Перейти к содержимому

Металлический блеск меди

    Способы определения меди и латуни самостоятельно дома

    фото 1

    Медь является цветным металлом, а латунь – это сплав, который обычно состоит из 70% меди, поэтому часто похож на нее.

    Ошибка может обойтись довольно дорого. За медь в пунктах приема дают 285- 300 рублей, за латунь – около 150. Существует много способов, как узнать, что за металл мы видим — медь или латунь, а как отличить их друг от друга мы расскажем в этой статье.

    Как отличить медь от других металлов на глаз?

    Визуальное восприятие – наиболее простой, но не всегда достаточно точный метод. Впрочем, в большинстве случаев он работает и отличить лом меди от лома другого цветмета не трудно. Действительно, несмотря на название категории цветные металлы, одинаково окрашенными оказываются только:

    • медь;
    • золото;
    • цезий;
    • осмий.

    Остальные металлы характеризуются серой тональностью и отличаются преимущественно по интенсивности блеска. Поэтому цвет – отличное «средство идентификации», в таких вопросах как отличить медь от алюминия, цинка или никеля.

    Чистая медь с характерным медным цветом

    Чистая медь с характерным медным цветом

    Естественный окрас чистого элемента Cu – красно-розовый. Смотреть на металл рекомендуется при естественном свете. Искусственное освещение, за исключением светодиодных ламп теплых цветовых температур, меняет оттенок в сторону желто-зеленого тона.

    Второе правило визуальной идентификации меди – требуется устранить поверхностную оксидную пленку. Окисление создает на поверхности металла зеленовато голубой налет. Поэтому определять на цвет, что у вас медь, желательно по свежему спилу или обработав материал напильником. Намного сложнее обстоит ситуация с медными сплавами: латунью и бронзой. Также визуально трудно различить Cu и омедненный алюминий.

    как узнать медь

    Проверка магнитом

    Поднести магнит к проверяемому предмету — хороший способ первичной проверки. По реакции магнита можно определить, к какой группе относится металл:

    1. Ферромагнетики. Магнит явно притягивается к предмету, значит, в составе изделия могут присутствовать железо, сталь или никель.
    2. Парамагнетики. Взаимодействие с магнитом очень слабое. К этой группе относятся алюминий, хром. Из драгоценных металлов парамагнетиком являются платина, палладий и серебро.
    3. Диамагнетики. Вообще, не реагируют на магнит. Такими свойствами обладают медь, цинк. Из драгоценных металлов — золото.

    Проверка магнитом

    Проверка магнитом

    Конечно, такая проверка не позволит точно установить материал, из которого изготовлена вещь. Ведь немагнитный металл может быть не в чистом виде, а в виде сплава с ферромагнетиком. Но может подтвердить или опровергнуть предположение. Например, если проверяется, золото или нет, а предмет явно магнитится, то можно утверждать, что это подделка.

    При проверке ювелирных изделий следует учитывать, что в них, помимо драгоценных металлов, могут быть замочки, встроенные пружинки, изготовленные из другого материала. Проверять надо сам металл.

    Как отличить медь от латуни и бронзы

    Первый металл представляет сплав Cu-Zn. Содержание цинка варьируется в интервале 4 – 45%. Когда сплав характеризуется высоким добавлением основной примеси, отличить его от чистого металла несложно по цвету. Окрас меди розово-красный, латуни – светлее, но у лома латуни может быть загрязненным поверхность. Чем больше цинка в сплаве, тем сильнее его цвет смещается от красного к желтому оттенку. Поэтому визуальное восприятие неприемлемо для высокомедных латуней, где вхождения примесей на уровне 10%. В этом случае остается 3 варианта как отличить медь от латуни без использования инструмента:

    1. По звуку. Тут желательно иметь музыкальный слух. При ударе о металл, мягкая медь звучит приглушенно, тогда как латунь – звонко. Метод хорошо работает для массивных, габаритных изделий – труб, например.
    2. По сгибу. Пластичность меди, позволяет легко сгибать металл. Более твердая латунь не настолько податлива.
    3. На вес. Плотность Cu9 г/куб.см выше чем у Zn (7.1). Результирующая величина характеристики у латуни, в среднем 8.6 г/куб.см. Разница невысокая, но при наличии точных весов, отличить металлы возможно.

    как визуально отличить медь бронзу и латунь

    Визуальное отличие меди от бронзы и латуни

    Хорошим идентификатором меди, относительно латуни выступает стружка. У чистого металла она спиралеобразная. Напротив стружка латуни прямая, игольчатой формы.

    Более сложный подход связан с использованием химикатов, а именно соляной кислоты. Химически инертная медь не реагирует в растворе, тогда как при погружении латуни на поверхности металла образуется белый налет. Это хлорид цинка, результат реакции этого металла на кислоту.

    Состав для защиты меди и ее сплавов от окисления при нагреве

    Под коррозией понимают процесс разрушения металла под действием агрессивных факторов окружающей среды. В той или иной степени ржавеют все металлы, сплавы, в результате чего на них появляются ржавчина и участки нарушения целостности (дыры). Портиться со временем способны и неметаллы: примером можно назвать старение резины или пластика от взаимодействия с кислородом, при частых контактах с водой, перепадами температур.

    Основной причиной коррозии считается термодинамическая неустойчивость металла к влиянию физических факторов или химических веществ, которые присутствуют в контактной среде. По сравнению с железом медь окисляется намного меньше, но при увеличении температуры этот процесс значительно ускоряется. При регулярном нахождении в среде с температурой выше +100 градусов любой металл ржавеет в несколько раз быстрее.

    Коррозия в почве и влажном воздухе

    Разрушение меди в грунте происходит под влиянием кислот, содержащихся в почве, в отличие от воды насыщенные кислородом породы в меньшей степени окисляют металл. Наибольшую опасность для изделий из меди представляют живущие в почве микроорганизмы, точнее, продукты их жизнедеятельности.


    Земля также как и вода подвергает медные трубы коррозии

    Многие из них выделяют сероводород, который способен разрушить структуру металла. Изделие, которое находилось долгое время в земле, может полностью рассыпаться при изъятии.

    Во влажном воздухе коррозия меди проявляется с течением длительного периода времени. Сухой климат вообще не влияет на разрушение металла. Влажный воздух насыщен углекислым газом, сульфидами, хлоридами – эти вещества вызывают коррозию металла, разрушая ее защитную пленку. При длительном пребывании изделия во влажном воздухе начинает образовываться слой патины – это оксид солей, он сначала имеет темно-коричневый цвет, затем приобретает зеленый оттенок. Патина не растворяется в воде и не подвержена влиянию влажности, а также нейтральна к меди, поэтому не только не разрушает ее, но и выполняет защитную функцию. На сегодняшний день существуют методы искусственного создания патины, их чаще всего используют художники и скульпторы, делая предметы, похожими на старинные вещи. Винтажный стиль в интерьере сейчас пользуется большой популярностью.

    Коррозийные свойства меди

    Медь – металл с высокими пластическими свойствами, имеющий красно-золотистый цвет, а после удаления оксидной пленки – чуть розоватый. По электропроводности он уступает лишь серебру, также характеризуется высокой теплопроводностью. Благодаря низкому удельному сопротивлению медь применяется в электротехнике: идет на изготовление медных пластинок, проволоки, обмотки двигателей.

    Из-за высоких антикоррозионных качеств металл включается в сплавы для улучшения их технических характеристик (бронза, латунь и другие). В гальванической среде медь становится катодом, вступает в электрохимические процессы и вызывает ускоренное ржавление прочих металлов.

    Медь – неактивный химический элемент, поэтому практически не взаимодействует с воздухом, водой (пресной, морской). Если воздух сухой, на поверхности материала формируется оксидная пленка толщиной до 50 мн. Медное изделие темнеет, становится коричневым или зеленоватым, это называется патиной. В ряде случаев патина воспринимается как декоративное покрытие. Интенсивность коррозии низкая при контакте с разбавленной соляной кислотой, но при реакции с рядом иных кислот, с галогенами, «царской водкой» металл окисляется с образованием карбоната меди.

    Соединения меди

    Оксид меди CuO (II):

    • твердое вещество красно-коричневого цвета, не растворимое в воде, проявляет основные свойства;
    • при нагревании в присутствии восстановителей дает свободную медь: CuO + H2 = Cu + H2O;
    • оксид меди получают взаимодействием меди с кислородом или разложением гидроксида меди (II): O2 + 2Cu = 2CuO; Cu(OH)2 = CuO + H2O.

    Гидроксид меди Cu(OH2)(II):

    • кристаллическое или аморфное вещество голубого цвета, нерастворимое в воде;
    • разлагается на воду и оксид меди при нагревании;
    • реагирует с кислотами, образуя соответствующие соли: Cu(OH2) + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O;
    • реагирует с растворами щелочей, образуя купраты — комплексные сооединения ярко-синего цвета: Cu(OH2) + 2KOH = K2[Cu(OH)4].

