MĚĎ a její slitiny přírodní měď svitek měděného plechu

Měď - vlastnosti Je načervenalé barvy Krystalizuje v mřížce krychlové, planicentrické Má vysokou elektrickou i tepelnou vodivost (6x vyšší než Fe) Velmi dobrou tvářitelnost (minimum při teplotách kolem 500 – 600 ºC), odolnost proti korozi, obtížnou obrobitelnost (lepí se na nástroj) Teplota tání 1083ºC,měrná hmotnost 8,9.103kgm-3

Fyzikální vlastnosti Hustota ρ (kg . m-3) Teplota tání (ºC) Měrná tepelná kapacita (kJ / kg K) Délková roztažnost (K-1) Měrná tepelná vodivost (W/mK) Konduktivita (MS/m) 8940 1083 0,385 16,4 . 10-6 390 58 Mechanické vlastnosti Mez kluzu (MPa) Mez pevnosti (MPa) Tažnost (%) Kontrakce (%) Modul pružnosti v tahu (MPa) Tvrdost HB 60 220 50 70 130 000 Technologické vlastnosti Tvářitelnost za studena Tvářitelnost za tepla Slévatelnost Svařitelnost Pájitelnost Obrobitelnost Velmi dobrá Obtížná Dobrá

Mechanické a technologické vlastnosti Mechanické vlastnosti závisí na teplotě – tažnost má minimum kolem 600°C, kontrakce už kolem 500°C. Proto se měď tváří buď za studena, nebo za tepla při teplotách kolem 800°C. Při žíhání v atmosféře obsahující vodík nebo uhlovodíky, je nebezpečí vzniku vodíkové nemoci, která způsobuje trhliny při tváření i svařování.

Korozní odolnost mědi Dobrá odolnost mědi proti korozi je dána jednak jejím kladným potenciálem, jednak pasivačními účinky oxidů a dalších sloučenin, vytvářejících ochranné povrchové vrstvy. V atmosféře se pokrývá vrstvou Cu2O - červená barva, který další reakcí s atmosférou se mění na zásaditý siřičitan měďnatý – měděnku – zelená barva.

Slitiny mědi - mosazi Mosaz je slitina mědi a zinku, případně dalších prvků. Označuje se Ms X, kde X je obsah mědi ve slitině, případně CuZnX, kde X je obsah zinku. Mosazi tvoří asi 80% všech slitin mědi. Můžeme je dělit do několika skupin, jednak podle chemického složení na dvousložkové a vícesložkové, jednak podle způsobu zpracování na tvářené a slévárenské.

Dvousložkové mosazi Zinek tvoří s mědí primární tuhé roztoky (α,γ), ale také řadu intermediárních fází. Některé z nich jsou velmi tvrdé a křehké, proto pro technickou praxi nepoužitelné, takže k tváření se používají slitiny s obsahem Zn max. 42%.

Mosazi – mechanické vlastnosti S rostoucím obsahem zinku se nejprve zvyšuje pevnost i tažnost. Maximum pevnosti je při 46% obsahu Zn. Maximum tažnosti ovšem mosaz dosahuje při 32% obsahu Zn.

Mosazi k tváření Jsou jednofázové, tvořené tuhým roztokem. Mosazi s obsahem Cu 80 % a vyšším se nazývají tombaky. Vyrábějí se z nich trubky, plechy, dráty, které se zpracovávají tažením, lisováním, tlačením a ražením. Pro dosažení lepších vlastností se mosazi často legují dalšími prvky. Název je odvozen od prvku, který se po mědi a zinku vyskytuje v největším množství.

Vícesložkové mosazi ke tváření Cínové – při obsahu 0,5 až 1,5 % Sn mají velmi dobrou odolnost proti účinkům mořské vody – výroba součástí lodního zařízení Manganové – 3 – 4% Mn, velmi dobré mechanické a antikorozní vlastnosti – lodní zařízení Hliníkové – při obsahu 3 – 3,5% Al jsou pevné, tvrdé a korozivzdorné

Vícesložkové mosazi ke tváření Niklové – vysoká pevnost, odolnost proti korozi, při obsahu 14% Ni – bílá niklová mosaz (pakfong = alpaka = new silver = argentan). Je zvlášť vhodná k hlubokému tažení. Používá se i jako imitace stříbra. Křemíkové mosazi – obsah okolo 3% Si, jsou dobře tvářitelné za tepla i za studena, odolné proti korozi. Lze jimi pájet ocel. Přídavek Pb (do 3%)zlepšuje obrobitelnost a snižuje tření – použití i na ložiska.

Vícesložkové mosazi ke tváření Olověné – dobrá obrobitelnost, ale nízká tvárnost a houževnatost. Použití jako poloautomatové mosazi (Ms58Pb, Ms63Pb) Mosazné pájky - tzv. tvrdé pájky, které se používají na spoje více mechanicky namáhané, jsou vhodné pro kovy a slitiny s teplotou tání nad 1000 ºC.Mají vysoký obsah Zn (až 58%) a přísady dalších prvků – pájky stříbrné, niklové. Teplota tání tvrdých pájek se pohybuje nad 600°C.

