Медный материал

Медь была основным материалом для человеческих инноваций на протяжении тысячелетий..

От древних цивилизаций к передовым современным технологиям, универсальность меди, проводимость, и долговечность сделали его незаменимым.

В этом посте будут рассмотрены различные марки и типы меди., углубиться в его ключевые свойства, и обсудить его разнообразные применения.

И дайте полезные советы по выбору, которые помогут вам выбрать подходящую медь для вашего следующего проекта..

1. Что такое медь?

медь (Медь) представляет собой металлический элемент с химическим символом Cu. ‌

Медь — элемент переходного металла с атомным номером 29 и расположен в 4-м периоде и группе IB таблицы Менделеева..

Чистая медь — это мягкий металл красновато-оранжевого цвета после разрезания поверхности., с металлическим блеском, пурпурно-красный цвет, когда элемент чистый,

хорошая пластичность, высокая теплопроводность, и электропроводность.

Медный или медный элемент относится к категории красных металлов наряду с латунью и бронзой.. Медный элемент — это цветной металл и легко поддающийся обработке материал., поэтому легко изготовить различные детали.

Это третий по популярности металл в мире после железа и алюминия..

С точки зрения мировых медных рудников и медьсодержащего производства, по данным ICSG, с января по октябрь 2022,

в тройку лидеров мира по добыче меди входят Чили, Перу, и Конго, учет 24%, 11%, и 10% мирового производства меди, соответственно.

Производство меди в Китае занимает четвертое место в мире, учет 9%.

2. Производственные процессы

Добыча и переработка

• Горное дело: Медь в основном добывается из рудных месторождений открытым или подземным способом.. Основные медные руды включают халькопирит. (CuFeS2) и борнит (Cu5FeS4).
  На долю открытых горных работ приходится около 60% мирового производства меди.
• Плавка: После майнинга, руда перерабатывается для концентрации содержания меди. Это предполагает дробление, шлифование, и флотация для отделения медных минералов от пустой породы.
  Концентрат обычно содержит 20-30% медь.
• Переработка: Концентрированная медь затем очищается для получения чистой меди.. Два основных метода переработки::

• • Пирометаллургическая плавка: Этот метод предполагает нагревание концентрата в печи для удаления примесей и получения черновой меди., который содержит около 98-99% медь.
  • Электролитическая очистка: Черновая медь дополнительно очищается путем пропускания электрического тока через раствор медного купороса., нанесение чистой меди на катод.
    В результате этого процесса получается медь чистотой 99.99%.

Формирование и формирование

Кастинг

Кастинг включает заливку расплавленной меди в формы для создания сложных форм и деталей.. Этот метод идеален для изготовления сложных деталей.:

• Литье в песок: Расплавленная медь разливается в песчаные формы., которые затем охлаждаются и ломаются, чтобы обнажить отлитую деталь..
• Литье под давлением: Расплавленная медь впрыскивается под высоким давлением в металлические матрицы., что позволяет производить точные и детализированные детали..

Роллинг

Прокатка используется для формования меди в листы., тарелки, и полоски. Этот процесс включает в себя пропускание меди через ряд роликов.:

• Горячая прокатка: Медь нагревают и пропускают через ролики, чтобы уменьшить ее толщину и улучшить однородность..
• Холодная прокатка: Медь прокатывают при комнатной температуре для достижения еще большей точности и качества поверхности.. Холодная прокатка позволяет производить листы толщиной до 0.005 дюймы.

Рисунок

Чертеж используется для создания проводов и трубок путем протягивания меди через штампы.:

• Рисование проволоки: Медные стержни протягиваются через ряд матриц все меньшего размера, чтобы уменьшить их диаметр.. Этот процесс позволяет производить провода толщиной до 0.0005 дюймы.
• Чертеж трубки: Медные стержни протягиваются через штампы для формирования труб различного диаметра и толщины стенок..

Ковка

Ковка включает в себя придание меди желаемой формы путем ковки или прессования.. Этот метод часто используется для высокопрочных изделий.:

• Открытая ковка: Медь помещают между двумя плоскими штампами и забивают или прессуют для придания ей формы..
• Ковка в закрытых штампах: Медь помещают в штамп определенной формы и забивают или прессуют, чтобы заполнить полость штампа..

