Медь – пластичный металл, хорошо поддается обработке, обладает электро- и теплопроводностью. Для повышения эксплуатационных свойств в ее состав вводят различные легирующие компоненты. В этой статье речь пойдет о сплаве меди с никелем, который повышает ее стойкость к коррозии, увеличивает прочность и электросопротивление.
Что дает добавка к меди никеля?
Никель вводят в сплав в качестве основного легирующего компонента. Он значительно повышает твердость меди. Металлы наделены редкой особенностью, они полностью растворяются друг в друге. При сплавлении, в зависимости от пропорции, однородные сплавы двух металлов изменяют свои свойства следующим образом:
- Усиливается устойчивость к действию кислот и щелочей.
- Увеличивается жаропрочность.
- Вырабатывается стойкость к коррозии.
- Повышается упругость и прочность.
- Понижается температурный коэффициент сопротивления.
Классификация
Вам будет интересно:Брянский государственный аграрный университет: профессии, поступление
Вам будет интересно:Леушинский монастырь: создание, гибель, возрождение
Используя механические, химико-физические свойства, а также область применения, сплавы меди с никелем условно можно подразделить на две основные группы:
- Конструкционные – характеризуются высокой антикоррозийной устойчивостью и большой прочностью. К ним относятся мельхиоры, содержащие до 30% никеля и небольшие количества других металлов, нейзильберы, обладающие отличной прочностью и особый сплав куниаль с добавками алюминия, который хорошо обрабатывается давлением.
- Электротехнические – обладают высоким электрическим сопротивлением. К ним относится термоэлектродный сплав копель, имеющий в составе большое содержание никеля, манганин и константан. Используются в электротехнике для компенсационных проводов, термопар и реостатов.
Сплавы находят применение для изготовления деталей, используются в приборах, теплообменных аппаратах, поэтому к ним предъявляются жесткие требования по химическому составу и физическим характеристикам.
Мельхиор
Сплав меди с никелем, название которого - мельхиор, может содержать в своем составе до 22% основного легирующего компонента никеля, около 80% меди и не больше 0,6 % примесей. У него отмечают высокую прочность, пластичность, коррозийную стойкость. Сплав хорошо поддается механической обработке, его штампуют, режут, чеканят, паяют, полируют, воздействуют давлением в любом виде (в холодном и горячем). Мельхиор выпускается в виде лент, полос и труб. Металл обладает серебристым цветом. Он идет на производство конденсаторных труб, деталей кондиционеров, применяется в приборостроении.
Кроме того, из сплава делают медицинские изделия, недорогие ювелирные украшения, монеты и посуду. Для улучшения внешнего вида изделия покрывают тонким слоем серебра.
Нейзильберы
Сплавы никеля, меди и цинка содержат в своем составе до 35 процентов никеля и 45 процентов цинка, а остальное – медь. У нейзильберов (в переводе с немецкого языка «нового серебра») отмечается красивый серебристый цвет, они не поддаются окислению на воздухе, проявляют стойкость в растворах органических кислот и солей. Благодаря высокой коррозийной стойкости неферромагнитные сплавы находят применение в приборостроении, используются для изготовления медицинских инструментов, часовых механизмов.
При изготовлении изделий для ювелирной промышленности в сплавы добавляют раскислители, которые позволяют понизить количество оксида меди, увеличить пластичность и прочность. При увеличении в сплаве никеля, возрастает его твердость и прочность. При введении алюминия, сплавы становятся дисперсно-твердеющими, при этом повышается и стойкость к коррозии. Присутствие свинца в нейзильберах придает металлу упругость и способствует улучшению обработки резанием.
Сплавы высокого сопротивления
Для изготовления электронагревательных приборов требуются проводники материал, которых обладает высоким удельным и низким показателем температурного коэффициента сопротивления. Точные сопротивления для приборов, как правило, изготовляют из манганинов – это сплав меди, никеля и марганца. В его состав входит 86% меди, марганца 13% и никеля около 3%. Для стабилизации в манганины вводят небольшое количество железа, серебра и алюминия. У сплавов высокая температура плавления, составляющая 960 градусов, средняя плотность чуть больше 8 г/см куб. и оранжевый цвет.
Манганины мало зависят от температуры электрического сопротивления, что очень важно для применения их в электроизмерительных устройствах с повышенной степенью точности. Еще одним достоинством сплавов является очень небольшая термо-ЭДС в паре с медью. Для стабилизации электромеханических свойств проводят искусственное старение манганина. Проволоку нагревают в вакууме до 400 градусов около двух часов, после этого продолжительное время выдерживают при комнатной температуре для получения стабильных свойств. Сплав находит применение для изготовления добавочных сопротивлений, катушек, шунтов, высокоточных измерительных приборов.
Константан
Какой сплав меди и никеля, наряду с манганином, относится к сплавам высокого электрического сопротивления? Это константан, он содержит до 65% меди, до 41% никеля и около 2% марганца. Этот сплав имеет специфический серебристый тон, среднюю плотность и температуру плавления 1270 градусов. Промышленность выпускает из константана проволоку, диаметр которой составляет 0,02-5 миллиметров. Значительная термо-ЭДС в паре с медью ограничивает использование сплава в точных электроизмерительных приборах. Зато он находит применение в термопарах для измерения температуры до 300 градусов.
Константановая проволока из сплава меди с никелем подвергается особой термической обработке путем нагрева ее до 900 градусов и последующего охлаждения. В результате на ее поверхности образуется темно-серая оксидная пленка, которая образует изоляционный слой и не требует дополнительного защитного покрытия. Сплав хорошо поддается механической обработке, поэтому имеет высокие технологические свойства. Он находит применение в измерительных приборах, электронагревательных элементах и реостатах с температурой до 400 градусов.
Заключение
Сплавы меди с никелем применяются в разных отраслях промышленности. Они пластичны и обладают антикоррозийными свойствами. Из них делают детали, имеющие ответственное назначение, применяемые в теплообменных аппаратах и приборах. Поэтому к сплавам предъявляют жесткие требования по плотности и химическому составу.
