Иілгіштік металдар мен қорытпалардың соғуға және қысыммен өңдеудің басқа түрлеріне бейімділігін білдіреді. Ол сызу, штамптау, илемдеу немесе басу болуы мүмкін. Мыстың иілгіштігі деформацияға төзімділігімен ғана емес, сонымен қатар иілгіштігімен де сипатталады. Пластикалық деген не? Бұл металдың қысым астында контурын бұзылмай өзгерту мүмкіндігі. Иілгіш металдарға жез, болат, дуралюминий және кейбір басқа мыс, магний, никель, алюминий қорытпалары жатады. Дәл олар деформацияға төмен қарсылықпен үйлесетін пластиктің жоғары деңгейіне ие.
Мыс
Қызық, мыстың қасиеті қандай? Бұл Д. И. Менделеевтің химиялық элементтер жүйесінің 4-периодының 11-топ элементі екені белгілі. Оның атомының нөмірі 29 және Cu таңбасымен белгіленеді. Шын мәнінде, бұл қызғылт-алтын түсті өтпелі иілгіш металл. Айтпақшы, оксидті пленка жоқ болса, оның қызғылт түсі бар. Бұл элементті адамдар ұзақ уақыт бойы пайдаланып келеді.
Тарих
Адамдар үй шаруашылығында белсенді түрде қолдана бастаған алғашқы металдардың бірі – мыс. Шынында да, ол кеннен алуға тым қолжетімді және азбалқу температурасы. Адамзат ежелден жеті металды біледі, оның ішінде мыс да бар. Табиғатта бұл элемент күміс, алтын немесе темірге қарағанда әлдеқайда кең таралған. Мыстан, шлактан жасалған көне заттар оның кендерден балқытылғанының дәлелі. Олар Чатал-Хұйық ауылында жүргізілген қазба жұмыстары кезінде табылған. Мыс дәуірінде мыс заттарының кең тарағаны белгілі. Дүниежүзілік тарихта ол тасты ұстанады.
С. А. Семёнов және оның әріптестері тәжірибелік зерттеулер жүргізіп, ол мыс құралдардың тас құралдардан көп жағынан жоғары екенін анықтады. Олардың сүргілеу, бұрғылау, кесу және ағаш кесу жылдамдығы жоғары. Ал сүйекті мыс пышақпен өңдеу тас пышақпен бірдей ұзаққа созылады. Бірақ мыс жұмсақ металл болып саналады.
Ежелгі дәуірде мыс орнына оның қалайы – қола қоспасын қолданған. Бұл қару-жарақ және басқа да заттарды жасау үшін қажет болды. Сонымен, мыс дәуірінің орнына қола дәуірі келді. Қола алғаш рет Таяу Шығыста біздің эрамызға дейінгі 3000 жылы алынған. AD: Адамдарға мыстың беріктігі мен тамаша иілгіштігі ұнады. Алынған қоладан керемет еңбек және аңшылық құралдары, ыдыстар мен әшекейлер шықты. Бұл заттардың барлығы археологиялық қазбалардан табылған. Содан кейін қола дәуірі темір дәуірімен ауыстырылды.
Ежелгі заманда мысты қалай алуға болады? Бастапқыда сульфидтен емес, малахит кенінен өндірілген. Шынында да, бұл жағдайда алдын ала атыспен айналысудың қажеті жоқ еді. Ол үшін қыш ыдысқа көмір мен кен қоспасы салынған. Кеме қойылдытаяз тесік және қоспасы отқа қойылды. Содан кейін көміртегі тотығы бөліне бастады, бұл малахиттің бос мысқа дейін азаюына ықпал етті.
Мыс кеніштері біздің эрамызға дейінгі үшінші мыңжылдықта Кипрде мыс балқытылған жерде салынғаны белгілі.
Ресей мен көршілес мемлекеттердің жерінде мыс кеніштері біздің дәуірімізге дейінгі екі мыңжылдықта пайда болды. e. Олардың қирандылары Оралда, Украинада, Закавказьеде, Алтайда және алыс Сібірде кездеседі.
