, які нагадвае срэбра. Гэта які валодае высокімі антыкаразійнымі ўласцівасцямі, а таксама вялікім запасам трываласці і зносаўстойлівасці медна-нікелевыя сплаў. Тэмпература плаўлення - прыкладна 1170 ° С. Добрая пластычнасць дазваляе апрацоўваць вырабы з яго ціскам. Выкарыстоўваецца ў вытворчасці кандэнсатараў, з яго вырабляюць медыцынскія інструменты, недарагія ювелірныя ўпрыгажэнні, сталовыя прыборы, манеты.

Нейзильбер

Гэты медна-нікелевыя сплаў з даданнем цынку, які мае серабрысты з зеленаватым адценнем колер. У залежнасці ад маркі можа змяшчаць да 35% нікеля і да 45% цынку, астатняе - медзь. Такое самавітае ўтрыманне цынку істотна патанняе яго вытворчасць. Нейзильбер валодае прыкладна такімі ж механічнымі ўласцівасцямі, што і Мельхіёр. Ён устойлівы да карозіі, трывалы, досыць пластычны для апрацоўкі ў гарачым і халодным стане метадам ціску.

Часам дадаткова легіравальных свінцом для больш якаснай механічнай апрацоўкі. У асноўным з яго вырабляюць дэталі прыбораў, гадзін, медыцынскіх інструментаў. Цікава, што дзякуючы таннасці цяпер менавіта з яго часцей, чым з мельхіёру, вырабляюць ювелірныя вырабы, медалі і ордэны. Нейзильбер таксама выкарыстоўваюць пры вырабе фініфці.

Куниаль

Складаецца з меднай асновы, нікеля - да 20%, невялікіх дадаткаў алюмінія. Сплаўляецца пры тэмпературы 1183 ° С з наступнай загартоўкай і старэннем, чым дасягаюцца вельмі высокія паказчыкі трываласці і ўстойлівасці да нізкіх тэмператур. Падзяляецца на маркі А (МНА13-3) і Б (МНА 6-1,5).
Марка А валодае двума важнымі характарыстыкамі - высокай трываласцю і унікальнай устойлівасцю да карозіі ў агрэсіўных асяроддзях. Да прыкладу, у марской вадзе ён можа эксплуатавацца дзесяцігоддзямі. Таму сплаў выкарыстоўваецца для вырабу дэталяў спецыяльнага прызначэння (вяслярныя шрубы).

Марка Б валодае спружыністыя ўласцівасцямі, таму шырока выкарыстоўваецца для вырабу пругкіх элементаў адказнага прызначэння. Таксама ён вельмі ўстойлівы да заломам на марозе. З яго вырабляюць канструкцыйныя дэталі, якія працуюць ва ўмовах нізкіх тэмператур.

монель

У ім змяшчаецца прыкладна дзве траціны нікеля і адна трэць медзі. Тэмпература плаўлення - 1350 ° С. Галоўная ўласцівасць гэтага медна-нікелевай сплаву - устойлівасць да карозіі. Ён мае высокія паказчыкі механічных уласцівасцяў - трываласці і пластычнай дэфармацыі. Монель маркі НМЖМц змяшчае прыкладна 28% медзі, 3% жалеза, каля 3% магнію, невялікая колькасць кобальту і нікель.

Такія ж характарыстыкі мае монель-400. Ён з'яўляецца брэндам Special Metals Corporation і быў запатэнтаваны ў 1906 годзе. Таму іншыя кампаніі-вытворцы не могуць выкарыстоўваць гэтую назву. Так з'явіўся яшчэ адзін сплаў - Nicorros. Аднак гэтыя матэрыялы ідэнтычныя па ўсё хімічным і тэхнічным характеристикам.Так як сплаў змяшчае больш за палову нікеля ў працэнтных суадносінах, яго кошт дастаткова высокая. Аднак існуе тэхналогія вытворчасці медна-нікелевай сплаву з выкарыстаннем сыравіны з прыродных сульфидных руд з утрыманнем абодвух элементаў, без папярэдняга падзелу на асобныя складнікі. Гэта дазваляе значна патанніць канчатковы прадукт.