Экструзия

Экструзия используется для создания меди с определенными профилями поперечного сечения.. Процесс включает в себя продавливание меди через матрицу.:

• Прямая экструзия: Медь проталкивается через матрицу с помощью плунжера, создание желаемой формы.
• Непрямая экструзия: Матрица проталкивается через медь, который хранится в контейнере. Этот метод менее распространен, но позволяет создавать более сложные формы..

3. Виды меди и их сорта

Медь – универсальный металл, широко используемый во многих отраслях промышленности., и его свойства могут быть улучшены или изменены путем легирования его другими элементами..

Понимание типов меди и их марок необходимо для выбора подходящего материала для вашего конкретного применения..

В этом разделе, мы рассмотрим основные виды меди и наиболее распространенные марки, используемые в производстве..

3.1. Чистая медь (Нелегированная медь)

Чистая медь является формой меди высшего качества и часто используется там, где электропроводность, высокая теплопроводность, и пластичность являются наиболее важными факторами.

Он содержит 99.9% медь, только с незначительными количествами других элементов.

Распространенные сорта чистой меди:

• C11000 (Электролитическая прочная пековая медь – ETP): Это наиболее часто используемый сорт чистой меди..
  Имеет отличную электропроводность (примерно 100% МАКО), что делает его идеальным для электропроводки, силовые кабели, и компоненты электрооборудования.
  Он также устойчив к коррозии и обладает высокой пластичностью., который полезен в различных промышленных применениях.

• С10100 (Бескислородная медь): Бескислородная медь очищается до более высокого уровня чистоты, чем C11000, за счет удаления содержания кислорода.,
  что делает его идеальным для высокопроизводительных применений, требующих высокой проводимости и устойчивости к водородному охрупчиванию.,
  такие как вакуумные трубки, высококачественное аудиооборудование, и чувствительные электрические системы.

3.2. Медные сплавы

Хотя чистая медь полезна во многих приложениях., медные сплавы часто более практичны из-за улучшенных механических свойств., в том числе увеличение силы, улучшенная коррозионная стойкость, и лучшая производительность в условиях высокого стресса.

Медные сплавы обычно изготавливаются путем соединения меди с такими элементами, как цинк., олово, алюминий, и бериллий.

А. Латунь (Медно-цинковые сплавы)

Латунь представляет собой сплав меди и цинка. Он известен своим золотым внешним видом., отличная обрабатываемость, и коррозионная стойкость, что делает его полезным в широком спектре приложений,
например, сантехника, электрические разъемы, и музыкальные инструменты.

• C36000 (Свободнообрабатываемая латунь): Один из самых популярных латунных сплавов., C36000 идеально подходит для механической обработки и широко используется для изготовления деталей с резьбой., арматура, и крепеж.
  Он обладает высокой обрабатываемостью и легко принимает сложные формы..
• C27000 (Коммерческая латунь): Содержащий вокруг 30% цинк, этот сплав менее поддается механической обработке, чем C360, но обеспечивает баланс прочности, коррозионная стойкость, и удобство пайки.

Б. Бронза (Медно-оловянные сплавы)

Бронза еще один важный медный сплав, изготовлен в основном из меди и олова. Он известен своей твердостью, коррозионная стойкость, и износостойкость, что делает его идеальным для использования в условиях высоких напряжений и морской среды..

• C51000 (Фосфорная бронза): Содержит небольшое количество фосфора, что повышает его прочность и износостойкость. Широко используется в электрических контактах., источники, и подшипники.
• C61400 (Алюминиевая бронза): Этот бронзовый сплав содержит как алюминий, так и медь., обеспечивая превосходную прочность, коррозионная стойкость (особенно в морской воде), и износостойкость.
  Обычно используется для морского оборудования., клапаны, и лопатки турбины.

С. Бериллий Медь (Медно-бериллиевые сплавы)

Бериллиевая медь представляет собой высокопрочный медный сплав, содержащий бериллий. (обычно 0.5-3%) вместе с медью.
Он обладает превосходной электропроводностью и прочнее многих других медных сплавов., что делает его полезным в приложениях, требующих высокой прочности, проводимость, и коррозионная стойкость.