    Более подробно о соединениях меди см. Оксиды меди.

    Условия разрушения материала

    Несмотря на устойчивость к порче, даже медные изделия при определенных условиях могут ржаветь. Меньше всего подобные явления выражены во влажном воздухе, воде, почве, больше – в кислой среде.

    Серьезно снизить коррозию можно путем лужения – покрытия меди слоем олова. Качественное лужение дает надежную защиту от повреждений, повышает коррозионную стойкость, делает материал не подверженным действию высоких температур, дождя, града, снега. Срок службы луженых изделий составляет более 100 лет без потери первоначальных свойств.

    Влияние воды

    Скорость коррозии меди в воде сильно зависит от наличия оксидной пленки на ее поверхности, а также от степени насыщенности воды кислородом. Чем больше содержание последнего, тем интенсивнее протекает разрушение материала. В целом, медь считается стойкой к вредному воздействию соленой и пресной воды, и пагубно влияют на нее только растворенные ионы хлора, низкий уровень pH. Прочность, неподверженность ржавлению позволяет применять материал для изготовления трубопроводов.

    Если на поверхности изделия, покрытого медью, имеется коричневая или зеленая оксидная корка, разрушающие вещества в малой степени проникают внутрь. Обычно оксидный слой формируется спустя 60 дней нахождения металла в воде. Более прочной считается зеленая корка (карбонатная), рыхлой и менее крепкой – черная (сульфатная).

    В морской воде уровень коррозии практически такой же, как и в пресной. Лишь при ускорении движения жидкости коррозия становится ударной, поэтому – более интенсивной. Медь – материал, который не способен обрастать морскими микроорганизмами, ведь его ионы губительны для моллюсков, водорослей. Это свойство металла используется в судоходстве, рыбном хозяйстве.

    Воздействие кислот и щелочей

    В щелочах медь не портится, ведь материал сам по себе является щелочным, зато кислоты для нее являются самыми пагубными по воздействию. Наиболее значимая и быстрая коррозия происходит при контакте с серой и ее кислотными соединениями, а азотная кислота и вовсе полностью разрушает структуру материала.

    В концентрированных кислотах медь растворяется, поэтому при изготовлении оборудования для нефтегазовой промышленности требует дополнительной защиты. С этой целью применяются ингибиторы – замедлители химических реакций:

    1. Экранирующие – формируют пленку, которая не позволяет кислотам достигать медной поверхности.
    2. Окислительные – превращают верхний слой в окись, которая будет вступать в реакцию с кислотами без вреда для самого металла.
    3. Катодные – увеличивают перенапряжение катодов, чем замедляют реакцию.

    Коррозия в почве и влажном воздухе

    В почве проживает множество микроорганизмов, которые вырабатывают сероводород, поэтому среда тут кислая, скорость коррозии меди возрастает. Чем более отклонено значение pH в сторону закисления, тем быстрее протекают процессы разрушения. Если грунт насыщен кислородом, металл окисляется, но ржавеет меньше. При длительном нахождении медных изделий в земле они зеленеют, становятся рыхлыми и могут даже рассыпаться. Краткосрочное пребывание в почве вызывает появление патины, от которой предмет можно очистить.

    Влажный воздух плохо сказывается на состоянии материала только при долгом контакте, а вначале тоже вызывает появление патины (оксидного слоя). Исключение составляет пар, насыщенный хлоридами, сульфидами, углекислотой – в нем коррозия развивается стремительнее.

    Влияние кислоты и щелочи

    Коррозия меди в кислых средах менее выявлена. Наиболее сильным будет влияние азотной и серной кислоты. Если поместить в концентрат этих кислот, то она способна полностью растворяться. Эти особенности учитывают, выбирая сплавы, для элементов и трубопроводов в нефтегазовой промышленности.

    В щелочной среде эффект вообще не наблюдается, так как щелочь позволяет восстановиться меди с 2-валентного до 1-валентного состояния. При этом стоит вспомнить, что она сама является щелочным металлом.

    Защита от окисления и коррозии при влиянии кислот осуществляется ингибиторами – веществами, замедляющими химическую реакцию. Можно выделить следующие типы:

    • · Экранирующий – формируют защитные плетки и исключают возможность контакта с кислотами.
    • · Окислительный – происходит образование оксида, вступающего в реакции с кислотами, тем самым препятствуя их проникновению к структуре металла.
    • · Катодный – предназначен для повышения перенапряжения катодов раствора благодаря чему химические реакции снижают свою интенсивность.

    Как правило, коррозию меди в кислых средах предотвращают экранирующим типом ингибиторов. Наиболее распространен бензотриазол, который совместно с соляными образованиями меди формирует защитную оболочку, замедляя скорость коррозии или практически полностью ее прекращая.

    Почему изделия из меди необходимо регулярно чистить

    Медные турки, ковши, самовары отличаются высокой теплопроводностью, потому нагрев в них протекает равномерно, а продукты готовятся быстрее. Это обуславливает высокую популярность изделий в быту. Потребность в чистке медных предметов обусловлена утратой ими внешней привлекательности со временем. Особенно быстро тускнеют и теряют естественный цвет изделия, находящиеся на воздухе или часто нагревающиеся.

    Окисная пленка – патина – популярна лишь там, где требуется придание вещам винтажного облика, стилизация под старину. В противном случае она портит вид посуды, утвари, украшений и статуэток. Чтобы устранить оксидный налет, элементы потемнения и вернуть блеск, придется периодически чистить предметы. Также очищение требуется для исключения попадания в еду вредных соединений, которые могут присутствовать в черном или зеленом слое.

    Газовая коррозия меди и медных сплавов

    ⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 20Следующая ⇒

    Медь и её сплавы имеют высокую электро- и теп­лопроводность и широко используются в химическом и энергетическом машиностроении в качестве теплообменников, холодильников, паропроводов, электрораспределительных устройств, и т.д.

    На воздухе и в кислороде медь окисляется с образова­нием оксидов Сu2О и СuО. Окисле­ние меди протекает по логарифмическому закону до 100оС, до 500°С — по степенному кубическому закону, а при более высо­ких температурах — по закону квадратичной параболы с образованием преимущественно Сu2О (оксид с недо­статком металла).

    Медь во многих газовых средах при высоких темпе­ратурах корродирует значительно медленнее железа (см. рис. 16). Помимо окисляющих газов, содержащих О2, сильную коррозию меди вызывают газы, содержащие H2S. Пары воды и двуокись углерода С02 на медь дей­ствуют слабо. Азот инертен по отношению к меди при всех температурах.

    Медь, в которой в виде оксидов содержится более 0, 01% кислорода, при нагреве выше 400° С в атмосфере водорода и других восстановительных газов (например, при кислородно-водородной или кислородно-ацетиленовой сварке) становится хрупкой. Возникновение этой хрупкости обусловлено восстановлением водородом оксидов меди, располагающихся по границам кристаллитов металла, с образованием паров воды:

    Cu20 + Н2 = 2Cu + Н20 (nap)t

    Защита от газовой коррозии

    Окисление сильно сокращает срок эксплуатации стальных конструкций и наносит значительный ущерб, который включает в себя: 1) “угар” металла при термомеханической обработке, потери от которого составляют около 3 — 3,5% массы нагреваемого металла; 2) разрушение окалиной огнеупорных материалов нагревательных печей с образованием сварочного шлака; 3) усиление износа инструмента окалиной при штамповке, прошивке и т.д.; 4) брак из-за закатывания окалины в металл; 5) изменение (уменьшение) размеров нагреваемых деталей вследствие окисления и т.д. Все это указывает на необходимость борьбы с окислением металлов, в т.ч. железа, стали и чугуна при их нагреве.

    Защита от газовой коррозии осуществляется 4 основными группами методов воздействия на гетерогенную систему металл – агрессивная среда (рис.3.1).

    Рис.3.1. Методы защиты металлов от газовой коррозии.

    Методы защиты от газовой коррозии включают: 1 — воздействие на металл (жаростойкое легирование,

    изменение фазового состава и структуры металла); 2 — воздействие на межфазную границу (нанесение
    защитных покрытий
    и обработка поверхности); 3 — воздействие на среду (
    защитные атмосферы
    ); 4 – прочие (технологические) методы уменьшения окисления металлов.

    Жаростойкое легирование

    Наиболее общим и эффективным методом повышения устойчивости к газовой коррозии является жаростойкое легирование. Существуют 3 наиболее обоснованные теории жаростойкого легирования в зависимости от механизма действия легирующих элементов.