Монель выкарыстоўваюць для вытворчасці вырабаў, эксплуаьтруемых ў агрэсіўных асяроддзях, умовах падвышанай механічнай нагрузкі. Гэта суднабудаванне, хімічная і нафтавая прамысловасць, выраб медыцынскіх інструментаў, адказных дэталяў машын і апаратаў.

Константан

Мае белы колер з характэрным жаўтлявым оттеком. У склад уваходзяць: медзь -59%; нікель - 39-41%; марганец - 1-2%. Тэмпература плаўлення 1260 ° С. Гэты медна-нікелевыя сплаў атрымаў сваю назву дзякуючы асноўнаму ўласцівасці - термостабильности. Ён мае вельмі добрыя паказчыкі электрычнага супраціву пры нізкім значэнні тэмпературнага каэфіцыента пашырэння. Сплаў ідзе для вырабу дроту для тэрмапар, у вытворчасці вымяральных прыбораў, а таксама электранагравальных элементах, якія працуюць пры тэмпературах да 400-500 градусаў.

Дрот, вырабленая з константана, падвяргаецца спецыяльнай тэрмічнай апрацоўцы, у выніку якой метал на паверхні ўтварае тонкую окисную плёнку. Дзякуючы гэтаму выраб не мае патрэбу ў дадатковай лакаваннем або ахоўным пакрыцці. Константан вельмі пластычны. Гэта ўласцівасць дазваляе ўжываць яго пры зварцы медна-нікелевых сплаваў.

Недахопам константана з'яўляецца яго дастаткова высокая ЭРС - каля 43 мкв. Гэта выключае выкарыстанне дроту і стужкі з яго ў высокадакладных вымяральных прыборах.

Манганин

Змяшчае прыкладна 5% нікеля, 12% марганца і аснову з медзі. Тэмпература плаўлення - 960 ° С. Цікава, што манганин быў вынайдзены амерыканцам Эдвардам Венстоном прыкладна ў 1888 годзе на аснове ім жа вынайдзенага константана як спецыяльны матэрыял для абмотак электравымяральных прыбораў. Ён сапраўды мае высокі ўдзельны электрычны супраціў, а таксама вельмі малую ЭРС ў пары з меддзю (не больш за 1 мкв), што выгадна адрознівае яго ад константана.

Для таго, каб знізіць тэмпературны каэфіцыент супраціву, мангановую дрот аджыгае пры тэмпературах каля 600 градусаў ва ўмовах вакууму, затым павольна астуджаюць. Гэтая тэхналогія дазваляе павялічыць тэмпературу, пры якой матэрыял захоўвае свае электрычныя ўласцівасці, да 200 ° С. Ужо наматляную ў шпулькі дрот дадаткова награваюць неаднаразова да 150 ° С. Так дасягаецца эфект штучнага старэння, пасля якога змены ў крышталічнай структуры металу зводзяцца да мінімуму.

Асноўная вобласць прымяненне манганина як матэрыялу са стабільнымі паказчыкамі электрасупраціўленне - выраб разнастайных прыбораў высокай дакладнасці для вымярэння паказчыкаў электрычнага току (сілы току, напружання, магутнасці).

Копелеў

Яшчэ адзін спецыяльны сплаў. Змяшчае медзь, 43% нікеля, трохі жалеза і марганца. Тэмпература плаўлення 1290 ° С. Дзякуючы аптымальным суадносінам стабільна нізкага ўдзельнай супраціву і высокай ТЭДС ў пары з рознымі металамі сплаў прымяняецца для вырабу дроту для тэрмапар і электродаў. Паказчык ТЭДС матэрыялу ўзрастае прапарцыйна рабочай тэмпературы:

• пры 100 градусах па Цэльсіі - 6,95В;
• пры 600 - да 49В.

Копелеў вельмі термостоек - без парушэння асноўных уласцівасцяў вытрымлівае награванне да 600 градусаў і ўстойлівы да карозіі.
Копелеў ўжываецца ў тэрмапары датчыкаў прыбораў для бескантактавага вымярэння тэмпературы. У іх выкарыстоўваюцца тэрмапары з максімальнай ТЭДС - з хромам, меддзю або жалезам Гэтыя элементы з'яўляюцца станоўчымі электродамі, а Копелеў -отрицательным. Тэрмапара Копелеў-хромель выкарыстоўваецца ў асноўным у пирометрии для пастаяннага кантролю тэмпературнага рэжыму ў дыяпазоне ад 200 да 600 градусаў у прамысловых і лабараторных устаноўках.

