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Kupfer-Nickel: Eigenschaften, GOST. Die Produktion von Kupfer-Nickel-Legierungen. Reinigungs Münzen aus Kupfer-Nickel-Legierung

Kupfer gehört zu der Gruppe von Nichteisenmetallen. In seiner reinen Form hat es eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit, ist es aber vor allem in der Elektroindustrie verwendet wird. Kupfer – ein sehr duktile Material, das sich in der kalten und warmen gut Druckbehandlung verleiht.

Um die mechanische Konstruktion und Leistungseigenschaften der Kupferverbindung zu verbessern, ist es mit anderen Metallen verwendet wird. Als Ergebnis ist der Fusionsprozeß die Struktur der Kristallgitter ändert, gibt zusätzliche Kommunikation zwischen Ionen und Atom. Nämlich erhöht es Legierungsfestigkeit im Vergleich zu reinem Metall.

Was für Kupfer mit Nickel legiert

Wenn Nickellegierungs ist das Hauptlegierungselement. Es hat eine Korrosionsbeständigkeit, jedoch vor allem für die Härtung verwendet wird. Wenn Legieren mit Kupfer Form kontinuierlichen festen Lösungen. Kupfer-Nickel erwirbt eine Reihe von neuen Features:

  • erhöht sich die Wärmebeständigkeit des Materials;
  • signifikant Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstands verringert;
  • es ist eine hohe Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in Salzwasser.

Einstufung

Die Eigenschaften der Kupfer-Nickel-Legierung, hängt von dem Prozentsatz der enthaltenen Nickel und anderen Substanzen. Derzeit viele neue spezielle Materialien mit einzigartigen harakteristikami.V erstellt je nach der Anwendung, werden sie in strukturellen und elektrischen aufgeteilt.

  • Structural – haben eine hohe Korrosionsschutz und Festigkeitseigenschaften. Produkte von ihnen sind resistent gegen aggressive Medien. Dieses deutsche Silber, Neusilber und kunial. Ein besonderer Platz in dieser Liste ist, Monel, deren Zusammensetzung und die Anteile der Elemente sind etwas anders.
  • Electro – haben elektrischen Widerstand und thermoelektrischen Eigenschaften erhöht, ihre Verwendung in der Energie- und Elektrotechnik. Es Konstantan, Manganin und Copel.

Die Kenntnis der chemischen Zusammensetzung und der physikalischen Eigenschaften der Kupfer-Nickel-Legierung in einer der Gruppen zu bestimmen.

Deutsch Silber

Es besteht aus etwa 80% Kupfer, 20% Nickel, sowie wenig Eisen und Mangan. Eine solche Legierung ist für Menschen bekannt, auch im dritten Jahrhundert vor Christus. e. „Weißes Kupfer“ aufgrund genannt Licht silberne Farbe, die Silber ähnelt. Es hat eine hohe Korrosionsschutzeigenschaften und eine große Sicherheitsmarge und die Haltbarkeit der Kupfer-Nickel-Legierung. Schmelzpunkt – etwa 1170 ° C Gute Verformbarkeit kann Produkte von Druck umgehen. Verwendet bei der Herstellung von Kondensatoren wird von medizinischen Instrumenten gemacht, billigen Schmuck, Besteck, Münzen.

Neusilber

Dieses Kupfer-Nickel-Legierung mit dem Zusatz von Zink eine silberne Farbe mit einem grünlichen Farbton. Je nach Art können bis zu 35% Nickel und bis zu 45% Zink, der Rest – Kupfer. Solche festen Zinkgehalt reduziert deutlich die Kosten seiner Produktion. Deutsch Silber hat in etwa die gleichen mechanischen Eigenschaften wie die Kupfer-Nickel. Es ist widerstandsfähig gegen Korrosion, haltbar, formbar genug, um in den heißen und kalten Druckverfahren verarbeitet werden.

Manchmal weiter führen zu einer besseren Bearbeitung dotiert. Vor allem, weil es Komponenten produziert Instrumente, Uhren und medizinische Instrumente. Es ist interessant, dass heute aufgrund der gering Kosten wegen ihm häufiger als deutsches Silber, produzieren Medaillen und Orden Schmuck. Nickel Silber wird auch bei der Herstellung von Zahnschmelz verwendet.

Kunial

Es besteht aus einer Kupferbasis Nickel – 20%, geringer Zusätze von Aluminium. Fusionierte bei einer Temperatur von 1183 ° C, gefolgt von Abschrecken und Altern als sehr hoch erreicht Festigkeit und Beständigkeit gegen niedrigen Temperaturen. Unterteilt in Klasse A (MNA13-3) und B (6-1,5 MNA).
Marke A hat zwei wichtige Eigenschaften – hohe Festigkeit und einzigartige Korrosionsbeständigkeit in korrosiven Umgebungen. Zum Beispiel in Meerwasser, kann es seit Jahrzehnten betrieben werden. Daher verwendet eine Legierung für Bauteile für spezielle Zwecke (Propeller) zu machen.