    1. Теория уменьшения дефектности оксида основного металла

    (Вагнер, Хауффе и др.), основана на диффузионной модели окисления, где скорости диффузии и передвижения ионов зависят от уровня дефектности кристаллической решетки оксидной пленки. Поскольку скорость окисления при диффузионном контроле процесса определяется скоростью диффузии ионов металла и окислителя, зависящей от концентрации точечных дефектов, то уменьшение дефектности оксидной пленки снижает скорость окисления.

    Дефектами ионной ре­шетки оксида являются: 1) — междоузельные катионы и избыточные электроны (в оксидах с из­бытком металла), 2) — свободные катионные и электронные вакансии (оксиды с недостатком металла). Изменение концентрации дефектов в решетке оксидов может быть вызвано только введением ионов другой валентности.

    1) В оксидах с избыт­ком металла (n – полупроводники) повышение жаростойкости достигается, если n*>n

    , где
    n*
    и
    n
    — валентности ионов легирующего и основного элемента. В этом случае замена части катионных узлов на катионы
    высшей
    валентности
    понизит
    концентрацию точечных дефектов и, соответственно, уменьшит скорость окисления. Например, при легировании цинка алюминием в оксиде ZnO три иона Zn2+ в узлах решетки оксида заменяются двумя ионами Al3+ для сохранения электронейт­ральности. Два иона Al3+ займут места двух ионов Zn2+, а место третьего иона Zn2+ займет тот же ион из междоузельного пространства. Это уменьшит кон­центрацию междоузельных катионов и приведет к сни­жению скорости диффузии катионов и, соответственно, контролируемой ей скорости окисле­ния сплава. Чем больше избыток металла в оксиде, тем больше должна быть добавка металла большей ва­лентности для уменьшения скорости окисления основного металла.

    Легирование небольшой добавкой металла, образующего ионы низше

    й валентности, (например Li+),
    повысит
    скорость окисления основного металла.

    Так легирование Zn 1,0% Аl уменьшает константу скорости окисления этого сплава при 390°С в 800 раз, а добавление 0,4% Li увеличивает ско­рость окисления на 4.103.

    2) В полупроводниковых оксидах р – типа с недостатком металла (или избытком кислорода) повышение жаростойкости обеспечивается при n*. Для оксидов этого типа (NiO, FeO, Cu2O) — наоборот, легирование решетки ионов низшей валентности уменьшит концентрацию ионных вакансий и скорость окисления будет снижаться. Так, при легировании никеля литием в NiO один ионNi2+ в узлах решетки оксида заменяется двумя ионамиLi+. Из двух ионов Li+ только один может занять место Ni2+, а другой занимает вакансию. Число катионных вакансий уменьшится, снизится ско­рость диффузии катионов сквозь оксидную пленку, и, соответственно, уменьшится скорость окисления.

    Введение небольшой добавки металла, образующего ионы высшей ва­лентности, чем основной металл, повышает его скорость окисления.

    При легировании металла той же валентности n*=n

    , должно соблюдаться условие
    r*i < ri
    , где
    ri
    – радиусы ионов. Замена в оксиде катионов основного металла катио­нами добавки той же валентности уменьшает концентрацию катионных дефектов, и, соответственно, скорость окисления, если радиус легирующего иона меньше радиуса иона основ­ного металла.

    Кроме этого, оксид легирующего элемента (M*) должен иметь большее сродство к кислороду: и хорошую растворимости своего оксида М*mОn

    в оксиде основного металла
    МmОn
    .

    Данная теория позволяет прогнозировать влияние низ­кого легирования на жаростой­кость основного металла. Если диффузия ионов не является контролирующей стадией окисления металлов, а определяется другими процессами, легирование приводит к образованию в оксидной пленке новой фазы, данная теория неприменима.

    2. Теория образования высокозащитного оксида легирующего элемента

    (А.А. Смирнов, Н. Д. Томашов и др.) связывает механизм повышения жаростойкости с образованием на поверхности сплава более защитного оксида легирующего элемента, который затрудняет диффузию и окисление основного металла. По этой теории легирующий компонент (M*) должен: 1) удовлетворять условию сплошности ; 2) образовывать оксид с наименьшей ионной и электронной электропроводностью; 3) иметь
    r*i < ri
    ; 4) обладать большей энергией образования оксида, чем основной металл (легирующий оксид должен быть термодинамически менее стоек, чем основной); 5) иметь высокие температуры плавления и возгонки легирующего оксида и не образовывать низкоплавких эвтектик с другими оксидами; 6) обладать температурной стойкостью, т.е. иметь высокие значения равновесного давления (упругости диссоциации) оксида и температуры сублимации; 7) образовывать твердый раствор с основным металлом при данном проценте легирования.

    Данная теория жаростойкого легирования подтверждается образованием защитного оксида Аl2О3 на Fe, легированном 8 — 10% А1; ZnO на Сu , содержащей > 20%Zn; А12O3 на Сu при легировании >3% А1; ВеО на Сu, легированной >1% Be, и др.

    Теория позволяет на основе свойств элементов и их оксидов, качественно оценить пригодность различных элементов для среднего и высокого жаростойкого легирования.

    3. Теория образования высокозащитных двойных оксидов

    связывает повышение жаростойкости при легировании образованием смешанных двойных оксидов основного и легирующего компонента, защитные свойства которых выше оксида любого компонента. Это оксиды с кристаллической решеткой типа шпинели и составом M1М*2O4, обладающие более высокими защитными свойствами по сравнению с оксидами компонентов сплава.

    Повышение жаростойкости железных сплавов по этой теории обеспечивается: 1) снижением возможности образования наименее защитного вюстита (FeO, c г.ц.к.), что определяется диаграммой состояния, 2) преимущественным образованием оксидов типа шпинели с меньшими параметрами кристаллической решетки в окалине.

    Низкое легирование Al, Cr, Si, повышая температуру появления вюстита в окалине, уменьшает возможность образования вюститной фазы, и благоприятствует образованию шпинелей с малым параметром решетки (FeAl2О4, FeCr2O4, NiFe2O4, NiCr2O4 и др.), что повышает жаростойкость железных сплавов.

    Теория позволяет прогнозировать влияние легирования на жаростойкость сталей.

    Рассмотренные теории жаростойкого легирования дополняют друг друга и позволяют дать теоретическое обоснование существующих жаростойких сплавов, и более рационально подойти к разработке рецептуры новых жаростойких сплавов.

    3.1.1. ЖАРОСТОЙКИЕ СПЛАВЫ

    По характеру поведения при повышенных температурах металлы можно разделить на пять групп: 1) щелочные и щелочноземельные с V0K/VM < 1, окисление которых происходит по линейному закону. При повышении температуры реакция окисления таких металлов может ускоряться, и, поскольку тепло экзотермической реакции окисления не успевает отводиться от поверхности, наступает возгорание металла. По возрастанию скорости окисления на воздухе эти металлы располагаются: К> Na>Li>Ва>Са>Mg;

    2) основные практически используемые металлы, окисление которых происходит преимущественно по параболической зависимости, но может сопровождаться уменьшением степени n < 2 (например, при растрескивании окалины, или повышенных температурах, где иногда наблюдается переход к линейному закону окисления). При низких температурах металлы окисляются по кубическому или логарифмическому закону. По жаростойкости их условно можно расположить в последовательности Мn < Fe < Ti < Со< Zr

    3) неблагородные металлы, наиболее жаростойкие, из-за образования оксидных пленок с высокими защитными свойствами, вследствие чего их используют в качестве легирующих компонентов жаростойких сплавов и для жаростойких покрытий. Жаростойкость возрастает в ряду: Zn < Si < Be < Al < Cr;

    4) металлы c летучими оксидами при повышенных температурах, скорость окисления которых определяется скоростью сублимации их оксидов. При достаточно высоких температурах образующиеся оксиды полностью теряют защитные свойства, и скорость окисления металлов определяется линейной зависимостью. Возрастание стойкости к окислению этих металлов происходит в ряду Mo< W

    5) термодинамически стабильные благородные металлы, т.к. их оксиды неустойчивы и имеют высокое равновесное давление (упругость диссоциации оксида). Возрастание термодинамической стабильности происходит в ряду: Au>Pt>Ir>Pd>Ag.

    Легирование является наиболее эффективным методом повышения жаростойкости. Кроме того, к современным жаростойким материалам предъявляются требования по жаропрочности, длительной прочности, усталости при знакопеременных нагрузках, и т.д. Основными жаростойкими и жаропрочными материалами являются сплавы на основе Fe и Ni. Наиболее эффективно повышают жаропрочность элементы: Cr> Al> Si (рис.2.14), образующие защитные оксидные пленки Cr2O3, Al2O3, SiO2. С увеличением концентрации легирующих элементов и при совместном легировании Cr, Al, Si возрастает жаростойкость сталей (рис. 3.2).

