Медь - химический элемент первой группы периодической системы Д. И. Менделеева с порядковым номером 29 и атомным весом 63,57 (физич. ат. вес 63,54). Известны стабильные изотопы меди с массами 63 и 65. Получены искусственные радиоактивные изотопы меди с массами: 58, 59, 60, 61, 62, 64, 66 и 67 и с периодами полураспада от 3 сек. до 60 час.

Техническая медь обладает аысокой электропроводностью, теплопроводностью, коррозионной стойкостью; хорошо обрабатывается давлением как в горячем, так и холодном состоянии, что обусловливает широкое использование меди во всех областях промышленности как в чистом виде, так и в виде разнообразных сплавов

ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА МЕДИ

В этом разделе рассматривается влияние на свойства меди примесей как присутствующих в стандартных марках меди, так и примесей, которые могут попасть в медь, например, при использовании вторичных металлов или при раскислении.

Здесь же даны сведения о влиянии на медь некоторых элементов (селен, теллур), имеющих самостоятельное значение. Данные о влиянии олова, никеля и цинка подробно рассматриваются в разделах, посвященных латуням и бронзам.

Многие примеси, содержащиеся в меди, влияют на ее физические и технологические свойства. Присутствие в меди некоторых примесей даже в ничтожных количествах резко снижает ее элект- ропроводность Влияние примесей, обычно встречающихся в технической меди, а также добавок некоторых элементов на электропроводность и теплопроводность меди, показано на рис. 1, 2 и 3.

Алюминий в стандартных марках технической меди не встречается и попадает в нее лишь случайно при использовании вторичных металлов. На механические свойства меди и обработку давлением алюминий заметного влияния не оказывает, но зато повышает коррозионную устойчивость ее и, в частности, резко уменьшает окисляемость при нормальной и повышенной температурах

I 70

OJ 0,2 ЦЗ OA

Элементы %

Рис 1 Влияние примесей на электропроводность меди

о ] г 3 А 5 Содермсш/че до da во/с, Уо

Рис. 2 Влияние добавок на электропроводность меди

0 1 2 3 4 J

Содер>иание доаЗщ %

Рис. 3 Влияние добавок на теплопроводность меди

Отрицательное действие алюминий оказывает на медь при пайке и лужении, он также сильно понижает ее электропроводность и теплопроводность.

Бериллий в ряде случаев применяется как раскислитель. Его присутствие в незначительных количествах мало сказывается на электрических и других физических свойствах меди. Примеси бериллия повышают коррозионную стойкость меди при высоких температурах.

Висмут практически не растворим в меди в твердом состоянии. Диаграмма состояния Си - Bi представлена на рис. 4. Под

i200

%воо

% iZOO

BiO W <iO 60 so tOOC; Содермамив ntdu, %/вес.)

Рис 4. Диаграмма состояния медь - висмут

833°

Рис. 5. Диаграмма состояния медь-железо (сторона меди)

влиянием небольших количеств висмута (O.OOS/o) медь легко разрушается при горячей обработке давлением. При повышенном содержании висмута медь делается хрупкой и в холодном состоянии, поэтому он является весьма вредной примесью. На электропроводность меди висмут заметного влияния не оказывает.

Железо незначительно растворимо в меди в твердом состоянии. При 1050° железо входит в твердый раствор до 3,5о/о, а при температуре 635° растворимость его снижается до 0,15Vo.

Диаграмма состояния Си - Fe представлена на рис. 5. Железо измельчает структуру, задерживает рекристаллизацию, повышает прочность и снижает пластичность меди.

Электропроводность и теплопроводность меди под действием железа резко снижаются, также заметно понижается и коррозионная устойчивость. Если железо присутствует в меди как са-Щзстоятельная фаза, то медь приобретает магнитные свойства.

Кислород мало растворим в меди в твердом состоянии. На рис. 6 показаны границы а-твердого раствора в системе Си - О.

0,00 0,002 от 0,006 Ц008 0,010 QOt? Содермамие (гислорода, %/веа)

Рис. 6. Границы d-твердого раствора в системе медь - кислород. Сторона меди (А. П. Смирягин)

При затвердевании меди кислород выделяется в виде эвтектики медь - закись меди, располагающейся по границам кристаллитов. Содержание кислорода в литой и деформированной меди с большой точностью определяется микроскопическим методом по эталонам (см. ГОСТ 635- 52. Медь. Методы анализа), так как количество эвтектики пропорционально содержанию кислорода в меди.

При рассмотрении под микроскопом в рассеянном свете закись меди имеет голубоватую окраску.

В поляризованном свете закись меди при скрещивании ни-колей принимает рубиново-красную окраску, что является характерной особенностью для закиси меди, так как другие составляющие, например сульфиды, фосфиды меди и др., в этих усло-ВИ1ЯХ не дают вышеуказанной цветной окраски.

Кислород является вредной примесью, так как при повышенном его содержании заметно понижаются пластичность и коррозионные свойства меди, а также затрудняются процессы пайки, лужения и плакировки.

Влияние кислорода на механические и физические свойства холоднотянутой и отожженной меди приведено в табл. 1.

Еще в большей мере кислород отрицательно влияет на технологические свойства меди, в частности, медь, содержащая более 0,1о/о О, легко разрушается при горячей обработке давлением. Попытки парализовать вредное действие кислорода введением других элемент11В показали, что при определенном соотношении некоторых весьма вредных примесей, например сурьмы и мышьяка, значительно ослабляется их отрицательное действие, а также отрицательное действие кислорода.

В табл. 2 приведены данные, иллюстрирующие влияние кислорода на механические и физические свойства меди в присутствии мышьяка.

Из табл. 2 видно, что одновременное присутствие кислорода и мышьяка не сказывается на механических свойствах меди, но при этом весьма сильно снижается электропроводность.

Аналогичное влияние на механические свойства меди оказывают примеси кислорода и сурьмы, а также кислорода, сурьмы и мышьяка при совместном их ирису гствии (табл. 3).

Влияние кислорода на свойства меди

Таблица 2

Влияние кислорода и мышьяка на свойства меди (образцы после деформации отжигались при 700° в течение 30 мин.)