Tempermalmistus viitab metallide ja sulamite tundlikkusele sepistamise ja muud tüüpi survetöötluse suhtes. See võib olla joonistamine, stantsimine, v altsimine või pressimine. Vase elastsust iseloomustab mitte ainult vastupidavus deformatsioonile, vaid ka elastsus. Mis on plastilisus? See on metalli võime muuta surve all oma kontuure ilma hävitamiseta. Tempermalmist metallideks on messing, teras, duralumiinium ja mõned muud vase-, magneesiumi-, nikli-, alumiiniumisulamid. Just neil on kõrge plastilisus koos madala deformatsioonikindlusega.
Vask
Huvitav, milline näeb välja vase omadus? On teada, et see on D. I. Mendelejevi keemiliste elementide süsteemi 4. perioodi 11. rühma element. Selle aatomi number on 29 ja seda tähistatakse sümboliga Cu. Tegelikult on see roosakas-kuldse värvi üleminekuaegne plastiline metall. Muide, kui oksiidkile puudub, on sellel roosa värv. Seda elementi on inimesed kasutanud pikka aega.
Ajalugu
Üks esimesi metalle, mida inimesed hakkasid oma majapidamises aktiivselt kasutama, on vask. Tõepoolest, see on maagist hankimiseks liiga juurdepääsetav ja sellel on väikesulamistemperatuur. Inimkond on juba pikka aega tundnud seitset metalli, mille hulka kuulub ka vask. Looduses on see element palju tavalisem kui hõbe, kuld või raud. Vasest, räbust, valmistatud iidsed esemed annavad tunnistust selle maakidest sulamisest. Need avastati Chatal-Khuyuki küla väljakaevamiste käigus. Teatavasti levisid vaseajal vasest asjad. Maailma ajaloos järgib ta kivist.
S. A. Semjonov ja ta kolleegid viisid läbi eksperimentaalsed uuringud, mille käigus ta leidis, et vasktoriistad on kivist mitmes mõttes paremad. Neil on suurem puidu hööveldamise, puurimise, lõikamise ja saagimise kiirus. Ja luu töötlemine vasknoaga kestab sama kaua kui kiviga. Kuid vaske peetakse pehmeks metalliks.
Väga sageli kasutati iidsetel aegadel vase asemel selle sulamit tinaga – pronksi. See oli vajalik relvade ja muude asjade valmistamiseks. Niisiis tuli vaseajastu asemele pronksiaeg. Esimest korda saadi pronksi Lähis-Idas aastal 3000 eKr. AD: Inimestele meeldis vase tugevus ja suurepärane vormitavus. Saadud pronksist tulid välja suurepärased töö- ja jahitööriistad, riistad ja kaunistused. Kõik need esemed leiti arheoloogilistel väljakaevamistel. Seejärel asendus pronksiaeg rauaajaga.
Kuidas antiikajal vaske hankida? Algselt kaevandati seda mitte sulfiidist, vaid malahhiidimaagist. Tõepoolest, antud juhul ei olnud vajadust eellaskmisega tegeleda. Selleks pandi savinõusse kivisöe ja maagi segu. Laev pandi sissemadalasse auku ja segu pandi põlema. Seejärel hakkas eralduma süsinikmonooksiid, mis aitas kaasa malahhiidi redutseerimisele vabaks vaseks.
Teada on, et Küprosele rajati vasekaevandusi juba III aastatuhandel eKr, kus sulatati vaske.
Venemaa ja naaberriikide maadel tekkisid vasekaevandused kaks aastatuhandet eKr. e. Nende varemeid leidub Uuralites, Ukrainas, Taga-Kaukaasias, Altais ja kauges Siberis.