• C17200 (Бериллий Медь): Это наиболее широко используемый сорт бериллиевой меди..
  Обычно используется в приложениях, требующих высокой усталостной прочности., такие как электрические контакты, источники, и разъемы в аэрокосмической отрасли, автомобильный, и промышленное оборудование.
• C17000 (Бериллий Медь, Высокая прочность): Эта марка имеет еще более высокую прочность, чем C17200, и используется в прецизионных инструментах., военное применение, и высокопроизводительные пружины.

Д. Алюминиевая бронза (Медно-алюминиевые сплавы)

Алюминиевая бронза объединяет медь и алюминий в сплав, который более прочный и устойчивый к коррозии, чем обычная бронза..
Он известен своей превосходной износостойкостью и усталостной стойкостью., что делает его пригодным для применений с высокими нагрузками.

• C95400 (Алюминиевая бронза): Содержит до 11% алюминий, этот сплав используется в морских целях, гидравлические цилиндры, и подшипники.
• C95800 (Высокопрочная алюминиевая бронза): Высокопрочная алюминиевая бронза, используемая для изготовления высоконагруженных компонентов в таких отраслях, как аэрокосмическая и автомобильная промышленность..

3.3. Другие медные сплавы и марки

А. Медно-никелевые сплавы

Медно-никелевые сплавы известны своей коррозионной стойкостью в морской воде и других суровых условиях..
Эти сплавы используются в морской технике., опреснительные установки, и химическое оборудование.

• C70600 (90/10 Медно-никелевый): Этот сплав содержит 90% медь и 10% никель. Он обычно используется в морской среде для теплообменников., конденсаторные трубки, и трубопроводы морской воды.
• C71500 (70/30 Медно-никелевый): С повышенным процентом никеля, Этот сплав обеспечивает лучшую прочность и коррозионную стойкость, чем 90/10 сплав и используется в более требовательных морских и промышленных применениях..

Б. Медно-свинцовые сплавы

В эти медные сплавы добавлено небольшое количество свинца для улучшения обрабатываемости.. Их часто используют для изготовления деталей, требующих легкой механической обработки., такие как втулки, подшипники, и шестерни.

• C93200 (Свинцовая оловянная бронза): Этот сплав имеет высокое содержание свинца и олова., что делает его идеальным для применений с высокими нагрузками, такие как втулки и втулки подшипников.

3.4. Как выбрать правильный сорт меди

Выбор подходящей марки меди зависит от нескольких факторов.:

• Требования к приложению: Учитывайте необходимые механические свойства, например, сила, коррозионная стойкость, и проводимость.
  Для электрических компонентов, медь с высокой проводимостью, такая как C11000, идеальна., в то время как для высокопрочных применений, бериллий-медные сплавы (C17200) может быть более подходящим.
• Условия окружающей среды: Будет ли деталь подвергаться воздействию морской воды?, высокие температуры, или коррозионные вещества?
  Алюминиевая бронза (C95400) или медно-никелевые сплавы (C70600) лучше подходят для таких условий.
• Соображения стоимости: Чистая медь (C11000) может быть дороже, чем сплавы, но его высокая проводимость делает его незаменимым для электрических применений..
  С другой стороны, латунные или бронзовые сплавы могут стать более экономичным вариантом для общего использования..
• Обрабатываемость: Если вам нужен материал, который легко обрабатывать, латунь свободной обработки, такая как C36000, является хорошим выбором, поскольку он имеет высокий рейтинг обрабатываемости.

4. Ключевые свойства меди

Уникальные свойства меди делают ее бесценным материалом в различных отраслях промышленности.. Понимание этих свойств имеет решающее значение для выбора правильного типа меди для конкретных применений..
Здесь, углубляемся в химические и физические свойства меди.