Struktura mosazí

Slévárenské mosazi Jsou to zpravidla mosazi heterogenní, používá se jich podstatně méně než mosazí tvářených. Často obsahují kromě Cu a Zn i Pb, Si, Al. Jejich mechanické vlastnosti jsou horší než mosazí tvářených.

Bronzy Používají se např.na méně namáhaná ložiska a pouzdra. Bronzy jsou slitiny mědi a dalších prvků s výjimkou zinku, který není nikdy v bronzu hlavní přísadou. Název bronzu je odvozen od hlavního přísadového prvku. Bronzy stejně jako mosazi mohou být binárními nebo vícesložkovými slitinami, mohou být homogenní, určené k tváření nebo heterogenní, které se zpracovávají sléváním.

Cínové bronzy Někdy se označují jako bronzy pravé. Obsahují max. do 20% Sn. Bronzy k tváření obsahují do cca 8%Sn a používají se na pružiny, membrány, součásti pro elektrotechnický a chemický průmysl. Mají dobrou odolnost proti korozi a dobře odolávají mechanickému opotřebení.

RBD Cu - Sn

Cínové bronzy slévárenské Jsou častější než tvářené, nejčastěji se užívá cínových bronzů s obsahem 10 – 12 % Sn (Rm = 220 – 240 MPa, A = 15 – 8 %). Používají se např. na ložisková pouzdra a armatury, pracující za teplot až 250°C. Specielní použití: zvonovina 20 – 22 % Sn zrcadlovina 30 – 33 % Sn

Červené bronzy Jsou to ternární slitiny Cu – Sn – Zn, další častou přísadou bývá Pb. Mají relativně nízkou cenu, dobrou obrobitelnost a leštitelnost. Používají se na odlitky armatur, čerpadel apod. Čím vyšší je obsah cínu, tím mohou být odlitky více namáhané.

Hliníkové bronzy Používají se slitiny do cca 12 % Al. Hliníkové bronzy mají dobrou pevnost i za vyšších teplot, dobrou odolnost proti korozi a proti otěru. Do 9,5 % Al jsou tvořeny za normální teploty pouze α krystaly (tvářené), slitiny s 9,5 – 12 % jsou za norm.teploty heterogenní a lze je tepelně zpracovávat podobně jako oceli. Slévárenské bronzy mohou obsahovat i další prvky jako Mn, Fe, Ni apod. Mohou se používat např. k výrobě ložiskových pouzder, ventilových sedel, na velmi namáhaná ozubená a šneková kola apod.

Olověné bronzy Olovo a měď jsou v tuhém stavu naprosto nerozpustné. Rozdílné měrné hmotnosti a velký interval mezi likvidem a solidem vyvolávají velké odmíšení, proto je tyto slitiny nutno rychle ochlazovat. Pak obě složky zůstanou rovnoměrně rozloženy a slitiny mají dobré kluzné vlastnosti. Používají se na vylévání ocelových pánví kluzných ložisek.

Křemíkové bronzy Používají se jako komplexní slitiny Cu – Si – Ni – Mn – Zn – Sn. Pokud je požadována elektrická vodivost, obsah Si nesmí překročit 1 %. Jinak bývá 0,9 – 3,5 %. Mají dobrou tvárnost za tepla i za studena, odolávají H2SO4, HCl a některým zásadám. Mají i dobré mechanické vlastnosti a lze je použít jako náhrada za cínové bronzy.

Beryliové bronzy Optimální vlastnosti při obsahu 2 % Be, kdy se dají vytvrzovat – pevnost až 1200 MPa, tvrdost 400 HB.Jsou odolné proti korozi i ve vytvrzeném stavu. Používají se na pružiny s dobrou elektrickou vodivostí, nejiskřící nástroje, zápustky pro tváření, ložiska. Jsou velmi drahé a Be je jedovaté.

Niklové bronzy Cu a Ni v tuhém stavu dokonale rozpustné. Slitiny s nízkým obsahem Ni se používají na odlitky, se středním (15 – 30%) mají výbornou odolnost proti korozi a jsou velmi dobře tvárné. Slitiny s 15 – 20% Ni pro hluboké tažení, s 25 % Ni mincovní kov, s 30 % Ni v chemickém a potravinářském průmyslu.

Niklové bronzy S vysokým obsahem niklu – zvláštní slitiny: NIKELIN CuNi30Mn – má vysokou pevnost a odolnost proti korozi a značný elektrický odpor. Používá se jako odporový materiál do teploty 400ºC KONSTANTAN CuNi45Mn – z těchto slitin má nejvyšší elektrický odpor a používá se jako odporový a termočlánkový materiál.