Kupari-nikkeliseos: ominaisuudet, GOST. Kupari-nikkeliseosten valmistus. Puhdista kolikoita kupari-nikkeliseoksesta

Kupari kuuluu ei-rautametallien ryhmään . Puhtaassa muodossaan sillä on suuri lämpö- ja sähkönjohtavuus, minkä vuoksi sitä käytetään lähinnä sähkötekniikassa. Kupari on erittäin pehmeä materiaali, jota voidaan helposti käsitellä paineella kylmässä ja kuumassa tilassa.

Kuparin mekaanisten, rakenteellisten ja suorituskykyominaisuuksien parantamiseksi käytetään sen yhdisteitä muiden metallien kanssa. Fuusioprosessin seurauksena kiderakenteiden rakenne muuttuu, ionien ja atomien välille syntyy ylimääräisiä sidoksia. Tämä lisää seoksen lujuutta verrattuna puhtaaseen metalliin.

Miksi kupari on fuusioitunut nikkeliin

Fuusiossa nikkeli toimii pääasiallisena seosaineena. Sillä on korroosionkestävyys, siksi sitä käytetään pääasiassa kovettamiseen. Kupariin seostettaessa syntyy jatkuvia kiinteitä liuoksia. Kupari-nikkeliseos hankkii useita uusia ominaisuuksia:

• Lisää materiaalin lämmönkestoa;
• Sähkönkestävyyden lämpötilakerroin pienenee merkittävästi;
• Suuri korroosionkestävyys, erityisesti merivedessä.

luokitus

Kupari-nikkeliseoksen ominaisuudet riippuvat nikkelin ja muiden sen sisältämistä aineista. Tällä hetkellä on luotu monia uusia erikoismateriaaleja, joilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia. Sovellusalueesta riippuen ne on jaettu rakenteellisiin ja sähköteknisiin ominaisuuksiin.

• Rakenteelliset - ovat korroosiota ja lujuusominaisuuksia korkealla. Niiden tuotteet kestävät aggressiivisia ympäristöjä. Tämä on nikkeli hopea, nikkeli hopea ja kunial. Eräs erillinen paikka tässä listassa on Monel, jonka koostumus ja osa elementit ovat hieman erilainen.
• Sähkötekniset - ovat ominaisia lisääntynyt sähkövastus ja lämpösähköiset ominaisuudet, niitä käytetään teho ja sähkötekniikka. Tämä on vakio, manganiini ja copules.

Kemiallisen koostumuksen ja fysikaalisten ominaisuuksien tuntemus mahdollistaa kupari-nikkeliseoksen määrittämisen jossakin ryhmässä.

Saksan hopea

Sisältää noin 80% kuparia, noin 20% nikkeliä ja myös vähän mangaania ja rautaa. Tällainen seos tunnettiin ihmisille jo vuonna III luvulla eaa. e. Nimenä "valkoinen kupari" kiitos vaalea hopeinen väri, joka muistuttaa hopeaa. Se on korroosionkestäviä ominaisuuksia, sekä suuri vahvuus ja kulutuskestävyys, kupari-nikkeliseos. Sulamispiste on noin 1170 ° C. Hyvä plastisuus mahdollistaa tuotteiden käsittelyn paineella. Kondensaattoreiden valmistuksessa käytetään lääketieteellisiä välineitä, halpoja koruja, ruokailuvälineitä, kolikoita.

nikkelihopea

Tämä kupari-nikkeliseos, johon on lisätty sinkkiä, jolla on hopeavärjätty, vihertävä väri. Merkistä riippuen se voi sisältää jopa 35% nikkeliä ja jopa 45% sinkkiä, loput kuparia. Sellainen kiinteä sinkkipitoisuus vähentää merkittävästi sen tuotannon kustannuksia. Neusilberillä on samat mekaaniset ominaisuudet kuin nikkelihopealla. Se on korroosionkestävää, kestävää, riittävästi muovia kuumalle ja kylmälle paineella.

Joskus se lisäksi seostetaan lyijyllä paremman työstöön. Suurin osa siitä on tehty instrumenttien, kellojen, lääketieteellisten instrumenttien osista. On mielenkiintoista, että halvan hinnan ansiota on nyt hänestä, joka useimmiten hopeasta valmistetuista koruista tuottaa koruja, mitaleja ja mitaleja. Neusilberiä käytetään myös emalilevyjen valmistuksessa.

Kunial

Se koostuu kuparista pohjasta, nikkelistä - jopa 20%, pienistä lisäaineista alumiinista. Sulatetaan 1183 ° C: n lämpötilassa, jota seuraa vaimennus ja vanheneminen, mikä saa aikaan erittäin suuren lujuuden ja alhaisen lämpötilan kestävyyden. Se on jaettu merkkeihin A (MNA13-3) ja B (MNA 6-1,5).
Markilla on kaksi tärkeää ominaisuutta: korkea lujuus ja ainutlaatuinen korroosionkestävyys syövyttävissä ympäristöissä. Esimerkiksi merivedessä sitä voidaan käyttää vuosikymmenien ajan. Tämän vuoksi seosta käytetään erikoiskäyttöisten osien (potkureiden) valmistukseen.