    В качестве основных жаростойких

    материалов применяются легированные
    теплоустойчивые
    стали (группа II – III, до 9% Сr), длительно работающие в нагруженном состоянии до 6000С и различные высоколегированные жаростойкие стали и сплавы, основным легирующим компонентом в которых является хром.

    Рис.3.2. Жаростойкость различных групп сталей: I – углеродистые, II – низколегированные, III – среднелегированные с 6% Cr, IV – высоколегированные хромистые (12 – 17% Сr), V – высоколегированные с кремнием (сильхром c 8-12% Cr, 2-3 % Si); VI – хромоникелевые аустенитные (Х18Н10), VII – высокохромистые (25-30 %Cr), воздух, 250 ч.

    Дополнительное легирование Ni повышает жаропрочность

    сталей. Для жаропрочных сплавов на никелевой основе жаростойкость обеспечивается легированием Сr. Легирование Mo, W, Co, а также Ta, Nb ухудшает жаростойкость, но повышает жаропрочность сплавов (рис. 3.3).

    Рис. 3.3. Влияние содержания легирующих элементов на относительную скорость окисления (Кспл/КМ) никеля при 600-14000С.

    Основные жаростойкие и жаропрочные материалы приведены в таблице 3.1.

    Некоторые жаростойкие и жаропрочные материалы.

    Название/ марка Состав, % Температура эксплуатации, (мах) 0С Применение Структура сплава
    По жаростойкости по жаропрочности
    Углеродистые стали
    БСт1-БСт3 и др. Fe(0,1-0,3)С Листы котельных топок феррит
    Теплоустойчивые стали
    12МХ Трубы пароперегревателей, паропроводы перлит
    12Х1МФ То же То же
    18Х3МВ Трубы гидрогенизационных установок То же
    15Х5 Трубы, подвески котлов мартенсит
    15Х5М Корпуса аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов То же
    12Х8ВФ Трубы печей и коммуникаций То же
    Высоколегированные стали и сплавы
    40Х9С2 Клапаны автомобильных моторов мартенсит
    40Х10С2М То же То же
    12Х13 Детали турбин, котлов мартенсит-феррит
    08Х17Т То же феррит
    15Х25Т Детали термопар, теплообменники То же
    15Х28 То же То же
    08Х20Н14С2 Трубы аустенит-феррит
    12Х18Н9Т Трубы, печная арматура, муфели аустенит
    12Х18Н12Т То же аустенит
    36Х18Н25С2 Клапаны моторов То же
    55Х20Г9АН4 То же То же
    20Х23Н18 Установки конверсии метана, пиролиза То же
    12Х25Н16Г7АР Газопроводные системы То же
    Сплавы на железоникелевой основе
    Х15Н60 (нихром) Проволока, ленты нагревателей
    ХН38ВТ Детали газовых систем, турбин
    ХН45Ю Детали печей обжига, турбин
    Сплавы на никелевой основе
    ХН60Ю Детали газовых систем, турбин
    ХН70Ю То же
    ХН78Т То же + трубы
    ХН75МБТЮ То же
    ХН80ТБЮ Лопатки турбин, крепеж
    Кобальтовые сплавы
    Виталиум Co30Cr3Ni5Mo1 Лопатки турбин Аустентная
    Co23Cr6Ni6Mo2Ta То же То же
    Чугуны
    СЧ 15-32 Fe2Si3C Неответственные детали Феррито-графитная
    Нирезист Fe3Cr14Ni2Si2C6Cu2Mn Повышенные нагрузки Аустенито-графитная
    СЧ 21- 40 Fe8Si2C Печная арматура Феррито-графитная
    Х34 Fe34Cr2Si2C То же с повышенными нагрузками Феррито-карбидная

    Примечание. Выделены материалы, используемые преимущественно в качестве жаропрочных с длительным режимом работы (50000 – 100000 ч).

    В качестве других мер повышения жаростойкости используется изменение структуры материала. Так, для теплоустойчивых Cr-Mo сталей типа 12ХМ, 12Х1МФ – это стабилизация карбидной фазы и упрочняющая термообработка на более жаростойкую бейнитную структуру. Для аустенитных сталей типа Х18Н10, содержащих 5 – 15 % феррита, используют аустенизацию, поскольку аустенитная структура более жаростойка, и т.д.

    Защитные покрытия

    Для защиты от химической коррозии применяют защитные металлические и неметаллические покрытия. Использование защитных покрытий для жаростойкого оборудования менее долговечно, чем легирование, но более экономично. Покрытия подразделяются по материалу покрытия — на металлические и неметаллические, и по способу получения покрытий. Защитные покрытия должны иметь хороший защитные свойства и адгезию к основному металлу, наименьшую пористость.

    Для защиты от газовой коррозии в качестве основных металлических материалов, применяемых для покрытий углеродистых и легированных сталей, используют алюминий, хром и кремний, которые наносят на поверхность изделий различными методами.

    Плакирование осуществляется горячей прокаткой или сваркой взрывом более высоколегированного материала на основной покрываемый материал. Так из углеродистых или низколегированных сталей получают биметалл с высокохромистыми или хромоникелевыми жаростойкими сталями (Х25, Х18Н10, Х17Н13М2Т, Х23Н18, 0Х23Н28МЗДЗТ и др.). Медь плакируют нихромом или инконелем (80%Ni, 14%Сr, 6% Fe). Производство жаростойких биметаллов позволяет экономить около 60 — 70% высоколегированных сталей и дорогих легирующих элементов.

    Наплавкаосуществляется различными методами сварки: газопламенной, дуговой, индукционной, плазменной, под флюсом, в защитных газах и др. Позволяет получить на основном металле беспористые защитные покрытия наплавленного металла практически любой толщины и химического состава. Наплавку часто применяют восстановления изношенных изделий, для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания и аналогичных деталей.

    Металлизация распылением – процесс получение покрытий распылением расплавленного металла сжатым воздухом или инертным газом. По типу тепловой энергии, используемой для нагрева напыляемого металла, напыление подразделяется на газопламенное, где нагрев осуществляется при сгорании газа (воздух или кислород + ацетилен, пропан, бутан, водород) и электрическое, осуществляемое электрической дугой или плазмой. Газопламенной металлизацией обычно наносят Al (алюминирование), Cu, нержавеющие стали и оксиды Al, Si, Cr. Схема газопламенного напыления приведена на рис. 3. 4, а. Напыляемый металл в виде проволоки, прутка или порошка подается в отверстие 3 и расплавляется горючим газом 2, подающимся в сопло; расплавленный металл выдувается сжатым воздухом 1, образуя струю напыляемого металла 4, расплавленные частицы которого образуют покрытие 5.

    Рис. 3.4. Схема газопламенного напыления (а) и характерная структура покрытия (б).

    Для покрытий, полученных металлизацией, характерна пористая структура, рис.3.4,б. При движении в высокотемпературной газовой среде частицы напыляемого металла находятся в расплавленном состоянии (2) и покрываются оксидной пленкой (1). При столкновении с покрываемой поверхностью (9), часть которой оплавляется (8), частицы расплющиваются (3), и образуют под действием выдуваемого газа механически сцепленный тонкий слой (4). Поскольку скорость охлаждения частиц велика (104 – 108 град/с), кристаллизация частиц происходит очень быстро и соединение их происходит за счет механического сцепления с выступами подложки и в местах разрушения её оксидной пленки. В последнем случае происходит сплавление металлических частиц с образованием локальных участков сплавления (5) с высокой прочности сцепления. В процессе “налипания” частицы покрывают нерасплавленные частицы (6), между которыми находятся заполненные газом зазоры и пустоты, которые и образуют поры (7). Степень пористости зависит от вида металлизации и технологических параметров (скорость газа, температура и т.д.). Несколько меньше пористость в покрытиях, полученных дуговым и плазменным методами (рис.3.5), однако полностью устранена она может быть только поверхностным оплавлением, прокаткой, высокотемпературным отжигом, пропиткой в жидких металлах, силикатах, жидким стеклом с последующим отжигом, и т.д.). Другим недостатком покрытий является низкая адгезия к основному металлу.

    Рис.3.5. Схема процесса электродуговой металлизации (а): 1- напыляемая проволока, 2 – механизм подачи проволоки, 3 – наконечники, 4 – сопло, 5 – электрическая дуга, 6 – поверхность металлизируемой детали; б — электрометаллизатор: 1 – подача сжатого воздуха, 2 – проволока; в – схема плазменной металлизации: 1- плазмообразующий газ, 2 – напыляемый материал, 3 – источник питания, 4 – катод, 5 – анод, 6 – поверхность изделия.

