A maleabilidade refere-se à suscetibilidade de metais e ligas ao forjamento e outros tipos de tratamento por pressão. Pode ser desenho, estampagem, rolamento ou prensagem. A ductilidade do cobre é caracterizada não apenas pela resistência à deformação, mas também pela ductilidade. O que é plasticidade? Esta é a capacidade do metal de mudar seus contornos sob pressão sem destruição. Os metais maleáveis são latão, aço, duralumínio e algumas outras ligas de cobre, magnésio, níquel e alumínio. São eles que têm um alto nível de plasticidade combinado com uma baixa resistência à deformação.
Cobre
Eu me pergunto como é a característica do cobre? Sabe-se que este é um elemento do 11º grupo do 4º período do sistema de elementos químicos de D. I. Mendeleev. Seu átomo tem o número 29 e é denotado pelo símbolo Cu. Na verdade, é um metal dúctil transicional de cor rosa-ouro. A propósito, tem uma cor rosa se o filme de óxido estiver ausente. Por muito tempo, este elemento tem sido usado por pessoas.
Histórico
Um dos primeiros metais que as pessoas começaram a usar ativamente em suas casas é o cobre. Na verdade, é muito acessível para obter do minério e tem um pequenotemperatura de fusão. Há muito tempo, a raça humana conhece os sete metais, que também inclui o cobre. Na natureza, esse elemento é muito mais comum que prata, ouro ou ferro. Objetos antigos feitos de cobre, escória, são evidências de sua fundição de minérios. Eles foram descobertos durante as escavações da vila de Chatal-Khuyuk. Sabe-se que na Idade do Cobre, as coisas de cobre se espalharam. Na história mundial, ele segue o de pedra.
S. A. Semyonov e seus colegas realizaram estudos experimentais, nos quais descobriram que as ferramentas de cobre são superiores às de pedra em muitos aspectos. Possuem maior velocidade de aplainar, furar, cortar e serrar madeira. E processar um osso com uma faca de cobre dura tanto quanto com uma de pedra. Mas o cobre é considerado um metal macio.
Muitas vezes nos tempos antigos, em vez de cobre, eles usavam sua liga com estanho - bronze. Era necessário para a fabricação de armas e outras coisas. Assim, a idade do bronze veio para substituir a idade do cobre. O bronze foi obtido pela primeira vez no Oriente Médio em 3000 aC. AD: As pessoas gostaram da força e da excelente maleabilidade do cobre. Magníficas ferramentas de trabalho e caça, utensílios e decorações saíram do bronze resultante. Todos esses itens são encontrados em escavações arqueológicas. Então a Idade do Bronze foi substituída pela Idade do Ferro.
Como o cobre era obtido nos tempos antigos? Inicialmente, foi extraído não de sulfeto, mas de minério de malaquita. De fato, neste caso, não havia necessidade de se envolver em disparos preliminares. Para fazer isso, uma mistura de carvão e minério foi colocada em um recipiente de barro. A embarcação foi colocada emum buraco raso e a mistura foi incendiada. Então começou a ser liberado monóxido de carbono, o que contribuiu para a redução da malaquita a cobre livre.
Sabe-se que as minas de cobre foram construídas em Chipre já no terceiro milênio aC, onde o cobre foi fundido.
Nas terras da Rússia e estados vizinhos, minas de cobre surgiram dois milênios antes de Cristo. e. Suas ruínas são encontradas nos Urais, na Ucrânia, na Transcaucásia, em Altai e na distante Sibéria.
A fundição industrial do cobre foi dominada no século XIII. E no décimo quinto em Moscou, o Cannon Yard foi criado. Foi lá que canhões de vários calibres foram fundidos em bronze. Uma quantidade incrível de cobre foi usada para fazer sinos. Em 1586, o Tsar Cannon foi fundido em bronze, em 1735 - o Tsar Bell, em 1782 o Bronze Horseman foi criado. Em 752, artesãos fizeram uma magnífica estátua do Grande Buda no Templo Todai-ji. Em geral, a lista de obras de arte de fundição é interminável.
No século XVIII o homem descobriu a eletricidade. Foi então que grandes volumes de cobre começaram a ser destinados à fabricação de fios e produtos similares. No século XX, os fios eram feitos de alumínio, mas o cobre ainda era de grande importância na engenharia elétrica.