Vase tööstuslikku sulatamist omandati 13. sajandil. Ja viieteistkümnendal Moskvas loodi Cannon Yard. Just seal valati pronksist erineva kaliibriga relvi. Kellade valmistamiseks kasutati uskumatult palju vaske. 1586. aastal valati pronksist tsaarikahur, 1735. aastal tsaarikell, 1782. aastal loodi pronksratsutaja. Aastal 752 valmistasid käsitöölised Todai-ji templisse Suure Buddha suurepärase kuju. Üldiselt on valukunstiteoste nimekiri lõputu.
Kaheksateistkümnendal sajandil avastas inimene elektri. Siis hakati juhtmete ja sarnaste toodete valmistamisel kasutama tohutul hulgal vaske. Kahekümnendal sajandil valmistati juhtmeid alumiiniumist, kuid vasel oli elektrotehnikas endiselt suur tähtsus.
Nime päritolu
Kas tead, et Cuprum on vase ladinakeelne nimetus, mis tuleneb Küprose saare nimest? Muide, Strabo nimetab vaskkriitideks – sellise nime tekkes on süüdi Chalkise linn Euboias. Enamik Vana-Kreeka nimetusi vase japronksesemed pärinevad just sellest sõnast. Need on leidnud laialdast rakendust sepatöös ning sepatoodete ja valandite hulgas. Mõnikord nimetatakse vaske Aes, mis tähendab maaki või kaevandust.
Slaavi sõnal "vask" ei ole hääldatud etümoloogiat. Võib-olla on see vana. Kuid seda leidub väga sageli Venemaa kõige iidsemates kirjandusmälestistes. V. I. Abajev oletas, et see sõna tuli riigi nimest Midia. Alkeemikud andsid vasele hüüdnime "Veenus". Iidsemal ajal nimetati seda "Marsiks".
Kus leidub looduses vaske?
Maakoor sisaldab (4, 7-5, 5) x 10-3% vaske (massi järgi). Jõe- ja merevees on see palju väiksem: vastav alt 10-7% ja 3 x 10-7% (massi järgi).
Vaseühendeid leidub looduses sageli. Tööstuses kasutatakse kalkopüriiti CuFeS2, mida nimetatakse vaskpüriidiks, borniiti Cu5FeS4, kalkotsiidi Cu 2S. Samal ajal leiavad inimesed teisi vase mineraale: kupriit Cu2O, asuriit Cu3(CO3) 2(OH)2, Malahhiit Cu2CO3 (OH)2 ja covelline CuS. Väga sageli ulatub vase üksikute kogunemiste mass 400 tonnini. Vasksulfiidid tekivad peamiselt hüdrotermilistes keskmise temperatuuriga veenides. Tihtipeale võib settekivimites leida vase ladestusi - kildad ja vask-liivakivid. Tuntuimad leiukohad asuvad Trans-Baikali territooriumil Udokanis, Žezkazganis Kasahstanis, Mansfeldis Saksamaal ja Kesk-Aafrika meevööndis. Teised rikkaimad vasemaardlad asuvadTšiilis (Colhausi ja Escondida) ja USA-s (Morenci).
Suurem osa vasemaagist kaevandatakse avatud kaevanduses. See sisaldab 0,3–1,0% vaske.
Füüsikalised omadused
Paljud lugejad on huvitatud vase kirjeldusest. See on plastiline roosakas-kuldne metall. Õhus kattub selle pind hetkega oksiidkilega, mis annab sellele omapärase intensiivse punakaskollase tooni. Huvitaval kombel on õhukesed vaskkiled sinakasrohelist värvi.
Osmium, tseesium, vask ja kuld on sama värvi, mis erinevad teiste metallide hallist või hõbedast. See värvitoon näitab elektrooniliste üleminekute olemasolu neljanda pooltühja ja täidetud kolmanda aatomiorbitaali vahel. Nende vahel on teatav energiaerinevus, mis vastab oranži lainepikkusele. Sama süsteem vastutab kulla konkreetse värvi eest.
Mis on vases veel hämmastavat? See metall moodustab näokeskse kuupvõre, ruumirühm Fm3m, a=0,36150 nm, Z=4.