    Дуговые и, особенно, плазменные металлизационные покрытия, вследствие более высоких температур (до 200000С) позволяют наносить покрытия из тугоплавких металлов (W, Ti, Ta, Zr), оксидов Al2O3, SiO2, Cr2O3, TiO2, BeO), карбидов (Cr2C3, B4C, TiC, ZrC, WC, SiC и т.д.), силицидов типа TiSi2, MoSi2, нитридов (TiN, ZrN, AlN), металлооксидные покрытия (керметы), керамики и т.д. Так, на графитовые сопла ракеты “Поларис” напыляют слой Та толщиной 50-75 мкм, затем – слой W толщиной около 1.3 мкм.

    Преимуществами напыленных покрытий являются высокая производительность, возможность получения металлических, композиционных и органических покрытий, экономичность процессов, возможность нанесения на поверхности крупногабаритных изделий, легкая переналадка оборудования и т.д.

    Диффузионные покрытия

    получают обогащением поверхностного слоя основного металла химическими элементами способом диффузии. Этот метод можно рассматривать как поверхностное легирование. Получение термодиффузионных покрытий возможно для металлов, образующих твердый раствор с покрытием. Для железных сплавов это: Al, Cr, Si, Cu, Au, Be, Zn, B, Ti, C, V, Nb, Ta, Mo, W, Mn. На практике жаростойкие диффузионные покрытия на железных сплавах изготавливают, используя насыщение поверхности алюминием, хромом, кремнием. В зависимости от материала покрытия (Аl, Сг или Si) процессы называются алитированием, термохромированием и термосилицированием. Термодиффузионные покрытия получают, используя порошкообразные смеси в расплавленных средах, в га­зовых восстановительных атмосферах, в атмосфере хлора или в вакууме.

    Наиболее распространен способ получения термодиффузионных покрытий в порошкообразных смесях. Покрываемые детали, очищают от окалины, ржавчины, грязи пескоструйными аппаратами, травлением в горячих растворах H2SО4 или НСl и помещают в реактор, наполненный реакционной смесью. Смесь состоит из порошка наносимого элемента или его сплава с железом (ферросплава), порошка А12О3, который не позволяет порошку наносимого элемента спекаться и прилипать к поверхности покрываемой детали, и добавки 2 — 5% NH4Cl. Реактор помещается в нагретую печь (900 — 950°С) и выдерживают в ней определенное время (рис. 3.6).

    Рис. 3.6. Схема алитирования: 1 – печь, 2 – клапан, 3 – порошкообразная смесь Al + Al2O3 + NH4Cl, 4 – форма, 5 – изделия.

    При нагревании реактора в печи происходит разложение хлористого аммония на аммиак и хлористый водород: NH4Cl = NH3 + НСl, которые вытесняют из реактора воздух, предотвращая окисление деталей и наносимого элемента.

    Насыщение поверхности стали легирующим элементом осуществляется в результате диффузии при контакте поверхности стали с порошком и вследствие переноса элемента (А1, Сг или Si) образующимися летучими хлоридами: 2 Al + HCl = 3H2 + 2 AlCl3. Хлориды реагируют с поверхностью стали: АlСl3 + Fe = FeCl3 + Al.

    Выделяющиеся при этом атомарные Al (Сr и Si, в зависимости от смеси), диффундируют в сталь, образуя сплав переменного состава, толщина которого h

    зависит от продолжительности выдержки,
    τ
    , (уравнение 2.23), и температуры диффузионного насыщения (рис. 3.7, а).

    По экспериментальным данным скорость насыщения изделия при термодиффузионном способе нанесения покрытий в основном лимитируется диффузией легирующего компонента в металлической основе. Кинетику процесса насыщения можно описать нестационарным уравнением диффузии . Согласно реальным условиям процесса – это решение задачи для полубесконечного тела с постоянной концентрацией на поверхности: , где: С0

    — постоянная концентрация диффундирующего вещества в поверхностном слое металла;
    C(х, τ)
    — концентрация по глуби­не в момент времени τ, отсчитываемого от начала процесса насыщения;
    erf(z)
    – трансцендентная функция Крампа или интеграл ошибок, зависящий от параметра , который, в свою очередь, определяется величинами
    х
    ,
    τ
    и коэффициентом диффузии
    D
    вводимого вещества в материале изделия. Значение интеграла ошибок
    erf(z)
    для конкретного
    D
    может быть найдено из таблицы 3 приложения. Зная
    С0
    , можно определить и значение
    C(х, τ)
    .

    Существенное влияние на скорость процесса оказывает температура насыщения, что обусловлено экспоненциальным характером температурной зависимости коэффициента диффузии (уравнение 2.41).

    Рис. 3.7. Влияние времени алитирования (а) сплава Fe – Al + 0,5% NH4Cl на толщину алитированного слоя стали 10, и жаростойкость сталей 10 и 1Х13 на воздухе при 10000С: 1 – сталь без покрытия, 2 – алитированная сталь.

    Значительное повышение жаростойкости изделий с термодиффузионными покрытиями (рис. 3.7, б) обусловлено образованием на поверхности сплавов оксидов Аl2O3, Сr2O3, SiO2, или двойных оксидов FeAl2О4, FeCr2O4, Fe2SiO4, обладающих повышенными защитными свойствами и препятствующих дальнейшему окислению.

    Аналогично осуществляется термохромирование и термосилицирование. Так, получение хромовых покрытий (термохромирование) происходит с использованием порошка Cr или Cr – Fe при 900 – 11000С в течение 8 -16 ч, в результате чего образуются слои покрытия толщиной 10 – 200 мкм.

    Горячий способ получения покрытий

    основан на погружении основного покрываемого метала в расплавленный металл. Этот наиболее старый метод применяется для нанесения покрытий из легкоплавких металлов (Al, Zn, Sn, Pb и др.). В качестве жаростойких покрытий используют алитирование. Однако Al образует с железом твердые и хрупкие сплавы типа AlFe, Al2Fe, Al3Fe, для чего в расплав добавляют олово или другие металлы. Заготовку сначала помещают в ванну с флюсом, затем – с расплавленным металлом. Флюс для защиты от окисления обычно содержит NH4Cl + ZnCl2 + глицерин.

    Конденсационный способ получения покрытий

    основан на получение покрытия при испарении в вакууме наносимого материала, созданием направленного потока его частиц с последующим осаждением на поверхности основного покрываемого металла. При вакуумном напылении нагрев металла производится электронно-лучевой пушкой в вакууме с разрежением порядка 10-7 – 10-8 атм. Расплавленные пары напыляемого металла с помощью магнитной отклоняющей системы направляются на поверхность основного металла. Разновидностью способы является
    катодное распыление, при котором получение покрытия осуществляется распылением материала катода при газовом разряде. Переход материала катода в газовую фазу может происходить в результате испарения при нагревании или под действием бомбардирующих ионов. Испарение катода осуществляется за свет сопротивления (аналогично катоду в радиолампах), индукционного нагрева, электронно-лучевых пучков, электрической дуги. Наибольшее распространение получили магнетронный и вакуумно-дуговые методы катодного распыления.
    Детонационный способ получения покрытий основан на получении покрытий из диспергированных материалов при взрыве горючих газов.

    Вжигание (металлирование) основано на получении покрытий нагреванием диспергированного материала с флюсом и связующим веществом, нанесенного на поверхность покрываемого металла, в результате чего наносимый материал “припекается” или сплавляется c основным. Для покрытий используются порошкообразные металлы, сплавы, карбиды, нитриды, бориды и т.д. Технология получения покрытий состоит в нанесении на подготовленную поверхность деталей порошкового слоя и термической или термомеханической обработки, в процессе которой формируется спеченное покрытие.

    Электрохимический способ получения покрытий в электролитах под действием электрического тока от внешнего источника основан на осаждении металлов на основной металл. Гальванические покрытия имеют ограниченное применение в качестве жаростойких, поскольку имеют небольшую толщину и низкую адгезию к основному металлу, они применяются при относительно невысоких температурах или для кратковременной защиты.

    Эмалирование — получение покрытий расплавлением силикатных материалов на поверхности покрываемого металла. Защитные свойства эмалей обеспечиваются сплавлением стеклообразных керамических составляющих, основу которых составляет кремнезем SiO2, и состоящих из неорганических оксидов (Сr2О3, Аl2О3, ТiO2, ZnO, SiО2), оказывающих высокое сопротивление диффузии и повышающих жаростойкость стали, и минимального количества оксидов PbO, Na2О, СаО, облегчающих протекание диффузии в окалине и понижающих жаростойкость стали. Недостатком эмалей является хрупкость, недостаточная устойчивость к ударным нагрузкам и колебаниям температуры. В состав шихты жаростойких эмалей обычно входит кварцевый песок, Н3ВО3, ВаСО3, СаСО3, ТiO2, ZnO, которые сплавляют с последующим размолом застывшей остеклованной массы. Полученную водную суспензию наносят на металл, сушат и обжигают. Подобные эмали предназначены для защиты стальных деталей от окисления в газовых средах при температурах до 1000°С. Эмали на основе Сr2О3, Аl2О3, ZrO2, Y2O3 используются для защиты от газовой коррозии до 14000С. Методы нанесения эмалей аналогичны металлическим покрытиям.