Origem do nome
Você sabia que Cuprum é o nome latino para cobre, derivado do nome da ilha de Chipre? A propósito, Strabo chama chalkos de cobre - a cidade de Chalkis na Eubéia é culpada da origem de tal nome. A maioria dos nomes gregos antigos para cobre eos objetos de bronze se originaram justamente dessa palavra. Eles encontraram ampla aplicação na ferraria, e entre produtos de ferreiro e peças fundidas. Às vezes o cobre é chamado de Aes, que significa minério ou mina.
A palavra eslava "cobre" não tem uma etimologia pronunciada. Talvez seja antigo. Mas muitas vezes é encontrado nos monumentos literários mais antigos da Rússia. V. I. Abaev assumiu que esta palavra veio do nome do país Midia. Os alquimistas apelidaram o cobre de "Vênus". Em tempos mais antigos, era chamado de "Marte".
Onde o cobre é encontrado na natureza?
A crosta terrestre contém (4, 7-5, 5) x 10-3% de cobre (em massa). Na água do rio e do mar, é muito menor: 10-7% e 3 x 10-7% (em massa), respectivamente.
Compostos de cobre são frequentemente encontrados na natureza. A indústria utiliza calcopirita CuFeS2, chamada pirita de cobre, bornita Cu5FeS4, calcocita Cu 2S. Ao mesmo tempo, as pessoas encontram outros minerais de cobre: cuprita Cu2O, azurita Cu3(CO3) 2(OH)2, Malaquita Cu2CO3 (OH)2 e covelline CuS. Muitas vezes, a massa de acumulações individuais de cobre atinge 400 toneladas. Sulfetos de cobre são formados principalmente em veios hidrotérmicos de temperatura média. Muitas vezes, em rochas sedimentares, podem ser encontrados depósitos de cobre - xistos e arenitos cuprosos. Os depósitos mais famosos estão no Território Trans-Baikal Udokan, Zhezkazgan no Cazaquistão, Mansfeld na Alemanha e no cinturão de mel da África Central. Outros depósitos de cobre mais ricos estão localizadosno Chile (Colhausi e Escondida) e EUA (Morenci).
A maior parte do minério de cobre é extraída a céu aberto. Contém 0,3 a 1,0% de cobre.
Propriedades físicas
Muitos leitores estão interessados na descrição do cobre. É um metal dúctil rosa-dourado. No ar, sua superfície é instantaneamente coberta com uma película de óxido, que lhe confere uma tonalidade vermelho-amarelo intensa peculiar. Curiosamente, filmes finos de cobre têm uma cor verde-azulada.
Ósmio, césio, cobre e ouro têm a mesma cor, diferente do cinza ou prata de outros metais. Essa tonalidade de cor indica a presença de transições eletrônicas entre o quarto orbital atômico meio vazio e o terceiro orbital atômico preenchido. Entre eles existe uma certa diferença de energia correspondente ao comprimento de onda da laranja. O mesmo sistema é responsável pela cor específica do ouro.
O que mais há de incrível no cobre? Este metal forma uma rede cúbica de face centrada, grupo espacial Fm3m, a=0,36150 nm, Z=4.
O cobre também é famoso por sua alta condutividade elétrica e térmica. Em termos de condução de corrente, está entre os metais em segundo lugar. A propósito, o cobre tem um coeficiente de resistência de temperatura gigante e é quase independente de seu desempenho em uma ampla faixa de temperatura. O cobre é chamado de diamagneto.
As ligas de cobre são diversas. As pessoas aprenderam a combinar latão com zinco, níquel com cuproníquel e chumbo com babbits,e bronze com estanho e outros metais.
Isótopos de cobre
Cobre é composto de dois isótopos estáveis, 63Cu e 65Cu, que têm abundâncias de 69,1 e 30,9% atômica, respectivamente. Em geral, existem mais de duas dúzias de isótopos que não possuem estabilidade. O isótopo de vida mais longa é 67Cu com meia-vida de 62 horas.
Como o cobre é obtido?
Fazer cobre é um processo muito interessante. Este metal é obtido a partir de minerais e minérios de cobre. Os métodos básicos para obtenção do cobre são hidrometalurgia, pirometalurgia e eletrólise.