Vask on kuulus ka oma kõrge elektri- ja soojusjuhtivuse poolest. Voolujuhtivuse poolest on see metallide hulgas teisel kohal. Muide, vasel on hiiglaslik temperatuuritakistustegur ja see on peaaegu sõltumatu selle toimivusest laias temperatuurivahemikus. Vaske nimetatakse diamagnetiks.
Vasesulamid on mitmekesised. Inimesed on õppinud kombineerima messingit tsingiga ja niklit kupronikliga ja pliid babbitsidega,ja pronks tina ja muude metallidega.
Vase isotoobid
Vask koosneb kahest stabiilsest isotoobist, 63Cu ja 65Cu, mille aatomisisaldus on vastav alt 69,1 ja 30,9 protsenti.. Üldiselt on rohkem kui kaks tosinat isotoopi, millel pole stabiilsust. Pikima elueaga isotoop on 67Cu poolestusajaga 62 tundi.
Kuidas saadakse vaske?
Vase valmistamine on väga huvitav protsess. Seda metalli saadakse mineraalidest ja vasemaakidest. Vase saamise põhimeetodid on hüdrometallurgia, pürometallurgia ja elektrolüüs.
Vaatleme pürometallurgilist meetodit. Sel viisil saadakse vaske sulfiidimaagidest, näiteks kalkopüriidist CuFeS2. Kalkopüriidi tooraine sisaldab 0,5-2,0% Cu. Esiteks rikastatakse algne maak flotatsiooniga. Seejärel oksüdeeritakse ja röstitakse temperatuuril 1400 kraadi. Järgmisena sulatatakse k altsineeritud kontsentraat matiks. Raudoksiidi sidumiseks lisatakse sulatisele ränidioksiidi.
Saadud silikaat hõljub räbuna üles ja eraldub. Põhja jääb matt – sulfiidide CU2S ja FeS sulam. Seejärel sulatatakse see Henry Bessemeri meetodil. Selleks valatakse konverterisse sulamatt. Seejärel puhastatakse anum hapnikuga. Ja allesjäänud raudsulfiid oksüdeeritakse oksiidiks ja eemaldatakse ränidioksiidi abil protsessist silikaadi kujul. Vasksulfiid oksüdeeritakse mittetäielikult vaskoksiidiks, kuid seejärel redutseeritakse metalliliseks vaseks.
Btekkiv blistervask sisaldab 90,95% metallist. Seejärel puhastatakse see elektrolüütiliselt. Huvitaval kombel kasutatakse elektrolüüdina hapendatud vasksulfaadi lahust.
Katoodile moodustub elektrolüütiline vask, mille kõrge sagedus on umbes 99,99%. Saadud vasest valmistatakse mitmesuguseid esemeid: juhtmeid, elektriseadmeid, sulamid.
Hüdrometallurgiline meetod näeb välja veidi teistsugune. Siin lahustatakse vaskmineraalid lahjendatud väävelhappes või ammoniaagilahuses. Valmistatud vedelikest tõrjub vask välja metallilise rauaga.
Vase keemilised omadused
Ühendites on vasel kaks oksüdatsiooniastet: +1 ja +2. Esimene neist kaldub disproportsioonile ja on stabiilne ainult lahustumatutes ühendites või kompleksides. Muide, vaseühendid on värvitud.
Oksüdatsiooniaste +2 on stabiilsem. Just tema annab soolale sinise ja sinakasrohelise värvi. Ebatavalistes tingimustes saab valmistada ühendeid, mille oksüdatsiooniaste on +3 ja isegi +5. Viimast leidub tavaliselt 1994. aastal saadud kupboraananiooni soolades.
