Przeczytaj
Metaliczna miedź łatwo tworzy stopystopy z innymi pierwiastkami. Znanych jest ponad 400 stopów miedzi. W zależności od pierwiastka wchodzącego w skład stopu, można uzyskać odpowiednie właściwości mechaniczne czy chemiczne.
Do najważniejszych stopów miedzi należą:
brąz;
mosiądz;
miedzionikle.
Brąz
Brąz to stop miedzi i cyny, czasami z dodatkiem innych pierwiastków. Był pierwszym stopem wykorzystanym przez człowieka, dlatego znany jest już od ponad 4000 lat. Poprzez zawartość nawet niewielkiej ilości cyny (4‑8%), brąz jest twardy i wytrzymały. Posiada wysoką odporność na korozjękorozję oraz jest sprężysty. Dzięki połączeniu tych dwóch właściwości wykorzystuje się go do produkcji sprężyn.
Z brązu wykonane są m.in. brązowe medale olimpijskie.
Wprowadzanie różnych dodatków do brązu pozwala zmieniać jego właściwości.
Tym zdaniem Horacy rozpoczyna jeden z najbardziej znanych wierszy epoki starożytnej. Spiż znany był już w okresie antycznego Rzymu. To również jeden ze stopów miedzi. Powstaje przez stopienie miedzi z cyną, cynkiem i ołowiem, ale w odpowiednich proporcjach:
Wykazuje wyjątkową twardość, przez co znalazł zastosowanie w produkcji dzwonów oraz broni. Obecnie spiżu używa się w rzeźbiarstwie oraz do wykonywania elementów dekoracyjnych.
Wprowadzenie fosforu
Wprowadzenie fosforu nawet w niewielkich ilościach (0,01-0,45%) zwiększa twardość, odporność na zużycie oraz korozję, a także wytrzymałość brązu. Stopy brązu z dodatkiem fosforu są wykorzystywane w produkcji sprężyn, kół zębatych oraz łożysk.
Wprowadzenie glinu
W brązach, w których 5-12% stopu stanowi dodatek glinu, nazywane są brązem aluminiowym. Zewnętrzna warstwa brązu aluminiowego pokrywa się tlenkiem glinu , który, ze względu na niską reaktywność, zapobiega korozji. Brązy aluminiowe charakteryzuje również złota barwa, która jest trwała na powietrzu. Powyższe właściwości decydują o szerokim zastosowaniu tej odmiany w urządzeniach działających w środowisku morskim, tj. do produkcji pomp, złączek, łożysk, wymienników ciepła, zapięć oraz zamknięć.
Wprowadzanie krzemu i manganu
Brązy zawierające krzem (3%) oraz mangan (1%) nazywane są brązami krzemowymi. Są wytrzymałe, odporne na korozję, plastyczne, a ponadto łatwo łączą się przez spawanie. Dzięki swoim właściwościom są wykorzystywane w sztuce przez rzeźbiarzy i kowali, a w budownictwie do produkcji poręczy, balustrad, zawiasów oraz drzwi. Z kolei ze względu na swoją odporność chemiczną mają także udział w produkcji elementów statków morskich.
Spiż
Tym zdaniem Horacy rozpoczyna jeden z najbardziej znanych wierszy epoki starożytnej. Spiż znany był już w okresie antycznego Rzymu. To również jeden ze stopów miedzi. Powstaje przez stopienie miedzi z cyną, cynkiem i ołowiem, ale w odpowiednich proporcjach:
- miedź 88%,
- cyna 8-10%,
- cynk 2-7%,
- ołów 2-6%.
Wykazuje wyjątkową twardość, przez co znalazł zastosowanie w produkcji dzwonów oraz broni. Obecnie spiżu używa się w rzeźbiarstwie oraz do wykonywania elementów dekoracyjnych.
Mosiądz
Mosiądz to stop miedzi i cynku w różnych stosunkach. W zależności od zawartości cynku, zmieniają się jego właściwości, takie jak: wytrzymałość, twardość, ciągliwość, odporność na zużycie, kolor, przewodnictwo cieplne czy podatność na korozję.