Vamos considerar o método pirometalúrgico. Desta forma, o cobre é obtido a partir de minérios de sulfeto, por exemplo, calcopirita CuFeS2. A matéria-prima calcopirita contém 0,5-2,0% Cu. Primeiro, o minério original é submetido ao enriquecimento por flotação. Em seguida, é oxidado torrado a uma temperatura de 1400 graus. Em seguida, o concentrado calcinado é fundido para fosco. A sílica é adicionada ao fundido para ligar o óxido de ferro.
O silicato resultante flutua como escória e é separado. O fosco permanece na parte inferior - uma liga de sulfetos CU2S e FeS. Em seguida, é derretido de acordo com o método de Henry Bessemer. Para fazer isso, o fosco fundido é derramado no conversor. O recipiente é então purgado com oxigênio. E o sulfeto de ferro que resta é oxidado a óxido e, com a ajuda da sílica, é retirado do processo na forma de silicato. O sulfeto de cobre é oxidado a óxido de cobre de forma incompleta, mas depois é reduzido a cobre metálico.
Bo cobre blister resultante contém 90,95% do metal. Em seguida, é submetido à purificação eletrolítica. Curiosamente, uma solução acidificada de sulfato de cobre é usada como eletrólito.
Cobre eletrolítico é formado no cátodo, que tem uma alta frequência de cerca de 99,99%. Uma variedade de itens são feitos de cobre obtido: fios, equipamentos elétricos, ligas.
O método hidrometalúrgico parece um pouco diferente. Aqui, os minerais de cobre são dissolvidos em ácido sulfúrico diluído ou em solução de amônia. Dos líquidos preparados, o cobre é substituído pelo ferro metálico.
Propriedades químicas do cobre
Em compostos, o cobre apresenta dois estados de oxidação: +1 e +2. O primeiro deles tende à desproporção e é estável apenas em compostos ou complexos insolúveis. A propósito, os compostos de cobre são incolores.
O estado de oxidação +2 é mais estável. É ela quem dá ao sal a cor azul e azul esverdeada. Sob condições incomuns, compostos com um estado de oxidação de +3 e até +5 podem ser preparados. Este último é geralmente encontrado em sais de ânion cupbororano obtidos em 1994.
O cobre puro não muda no ar. É um agente redutor fraco que não reage com ácido clorídrico diluído e água. Oxidado por ácidos nítrico e sulfúrico concentrados, halogênios, oxigênio, água régia, óxidos não metálicos, calcogênios. Quando aquecido, reage com haletos de hidrogênio.
Se o ar estiver úmido, o cobre oxida para formar carbonato básico de cobre(II). Reage muito bem com ácido sulfúrico saturado frio e quente, ácido sulfúrico anidro quente.
Cobre reage com ácido clorídrico diluído na presença de oxigênio.
Química analítica do cobre
Todo mundo sabe o que é química. O cobre em solução é fácil de detectar. Para fazer isso, é necessário umedecer o fio de platina com a solução de teste e, em seguida, levá-lo à chama do bico de Bunsen. Se o cobre estiver presente na solução, a chama será azul-esverdeada. Você precisa saber que:
- Normalmente, a quantidade de cobre em soluções levemente ácidas é medida usando sulfeto de hidrogênio: ele é misturado com a substância. Como regra, o sulfeto de cobre precipita neste caso.
- Nas soluções onde não há íons interferentes, o cobre é determinado complexometricamente, ionometricamente ou potenciometricamente.
- Pequenas quantidades de cobre em soluções são medidas por métodos espectrais e cinéticos.
Uso de cobre
Concordo, o estudo do cobre é uma coisa muito divertida. Então, este metal tem uma baixa resistividade. Devido a esta qualidade, o cobre é utilizado na engenharia elétrica para a produção de energia e outros cabos, fios e outros condutores. Os fios de cobre são usados nos enrolamentos de transformadores de potência e acionamentos elétricos. Para criar os produtos acima, o metal é selecionado muito puro, pois as impurezas reduzem instantaneamente a condutividade elétrica. E se houver 0,02% de alumínio no cobre, sua condutividade elétrica diminuirá em 10%.
A segunda qualidade útil do cobre éexcelente condutividade térmica. Devido a esta propriedade, é usado em vários trocadores de calor, tubos de calor, dissipadores de calor e refrigeradores de computador.