Puhas vask ei muutu õhus. See on nõrk redutseerija, mis ei reageeri lahjendatud vesinikkloriidhappe ja veega. Oksüdeeritud kontsentreeritud lämmastik- ja väävelhapete, halogeenide, hapniku, aqua regia, mittemetallide oksiidide, kalkogeenide poolt. Kuumutamisel reageerib see vesinikhalogeniididega.
Kui õhk on niiske, oksüdeerub vask aluseliseks vask(II)karbonaadiks. See reageerib suurepäraselt külma ja kuuma küllastunud väävelhappega, kuuma veevaba väävelhappega.
Vask reageerib hapniku juuresolekul lahjendatud vesinikkloriidhappega.
Vase analüütiline keemia
Kõik teavad, mis on keemia. Lahuses olevat vaske on lihtne tuvastada. Selleks on vaja plaatinatraati testlahusega niisutada ja seejärel viia see Bunseni põleti leeki. Kui lahuses on vaske, on leek sinakasroheline. Peate teadma, et:
- Tavaliselt mõõdetakse vase kogust kergelt happelistes lahustes vesiniksulfiidi abil: see segatakse ainega. Reeglina sel juhul sadestub vasksulfiid.
- Neis lahustes, kus ei esine segavaid ioone, määratakse vask kompleksomeetriliselt, ionomeetriliselt või potentsiomeetriliselt.
- Väikest kogust vase lahustes mõõdetakse spektraalsete ja kineetiliste meetoditega.
Vase kasutamine
Nõus, vase uurimine on väga lõbus asi. Seega on sellel metallil madal takistus. Tänu sellele kvaliteedile kasutatakse vaske elektrotehnikas jõu- ja muude kaablite, juhtmete ja muude juhtmete tootmiseks. Vasktraate kasutatakse jõutrafode ja elektriajamite mähistes. Ül altoodud toodete loomiseks valitakse metall väga puhas, kuna lisandid vähendavad koheselt elektrijuhtivust. Ja kui vases on 0,02% alumiiniumi, väheneb selle elektrijuhtivus 10%.
Vase teine kasulik kvaliteet onsuurepärane soojusjuhtivus. Tänu sellele omadusele kasutatakse seda erinevates soojusvahetites, soojustorudes, jahutusradiaatorites ja arvutijahutites.
Ja kus kasutatakse vase kõvadust? On teada, et õmblusteta ümmargustel vasktorudel on märkimisväärne mehaaniline tugevus. Need taluvad suurepäraselt mehaanilist töötlemist ning neid kasutatakse gaaside ja vedelike liigutamiseks. Tavaliselt võib neid leida sisemistest gaasivarustussüsteemidest, veevarustusest, küttest. Neid kasutatakse laialdaselt külmutusseadmetes ja kliimaseadmetes.
Vase suurepärane kõvadus on teada paljudes riikides. Nii kasutatakse Prantsusmaal, Ühendkuningriigis ja Austraalias vasktorusid hoonete gaasivarustuseks, Rootsis kütteks, USA-s, Suurbritannias ja Hongkongis on see veevarustuse peamine materjal.
Venemaal reguleerib vee- ja gaasi vasktorude tootmist standard GOST R 52318-2005 ning föderaalne reeglitekoodeks SP 40-108-2004 reguleerib nende kasutamist. Vasest ja selle sulamitest valmistatud torusid kasutatakse energeetikas ja laevaehituses aktiivselt auru ja vedelike teisaldamiseks.
Kas tead, et vasesulamid kasutatakse erinevates tehnoloogiavaldkondades? Neist kõige kuulsamateks peetakse pronksi ja messingit. Mõlemad sulamid hõlmavad kolossaalset materjalide perekonda, mis lisaks tsingile ja tinale võivad sisaldada vismutit, niklit ja muid metalle. Näiteks relvametall, mida kasutati kuni XIX sajandini suurtükkide valmistamiseks, koosnes vasest, tinast ja tsingist. Selle retsept muutus olenev alt kohast jatööriista valmistamise aeg.