Grade B hat federnde Eigenschaften, so ist es weit verbreitet verwendet, um elastische Elemente verantwortlich Ziel herzustellen. Es ist auch sehr resistent gegen Brüche in der Kälte. Von ihm Bauteile erzeugt bei niedrigeren Temperaturen betrieben wird.

Monel

Es enthält etwa zwei Drittel Nickel und ein Drittel Kupfer. Schmelzpunkt – 1350 ° C Die Haupteigenschaft des Kupfer-Nickel-Legierung – Korrosionsbeständigkeit. Es hat eine hohe mechanische Eigenschaften – Festigkeit und plastischer Verformung. Monel Marke NMZhMts enthält etwa 28% Kupfer, 3% Eisen, etwa 3% Magnesium, eine geringe Menge an Kobalt und Nickel.

Es hat die gleichen Eigenschaften Monel-400. Er ist eine Marke der Special Metals Corporation und wurde 1906 patentiert. Daher sind andere produzierende Unternehmen können diesen Namen nicht verwenden. So gibt es eine andere Legierung – Nicorros. Allerdings sind diese Materialien identisch in allen chemischen und technischen harakteristikam.Tak die Legierung mehr als die Hälfte des Prozentsatzes von Nickel, die Kosten recht hoch ist. Allerdings gibt es die Technologie der Herstellung von Kupfer-Nickel-Legierung Rohstoffe natürlicher Sulfiderzen mit dem Inhalt der beiden Elemente, ohne vorherige Trennung in einzelne Bestandteile verwenden. Dies kann deutlich die Kosten des Endprodukts reduzieren.

Monel ist für die Produktion, ekspluatruemyh in aggressiver Umgebung unter hoher mechanischer Belastung eingesetzt. Dieser Schiffbau, Chemie- und Ölindustrie, Herstellung von medizinischen Geräten, kritischer Teile von Maschinen und Geräten.

Konstantan

Es ist in der Farbe weiß mit einem charakteristischen gelblich Melasse. Die Zusammensetzung besteht aus: -59% Kupfer; Nickel – 39-41%; Mangan – 1-2%. Schmelztemperatur 1260 ° C. Dieses Kupfer-Nickel-Legierung hat seinen Namen von der Haupteigenschaft erhalten – thermische Stabilität. Es hat eine sehr gute Leistung des elektrischen Widerstands bei einem niedrigen Temperaturausdehnungskoeffizienten. Die Legierung ist für die Herstellung von Thermoelementdraht bei der Herstellung von Instrumenten sowie elektrische Heizelemente, die bei Temperaturen von bis zu 400-500 Grad betrieben werden.

Drähte aus Konstantan hergestellt, unterzogen, um eine Wärmebehandlung, wie wodurch die Metalloberfläche einen dünnen Oxidfilm zu bilden. Mit diesem Produkt erfordert keine zusätzliche Lackierung oder Schutzschicht. Konstantan ist sehr plastisch. Diese Eigenschaft ermöglicht die Verwendung Kupfer-Nickel-Legierungen in dem Schweißen.

Der Nachteil Konstantan ist seine relativ hohe EMF – etwa 43 mV. Dadurch entfällt die Verwendung von Drähten und Bändern von ihm in hochpräzisen Messgeräten.

Manganin

Es wird, das etwa 5% Nickel, 12% Mangan und Kupfer-Basis. Schmelzpunkt – 960 ° C. Interessanterweise wurde die Manganin von American Edward Venstonom etwa im Jahr 1888 auf der Grundlage erfanden sie auch als ein besonderes Material für die Wicklungen von elektrischen Geräten erfunden Konstantan. Es hat einen hohen elektrischen Widerstand und eine sehr geringe EMF mit Kupfer gepaart (nicht mehr als 1 mV), die sie von Konstantan unterscheidet.

Um die Temperaturkoeffizienten des Widerstands manganovuyu Drahtes zu verringern, wird bei Temperaturen von etwa 600 Grad unter Vakuum geglüht und dann langsam abgekühlt. Diese Technologie ermöglicht es, die Temperatur, bei der ein Material behält seine elektrische Eigenschaften bis zu 200 ° C zu erhöhen, Bereits in dem Draht gewickelte Spule weiter wiederholt erwärmt auf 150 ° C Dies erzielt die Wirkung der künstlichen Alterung, nach dem in der kristallinen Struktur des Metalls verändert werden minimiert.

Das Haupteinsatzgebiet von Manganin artigem Material mit stabilem spezifischem Widerstand – verschiedenem Präzisionsinstrument Herstellung der Leistung des elektrischen Stroms (Stromstärke, Spannung, Leistung) zu messen.