E onde é usada a dureza do cobre? Sabe-se que os tubos redondos de cobre sem costura possuem notável resistência mecânica. Suportam perfeitamente o processamento mecânico e são usados para mover gases e líquidos. Geralmente eles podem ser encontrados em sistemas internos de abastecimento de gás, abastecimento de água, aquecimento. São amplamente utilizados em unidades de refrigeração e sistemas de ar condicionado.
A excelente dureza do cobre é conhecida em muitos países. Assim, na França, Reino Unido e Austrália, tubos de cobre são usados para o abastecimento de gás aos edifícios, na Suécia - para aquecimento, nos EUA, Grã-Bretanha e Hong Kong - este é o principal material para o abastecimento de água.
Na Rússia, a produção de tubos de cobre para água e gás é regulamentada pelo padrão GOST R 52318-2005, e o Código Federal de Regras SP 40-108-2004 regulamenta seu uso. Tubos feitos de cobre e suas ligas são usados ativamente na indústria de energia e construção naval para mover vapor e líquidos.
Você sabia que as ligas de cobre são utilizadas em diversos campos da tecnologia? Destes, o bronze e o latão são considerados os mais famosos. Ambas as ligas incluem uma família colossal de materiais, que, além de zinco e estanho, podem incluir bismuto, níquel e outros metais. Por exemplo, o gunmetal, usado até o século XIX para fazer peças de artilharia, consistia em cobre, estanho e zinco. Sua receita mudava dependendo do lugar etempo de fabricação da ferramenta.
Todos conhecem a excelente manufaturabilidade e alta ductilidade do cobre. Devido a essas propriedades, uma quantidade incrível de latão é usada na produção de cartuchos para armas e munição de artilharia. Vale ress altar que as autopeças são feitas de ligas de cobre com silício, zinco, estanho, alumínio e outros materiais. As ligas de cobre são caracterizadas por alta resistência e mantêm suas propriedades mecânicas durante o tratamento térmico. Sua resistência ao desgaste é determinada apenas pela composição química e seu efeito na estrutura. Observe que esta regra não se aplica ao bronze de berílio e alguns bronzes de alumínio.
As ligas de cobre têm um módulo de elasticidade menor que o aço. Sua principal vantagem pode ser chamada de pequeno coeficiente de atrito, combinado para a maioria das ligas com alta ductilidade, excelente condutividade elétrica e excelente resistência à corrosão em ambiente agressivo. Como regra, são bronzes de alumínio e ligas de cobre-níquel. A propósito, eles encontraram sua aplicação em pares de deslizamento.
Praticamente todas as ligas de cobre têm o mesmo coeficiente de atrito. Ao mesmo tempo, a resistência ao desgaste e as propriedades mecânicas, o comportamento em um ambiente agressivo dependem diretamente da composição das ligas. A ductilidade do cobre é usada em ligas monofásicas e a resistência é usada em ligas bifásicas. Cuproníquel (liga de cobre-níquel) é usado para cunhar moedas de troco. Ligas de cobre-níquel, incluindo "Admir alty", são usadas na construção naval. Eles são usados para fazer tubos para condensadores que limpam o vapor de exaustão da turbina. Vale ress altar que as turbinas são resfriadas por água externa. As ligas de cobre-níquel têm uma incrível resistência à corrosão, por isso são procuradas em áreas sujeitas aos efeitos agressivos da água do mar.
Na verdade, o cobre é o componente mais importante das soldas duras - ligas com ponto de fusão de 590 a 880 graus Celsius. São eles que têm excelente adesão à maioria dos metais, devido aos quais são usados para conectar firmemente várias peças metálicas. Estes podem ser acessórios para tubos ou motores a jato de propelente líquido feitos de metais diferentes.
E agora listamos as ligas nas quais a maleabilidade do cobre é de grande importância. Dural ou duralumínio é uma liga de alumínio e cobre. Aqui o cobre é de 4,4%. Ligas de cobre e ouro são frequentemente usadas em joias. Eles são necessários para aumentar a força dos produtos. Afinal, o ouro puro é um metal muito macio que não pode ser resistente ao estresse mecânico. Itens feitos de ouro puro são rapidamente deformados e desgastados.
