главная страница    словари    ГОСТЫ И ТУ    свойства металлов    производители металлов    о проекте

медь  бронза  латунь  алюминий  титан  никель  кобальт  цинк  магний  олово  свинец  медно-никелевые сплавы  вольфрам   молибден   ниобий   тантал

Влияние примесей на структуру и свойства меди

В стандартных марках меди присутствуют примеси различных элементов, по-разному влияющих на ее механические, физические и технологические свойства.

По содержанию примесей к меди предъявляют жесткие требования как по отдельным элементам, так и по суммарному их коли­честву. Особенно высокие требования предъявляют к меди, которую используют в электронной технике. Высокие тре­бования по примесям предъявляют также к микролегированным медным сплавам с высокой электропроводностью, которые образуют особую группу так называемых проводниковых материалов.

Висмут оказывает отрицательное влияние на механические и технологические свойства меди. В системе Cu-Bi образуется лег­коплавкая эвтектика, температура плавления которой (270°С) все­го на один градус ниже температуры плавления висмута. Раствори­мость висмута в твердой меди ничтожно мала и не превышает 0,001%, а состав эвтектики почти совпадает с чистым висмутом. Поэтому эвтектические прослойки практически из чистого висмута выделяются по границам зерен при ничтожно малых количест­вах висмута и вызывают охрупчивание меди. Содержание висмута даже в меди марки М3 ограничено 0,003%.

Кислород является наиболее вредной примесью в меди. Он при­сутствует в виде оксида Cu2О, который с медью образует эвтекти­ку Cu + Cu2O. Растворимость кислорода в твердой меди мала; ее предельная концентрация при эвтектической температуре 1066°С составляет всего 0,008% и резко уменьшается с понижением тем­пературы. Поэтому при весьма малых концентрациях кисло­рода в структуре меди присутствует хрупкая закись меди. Соедине­ние Cu2O оказывает отрицательное влияние на пластичность и коррозионную стойкость меди. Кроме того, наличие кислорода в металле затрудняет процессы лужения, пайки и сварки.

Марганец при комнатной температуре имеет высокую раство­римость в меди, а высокотемпературная модификация марганца γ образует с медью непрерывный ряд твердых растворов. Марганец является вредной примесью в проводниковой меди, так как резко снижает электро- и теплопроводность.

Мышьяк как примесь образует с медью твердые растворы и ма­ло влияет на механические и технологические свойства. Мышьяк в значительной мере нейтрализует вредное воздействие висмута, сурьмы и кислорода, однако, уменьшает электро- и теплопровод­ность меди.

Никель, образуя с медью непрерывный ряд твердых растворов, снижает, как и марганец, электро- и теплопроводность меди. Од­нако в отличие от марганца влияние никеля на эти характеристи­ки значительно слабее.

Олово обладает высокой растворимостью в твердой меди. Пре­дельная растворимость олова при эвтектоидной температуре 586°С составляет 15,8%. Примесь олова в меди также находится в твер­дом растворе при комнатной nемпературе, что вызывает электро- и теплопроводности.

Свинец, как и висмут, практически нерастворим в твердой меди и образует с ней легкоплавкую эвтектику при 326°С. Эвтектика в системе Cu— Рb по составу почти совпадает с чистым свинцом (99,96% Рb). Поэтому при небольших содержаниях свинца по гра­ницам зерен появляются эвтектические выделения. Свинеw не приводит к хладноломкости меди, так как он пластичен, но из-за низкой температуры плавления эвтектики вызывает горячеломкость. Вследствие ничтожно малой растворимости в меди свинец не оказывает заметного влияния на ее электро- и теплопровод­ность и заметно улучшает обрабатываемость резанием.

Селен, как и сера, образует с медью хрупкое соединение Cu2Se. Растворимость селена в твердой меди ничтожно мала (ок. 0,001% при 500°С), поэтому при самых малых добавках селена образуется хруп­кая эвтектика Cu + Cu2Se с температурой плавления 1063°С. Се­лен при концентрациях более 0.001% резко ухудшает пластичность меди при горячей и холодной деформации и ухудшает свариваемость.

Сера образует с медью хрупкое соединение Cu2S, которое прак­тически не растворяется в твердой меди. Наличие хрупкого соеди­нения, которое выделяется по границам зерен в составе эвтектики Cu-Cu2S практически при любой концентрации серы, снижает пластичность меди и затрудняет горячую и холодную обработку давлением.

Сурьма из-за значительно большей ее растворимости в меди оказывает значительно меньшее влияние на ее свойства. Предель­ная растворимость сурьмы в меди составляет 9,5% при температу­ре 645°С. С понижением температуры растворимость сурьмы в меди резко уменьшается, что вызывает хрупкость при прокатке и волочении из-за выделения на границах зерен избыточной фазы Cu2Sb. Поэтому содержание сурьмы ограничивают 0,05%. Однако даже такое количество сурьмы влияет и на электропроводность меди, снижая ее на 9...11%.

Теллур, как и селен, образует с медью соединение Cu2Те, кото­рое в твердой меди практически не растворяется. В системе Cu-Те при температуре 1051°С образуется эвтектика Cu- Cu2Te. Хрупкая эвтектика появляется в структуре меди уже при самых малых концентрациях теллура. Теллур является вредной примесью, шк как он снижает пластичность меди при горячей и холодной об­работке давлением. Теллур незначительно снижает электропро­водность меди и улучшает ее обрабатываемость резанием.

Фосфор — один из основных раскислителей меди. Предельная растворимость фосфора в твердой меди при эвтектической темпе­ратуре 714°С составпяет 1,7%; с понижением температуры она уменьшается до величины ок. 0,5% при 280°С. Резкое сниже­ние электро- и теплопроводности меди при содержании малых до­бавок фосфора указывает на существование твердого раствора на основе меди при комнатной температуре.

Фосфор повышает жидкотекучесть меди, улучшает механические свойства, способствует улучшению свариваемости. Однако ос­таточное содержание фосфора в меди после ее раскисления в ко­личестве не более 0,05% резко снижает ее электро- и теплопровод­ность. Например, содержание фосфора в пределах 0,013...0,05% снижает электропроводность на 20...30%. Поэтому в бескислородной меди (М00б, М0б, М1б) содержание фосфора ограничи­вается тысячными долями процента, что делает не­возможным использование его в качестве раскислителя.

Цинк, содержащийся как примесь в стандартных марках меди, оказывает незначительное влияние на электро- и теплопроводность, а также на механические свойства меди. Однако в изделиях из высокоэлектропроводной меди, работающих в условиях высокого вакуума, цинк вследствие высокой упругости пара является вредной примесью.

 

Если эта информация вам помогла, то вы можете поддержать создателей сайта, перечислив небольшую сумму на их Яндекс кошелек. Заранее благодарны!