Мысты өнеркәсіптік балқыту XIII ғасырда игерілді. Ал он бесінші жылы Мәскеуде Зеңбірек ауласы құрылды. Дәл сол жерде қоладан әртүрлі калибрлі мылтықтар құйылған. Қоңырауларды жасау үшін керемет мөлшерде мыс жұмсалды. 1586 жылы патша зеңбірегі қоладан құйылды, 1735 жылы - патша қоңырауы, 1782 жылы қола шабандоз жасалды. 752 жылы шеберлер Тодай-джи храмында Үлкен Будданың керемет мүсінін жасады. Жалпы, құю өнері туындыларының тізімі шексіз.
ХVІІІ ғасырда адам электр энергиясын ашты. Дәл сол кезде үлкен көлемдегі мыс сымдар мен ұқсас бұйымдарды өндіруге ене бастады. ХХ ғасырда сымдар алюминийден жасалды, бірақ мыс электротехникада әлі де үлкен маңызға ие болды.
Аттың шығу тегі
Купрум - Кипр аралының атынан шыққан мыстың латынша атауы екенін білесіз бе? Айтпақшы, Страбон мыс борларын атайды - мұндай атаудың пайда болуына Эубойдағы Халкис қаласы кінәлі. Ежелгі грек атауларының көпшілігі мыс пенқола заттар дәл осы сөзден шыққан. Олар ұсталық өнерде, ұсталық бұйымдар мен құймалар арасында кең қолданыс тапты. Кейде мыс Aes деп аталады, ол кен немесе кен дегенді білдіреді.
Славян тіліндегі «мыс» сөзінің нақты этимологиясы жоқ. Ескі шығар. Бірақ ол Ресейдің ең көне әдеби ескерткіштерінде жиі кездеседі. В. И. Абаев бұл сөзді Мидия елінің атынан шыққан деп есептеген. Алхимиктер мысты «Венера» деп атаған. Ежелгі уақытта ол «Марс» деп аталды.
Мыс табиғатта қай жерде кездеседі?
Жер қыртысында (4, 7-5, 5) x 10-3% мыс (масса бойынша). Өзен және теңіз суларында ол әлдеқайда аз: 10-7% және 3 x 10-7% (масса бойынша).
Мыс қосылыстары табиғатта жиі кездеседі. Өнеркәсіпте халькопирит CuFeS2, мыс колчеданы, борнит Cu5FeS4, халькоцит Cu пайдаланылады. 2S. Сонымен бірге адамдар басқа мыс минералдарын табады: куприт Cu2O, азурит Cu3(CO3) 2(OH)2, малахит Cu2CO3 (OH)2 және сүйір сызығы CuS. Көбінесе жеке жинақталған мыстың массасы 400 тоннаға жетеді. Мыс сульфидтері негізінен гидротермальды орташа температуралы тамырларда түзіледі. Көбінесе шөгінді жыныстарда мыс шөгінділері кездеседі - тақтатастар мен мыс құмтастары. Ең танымал кен орындары Удокан Забайкалье өлкесінде, Қазақстанда Жезқазғанда, Германияда Мансфельдте және Орталық Африканың бал белдеуінде. Басқа ең бай мыс кен орындары орналасқанЧилиде (Колхауси және Эскондида) және АҚШ-та (Моренси).
Мыс кенінің көп бөлігі ашық әдіспен өндіріледі. Оның құрамында 0,3-1,0% мыс бар.
Физикалық қасиеттері
Көп оқырмандарды мыстың сипаттамасы қызықтырады. Бұл икемді қызғылт-алтын түсті металл. Ауада оның беті бірден оксидті қабықпен жабылады, бұл оған ерекше қарқынды қызыл-сары реңк береді. Бір қызығы, мыстан жасалған жұқа қабыршақтардың түсі көкшіл-жасыл болады.
Осмий, цезий, мыс және алтынның түсі бірдей, олар басқа металдардың сұр немесе күмісінен ерекшеленеді. Бұл түсті реңк төртінші жартысы бос және толтырылған үшінші атомдық орбитальдар арасында электронды ауысулардың болуын көрсетеді. Олардың арасында қызғылт сары толқын ұзындығына сәйкес келетін белгілі бір энергетикалық айырмашылық бар. Дәл осындай жүйе алтынның белгілі бір түсіне жауап береді.
Мыстың тағы не таңғаларлығы бар? Бұл металл бетке бағытталған текше торды құрайды, Fm3m кеңістік тобы, a=0,36150 нм, Z=4.
