Miedź jest plastycznym metalem, łatwym w obróbce, ma przewodność elektryczną i cieplną. Aby poprawić właściwości użytkowe, do jego składu wprowadza się różne składniki stopowe. W tym artykule skupimy się na stopie miedzi i niklu, który zwiększa jego odporność na korozję, zwiększa wytrzymałość i opór elektryczny.
Co daje dodawanie niklu do miedzi?
Nikiel jest wprowadzany do stopu jako główny składnik stopowy. Znacząco zwiększa twardość miedzi. Metale są obdarzone rzadką cechą, całkowicie rozpuszczają się w sobie. Po stopieniu, w zależności od proporcji, jednorodne stopy dwóch metali zmieniają swoje właściwości w następujący sposób:
- Zwiększa odporność na kwasy i zasady.
- Zwiększa odporność na ciepło.
- Odporność na korozję jest rozwijana.
- Zwiększa elastyczność i wytrzymałość.
- Współczynnik temperaturowy rezystancji spada.
Klasyfikacja
Wykorzystywanie właściwości mechanicznych, chemicznych i fizycznych, a także zakresu, warunkowo stopów miedzi i niklumożna podzielić na dwie główne grupy:
Strukturalny - charakteryzuje się wysoką odpornością na korozję i dużą wytrzymałością. Należą do nich miedzionikiel, zawierający do 30% niklu i niewielkie ilości innych metali, srebro niklu o doskonałej wytrzymałości oraz specjalny stop kunal z dodatkami aluminium, który jest dobrze przetwarzany pod ciśnieniem
Elektryczne - mają wysoki opór elektryczny. Należą do nich kopel ze stopu termoelektrodowego, który zawiera wysoką zawartość niklu, manganiny i konstantanu. Stosowany w elektrotechnice do kompensacji przewodów, termopar i reostatów
Stopy są używane do produkcji części stosowanych w urządzeniach, wymiennikach ciepła, dlatego podlegają surowym wymaganiom dotyczącym składu chemicznego i właściwości fizycznych.
Melchior
Stop miedzi i niklu o nazwie miedzionikiel może zawierać do 22% głównego składnika stopowego niklu, około 80% miedzi i nie więcej niż 0,6% zanieczyszczeń. Charakteryzuje się wysoką wytrzymałością, ciągliwością i odpornością na korozję. Stop dobrze nadaje się do obróbki, jest tłoczony, cięty, bity, lutowany, polerowany, docisk w dowolnej formie (na zimno i na gorąco). Melchior produkowany jest w postaci taśm, pasków i rur. Metal ma kolor srebrny. Jest używany do produkcji rur skraplacza, części klimatyzatorów i jest używany w produkcji instrumentów.
Dodatkowo odstopy wytwarzają produkty medyczne, niedrogą biżuterię, monety i naczynia. Aby poprawić wygląd produktów pokrytych cienką warstwą srebra.
Neusilbers
Stopy niklu, miedzi i cynku zawierają do 35 procent niklu i 45 procent cynku, a reszta to miedź. Neusilbery (tłumaczone z niemieckiego jako „nowe srebro”) mają piękny srebrny kolor, nie utleniają się na powietrzu, są odporne na roztwory kwasów organicznych i soli. Ze względu na ich wysoką odporność na korozję, stopy nieferromagnetyczne są stosowane w produkcji instrumentów, stosowanych do produkcji instrumentów medycznych, mechanizmów zegarków.
W produkcji wyrobów dla przemysłu jubilerskiego do stopów dodawane są odtleniacze, które mogą zmniejszyć ilość tlenku miedzi, zwiększyć plastyczność i wytrzymałość. Wraz ze wzrostem stopu niklu wzrasta jego twardość i wytrzymałość. Wraz z wprowadzeniem aluminium stopy ulegają utwardzeniu dyspersyjnemu, a także wzrasta odporność na korozję. Obecność ołowiu w srebrze niklowym nadaje metalowi elastyczność i poprawia wydajność cięcia.
Stopy o wysokiej odporności
Do produkcji grzałek elektrycznych wymagane są przewodniki z materiału o wysokim współczynniku oporności właściwej i niskiej temperaturze. Precyzyjne rezystancje urządzeń są z reguły wykonane z manganin - stopu miedzi, niklu i manganu. Składa się z 86% miedzi, manganu 13% i niklu około 3%. Dostabilizacja w manganinach wprowadza niewielką ilość żelaza, srebra i aluminium. Stopy mają wysoką temperaturę topnienia, która wynosi 960 stopni, średnia gęstość to nieco ponad 8 g/cm3. i kolor pomarańczowy.
Manganiny są w niewielkim stopniu zależne od temperatury rezystancji elektrycznej, co jest bardzo ważne w przypadku ich stosowania w elektrycznych urządzeniach pomiarowych o wysokim stopniu dokładności. Kolejną zaletą stopów jest bardzo mały termiczny EMF w połączeniu z miedzią. Manganina jest sztucznie starzona w celu ustabilizowania właściwości elektromechanicznych. Drut jest podgrzewany w próżni do 400 stopni przez około dwie godziny, po czym długo utrzymuje się w temperaturze pokojowej, aby uzyskać stabilne właściwości. Stop jest używany do produkcji dodatkowych rezystancji, cewek, boczników, precyzyjnych przyrządów pomiarowych.
Konstantan
Który stop miedzi i niklu wraz z manganiną należy do stopów o wysokiej oporności elektrycznej? Jest to konstantan, zawiera do 65% miedzi, do 41% niklu i około 2% manganu. Stop ten ma specyficzny srebrny odcień, średnią gęstość i temperaturę topnienia 1270 stopni. Przemysł produkuje drut z konstantanu, którego średnica wynosi 0,02-5 milimetrów. Znaczące termo-EMF w połączeniu z miedzią ogranicza zastosowanie tego stopu w precyzyjnych elektrycznych przyrządach pomiarowych. Znajduje jednak zastosowanie w termoparach do pomiaru temperatury do 300 stopni.
Przewód stały zStop miedzi i niklu poddawany jest specjalnej obróbce cieplnej poprzez podgrzanie do 900 stopni, a następnie schłodzenie. W efekcie na jego powierzchni tworzy się ciemnoszary film tlenkowy, który tworzy warstwę izolacyjną i nie wymaga dodatkowej powłoki ochronnej. Stop dobrze nadaje się do obróbki skrawaniem, dzięki czemu posiada wysokie właściwości technologiczne. Znajduje zastosowanie w przyrządach pomiarowych, elektrycznych elementach grzejnych i reostatach o temperaturze do 400 stopni.
Wniosek
Stopy miedzi i niklu są używane w różnych gałęziach przemysłu. Są plastyczne i posiadają właściwości antykorozyjne. Spośród nich wykonane są części, które mają odpowiedzialny cel, stosowane w wymiennikach ciepła i urządzeniach. Dlatego na stopy nakładane są surowe wymagania w zakresie gęstości i składu chemicznego.