    Из других неметаллических жаростойких покрытий используются: фторопластовые (тефлоновые) покрытия (до 2500С), органосиликатные покрытия из теплостойких лаков на основе кремнеорганических полимеров с формулой R3SiO[RSiO1,5]nSiR3, где R- CH3, C2H5 и т.д. Для повышения жаростойкости в них вводят Cr2O3, TiO2 и др. Кроме них используют покрытия на основе силоксановых лаков – полимерных кислородных соединениях кремния -O-Si-O-Si-O-Si-. Кремнеорганические покрытия работоспособны при температурах до 500 — 6000С.

    Газотермический способ нанесения покрытий распылением позволяет наносить неметаллические материалы и пластмассы.

    Наибольшую жаростойкость имеют покрытия из тугоплавких соединений — карбидов, нитридов, боридов, силицидов (до 20000С), керамические (например, ZrO2 + Al2O3 + ТiO2), и композиционные покрытия, состоящие из включений металлических и неметаллических составляющих. Композиционные покрытия — металлокерамические покрытия типа Cr-Al2O3; Al-Al2O3; Mo-ZrO2; W-ZrB2; W-ThO2; W-HfO2 (керметы), используемые в авиационной и ракетной технике. Методы нанесения этих покрытий аналогичны нанесению металлических покрытий с преобладанием плазменного напыления.

    Защитные атмосферы

    Применение защитных атмосфер при термообработке металлов позволяет отказаться от операций по очистке от окалины, которая к тому же нарушает геометрические размеры деталей, и дает экономию металла до 3,5%.

    Общий принцип подбора атмосфер состоит в создании безокислительных условий, ∆GT>0, т.е. в соблюдении условия < , при котором окисление термодинамически невозможно.

    Состав защитных атмосфер можно рассчитать из констант кривых равновесия газовых атмосфер с металлом. Практическое применение получили защитные атмосферы на основе газов: Ar2, He2, N2 (нейтральные); Н2, СО, СН4 (восстанавливающие); О2, СО2, пары Н2О (окисляющие); СО2 и пары Н2О (обезуглероживающие для сталей); СО, СН4 (науглероживающие для сталей); и вакуума.

    Термодинамическая возможность окисления при взаимодействии металла и окислителя определяется по константам равновесия соответствующих реакций в зависимости от температуры. При высоких температурах возможность протекания реакций:

    Fe + Н2О FeO + H2 (3.1)

    Fe + CO2 FeO + CO, (3.2)

    Эффективные методы очистки меди

    Провести чистку медных предметов несложно, для этого не понадобятся дорогостоящие средства. Вот самые популярные методики, применяемые в домашних условиях:

    1. Кетчуп. Взять немного томатного кетчупа, смазать им изделие, оставить на две минуты. После ополоснуть струей воды.
    2. Раствор для мытья посуды. Намылить хозяйственную губку обычным средством для посуды, тщательно протереть поверхность, смыть водой. Этот способ лучше всего подходит для изделий, которые лишь немного потускнели.
    3. Лимон. Натереть медную поверхность долькой лимона, после пройтись по ней щеткой с жесткими ворсинками и помыть водой.
    4. Уксус и мука. Влить в чашку немного уксуса, добавить муку до получения теста средней густоты. Смазать медь тестом, оставить до высыхания, потом удалить остатки, а изделие натереть мягкой тряпочкой.
    5. Уксус и соль. Налить в кастрюлю из нержавеющей стали уксус 9%, всыпать немного соли, дать закипеть. Огонь выключить, в раствор положить медный предмет, не убирать его до остывания жидкости. Этот способ подходит для сильно загрязненных поверхностей.

    Методы с использованием химических реактивов

    Одним из наиболее распространенных методов является использование серной печени. Ее можно приобрести в магазине или приготовить в домашних условиях. Для этого смешивают порошковую серу с хлористым калием в соотношении 1:2 и ставят на огонь в жестяной банке. Спустя несколько минут, порошок расплавится и, спустя 15 минут, спечется, цвет его при этом станет темно-бурым. Этот процесс может сопровождаться пламенем, сбивать которое нет необходимости.

    Первый метод, в котором используют серную печень для чернения меди, выглядит следующим образом: 10–20 грамм порошка растворяют в одном литре воды либо же два-три грамма, если необходимо получить не интенсивную окраску. Медное изделие опускается в раствор до изменения цвета, потом достается, промывается и высушивается. Цвет получается коричнево-серым и его оттенки.

    Практически черный цвет изделия получают методом нагревания, после обработки в растворе серной печени с водой и добавлением нашатырного спирта. Спирт необходимо добавлять в насыщенный раствор до тех пор, пока он не станет прозрачно-синим. Опускается в раствор монета или украшение из меди, а после нагревается, пока не почернеет.

    Еще один метод получения черно-коричневого цвета заключается в следующем. На изделие наносится хлористая платина, например, смачивается с помощью кисточки. В случае если раствор не имеет кислой реакции, в него добавляется соляная кислота.

    Красно-коричневую патину можно получить с помощью смеси один к одному медного купороса и хлористого цинка. Смесь порошков необходимо будет смешать в таком же количестве воды и опустить туда медное изделие на несколько минут.

    Патинирование меди сернистым аммонием дает черный цвет. Вещество (20 г) разбавляют в литре воды. Можно как опустить изделие в раствор, так и нанести его кистью. Происходит реакция на поверхности, результатом которой является образование сульфида меди. Если нагреть пластинку перед патинированием, то в зависимости от температуры, можно регулировать оттенок получаемого цвета.

    Еще одним способом получения черного цвета является прогревание при высокой температуре монеты или украшения в растворе персульфата аммония (9,25 г/л) и едкого натра (50 г/л). Температура должна составлять 90–95 градусов, время прогревания — 5–25 минут. Повторить два-три раза до достижения необходимого эффекта.

    Светло-коричневую патину можно получить, если покрыть изделие следующим раствором:

    • 124 г/л дихромата натрия;
    • 15,5 г/л азотной кислоты (1,4);
    • 4,65 г/л соляной кислоты (1,192);
    • 3–5 г/л 18 % раствора сульфида аммония.

    Нанести кистью только что приготовленный раствор, подержать четыре-пять часов, смыть и просушить. Процедуру необходимо повторять трижды.

    Зеленого цвета патину получают двумя основными методами:

    • Используя губку, медную поверхность смазывают раствором азотнокислой меди в низкой концентрации с добавлением поваренной соли. После высыхания смазывают ее раствором, содержащим: 94 % столового уксуса, 5 % аммиака, 1 % щавелевокислого калия. После просыхания смазывают сначала первым, а потом и вторым раствором повторно. Процедуру проводят до тех пор, пока медь не обретет желаемый цвет. По окончании окрашивания поверхность растирают щетками.
    • Во втором методе поверхность медного изделия несколько раз натирают олеиновой кислотой. Это дает темно-зеленое вещество на поверхности — олеиновую медь. Со временем оттенок меняется на светло-зеленый, так как под воздействием влаги и кислорода олеиновая медь преобразуется в углекислую. Золотисто-коричневого цвета патину дает раствор пяти грамм марганцовки и 50 грамм медного купороса. Разводить в одном литре воды и нагревать до температуры 70–80 градусов. Опустить изделие и держать до получения нужного цвета.

    Для получения покрытия с высокой износостойкостью, защищающее металл от коррозии, на литр воды берут в граммах: 50–70 бертолетовой соли, 40–50 нитрата меди, 80–100 хлорида аммония. Изделие кладут в ванну с подогретым раствором на 10–15 минут. Цвет получается от коричневого до оливкового.

    Можно получить удивительной красоты золотистую патину. Для этого на литр воды берут 0,6 грамма сульфида меди, 180 г молочного сахара и столько же едкого натра. Водные растворы последних двух компонентов готовят отдельно и только потом смешивают. Сульфид меди добавляют только после кипячения смеси. В подогретый до 90 градусов раствор кладут изделие на четверть часа.

    Чистка монет из меди

    Медные монеты представляют собой антиквариат, и в наше время не выпускаются. Нередко их приходится чистить, чтобы вернуть привлекательный вид. Если монета контактировала со свинцом, налет на ней может быть желтоватым. В таком случае он прекрасно очищается столовым уксусом (9%). Зеленый налет убирают раствором лимонной кислоты (10%) или соком лимона, коричневый – аммиаком, углекислым аммонием.