Kõik teavad vase suurepärast valmistatavust ja kõrget plastilisust. Nende omaduste tõttu läheb uskumatult palju messingi relvade ja suurtükiväe laskemoona kestade tootmiseks. Tähelepanuväärne on see, et autoosad on valmistatud vasesulamitest räni, tsingi, tina, alumiiniumi ja muude materjalidega. Vasesulamid iseloomustab kõrge tugevus ja säilitavad oma mehaanilised omadused kuumtöötlemisel. Nende kulumiskindluse määrab ainult keemiline koostis ja selle mõju struktuurile. Pange tähele, et see reegel ei kehti berülliumpronksi ja mõne alumiiniumpronksi kohta.
Vasesulamitel on madalam elastsusmoodul kui terasel. Nende peamist eelist võib nimetada väikeseks hõõrdeteguriks, mis on kombineeritud enamiku sulamite jaoks, millel on kõrge elastsus, suurepärane elektrijuhtivus ja suurepärane korrosioonikindlus agressiivses keskkonnas. Reeglina on need alumiiniumpronks ja vask-nikli sulamid. Muide, nad on leidnud oma rakenduse libisemispaaridena.
Praktiliselt kõigil vasesulamitel on sama hõõrdetegur. Samas kulumiskindlus ja mehaanilised omadused, käitumine agressiivses keskkonnas sõltuvad otseselt sulamite koostisest. Vase elastsust kasutatakse ühefaasilistes sulamites ja tugevust kahefaasilistes sulamites. Vahemüntide vermimisel kasutatakse kuproniklit (vask-nikli sulam). Laevaehituses kasutatakse vase-nikli sulameid, sealhulgas "Admiraliteedi". Neid kasutatakse kondensaatorite torude valmistamiseks, mis puhastavad turbiini heitgaasi auru. Tähelepanuväärne on see, et turbiine jahutab vesi. Vase-nikli sulamitel on suurepärane korrosioonikindlus, mistõttu on need ihaldatud piirkondades, kus merevesi mõjutab agressiivset mõju.
Tegelikult on vask kõvajoodiste – sulamite, mille sulamistemperatuur on 590–880 kraadi Celsiuse järgi – kõige olulisem komponent. Just neil on suurepärane haardumine enamiku metallidega, mille tõttu neid kasutatakse erinevate metallosade tugevaks ühendamiseks. Need võivad olla erinevatest metallidest valmistatud toruliitmikud või vedelkütusega reaktiivmootorid.
Ja nüüd loetleme sulamid, milles vase vormitavus on väga oluline. Duraal ehk duralumiinium on alumiiniumi ja vase sulam. Siin on vaske 4,4%. Ehetes kasutatakse sageli vase ja kulla sulameid. Need on vajalikud toodete tugevuse suurendamiseks. Puhas kuld on ju väga pehme metall, mis ei talu mehaanilist pinget. Puhtast kullast valmistatud esemed deformeeruvad ja kuluvad kiiresti.
Huvitav on see, et ütrium-baarium-vaskoksiidi loomiseks kasutatakse vaskoksiide. See on aluseks kõrgtemperatuursete ülijuhtide valmistamisel. Vasest valmistatakse ka patareisid ja vaskoksiidist elektrokeemilisi elemente.
Muud rakendused
Kas teate, et vaske kasutatakse sageli atsetüleeni polümerisatsiooni katalüsaatorina? Selle omaduse tõttu on atsetüleeni transportimiseks kasutatavad vasktorustikud lubatudkasutada ainult siis, kui nende vasesisaldus ei ületa 64%.
Inimesed on õppinud kasutama arhitektuuris vase tempermalmist. Kõige õhemast vasest valmistatud fassaadid ja katused teenivad probleemideta 150 aastat. Seda nähtust seletatakse lihts alt: vasklehtedes kustub korrosiooniprotsess automaatselt. Venemaal kasutatakse fassaadide ja katuste jaoks vaskplekki vastav alt föderaalse reeglistiku SP 31-116-2006 normidele.