Химические свойства

Коррозионная стойкость

• Естественное образование патины: Одним из наиболее примечательных химических свойств меди является ее способность образовывать защитную патину..
  При воздействии воздуха и влаги, медь образует зеленый слой карбоната меди и сульфата меди.
  Эта патина действует как барьер., предотвращение дальнейшей коррозии. Формирование патины может занять несколько лет., в зависимости от условий окружающей среды.
• Устойчивость к воде и кислотам: Медь не реагирует с водой, что делает его идеальным для систем сантехники и водоснабжения..
  Однако, он может реагировать с сильными кислотами, такими как азотная кислота и серная кислота., а также сильные основания.
  Медь, как правило, устойчива к большинству неокисляющих кислот и щелочей., что повышает его долговечность в различных средах.

Реактивность

• Окисление: Медь может окисляться на воздухе, образуя слой оксида меди (CuO).
  Это окисление происходит медленнее по сравнению с другими металлами и существенно не влияет на целостность материала..
• Гальваническая коррозия: Когда медь контактирует с более активными металлами, такими как алюминий или сталь, в присутствии электролита. (например, соленая вода), может возникнуть гальваническая коррозия.
  Чтобы предотвратить это, рекомендуется надлежащая изоляция или использование совместимых материалов..

Экологическая стабильность

• Атмосферная и морская среда: Естественная устойчивость меди к атмосферным и морским средам делает ее предпочтительным материалом для наружного и морского применения..
  Он выдерживает длительное воздействие воздуха, дождь, и морская вода без значительного ухудшения качества.

Физические свойства

Плотность

• Ценить: 8.96 г/см³
• Значение: Плотность меди относительно высока, что может быть недостатком в приложениях, чувствительных к весу, таких как аэрокосмическая промышленность..
  Однако, это свойство также способствует его стабильности и структурной целостности во многих других целях..

Точка плавления

• Ценить: 1,085°С (1,984°Ф)
• Значение: Высокая температура плавления меди делает ее подходящей для применения при высоких температурах., такие как теплообменники и печи.
  Он может сохранять свою структурную целостность и проводимость при повышенных температурах..

Теплопроводность

• Ценить: 385 Вт/м·К
• Значение: Медь имеет одну из самых высоких теплопроводностей среди металлов., второй после серебра.
  Это свойство делает его идеальным для применений, требующих эффективной теплопередачи., например, системы охлаждения, теплообменники, и посуда.
  Он может быстро рассеивать тепло, повышение производительности и эффективности этих систем.

Электрическая проводимость

• Ценить: 59.6 × 10^6 См/м
• Значение: Высокая электропроводность меди является одним из ее важнейших свойств..
  Широко используется в электропроводке., печатные платы (печатные платы), и электронные компоненты.
  Способность меди проводить электричество с минимальным сопротивлением обеспечивает эффективность и надежность электрических систем..

Пластичность и ковкость

• Пластичность: Медь можно тянуть в тонкие провода, не разрывая их.. Это свойство имеет решающее значение для производства электрических проводов и кабелей., требующие гибкости и силы.
• Податливость: Медь можно ковать или раскатывать в тонкие листы без разрушения..
  Это свойство позволяет производить медные листы., тарелки, и другие тонкие компоненты, что делает его универсальным для различных процессов формования и формования..

Тепловое расширение

• Ценить: 16.5 мкм/м·°С (от 20°С до 100°С)
• Значение: Медь имеет умеренный коэффициент теплового расширения., это означает, что он расширяется и сжимается при изменении температуры..
  Это свойство необходимо учитывать в приложениях, где колебания температуры значительны, чтобы предотвратить стресс и потенциальный отказ..

Магнитные свойства

• Немагнитный: Медь не магнитна, что полезно в приложениях, где необходимо свести к минимуму магнитные помехи, например, в электронных устройствах и медицинском оборудовании.

5. Преимущества и недостатки меди

Преимущества

• Отличная электрическая и теплопроводность: Высокая проводимость меди делает ее идеальной для электропроводки., теплообменники, и системы охлаждения.
  Он используется примерно 70% всей электропроводки.
• Коррозионная стойкость: Естественная устойчивость меди к коррозии обеспечивает долговечность и надежность компонентов., особенно в атмосферной и морской среде.
• Податливость и пластичность: Способность меди легко формироваться и превращаться в различные компоненты делает ее универсальной для многих применений..
• Возможность вторичной переработки: Медь 100% подлежит вторичной переработке без потери качества, что делает его экологически чистым материалом.
  Переработка меди экономит до 85% энергии, необходимой для добычи и переработки новой меди.