Мыс сонымен қатар жоғары электр және жылу өткізгіштігімен танымал. Ток өткізгіштігі бойынша металдар арасында екінші орында. Айтпақшы, мыс үлкен температуралық қарсылық коэффициентіне ие және оның кең температуралық диапазондағы өнімділігінен дерлік тәуелсіз. Мыс диамагнит деп аталады.
Мыс қорытпалары алуан түрлі. Адамдар жезді мырышпен, никельді мельхиормен, қорғасынды баббиттермен біріктіруді үйренді,және қалайы және басқа металдар қосылған қола.
Мыстың изотоптары
Мыс екі тұрақты изотоптан тұрады, 63Cu және 65Cu, олардың атомдық мөлшері сәйкесінше 69,1 және 30,9 пайызды құрайды.. Жалпы алғанда, тұрақтылығы жоқ жиырмадан астам изотоптар бар. Ең ұзақ өмір сүретін изотоп - 67Cu, жартылай ыдырау периоды 62 сағат.
Мысты қалай алады?
Мыс жасау - өте қызықты процесс. Бұл металл минералдар мен мыс рудаларынан алынады. Мысты алудың негізгі әдістеріне гидрометаллургия, пирометаллургия және электролиз жатады.
Пирометаллургиялық әдісті қарастырайық. Осылайша, мыс сульфидті кендерден алынады, мысалы, халькопирит CuFeS2. Халькопирит шикізатында 0,5-2,0% Cu бар. Біріншіден, бастапқы кен флотациялық байытуға ұшырайды. Содан кейін ол 1400 градус температурада қуырылған тотықтырылады. Содан кейін күйдірілген концентрат күңгірт үшін балқытылады. Темір оксидін байланыстыру үшін балқымаға кремний тотығы қосылады.
Алынған силикат қож ретінде қалқып шығады және бөлінеді. Күңгірт төменгі жағында қалады - CU2S және FeS сульфидтерінің қорытпасы. Содан кейін Генри Бессемер әдісі бойынша балқытады. Ол үшін конвертерге балқытылған күңгірт құйылады. Содан кейін ыдыс оттегімен тазартылады. Ал қалған темір сульфиді оксидке дейін тотығады және кремнеземнің көмегімен процестен силикат түрінде шығарылады. Мыс сульфиді толық емес мыс оксидіне дейін тотығады, бірақ кейін ол металдық мысқа дейін тотықсызданады.
Балынған блистерде мыс 90,95% металдан тұрады. Содан кейін ол электролиттік тазартуға ұшырайды. Бір қызығы, электролит ретінде мыс сульфатының қышқылдандырылған ерітіндісі қолданылады.
Электролиттік мыс катодта түзіледі, оның жоғары жиілігі шамамен 99,99%. Алынған мыстан әртүрлі бұйымдар жасалады: сымдар, электр жабдықтары, қорытпалар.
Гидрометаллургиялық әдіс сәл басқаша көрінеді. Мұнда мыс минералдарын сұйылтылған күкірт қышқылында немесе аммиак ерітіндісінде ерітеді. Дайындалған сұйықтықтардан мыс металдық темірмен ығыстырылады.
Мыстың химиялық қасиеттері
Қосылыстарда мыс екі тотығу дәрежесін көрсетеді: +1 және +2. Олардың біріншісі диспропорцияға бейім және тек ерімейтін қосылыстарда немесе комплекстерде тұрақты болады. Айтпақшы, мыс қосылыстары түссіз.
Тотығу күйі +2 тұрақтырақ. Тұзға көк және көк-жасыл түс беретін ол. Ерекше жағдайларда тотығу дәрежесі +3 және тіпті +5 болатын қосылыстарды дайындауға болады. Соңғысы әдетте 1994 жылы алынған купбороран анионының тұздарында кездеседі.
Таза мыс ауада өзгермейді. Бұл сұйылтылған тұз қышқылымен және сумен әрекеттеспейтін әлсіз тотықсыздандырғыш. Концентрлі азот және күкірт қышқылдары, галогендер, оттегі, акварегия, металл емес оксидтер, халькогендер арқылы тотыққан. Қыздырған кезде галогенсутектермен әрекеттеседі.