Kopel

Eine weitere spezielle Legierung. Es enthält Kupfer, 43% Nickel, wenig Eisen und Mangan. Schmelztemperatur 1290 ° C. Mit dem optimalen Verhältnis stabil niedrigem spezifischen Widerstand und hohem TED gepaart mit unterschiedlichen Metalllegierungen für die Herstellung von Draht verwendeten für die Thermoelemente und Elektroden. Indikator TED Material steigt proportional auf die Arbeitstemperatur:

  • bei 100 Grad Celsius – 6,95V;
  • bei 600 – 49B.

Copel thermisch sehr stabil – ohne die grundlegenden Eigenschaften zu stören Hitze bis zu 600 Grad standhalten können und sind beständig gegen Korrosion.
Copel Thermoelement-Sensor ist in Geräten für die berührungslose Temperaturmessung verwendet. Die Thermoelemente sind mit maximalen TEDS verwendet – Chrom, Kupfer oder Eisen Dieser Elemente sind positive Elektroden und Copel -negativen. Kopel Chromel-Thermoelement ist für die kontinuierliche Überwachung der Temperatur im Bereich von 200 bis 600 Grad in Industrie- und Laboreinstellungen im Wesentlichen in der Pyrometrie verwendet.

Schmelzprozess

Bei der Herstellung von Kupfer-Nickel-Legierungen haften relativ ähnliche Technologien. Melchior, Neusilber, kunial, Konstantan, Manganin geschmolzen zuerst in einem Induktionsofen unter Holzkohlebett calciniert. Zusätzlich zu dem Charge von Abfall 80% zu sein.

Der Prozess beginnt mit der Verhüttung von Kupfer und Nickel. Als sie die zusätzlichen Abfälle große Brocken schmelzen, dann fein. Das zuletzt geladene Zink. Nach dem letzten Aufschmelzen des ladungserzeugende mit Mangan und Silizium (Neusilber), oder Silizium und Mangan (Konstantan und Nickel-Silber) desoxidiert. Danach wird von der Schmelzoberfläche entfernt und die gesamte Schlacke wird sogar charcoal zugegeben. Erwärmen, um die brennende Masse auf eine Temperatur von etwa 1300 ° C, wurde zum Frischen Manganchlorid zugesetzt, falls notwendig.

Etwas andere Kochtechnik kunialey weil sie Aluminium enthalten. Vor der Einführung von Aluminium in der Schmelze ist erforderlich, 0,1% Mangan für die Desoxidation hinzuzufügen. Nach dem Auflösen der Aluminiumschmelzoberfläche Streuen Flußmittel. Wenn dies nicht erfolgt, die gebildeten Film, aus dem die Schmelze zum Ausgießen ungeeignet wird.

Chemische, physikalische und strukturelle Eigenschaften bestimmen die Zielbereich verschiedene Kupfer-Nickel-Legierungen. GOST 492-73, GOST 5063-73, GOST 5187-70, GOST 5220-78, GOST 17217-79 und GOST 10155-75 Normen sind einfach in ihrer Herstellung.

Prägung

Gegen Ende des letzten Jahrhunderts begann überall Münzprägerecht aus Kupfer-Nickel-Legierung. Seine Zusammensetzung wird in verschiedenen Münzstätten sehr unterschiedlich. Vor allem aber enthält sie bis zu 30% Nickel, Eisen kleinere Verunreinigung und Kupfer als Basis. Da herkömmliche Metall für Münzen hauptsächlich duktil sein, formbar, langlebig und kostengünstig, praktische Art und Weise haben wir festgestellt, die Zusammensetzung der Legierung Münze. Anschließend besonders beliebt für die Herstellung von Nickel Silbermünzen verwendet.

Moderne Russische Münzen aus verschiedenen Legierungen. Insbesondere besteht vollständig aus Nickel Silbermünzen vor 2009 ausgegeben. Stahl Münze von einem und zwei Cent und Fünfer Kupfer mit einer dünnen Schicht aus Neusilber beschichtet. Ein solches Material wird als „Bimetall“ genannt. So mehr und mehr die Kosten der Herstellung von Metallgeld reduziert.

Legierungen aus Kupfer und Nickel, wenig anfällig für Luftoxidation. Daher können die Symptome nur auf den alten Münzen gefunden werden, oder solche, die in feindlichen Umgebungen lange gewesen waren. Experten, Schatzsucher und Münze für die Reinigung von Proben von Münzen verschiedenen Mitteln verwendet – von beliebten Rezepten zu fortgeschrittenen Technologien.
Die Reinigung mit Wasser und Seife entfernt nur gutes grünes Kupferoxide. Angewandt wie Olivenöl, Essigsäure, Pasta „Goya“. Wir müssen bedenken, dass diese Werkzeuge nicht nur Plaque entfernen, sondern auch reagieren mit sich selbst Legierung, wodurch eine Beschädigung der Münze. Die effizienteste, sanfte und schnelle Reinigung von Münzen ist ein Kupfer-Nickel-Legierung durch Elektrolyse.