Недостатки

• Высокая стоимость: Медь дороже, чем некоторые альтернативные материалы., что может увеличить стоимость проекта. Цена на медь может существенно колебаться в зависимости от рыночных условий..
• Масса: Медь тяжелее некоторых других материалов., что может быть недостатком в приложениях, чувствительных к весу, таких как аэрокосмическая промышленность..
• Мягкость: Чистая медь относительно мягкая и может деформироваться при высоких нагрузках., требующие легирования для повышения прочности.

6. Применение меди

Электрические и электронные приложения

• Проводка и кабели: Медь является предпочтительным материалом для электропроводки и силовых кабелей из-за ее высокой проводимости.. Его используют в жилых помещениях, коммерческий, и промышленных условиях.
• Печатные платы (печатные платы): Медь необходима для проводящих дорожек в электронных схемах., обеспечение миниатюризации и повышения производительности современной электроники.
• Разъемы и клеммы: Медь обеспечивает надежные электрические соединения в различных устройствах., от бытовой электроники до промышленного оборудования.

Строительство и Архитектура

• Кровля и облицовка: Долговечность и эстетическая привлекательность меди делают ее популярным выбором для кровли и облицовки.. Это может длиться более 100 лет с минимальным обслуживанием.
• Трубопроводы и сантехника: Устойчивость меди к коррозии и бактериям делает ее идеальной для систем водоснабжения.. Используется как в жилых, так и в коммерческих сантехнических сооружениях..
• Декоративные элементы: Медь используется в архитектурных деталях и дизайне интерьера из-за ее эстетической привлекательности., придание пространству элегантности и тепла.

Промышленное применение

• Теплообменники: Высокая теплопроводность меди делает ее идеальной для теплообменников в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и промышленных процессах..
  Он может эффективно передавать тепло, повышение энергоэффективности.
• Насосы и клапаны: Коррозионная стойкость и долговечность меди делают ее подходящей для различного промышленного оборудования., включая насосы и клапаны.
• Морское оборудование: Устойчивость меди к коррозии в морской воде делает ее предпочтительным материалом для корпусов лодок., пропеллеры, и морское оборудование.
  Это помогает предотвратить биообрастание и продлевает срок службы морских компонентов..

Потребительские товары

• Посуда: Превосходное распределение тепла и эстетическая привлекательность меди делают ее популярным выбором для изготовления кастрюль., кастрюли, и кухонная утварь.
  Обеспечивает равномерное приготовление пищи и придает кухне роскошный вид..
• Ювелирные изделия: Податливость меди и способность формировать замысловатые узоры делают ее популярным материалом для изготовления модных аксессуаров..
  Его часто используют в сочетании с другими металлами для создания уникальных и красивых изделий..
• Музыкальные инструменты: Медь используется в медных духовых инструментах из-за ее акустических свойств и долговечности.. Это способствует богатому звучанию и долговечности музыкальных инструментов..

7. Как правильно выбрать медь для вашего проекта

Выбор правильного типа меди для вашего проекта имеет важное значение для обеспечения оптимальной производительности., долговечность, и экономическая эффективность.
Вот ключевые соображения, которые помогут вам выбрать лучший медный материал для ваших нужд.:

Определите необходимые ключевые свойства

Различные типы меди обладают различными свойствами.. Понимание основных свойств, необходимых для вашего проекта, сузит ваши варианты..

• Электрическая проводимость: Для таких применений, как проводка, разъемы, и электрические системы,
  медь высокой чистоты (как C11000 ETP) или бескислородная медь (С10100) идеален благодаря своей исключительной проводимости.
• Коррозионная стойкость: Если ваш проект предполагает воздействие влаги, химикаты, или соленая вода,
  рассмотрите медные сплавы, такие как алюминиевая бронза (C95400) или медно-никелевый (C70600) за их превосходную коррозионную стойкость.
• Прочность и долговечность: Для приложений с высокими нагрузками, например, тяжелая техника или аэрокосмические детали,
  бериллий медь (C17200) обеспечивает как прочность, так и износостойкость, сделать это надежным выбором.
• Теплопроводность: Для теплообменников или других компонентов, требующих эффективного рассеивания тепла., выбирайте марки меди высокой чистоты, например C11000..