Mark B: llä on joustavia ominaisuuksia, joten sitä käytetään laajasti vastuullisen tarkoituksen kaltaisten elastisten elementtien valmistamiseen. Lisäksi se on erittäin kestämätöntä pakkasella. Se tuottaa rakenteellisia osia, jotka toimivat alhaisissa lämpötiloissa.

monel

Se sisältää noin kaksi kolmasosaa nikkeliä ja yksi kolmasosa kuparista. Sulamispiste on 1350 ° C. Tämän kupari-nikkeliseoksen pääominaisuus on sen korroosionkestävyys. Siinä on korkeat mekaaniset ominaisuudet - lujuus ja muovinen muodonmuutos. Monel-tuotemerkki НМЖМц sisältää noin 28% kuparia, 3% rautaa, noin 3% magnesiumista, pieni määrä kobolttia ja nikkeliä.

Monel-400: lla on samat ominaisuudet. Se on Special Metals Corporationin tuotemerkki ja patentoitu vuonna 1906. Siksi muut valmistajat eivät voi käyttää tätä nimeä. Niinpä oli toinen seos - Nicorros. Nämä materiaalit ovat kuitenkin identtisiä kaikissa kemiallisissa ja teknisissä ominaisuuksissa. Koska seos sisältää enemmän kuin puolet nikkeliä prosentteina, sen hinta on melko korkea. On kuitenkin olemassa tekniikka kupari-nikkelilejeeringin tuottamiseksi käyttämällä luonnollisista sulfidimalmista peräisin olevia raaka-aineita molempien elementtien pitoisuudella ilman erillistä erillistä komponenttia. Tämä mahdollistaa lopputuotteen kustannusten huomattavan alentamisen.

Monelia käytetään korroosiota aiheuttavien tuotteiden tuotantoon, lisääntyneeseen mekaaniseen rasitukseen. Tämä laivanrakennus-, kemian- ja öljyteollisuus, lääkinnällisten laitteiden valmistus, vastuulliset koneiden ja laitteiden osat.

konstantaania

On valkoinen väri, jolla on ominaista kellertävä virtaus. Rakenne sisältää: kupari -59%; Nikkeli - 39-41%; Mangaani - 1-2%. Sulamispiste 1260 ° C. Tämä kupari-nikkeliseos sai nimensä johtuen pääomista - lämpöstabiiliudesta. Siinä on erittäin hyvät sähkövastusarvot, joiden lämpölaajenemiskerroin on pieni. Seos koskee termoelementtien valmistusta, mittauslaitteiden tuotantoa sekä sähkölämmityselementtejä, jotka toimivat jopa 400-500 asteen lämpötiloissa.

Vakioverkosta valmistettu lanka altistuu erityisen lämpökäsittelylle, minkä seurauksena pinnalla oleva metalli muodostaa ohuen oksidikalvon. Tämän ansiosta tuote ei tarvitse ylimääräistä lakatusta tai suojaavaa pinnoitetta. Constantan on hyvin muovia. Tämä ominaisuus mahdollistaa sen käytön hitsaamalla kupari-nikkeliseoksia.

Vakion vakaan haittana on sen riittävän korkea EMF - noin 43 μV. Tämä sulkee pois langan ja nauhan käytön siitä korkean tarkkuuden mittauslaitteissa.

Manganiini

Sisältää noin 5% nikkeliä, 12% mangaania ja kuparipohjaa. Sulamispiste on 960 ° C. Mielenkiintoista on, että amerikkalainen Edward Venston kekseli manganiinia noin 1888 keksinnöllisen konstantinan pohjalta erikoismateriaalina sähköisten mittauslaitteiden käämille. Sillä on todella suuri sähköinen resistiivisyys sekä erittäin pieni EMF, joka on kytketty kupariin (enintään 1 μV), mikä erottaa sen vakioarvosta.

Vastuksen lämpötilakertoimen vähentämiseksi mangaanilangasta hehkutetaan noin 600 asteen lämpötiloissa tyhjiöolosuhteissa, sitten jäähdytetään hitaasti. Tällä tekniikalla voit lisätä lämpötilaa, jolla materiaali säilyttää sähköiset ominaisuudet, jopa 200 ° C: seen. Kelassa jo kierretty lanka lämmitetään edelleen toistuvasti 150 ° C: seen. Tämä aikaansaa keinotekoisen ikääntymisen vaikutuksen, minkä jälkeen metallin kiderakenteen muutokset minimoidaan.

Manganiinin pääasiallinen käyttöalue materiaalina, jolla on vakaa sähkönkestävyysindeksit, on lukuisten korkean tarkkuuden mittauslaitteiden tuotanto sähkövirran (virta, jännite, teho) mittaamiseen.

