Производство и применение сплава меди с цинком.

Сплав меди с цинком больше известен нам под названием латуни, уходит своими корнями в глубокую древность. Римляне выплавляли ее из меди и цинковой руды (галмея). Из этого металла они первыми начали изготавливать посуду, вазы, украшения, фигурки богов. Там же латунь была наделена магическими свойствами.

Алхимиками она обозначалась знаком солнца.

В настоящее время сплав меди и цинка широко применяется при изготовлении часов, в автомобиле и приборостроении. Из нее изготавливают трубы и отливают корпуса арматуры.

Производство латуни

Современные способы производства латуни основаны на плавлении халькопирита (медный колчедан) в электрических печах при температуре +1400 °C. Образующийся в процессе плавления силикат всплывает на поверхность и удаляется. Основной металл (штейн) сливается в конвертер и продувается кислородом. В результате окислительных реакций образуется металлическая «черновая» медь с содержанием металла около 91%. Далее происходит электролитическая очистка в подкисленном растворе медного купороса. Образующаяся на катоде электролитическая медь имеет чистоту 99.99% и используется в производстве проводов, электрического оборудования и сплавов.

В расплавленную медь порционно вводят цинк, который придает ей новые свойства — прочность, коррозионную стойкость и пластичность. В зависимости от области применения металла могут добавляться и другие добавки: никель, железо, олово, марганец, алюминий. Изготовленный таким способом сплав из меди имеет низкий коэффициент трения и применяется в изготовлении червячных пар и в качестве втулок скольжения в малых бытовых электродвигателях.

Версий о том, как называется сплав, и откуда произошло название латунь, существует множество. Во времена правления Августа ее называли орихалк, что в буквальном переводе означает златомедь. Нынешнее название пришло в русский язык от немецкого latun, которое, в свою очередь, произошло от итальянского lattone — венец, или laton (latta) — жесть. В настоящее время это наиболее распространенная версия.

Одним из видов латуни является томпак (медь – 88–97%, цинк — до 10%), который повторно был открыт лондонским часовщиком Кристофером Пинчбеккером в XVIII веке. Ранее этот сплав был известен перуанской цивилизации Моче. Название его происходит от французского tombak, что в переводе означает медь.

Широкое применение томпак получил в плакировании стали и получении биметаллического соединения сталь-латунь.

Медь и сталь
Латунь получают путем плавления меди и стали.

Плакирование (фр. plaquer — накладывать, покрывать) — это термомеханическое покрытие, используемое для придачи металлу специальных свойств с применением других материалов.

Например, внутренняя поверхность ядерного реактора плакирована высоколегированной аустенитной сталью, так как основной металл корпуса подвержен коррозии при воздействии высоких температур.

Томпак применяется для плакирования стали при изготовлении монет достоинством 10 и 50 копеек.

Область применения латуни

  • Сплав меди с цинком в процентном соотношении 70 к 30 является самым востребованным и называется техническим. Он достаточно прочен и пластичен. Высокие антикоррозионные свойства позволяют использовать его в деталях и приспособлениях, имеющих непосредственный контакт с водой. Это, как правило, корпуса арматуры, трубы, конденсаторные трубки и другие изделия.
  • При наличии в сплаве только цинка и меди его называют двухкомпонентным, и качество материала будет зависеть от доли цинка. При содержании в сплаве до 20% цинка он называется — красная латунь или томпак, и используется при плакировке поверхности пуль и снарядов. Из такой латуни изготавливают фурнитуру и раструбы некоторых духовых инструментов.

    Пуля и труба.
    Применение красной латуни.
  • Если в сплаве цинка с медью содержится 20–35% легирующего металла, то такая латунь называется желтой и служит для изготовления как технических деталей, так и элементов декора и украшений интерьера. Изготавливают их способом ручного литья. Как правило, это изделия единичного высокохудожественного исполнения. Для их производства создается эскиз, на основании которого изготавливается 3D модель. Затем вручную производится форма или набор форм для различных элементов. Это один из наиболее сложных и продолжительных этапов изготовления отливки. Сплав меди с цинком и другими присадками (олово, марганец, алюминий) плавят в электропечи, а затем подготовленную форму заливают латунью. Это наиболее короткий, но очень важный процесс. Производится он вручную с применением ковшей самых разнообразных конфигураций. Во время заливки форм возможны различные виды брака — пустоты, спаи, недоливы, пригары, шлаковые раковины.
  • После извлечения отливок происходит процесс зачистки от литников, выпоров и заливов. Называют его обрубкой. Затем детали очищают от формовочной смеси, шлифуют, чеканят и полируют. После всего элементы сваривают в единую конструкцию и окончательно полируют. Такая работа требует больших финансовых затрат, но результат того стоит. Чаще всего изготавливают вентиляционные решетки, столики, подсвечники и другие изделия.

    Изделия из латуни.
    Древние артефакты из латуни.
  • Сплав из меди и цинка отличается красивым золотистым цветом. Однако без защитной обработки быстро окисляется на воздухе, приобретая благородный тусклый с зеленцой оттенок. В большинстве случаев это не портит изделие. При желании окисную пленку можно убрать, обработав его азотной кислотой, а потом промыть в проточной воде. Изделия из латуни долговечны и будут долгие годы радовать своим видом не одно поколение.