Оцените условия окружающей среды

Окружающая среда, в которой будет использоваться медный материал, является решающим фактором.:

• Морская среда: Медно-никелевые сплавы (C70600 и C71500) обладают высокой устойчивостью к коррозии в морской воде,
  что делает их идеальными для судостроения, опреснительные установки, и морское оборудование.
• Высокотемпературные применения: Некоторые сплавы, как алюминиевая бронза, сохранять прочность при более высоких температурах, что полезно для компонентов аэрокосмической и промышленной печи..
• Коррозионные химикаты: Для применений, подверженных воздействию агрессивных химикатов, фосфорная бронза (C51000) и алюминиевая бронза обеспечивают превосходную стойкость.

Учитывайте производственные требования

Выбранный вами медный материал должен быть совместим с желаемыми производственными процессами.:

• Обрабатываемость: Если ваш проект требует обширной механической обработки, автоматная обработка латуни (C36000) является отличным выбором благодаря простоте формования и обработки..
• Формируемость: Для проектов, связанных с глубокой вытяжкой, штамповка, или изгиб, отдавайте предпочтение медным сплавам с высокой пластичностью., например, алюминиевая бронза или фосфористая бронза.
• Литье или ковка: Если требуется кастинг, сплавы типа C93200 (свинцовая бронза) или алюминиевая бронза хорошо справляются с этим процессом и обеспечивают повышенную износостойкость для тяжелых условий эксплуатации..

Оцените ограничения затрат

Бюджет играет важную роль при выборе материала.:

• Медь высокой чистоты: В то время как медь высокой чистоты (C11000, С10100) обеспечивают превосходную проводимость, они обычно дороже.
  Их лучше всего использовать в критических электрических приложениях, где проводимость не может быть нарушена..
• Сплавы для экономической эффективности: Латунные сплавы, например C27000, обеспечивают хорошую коррозионную стойкость и прочность при более низкой цене,
  сделать их пригодными для сантехники, декоративная фурнитура, и некритические компоненты.

Соответствие конкретным отраслевым стандартам

Во многих отраслях существуют специальные стандарты для меди и медных сплавов, обеспечивающие надежность и производительность..
Проверьте, должен ли ваш проект соответствовать определенным стандартам, такие как ASTM или SAE, поскольку в этих рекомендациях часто рекомендуются определенные марки меди на основе отраслевых требований..

Долговечность и потребности в обслуживании

Для компонентов, требующих минимального обслуживания и высокой долговечности.:

• Износостойкость: Бериллиевая медь (C17200) отличный выбор для деталей, которые подвергаются повторяющимся движениям и нагрузкам., как пружины и разъемы, благодаря отличной износостойкости.
• Защита от коррозии: Медно-никелевые сплавы часто выбирают для морского применения из-за их долговечности и сокращения затрат на техническое обслуживание в суровых условиях..

9. Заключение

Медь универсальный и незаменимый материал с богатой историей и многообещающим будущим..
Его отличная электро- и теплопроводность., коррозионная стойкость, и пластичность делают его пригодным для широкого спектра применений..
Понимая различные типы меди, их свойства, и производственные процессы, вы можете принять обоснованное решение о выборе подходящей меди для вашего проекта.

Мы надеемся, что это руководство предоставило вам ценную информацию о меди и ее применении..
Если у вас есть вопросы или вы хотите поделиться своим опытом, не стесняйтесь оставлять комментарий ниже.
Оставайтесь с нами, чтобы получать более информативную информацию о производстве DEZE..

 

Кстати, если у вас есть какие-либо потребности в медных изделиях по индивидуальному заказу, пожалуйста, не стесняйтесь связаться с нами.

Ссылки: https://internationalcopper.org/