Mitte kauges tulevikus plaanivad inimesed kliinikutes kasutada vaske bakteritsiidsete pindadena, et bakterid siseruumides ei liiguks. Kõik pinnad, mida inimkäe puudutab – uksed, käepidemed, piirded, veevarustus, tööpinnad, voodid – valmistavad spetsialistid ainult sellest imelisest metallist.
Vaskmärgistus
Millist klassi vaske inimene kasutab vajalike toodete tootmiseks? Neid on palju: M00, M0, M1, M2, M3. Üldiselt tuvastatakse vase klassid nende sisu puhtuse järgi.
Näiteks vase klassid M1r, M2r ja M3r sisaldavad 0,04% fosforit ja 0,01% hapnikku ning klassid M1, M2 ja M3 - 0,05–0,08% hapnikku. M0b klassis hapnikku ei ole ja MO-s on selle protsent 0,02%.
Niisiis vaatame vaske lähem alt. Allolev tabel annab täpsemat teavet:
| Vaskaste | M00 | M0 | M0b | M1 | M1p | M2 | M2r | M3 | M3r | M4 |
|
Protsent sisu vask |
99, 99 | 99, 95 | 99, 97 | 99, 90 | 99, 70 | 99, 70 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 00 |
27 vaseklassi
Kokku on kakskümmend seitse klassi vaske. Kus inimene sellise koguse vaskmaterjale kasutab? Mõelge sellele nüansile üksikasjalikum alt:
- Cu-DPH materjali kasutatakse torude ühendamiseks vajalike liitmike valmistamiseks.
- AMF-i.
- AMPU kasutatakse külm- ja kuumv altsitud anoodide tootmiseks.
- M0 on vajalik voolujuhtide ja kõrgsagedussulamite loomiseks.
- Materjali M00 kasutatakse kõrgsagedussulamite ja voolujuhtide tootmiseks.
- M001 kasutatakse traadi, rehvide ja muude elektritoodete valmistamiseks.
- M001b on vajalik elektritoodete valmistamiseks.
- M00b kasutatakse voolujuhtide, kõrgsagedussulamite ja seadmete loomiseks elektrovaakumtööstuse jaoks.
- M00k – toormaterjal deformeerunud ja valatud tooriku loomiseks.
- M0b kasutatakse kõrgsagedussulamite loomiseks.
- M0k kasutatakse valatud ja deformeeritud toorikute tootmiseks.
- M1 on tootmiseks vajaliktraat ja krüogeentehnoloogia tooted.
- M16 kasutatakse vaakumtööstuse seadmete tootmiseks.
- M1E on vajalik külmv altsitud fooliumi ja riba loomiseks.
- M1k.
- M1op kasutatakse traadi ja muude elektritoodete valmistamiseks.
- M1p kasutatakse malmi ja vase keevitamiseks kasutatavate elektroodide valmistamiseks.
- M1pE on vajalik külmv altsitud riba ja fooliumi tootmiseks.
- M1u kasutatakse külm- ja kuumv altsitud anoodide loomiseks.
- M1f on vajalik lindi, fooliumi, kuum- ja külmv altsitud lehtede loomiseks.
- M2 kasutatakse kvaliteetsete vasepõhiste sulamite ja pooltoodete valmistamiseks.
- M2k kasutatakse pooltoodete tootmiseks.
- M2p on vaja lattide tegemiseks.
- M3 on vajalik v altstoodete, sulamite valmistamiseks.
- M3r kasutatakse v altsitud toodete ja sulamite loomiseks.
- MB-1.
- MSr1 kasutatakse elektrikonstruktsioonide valmistamiseks.
Kuum- ja külmv altsitud anoodide loomiseks on vaja
Pooltoodete loomiseks on vaja
Berülliumi sisaldavate pronksvärvide loomiseks on vaja