Егер ауа ылғалды болса, мыс негізгі мыс (II) карбонатын түзу үшін тотығады. Ол суық және ыстық қаныққан күкірт қышқылымен, ыстық сусыз күкірт қышқылымен жақсы әрекеттеседі.
Мыс сұйылтылған тұз қышқылымен оттегінің қатысуымен әрекеттеседі.
Мыстың аналитикалық химиясы
Химия не екенін бәрі біледі. Ерітіндідегі мысты анықтау оңай. Ол үшін платина сымын сынақ ерітіндісімен ылғалдандыру керек, содан кейін оны Бунсен оттығының жалынына әкелу керек. Егер ерітіндіде мыс болса, жалын көк-жасыл болады. Сіз мынаны білуіңіз керек:
- Әдетте, аздап қышқыл ерітінділердегі мыстың мөлшері күкіртсутегінің көмегімен өлшенеді: ол затпен араласады. Әдетте бұл жағдайда мыс сульфиді тұнбаға түседі.
- Интерференциялық иондар жоқ ерітінділерде мыс комплексометриялық, ионометриялық немесе потенциометриялық жолмен анықталады.
- Ерітінділердегі мыстың аз мөлшері спектрлік және кинетикалық әдістермен өлшенеді.
Мысты пайдалану
Келісемін, мысты зерттеу өте қызықты нәрсе. Сонымен, бұл металдың кедергісі төмен. Осы сапаға байланысты мыс электротехникада күштік және басқа кабельдерді, сымдарды және басқа өткізгіштерді өндіру үшін қолданылады. Мыс сымдар күштік трансформаторлар мен электр жетектерінің орамдарында қолданылады. Жоғарыда аталған өнімдерді жасау үшін металл өте таза таңдалады, өйткені қоспалар электр өткізгіштігін бірден төмендетеді. Ал мыстың құрамында 0,02% алюминий болса, оның электр өткізгіштігі 10%-ға төмендейді.
Мыстың екінші пайдалы сапасытамаша жылу өткізгіштік. Осы қасиетіне байланысты ол әртүрлі жылу алмастырғыштарда, жылу құбырларында, жылытқыштарда және компьютерлік салқындатқыштарда қолданылады.
Ал мыстың қаттылығы қайда қолданылады? Жіксіз дөңгелек мыс түтіктердің керемет механикалық беріктігі бар екені белгілі. Олар механикалық өңдеуге тамаша төтеп береді және газдар мен сұйықтықтарды жылжыту үшін қолданылады. Әдетте оларды ішкі газбен жабдықтау жүйелерінде, сумен жабдықтауда, жылытуда табуға болады. Олар тоңазытқыш қондырғылар мен ауа баптау жүйелерінде кеңінен қолданылады.
Мыстың керемет қаттылығы көптеген елдерге белгілі. Сонымен, Францияда, Ұлыбританияда және Австралияда мыс құбырлары ғимараттарды газбен қамтамасыз ету үшін пайдаланылады, Швецияда - жылыту үшін, АҚШ, Ұлыбритания және Гонконгта - бұл сумен жабдықтаудың негізгі материалы.
Ресейде су және газ мыс құбырларын өндіру ГОСТ Р 52318-2005 стандартымен реттеледі, ал SP 40-108-2004 федералдық ережелер кодексі оларды пайдалануды реттейді. Мыс пен оның қорытпаларынан жасалған құбырлар бу мен сұйықтықтарды жылжыту үшін электр энергетикасы мен кеме жасауда белсенді қолданылады.
Мыс қорытпалары техниканың әртүрлі салаларында қолданылатынын білесіз бе? Олардың ішінде қола мен жез ең танымал болып саналады. Екі қорытпаға да мырыш пен қалайыдан басқа висмут, никель және басқа металдар кіруі мүмкін орасан зор материалдар тобы кіреді. Мысалы, он тоғызыншы ғасырға дейін артиллериялық қару жасау үшін пайдаланылған металл мыс, қалайы және мырыштан тұратын. Оның рецепті орынға байланысты өзгерді жәнеқұралды жасау уақыты.