працэс плаўкі

Пры вытворчасці медна-нікелевых сплаваў прытрымліваюцца параўнальна падобных тэхналогій. Мельхіёр, нейзильбер, куниаль, константан, манганин спачатку плавяць у індукцыйных печах пад пластом прокаленного драўнянага вугалю. Даданне да шыхце адходаў дапускаецца да 80%.

Працэс плаўкі пачынаецца з медзі і нікеля. Па меры іх расплаўлення дадаюцца адходы буйным кавалкам, потым дробныя. У апошнюю чаргу загружаецца цынк. Пасля канчатковага расплаўлення шыхты вырабляюць раскісленне марганцам і крэмніем (нейзильбер), альбо крэмніем і марганцам (константан і Мельхіёр). Пасля гэтага з паверхні расплаву прыбіраюць усё дзындра і дадаюць яшчэ драўнянага вугалю. Награваюць распаленую масу да тэмпературы каля 1300 ° С, пры неабходнасці дадаюць хлорысты марганец для рафінавання.

Трохі адрозніваецца тэхналогія прыгатавання куниалей, так як яны ўтрымліваюць алюміній. Перад увядзеннем алюмінія ў расплаў абавязкова дадаюць 0,1% марганца для раскіслення. А пасля растварэння алюмінія паверхню расплаву пасыпаюць флюс. Калі гэтага не зрабіць, утвараюцца плёнкі, ад якіх расплаў становіцца непрыдатным для залівання.

Хімічныя, фізічныя і канструкцыйныя ўласцівасці вызначаюць вобласць прызначэння розных медна-нікелевых сплаваў. ДАСТ 492-73, ГОСТ 5063-73, ГОСТ 5187-70, ГОСТ 5220-78, ГОСТ 17217-79, ГОСТ 10155-75 з'яўляюцца асноўнымі стандартамі пры іх вытворчасці.

чаканка манет

Прыкладна з канца пазамінулага стагоддзя паўсюдна пачалі чаканіць манеты з медна-нікелевай сплаву. Склад яго моцна адрозніваўся на розных манетных дварах. Але ў асноўным ён утрымліваў да 30% нікеля, нязначную жалезную прымешка і медзь як аснову. Бо метал для звычайных манет павінен быць у першую чаргу пластычным, коўка, зносастойкіх і недарагім, практычным шляхам быў вызначаны склад манетнага сплаву. Пасля асаблівай папулярнасцю для вырабу манет карыстаўся Мельхіёр.

Сучасныя расійскія манеты выкананы з розных сплаваў. У прыватнасці, цалкам з мельхіёру складаюцца манеты, выпушчаныя да 2009 года. Сталёвыя манеты наміналам адна і пяць капеек і медныя пяцірублёвыя пакрытыя тонкім пластом мельхіёру. Такі матэрыял атрымаў назву «біметалаў». Так усё больш зніжаецца сабекошт вырабу металічных грошай.

Сплавы медзі з нікелем мала схільныя акісленню на паветры. Таму яго прыкметы можна сустрэць толькі на старых манетах, альбо тых, што доўгі час знаходзіліся ў агрэсіўнай асяроддзі. Знаўцы-скарбашукальнікі і нумізматы ўжываюць для ачысткі каштоўных асобнікаў манет розныя сродкі - ад народных рэцэптаў да перадавых тэхналогій.
Ачыстка з мыльным растворам добра выдаляе толькі зеленаватыя медныя вокіслы. Ужываюць таксама аліўкавы алей, воцатную кіслату, пасту "Гоя". Трэба мець на ўвазе, што гэтыя сродкі могуць не толькі зняць налёт, але і ўступіць у рэакцыю з самім сплавам, нанёсшы шкоду манеце. Найбольш эфектыўнай, якая зберагае і хуткай з'яўляецца чыстка манет з медна-нікелевай сплаву з дапамогай электролізу.