Właściwość zmiany koloru może być wykorzystana do określenia zawartości cynku w danej próbce mosiądzu. Dlatego też na podstawie zabarwienia można określić zawartość procentową miedzi lub zawartych w niej dodatków.
Wyróżnia się trzy podstawowe mosiądze:
mosiądz czerwony
Zawartość miedzi w mosiądzu czerwonym jest wyższa niż 80%, czemu też zawdzięcza swój charakterystyczny kolor. Materiały wykonane z tego tworzywa są odporne na korozję oraz odcynkowanie, są twarde oraz wykazują dobre przewodnictwo cieplne. Dzięki swoim właściwościom mosiądz czerwony jest wykorzystywany w instalacjach wody pitnej oraz przy łączeniu grzejników. Do tej grupy należy m.in. tombak (stop miedzi i cynku – może zawierać również dodatek ołowiu, cyny lub arsenu), mannheimskie złoto (stop z domieszką cyny).
mosiądz właściwy (żółty)
Mosiądz właściwy to stop miedzi z cynkiem i żelazem. Jest bardzo twardy i wytrzymały. W XIX w. używany był do produkcji luf armatnich. Materiały wykonane z żółtego mosiądzu są odporne na korozję oraz na działanie wody morskiej, dlatego były używane do produkcji części armatnich, wykorzystywanych na statkach.
mosiądz biały
Mosiądz biały charakteryzuje się dużą zawartością cynku. Wykorzystywany jest głównie w produkcji osłon na lampy i elementów dekoracyjnych.
Czerwone mosiądze są często wykorzystywane jako imitacje złota, w związku z czym chętnie wykorzystuje się je w jubilerstwie. Najpopularniejszy w tym celu jest tombak – stop z domieszką cynku oraz ołowiu. Jest do tego stopni podobny do złota, że aby uniknąć pomyłki oznacza się wykonane z niego wyroby odpowiednim znakiem.
Miedzionikle
Miedzionikle to stopy miedzi z niklem (czasami z innymi dodatkami, takimi jak żelazo, krzem oraz mangan). Wykazują się odpornością na korozję, wysoką temperaturą topnienia oraz dużą wytrzymałością.
Powszechnie używane są stopy w proporcjach miedzi do niklu: 95/5, 90/10 oraz 70/30.
Dzięki swoim właściwościom miedzionikle wykorzystywane są w produkcji monet. Powierzchnia stopu ma właściwości bakteriobójcze. Ze względu na swoją giętkość służą do uszczelniania elementów hydraulicznych. Poza tym są odporne na działanie wody morskiej.
Jeden ze stopów miedzi z niklem to kuprodur. Jest odporny na wysokie temperatury, przez co przed II wojną światową był wykorzystywany do produkcji skrzyń ogniowych, pełniących funkcję palenisk w parowozach.
Stopy miedzi odgrywają istotną rolę we współczesnym świecie. Mają one szerokie spektrum zastosowań – w architekturze i sztuce, w produkcji amunicji czy do produkcji środków płatniczych, znanych jako monety. Wynika to z ich właściwości, do których należą odporność na korozję, wytrzymałość, plastyczność oraz dobre przewodnictwo cieplne.
Słownik
trwałe połączenie pomiędzy metalem a innym dodatkiem metalicznym lub niemetalicznym
niszczenie materiałów pod wpływem wpływem warunków atmosferycznych lub czynników chemicznych
korozja stopów miedzi z cynkiem; polega na wymywaniu cynku ze stopu pod wpływem wody o niskim pH lub o dużej zawartości chloru
Bibliografia
Kosińki T., Chemia. Podręcznik dla techników rolniczych, Warszawa 1964.
Penkala T., Podstawy chemii ogólnej, Warszawa 1977.
Siwicki J., Technologia chemiczna ogólna nieorganiczna. Cz. 1, Warszawa 1966.