    Нужно помнить, что порой слой патины придает монетам более благородный и винтажный вид, поэтому удалять его желательно не всегда. Некоторые, напротив, стараются искусственно состарить деньги домашним способом. Для этого надо взять литр дистиллированной воды, 5 г аптечной марганцовки, 50 г медного купороса. Раствор нагреть, не кипятя, бросить в него монеты, оставить до достижения нужного оттенка. Для закрепления эффекта высохшие деньги обработать смесью бензола и спирта (1:1). После монеты обретут красивый состаренный облик и смогут украсить любую коллекцию предметов антиквариата.

    Чем чистить медь?

    Наиболее эффективными и быстродействующими считаются несколько современных средств:

    1. паста для чистки меди, разработана самими производителями посуды, которые, как никто другой, знают все тонкости ухода именно за такими изделиями. Согласно инструкции, достаточно нанести средство на губку, круговыми движениями протереть поверхность с загрязнениями. Тщательно ополоснуть под водой и натереть полотенцем;
    2. гели, особенно подходят для кухонных медных предметов. Устраняют следы коррозии и продуктов окисления, обезжиривают поверхность. А также широко применяются эти средства на предприятиях общественного питания. После нанесения средства не требуется дополнительного споласкивания водой;
    3. салфетки для натирки, считаются одним из самых щадящих, но менее эффективным способом. Без применения дополнительных средств они способны придать только сияющий блеск.

    салфетки для натирки, считаются одним из самых щадящих, но менее эффективным способом

    Как очистить медь от зеленого налета?

    Зелёный налёт на меди выделяет токсины,его обязательно нужно удалить. Не все средства способны справиться с его устранением.

    Есть несколько способов, как удалить въедливый налёт:

    • газированный напиток «Coca-Cola» из-за наличия в нём ортофосфорной кислоты очистит и избавит от любого загрязнения, особенно зелёного налёта. В небольшую стеклянную ёмкость налить эту сладкую шипучку, опустить в неё на несколько дней кастрюлю или сковороду. Это очень оригинальный и в то же время эффективный способ;
    • этиловый спирт, смешанный со скипидаром и щавелевой кислотой, также справится с зелёным налётом. Достаточно пропитать этой жидкостью мягкую губку или тряпку и нанести на загрязнённую поверхность;
    • белый мел, смешанный с керосином до кашеобразного состояния, нанести на место загрязнения или образования налёта. Это отличный способ для натирания и придания блеска медному изделию.

    Как почистить медную посуду от черноты?

    Налёт чёрного цвета также считается токсичным. Требует обязательного устранения. Однако такую кухонную утварь использовать для приготовления пищи уже нельзя.

    Избавиться от черноты помогут:

    сок от половинки лимона, уберёт черноту, если им натереть изделие, затем сполоснуть под краном, вытереть насухо. Если дома нет лимона, можно его заменить на лимонную кислоту, разбавленную водой до состояния кашицы.

    сок от половинки лимона, уберёт черноту

    горячий мыльный раствор, разведённый в ёмкости. Достаточно погрузить в него на небольшое количество времени посуду. Потом слегка ополоснуть под проточной водой и протереть насухо.

    раствором аммиака также возможно избавить медное изделие от потемнения. Эту процедуру только необходимо проводить с осторожностью, обязательно на открытом воздухе для предотвращения отравления аммиачными парами. Достаточно всего лишь смочить губку и протереть ею изделие.

    Как очистить посуду из меди от белого налета?

    Образовавшийся вследствие окисления белый налёт обязательно подлежит удалению.

    Быстро справиться с ним помогут несколько проверенных и надежных способов:

    томатная паста или кетчуп из-за большого содержания кислоты, хорошо использовать для устранения белого налёта и для придания меди красноватого оттенка. Достаточно смешать две столовые ложки пасты с одной столовой ложкой соли, нанести на 10 минут губкой полученную массу на изделие. Затем круговыми движениями растереть по всем внешним стенкам, остатки удалить бумажной салфеткой.

    стакан любого кисломолочного продукта, лучше всего использовать скисшее молоко, смешать с 1 столовой ложкой соли, пропитать полученной смесью кусок фланелевой ткани или салфетку из микрофибры. Натереть поверхность до полной очистки от белого налёта.

    амидосерная кислота, применяется при сильно въевшихся налетах. Используя ее, важно соблюдать технику безопасности. Этот порошок довольно агрессивный, зато быстро очищающий и придающий блеск меди.

    Свойства

    Растворимость CuSO 4 , г/100 г H 2 O

    При нагревании последовательно отщепляет две молекулы воды, переходя в тригидрат CuSO 4 · 3H 2 O (этот процесс, то есть выветривание, частично идёт и просто на воздухе), затем в моногидрат (110°) CuSO 4 · H 2 O, и выше 258 °C образуется безводная соль. Термическое разложение становится заметным выше 650 °C:

    2CuSO 4 →(t) 2CuO + 2SO 2 + O 2

    Растворимость сульфата меди(II) по мере роста температуры проходит через плоский максимум (см. рис.)

    Как и все соли, образованные ионами слабого основания и сильной кислоты, сульфат меди(II) гидролизуется, (степень гидролиза в 0,01М растворе при 15 °C составляет 0,05 %) и даёт кислую среду (pH указанного раствора 4,2). Константа диссоциации составляет 5×10 −3 .

    С сульфатами щелочных металлов и аммония образует комплексные соли, например, Na 2 ·6H 2 O.

    Меднение в домашних условиях

    765fc94s-960

    Содержание статьи:

    Меднение в домашних условиях – это технологический процесс, позволяющий наносить на металл, а также другие материалы (вольфрам, сталь) слой меди толщиной от 1 до 300 мкм. Покрытие медным слоем обеспечивает хорошую адгезию металла и при увеличении толщины покрытий придает блеск изделиям, устраняет небольшие дефекты, позволяет создавать копии вещи. Удивительно, но все это можно делать и самим. Сегодня мы расскажем, как осуществить меднение металла в домашних условиях.

    Гальваника медью в домашних условиях: общие сведения

    Electroplating

    С технической точки зрения обработка – это электрохимический процесс. В процессе всегда есть два «участника» анод+электролит (источник металла) и деталь.

    Технология гальваники медью в домашних условиях достаточно проста. Заключается она в том, что за счет электролита и проводимого через него тока выделяются атомы металла. Они оседают на поверхности, образуя медное покрытие.

    Среди основных этапов гальванического меднения в домашних условиях:

    • Подготовка поверхности (механическая и химическая).
    • Нанесение подслойного покрытия (если необходимо)
    • Меднение в соответствующем исходному металлу электролите.

    Для декоративного гальванического меднения подойдут электролиты матового и блестящего меднения. После нанесения слоя, можно обработать поверхность в электролитах серебра, золота никеля и т.д.

    Необходимые инструменты для меднения в домашних условиях

    oborudov-galvanplast-4832

    «Ингредиенты», без которых меднение не состоится, но которые реально подготовить в домашних условиях. Наши гальваники утверждают, что прежде всего, нужны:

    • Источник постоянного тока.Выбирается в зависимости от размера изделия.
    • Аноды. Анодные пластины выполняют несколько функций. В первую очередь, они подводят в электролит ток, во-вторых, они возмещают убыль металла, уходящего на покрытие изделия.
    • Рабочий электролит. Кислотный, щелочной или пирофосфорный раствор. Состав электролита выбирается в зависимости от исходного металла. Необходимо помнить, что любой электролит не универсален и подойдет не для всех работ.

    Подготовка материала

    Как правильно подготовить простой электролит меднения

    Стоит отметить, что гальваника в домашних условиях медью сложна, потому что химические реактивы найти непросто. Компании, реализующие подобные продукты, не продают их без специальных документов. Но вы можете сделать все сами.

    Электролит в домашних условиях возможно приготовить только при условии точного соблюдения рецептуры. В состав простейшего электролита входит:

    • Дистиллированная вода (или бидистиллят).
    • Медный купорос.
    • Соляная или другая кислота.

    Готовый раствор имеет яркий синий цвет, запаха нет. Допускается наличие некоторого осадка. Важно соблюдать все меры безопасности с химическими реактивами, особенно в домашних условиях: защита рук и глаз в первую очередь. Одежду, на которую случайно мог пролиться раствор, – лучше перевести в разряд дачной.

    Хранить такую жидкость лучше в стеклянных бутылках или пластиковых канистрах, а также обязательно указать дату розлива и название раствора. Правильное хранение компонентов избавит вас от возможных проблем. Приготовление электролита должно проходить в чистой пластмассовой или стеклянной посуде.

    Подготовка материала для меднения в домашних условиях

    tekhnika-khimicheskogo-zolocheniya

    Химическое меднение — это альтернатива электрохимическому способу, но не всегда может его заменить. В этом процессе важно тщательно подготовить деталь, бесследно устранив царапины, загрязнения, сколы и т.д. Для того, чтобы обезжирить вещь, можно пускать в ход и чистые растворители, и обезжиривающие растворы.