Curiosamente, óxidos de cobre são usados para criar óxido de ítrio-bário-cobre. Ele serve como base para a fabricação de supercondutores de alta temperatura. O cobre também é usado para fazer baterias e células eletroquímicas de óxido de cobre.
Outras aplicações
Você sabia que o cobre é frequentemente usado como catalisador para a polimerização do acetileno? Devido a esta propriedade, os dutos de cobre usados para transportar acetileno podemuse somente quando o teor de cobre neles não exceder 64%.
As pessoas aprenderam a usar a maleabilidade do cobre na arquitetura. Fachadas e telhados feitos da mais fina folha de cobre servem sem problemas por 150 anos. Este fenômeno é explicado de forma simples: nas chapas de cobre, o processo de corrosão se extingue automaticamente. Na Rússia, a folha de cobre é usada para fachadas e telhados de acordo com as normas do Código Federal de Regras SP 31-116-2006.
Em um futuro não muito distante, as pessoas estão planejando usar cobre como superfícies germicidas em clínicas para impedir que as bactérias se movam dentro de casa. Todas as superfícies tocadas pela mão humana - portas, maçanetas, grades, torneiras, bancadas, camas - serão feitas por especialistas apenas com este incrível metal.
Marcação de Cobre
Quais tipos de cobre uma pessoa usa para produzir os produtos de que precisa? Existem muitos deles: M00, M0, M1, M2, M3. Em geral, os graus de cobre são identificados pela pureza de seu conteúdo.
Por exemplo, os graus de cobre M1r, M2r e M3r contêm 0,04% de fósforo e 0,01% de oxigênio, e os graus M1, M2 e M3 - 0,05-0,08% de oxigênio. Não há oxigênio no grau M0b, e em MO sua porcentagem é de 0,02%.
Então vamos dar uma olhada no cobre. A tabela abaixo fornecerá informações mais precisas:
| Grau de cobre | M00 | M0 | M0b | M1 | M1p | M2 | M2r | M3 | M3r | M4 |
|
Porcentagem conteúdo cobre |
99, 99 | 99, 95 | 99, 97 | 99, 90 | 99, 70 | 99, 70 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 00 |
27 graus de cobre
Existem vinte e sete graus de cobre no total. Onde uma pessoa usa tal quantidade de materiais de cobre? Considere esta nuance com mais detalhes:
- O material Cu-DPH é usado para fazer as conexões necessárias para conectar os tubos.
- AMF é necessário para criar ânodos laminados a quente e laminados a frio.
- AMPU é usado para a produção de ânodos laminados a frio e laminados a quente.
- M0 é necessário para criar condutores de corrente e ligas de alta frequência.
- Material M00 é utilizado para a fabricação de ligas de alta frequência e condutores de corrente.
- M001 é usado para a fabricação de fios, pneus e outros produtos elétricos.
- M001b é necessário para a fabricação de produtos elétricos.
- M00b é usado para criar condutores de corrente, ligas de alta frequência e dispositivos para a indústria de eletrovácuo.
- M00k - matéria prima para criação de blanks deformados e fundidos.
- M0b é usado para criar ligas de alta frequência.
- M0k é usado para a produção de blanks fundidos e deformados.
- M1 necessário para fabricaçãofios e produtos de tecnologia criogênica.
- M16 é usado para a produção de dispositivos para a indústria de vácuo.
- M1E é necessário para criar folhas e tiras laminadas a frio.
- M1k é necessário para criar produtos semi-acabados.
- M1op é usado para a fabricação de fios e outros produtos elétricos.
- M1p é usado para fazer eletrodos usados para soldar ferro fundido e cobre.
- M1pE é necessário para a produção de tiras e folhas laminadas a frio.
- M1u é usado para criar ânodos laminados a frio e laminados a quente.
- M1f é necessário para criar fita, papel alumínio, folhas laminadas a quente e laminadas a frio.
- M2 é usado para fazer ligas de cobre de alta qualidade e produtos semi-acabados.
- M2k é usado para a produção de produtos semi-acabados.
- M2p é necessário para fazer barras.
- M3 é necessário para a fabricação de produtos laminados, ligas.
- M3r é usado para criar produtos laminados e ligas.
- MB-1 é necessário para criar bronzes contendo berílio.
- MSr1 é usado para a fabricação de estruturas elétricas.