Kopel

Toinen erikoiseos. Sisältää kuparia, 43% nikkeliä, jotain rautaa ja mangaania. Sulamispiste 1290 ° C. Stabilisen pienen resistiivisyyden ja korkean TEMP: n optimaalisen suhteen ansiosta, joka on yhdistetty eri metallien kanssa, seosta käytetään termoelementtien ja elektrodien johdinten valmistamiseen. Materiaalin lämmönjohtavuuden indeksi kasvaa suhteessa käyttölämpötilaan:

• 100 astetta - 6,95 V;
• 600 - 49V.

Korkit ovat erittäin kuumuutta kestäviä - rikkomatta perusominaisuuksia, jotka kestävät kuumennusta jopa 600 astetta ja kestävät korroosiota.
Kopelia käytetään anturilaitteiden termoelementteihin kosketuksiin joutuvien lämpötilamittausten kanssa. Ne käyttävät termopareja, joiden maksimiteho on TEPS - kromilla, kuparilla tai raudalla. Nämä elementit ovat positiivisia elektrodeja ja kopel-negatiivisia. Termoelementin kopelikromelia käytetään pääasiassa pyrometriassa lämpötilajärjestelmän jatkuvaan valvontaan 200 - 600 astetta teollisuus- ja laboratorioasennuksissa.

Sulamisprosessi

Kupari-nikkeliseosten valmistuksessa on suhteellisen samanlaisia tekniikoita. Melchior, neisilber, kunial, constantan, manganiini sulatetaan ensin induktiokeittouunissa kalsinoitua puuhiiltä. Jätteen lisäämisen sallitaan jopa 80%.

Sulamisprosessi alkaa kuparilla ja nikkelillä. Kun ne sulavat, jätteet lisätään suurissa kappaleissa, sitten pienet. Viimeinen paikka on täynnä sinkkiä. Latauksen lopullisen sulamisen jälkeen mangaani ja pii (nikkeli hopea) deoksidoituvat, tai pii ja mangaani (konstantan ja kupronikselin). Tämän jälkeen kaikki kuona poistetaan sulan pinnalta ja lisää hiiltä. Kuumenna hehkulamppu noin 1300 ° C: seen, lisää tarvittaessa mangaanikloridia puhdistamiseen.

Kypsentämistekniikka eroaa hieman, koska se sisältää alumiinia. Ennen alumiinin käyttöönottoa sulatteeseen lisätään 0,1% mangaania deoksidointiin. Ja alumiinin liuotuksen jälkeen sulan pinta levitetään virtauksella. Jos näin ei tehdä, syntyy kalvoja, joista sulate ei sovellu kaatamaan.

Kemialliset, fysikaaliset ja rakenteelliset ominaisuudet määräävät erilaisten kupari-nikkeliseosten käytön. GOST 492-73, GOST 5063-73, GOST 5187-70, GOST 5220-78, GOST 17217-79, GOST 10155-75 ovat tuotannon tärkeimmät standardit.

Kolikon kolikko

Noin vuosisadan lopusta ennen kuparin ja nikkeliseoksen metallirahoja lyö kaikkialla. Sen koostumus oli hyvin erilainen eri mintuissa. Mutta pohjimmiltaan se sisälsi jopa 30% nikkeliä, vähäistä raudan epäpuhtautta ja kuparia. Koska tavallisten metallirahojen metalli olisi ensisijaisesti pehmeä, muokattavissa, kulutusta kestävä ja halpa, kolikon metalliseoksen koostumus määritettiin käytännöllisesti. Seuraavaksi suosituin kolikoiden valmistukseen käytettiin kupronikelia.

Moderni venäläiset metallirahat valmistetaan eri metalliseoksista. Erityisesti ennen vuotta 2009 liikkeeseen laskettuja kolikoita valmistetaan kokonaan nikkelihopeasta. Teräskolikoita, joiden nimellisarvo on yksi ja viisi senttiä, sekä kuparin viiden ruplan kolikot, peitetään ohut kerros nikkeli hopeaa. Tällaista materiaalia kutsuttiin "bimetaliksi". Niinpä metallirahan valmistuskustannukset vähenevät yhä enemmän.

Kuparin ja nikkelin seokset ovat herkkiä hapettumiselle ilmassa. Siksi sen merkit löytyvät vain vanhoista kolikoista tai niistä, jotka ovat olleet pitkään aggressiivisessa ympäristössä. Asiantuntijat-aarteenmetsästäjät ja numismatistit käyttävät erilaisia välineitä kolikoiden arvokkaiden kopioiden puhdistamiseen - folk-resepteistä kehittyneisiin tekniikoihin.
Puhdistaminen saippualiuoksella poistaa vain vihreät kuparioksidit. Oliiviöljyä, etikkahappoa, Goya-tahnaa käytetään myös. On pidettävä mielessä, että nämä varat eivät voi pelkästään poistaa plakin, vaan myös reagoida seoksen kanssa ja vahingoittaa kolikkoa. Tehokkain, lempeä ja nopea on kolikoiden puhdistaminen kupari-nikkeliseoksesta elektrolyysin avulla.