Мыстың керемет икемділігі мен жоғары икемділігін бәрі біледі. Осы қасиеттердің арқасында жездің керемет мөлшері қару-жарақ пен артиллериялық оқ-дәрілерге арналған снарядтар өндірісіне түседі. Бір қызығы, автокөлік бөлшектері кремний, мырыш, қалайы, алюминий және басқа материалдармен мыс қорытпаларынан жасалған. Мыс қорытпалары жоғары беріктігімен ерекшеленеді және термиялық өңдеу кезінде механикалық қасиеттерін сақтайды. Олардың тозуға төзімділігі тек химиялық құрамымен және оның құрылымға әсерімен анықталады. Бұл ереже бериллий қола мен кейбір алюминий қолаларына қолданылмайтынын ескеріңіз.
Мыс қорытпаларының серпімділік модулі болаттан төмен. Олардың негізгі артықшылығы агрессивті ортада жоғары икемділігі, тамаша электр өткізгіштігі және коррозияға тамаша төзімділігі бар көптеген қорытпалар үшін біріктірілген шағын үйкеліс коэффициенті деп атауға болады. Әдетте, бұл алюминий қола және мыс-никель қорытпалары. Айтпақшы, олар өздерінің қосымшаларын слип жұптарынан тапты.
Іс жүзінде барлық мыс қорытпаларының үйкеліс коэффициенті бірдей. Бұл ретте тозуға төзімділік пен механикалық қасиеттер, агрессивті ортадағы мінез-құлық қорытпалардың құрамына тікелей байланысты. Мыстың иілгіштігі бір фазалы қорытпаларда, ал беріктігі екі фазалы қорытпаларда қолданылады. Мельхиор (мыс-никель қорытпасы) айырбас монеталарын соғу үшін қолданылады. Кеме жасауда мыс-никель қорытпалары, соның ішінде «Адмиралтей» қолданылады. Олар турбинадан шығатын буды тазартатын конденсаторларға арналған түтіктерді жасау үшін қолданылады. Бір қызығы, турбиналар борттық сумен салқындатылады. Мыс-никель қорытпаларының тамаша коррозияға төзімділігі бар, сондықтан олар теңіз суының агрессивті әсеріне ұшыраған аймақтарда қажет.
Шын мәнінде, мыс қатты дәнекерлеуіштердің ең маңызды құрамдас бөлігі болып табылады - балқу температурасы 590-дан 880 градус Цельсийге дейінгі қорытпалар. Дәл олар көптеген металдарға жақсы адгезияға ие, соның арқасында олар әртүрлі металл бөлшектерді мықтап қосу үшін қолданылады. Бұл құбыр фитингтері немесе әртүрлі металдардан жасалған сұйық отынды реактивті қозғалтқыштар болуы мүмкін.
Ал енді мыстың иілгіштігі үлкен мәнге ие болатын қорытпаларды тізімдейміз. Дурал немесе дуралюминий - алюминий мен мыстың қорытпасы. Мұнда мыс 4,4% құрайды. Зергерлік бұйымдарда мыс пен алтынның қорытпалары жиі қолданылады. Олар өнімнің беріктігін арттыру үшін қажет. Өйткені, таза алтын механикалық әсерге төтеп бере алмайтын өте жұмсақ металл. Таза алтыннан жасалған бұйымдар тез деформацияланып, тозып кетеді.
Бір қызығы, мыс оксидтері иттрий-барий-мыс оксидін жасау үшін қолданылады. Ол жоғары температуралы асқын өткізгіштерді өндіруге негіз болады. Мыс сонымен қатар батареялар мен мыс оксиді электрохимиялық элементтерді жасау үшін қолданылады.
Басқа қолданбалар
Мыстың ацетиленді полимерлеу катализаторы ретінде жиі қолданылатынын білесіз бе? Осы қасиетіне байланысты ацетиленді тасымалдау үшін пайдаланылатын мыс құбырларына рұқсат етіледіолардағы мыс мөлшері 64% аспағанда ғана пайдаланыңыз.
Адамдар сәулет өнерінде мыстың иілгіштігін пайдалануды үйренді. Ең жұқа мыстан жасалған қасбеттер мен шатырлар 150 жыл бойы ақаусыз қызмет етеді. Бұл құбылыс қарапайым түсіндіріледі: мыс парақтарында коррозия процесі автоматты түрде сөнеді. Ресейде мыс парақ SP 31-116-2006 Федералдық ережелер кодексінің нормаларына сәйкес қасбеттер мен шатырлар үшін қолданылады.