    При этом универсального метода нет – разные виды металла подвергаются очистке по-разному:

    • Сталь. Обезжиривать сталь можно раствором, содержащим едкий натрий и едкий калий при 70-90 градусов по Цельсию. Это займет около 20-30 минут. Будьте аккуратны, пользуйтесь вытяжкой.
    • Медь и сплавы. Обезжиривание осуществляется едким натрием, нагретым предварительно до 40°, около 10 минут.
    • Чугун. Для процесса обезжиривания нужен раствор, содержащий едкий натрий, жидкое стекло, карбонат натрия и фосфат натрия при нагревании до 90°.
    • Вольфрам. Меднение вольфрама в домашних условиях начинается с чистки предмета от грязи и прочих дефектов наждачной бумагой.

    Техника безопасности при меднении в домашних условиях

    sredstva-zashhity-5629

    Несмотря на возможность гальваники в домашних условиях (меднения), процесс остается опасным. В любом гальваническом процессе задействованы токсичные вещества, способные сильно нагреваться. Поэтому нужно неукоснительно соблюдать меры предосторожности.

    Первое правило гальваники медью в домашних условиях – работайте только в нежилом, хорошо проветриваемом помещении. Подойдут такие места, как мастерская или гараж. Второе правило – применяемое оборудование нужно заземлить. Третье – это соблюдение личной безопасности.

    Для обеспечения собственной защиты при меднении в домашних условиях нужно:

    • Постоянно быть в респираторе, чтобы обезопасить дыхательные пути. лучше всего использовать вытяжку.
    • Защитить руки прочными прорезиненными перчатками.
    • Надеть специальную форму или клеенчатый фартук, противоожоговую обувь.
    • Не забыть очки для безопасности зрительных органов.
    • Не приносить в помещение еду и питье.

    Перед меднением лучше заранее озаботиться прочтением специализированной литературы по данной теме. Желательно посоветоваться со специалистами данного профиля.

    Гальваника в домашних условиях: меднение

    Почему в гальванике столь востребована именно медь? Она имеет высокую адгезию (иными словами – сцепление) к самым разным материалам. Это значит, что она превосходно держится на изделиях из стали, вольфрама, не отлетая и не скалываясь.

    Медь – красивый яркий металл, внешне напоминает самородки розово-красного оттенка. Материал проводит не только тепло, но и электрический ток – отсюда и высокий спрос в сфере электротехники и приборостроении. Однако чистую медь найти сложно. Чаще она поставляется с различными примесями.

    • Отличаются малым сопротивлением, что используется в электротехнике
    • Скрывает мелкие недочеты поверхности.
    • Быстро окисляется, что используют для получения эффекта «антик».

    Технологий меднения существует две. Одна происходит путем погружения изделия в раствор электролиты (с подачей тока или без). Второй же способ – это метод селективного нанесения покрытия без погружения в раствор. Рассмотрим оба.

    Метод погружения

    kak-pokryt-izdelie-nikelem

    В домашних условиях поверхность, подвергаемую гальванике, следует скрупулезно образом обработать. Например, наждачной бумагой и щеточкой. После обязательно обезжирьте деталь и промойте.

    • Анодную пластину (можно две) помещают в емкость, которую будем называть ванной. На аноды замыкают положительную клемму.
    • Между анодами на любом удобном проводнике подвешивается деталь, к ней подводят отрицательный полюс от блока питания.
    • Готовый раствор вливается в ванночку – при этом уровень покрытия должен быть выше, чем расположена деталь.
    • После подключения электродов к источнику тока выставляют рабочий ток. Это примерно 1 А/кв.дм. покрытия.

    Продолжительность работы зависит от необходимой толщины слоя, обычно от 5 минут.

    Покрытие без погружения

    Данный способ меднения имеет ограничения – чаще всего он подходит для реставрации поверхности. Таким способом можно нанести только небольшую толщину металла. Нет смысла покрывать таким методом изделия, которые можно меднить в ванне.
    Порядок действий при гальваническом меднении в домашних условиях:

    • Готовят «тампон» для нанесения покрытия. Берут медный проводник и наматывают кусок искусственной ткани (полиэстер подойдет).
    • Противоположный конец проводника подсоединяют к положительной клемме источника напряжения.
    • Электролитным раствором наполняют емкость – так удобнее окунать карандаш.
    • Деталь аккуратно очищают и обезжиривают, а потом помещают в пустую ванночку. Там изделие подсоединяется к отрицательной клемме.
    • Тампон смачивают в растворе. Затем им проводят по поверхности изделия, закрашивая ее постепенно.

    Процесс длится до полного покрытия медным слоем изделия.

    Особенности гальванопластики в домашних условиях

    Гальванопластика — это процесс нанесения меди на проводящую или непроводящую поверхность изделия с последующим снятием покрытия с негативной матрицы. Таким образом можно получить множество очень точных копий с одного изделия. При этом, есть условие: наращивание меди толщиной не менее 200 мкм, чтобы изделие получилось прочным.

    Важно учесть, что, если поверхность изделия не имеет свойств проводника, то потребуется больше усилий – а именно, особое предварительное покрытие графитом, серебром или медью. Основным металлом для осуществления гальванопластики считается медь, но можно выращивать матрицы из серебра чистотой 9999.

    Обучение гальванике

    Можно сделать вывод, что меднение сегодня — это один из наиболее актуальных гальванотехнических процессов, обучиться которому может каждый. Компания «6 микрон» проводит обучение по направлению «Гальваника» для всех желающих! Вы сможете выбрать удобную для Вас программу обучения, которая лучше всего подойдет для гальваники в домашних условиях и не только. Все интересующие вопросы можно задать по телефону или по электронной почте, наши технологи проконсультируют по курсам для обучения.

    Видео руководство по меднению деталей в домашних условиях:

    Гордиенко Анастасия Вадимовна
    Автор материалов
    Должность: главный технолог ООО «6 микрон»
    Образование: высшее
    Опыт работы в гальванике: 11 лет

    Что такое медь микс и медь блеск?

    Медный лом — востребованное вторсырье, которое разделяют на медь микс и медь блеск в зависимости от содержания примесей.

    Медь микс — это перемешанный лом, включающий медные элементы разного качества, размера и фактуры. Это может быть посуда, автозапчасти, проводка, производственные отходы. Главным отличием является большое количество включений других металлов.

    Медь блеск — это чистый металл в виде медной проволоки, кабеля или проводов без изоляции, либо очищенных механическим способом. Сплав не содержит включений других металлов. Изделия блестят, не имеют трещин, разломов.

    Как отличить медь микс от меди блеск?

    Если лом меди чистый, одной толщины и блестит — это медь блеск. В ней отсутствует грязь, окислы, клеммы, полуды масла. Если в массе медных отходов присутствует неотсортированный лом, включающий окисленные и сожженные провода, а также металл со следами краски, лакировки — это медь микс.

    Стоимость меди микс и меди блеск

    Тарифы формируются в зависимости от качества лома, его чистоты (отсутствия эмали, краски, следов сварки и смазки). На стоимость влияет целостность оболочки, сложность последующей переработки и объем партии.

    Медный микс является низкой категорией, цена сдаваемого вторсырья зависит от объема, окисленности и загрязненности. Выгодно сдавать лом по маркам, для этого необходимо его отсортировать. Отдельно принимают жженную и не очищенную медь, с примесями и медь блеск. Последняя отличается самой высокой ценой.

    Как оценивается качество меди?

    По количеству примесей медный лом делят на несколько категорий:

    • чистый металл без примесей;
    • медные изделия, в которых содержание примесей менее 5%;
    • лом, содержащий 80% чистой меди;
    • смесь, включающая 30% меди.

    Особенности переработки и применение

    После пункта приема лом отправляют на предприятие для переработки. Вторсырье с примесями подвергается очистке — на виброконвейере отделяют мусор. Далее лом поступает на дальнейшую переработку.

    В зависимости от последующего использования применяют следующие способы:

    • обжиг, плавку;
    • охлаждение с магнитным или воздушным разделением;
    • кислотно-соляное воздействие.

    Сырье востребовано для производства медного купороса. Из него получают катодную медь, для этого лом микс подвергают раздельному плавлению, доводя до черновой меди. Далее разливают в аноды и выполняют электролитическое рафинирование.

    Некоторые перерабатывающие предприятия занимаются переплавкой электротехнического лома. Это позволяет сэкономить время, но снижает качество продукции, поскольку в ней содержится много примесей.

    Источники:

    https://instanko.ru/drugoe/kak-opredelit-med.html
    https://teplobloknn.ru/samodelki/kak-predotvratit-okislenie-medi.html
    https://6mkm.ru/nashi-tehnologii/mednenie/mednenie-v-domashnih-usloviyah/
    https://vtsmet.ru/info/chto-takoe-med-miks-i-med-blesk

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    Adblock
    detector