Таяу болашақта адамдар бактериялардың үй ішінде қозғалуына жол бермеу үшін емханаларда мысты микробқа қарсы бет ретінде қолдануды жоспарлап отыр. Адам қолы тиген барлық беттерді - есіктерді, тұтқаларды, қоршауларды, суға арналған фитингтерді, үстелшелерді, кереуеттерді - мамандар тек осы ғажайып металдан жасайды.
Мыс белгісі
Адам өзіне қажетті өнімді өндіру үшін мыстың қандай сорттарын пайдаланады? Олардың көпшілігі бар: M00, M0, M1, M2, M3. Жалпы, мыс сорттары олардың құрамының тазалығымен анықталады.
Мысалы, мыс маркалары M1r, M2r және M3r құрамында 0,04% фосфор және 0,01% оттегі, ал M1, M2 және M3 маркаларында - 0,05-0,08% оттегі бар. M0b дәрежесінде оттегі жоқ, ал МО-да оның пайызы 0,02%.
Ендеше мысты толығырақ қарастырайық. Төмендегі кесте дәлірек ақпаратты береді:
| Мыс сорты | M00 | M0 | M0b | M1 | M1p | M2 | M2r | M3 | M3r | M4 |
|
Пайыз мазмұн мыс |
99, 99 | 99, 95 | 99, 97 | 99, 90 | 99, 70 | 99, 70 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 00 |
27 мыс маркалары
Мыстың барлығы жиырма жеті сорты бар. Адам мұндай мөлшердегі мыс материалдарын қайда пайдаланады? Бұл нюансты толығырақ қарастырыңыз:
- Cu-DPH материалы құбырларды қосуға қажетті фитингтерді жасау үшін пайдаланылады.
- AMF ыстықтай илектелген және суық илектелген анодтарды жасау үшін қажет.
- AMPU суық илектелген және ыстықтай илектелген анодтарды өндіру үшін қолданылады.
- M0 ток өткізгіштер мен жоғары жиілікті қорытпаларды жасау үшін қажет.
- M00 материалы жоғары жиілікті қорытпалар мен ток өткізгіштерді өндіру үшін қолданылады.
- M001 сымдарды, шиналарды және басқа электр өнімдерін өндіру үшін қолданылады.
- M001b электр өнімдерін өндіру үшін қажет.
- M00b ток өткізгіштерін, жоғары жиілікті қорытпаларды және электровакуум өнеркәсібіне арналған құрылғыларды жасау үшін қолданылады.
- M00k - деформацияланған және құйылған дайындамалар жасауға арналған шикізат.
- M0b жоғары жиілікті қорытпаларды жасау үшін пайдаланылады.
- M0k құйылған және деформацияланған дайындамаларды өндіру үшін қолданылады.
- M1 өндіріске қажетсым және криогендік технология өнімдері.
- M16 вакуумдық өнеркәсіпке арналған құрылғыларды өндіру үшін пайдаланылады.
- M1E суық илектелген фольга мен жолақты жасау үшін қажет.
- M1k жартылай фабрикаттарды жасау үшін қажет.
- M1op сым және басқа электр өнімдерін өндіру үшін қолданылады.
- M1p шойын мен мысты дәнекерлеуге арналған электродтарды жасау үшін қолданылады.
- M1pE суық прокат пен фольга өндіру үшін қажет.
- M1u суық илектелген және ыстықтай илектелген анодтарды жасау үшін қолданылады.
- M1f таспа, фольга, ыстықтай және суықтай илектелген парақтарды жасау үшін қажет.
- M2 жоғары сапалы мыс негізіндегі қорытпалар мен жартылай фабрикаттар жасау үшін қолданылады.
- M2k жартылай фабрикаттарды өндіру үшін пайдаланылады.
- М2p жолақтар жасау үшін қажет.
- M3 прокат, қорытпалар өндіру үшін қажет.
- M3r прокат пен қорытпаларды жасау үшін қолданылады.
- MB-1 құрамында бериллий бар қола жасау үшін қажет.
- MSr1 электр құрылымдарын жасау үшін қолданылады.
