Как называется сплав меди с никелем. Сплав никеля и меди.

Содержание

Проволока Константан используется для производства термопар типов E, T и J. Максимальный верхний диапазон термопар типа Т (медь стабильная) ограничен 400 градусами Цельсия.

Медно-никелевые провода. Достоинства и технология производства

Медно-никелевые сверхпроводящие провода являются результатом научных исследований, направленных на получение из доступных металлов проводника с очень высокой электропроводностью и простой технологией производства.

Для получения сверхпроводника в вакууме вокруг медного проводника осаждается проводящий слой сплава никель-медь, который диффундирует в поверхностный слой базовой проволоки. Снаружи наносится защитный металлический слой. Проволока отжигается в вакууме при температуре 850-950 °C в течение 30-180 минут. Для производства медно-никелевой проволоки используются чистые (99,99) медь и никель.

Эффект повышенной проводимости возникает в слое сплава двух металлов, который представляет собой слой тонкостенной проводящей трубки. Благодаря диффузионному взаимодействию слоев металла, прилегающих к слою трубки с обеих сторон, поверхность получается почти идеальной.

Слои наносятся в вакууме для предотвращения окисления проводящего слоя. Поэтому длина зависит от мощности вакуумной системы.

Чертеж медно-никелевого проводника.

1 — медная или никелевая проволока

2 — проводящий слой из медно-никелевого сплава. Толщина слоя должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить непрерывность слоя.

3 — защитный слой. Толщина выбирается таким образом, чтобы обеспечить достаточную механическую защиту.

Медно-никелевый сплав, называемый мельхиором, может содержать до 22% никеля, около 80% меди и не более 0,6% примесей. Мельхиор обладает высокой прочностью, пластичностью и коррозионной стойкостью. Сплав легко поддается механической обработке, штамповке, резке, тиснению, сварке, полировке и формированию любой формы под давлением (холодным и горячим). Мельхиор выпускается в виде полос, лент и трубок. Металл имеет серебристый цвет. Он используется для производства конденсаторных трубок, деталей для систем кондиционирования воздуха и приборов.

Кроме того, сплав используется для производства медицинских изделий, дешевых ювелирных украшений, монет и посуды. Для улучшения внешнего вида изделие покрывается тонким слоем серебра.

Нейзильберы

Никель-медь-цинковые сплавы содержат до 35% никеля и 45% цинка, остальное — медь. Nesilver имеет красивый серебристый цвет, не окисляется на воздухе и устойчив к органическим кислотам и солевым растворам. Благодаря высокой коррозионной стойкости неферромагнитные сплавы находят применение в приборостроении, их используют для производства медицинских инструментов и часовых механизмов.

В ювелирной промышленности сплавы легируются раскислителями, которые уменьшают количество оксида меди и повышают пластичность и прочность. Добавление никеля в сплав повышает его твердость и прочность. При добавлении алюминия сплавы упрочняются за счет диспергирования, а также повышается их коррозионная стойкость. Наличие свинца в никелевом серебре придает металлу эластичность и способствует лучшей обработке.

Сплавы высокого сопротивления

Для создания электрических нагревательных приборов необходимы проводники, материал которых обладает высоким коэффициентом сопротивления и низким температурным коэффициентом сопротивления. Прецизионные резисторы для бытовой техники обычно изготавливаются из манганина — сплава меди, никеля и марганца. Он состоит из 86 % меди, 13 % марганца и около 3 % никеля. Для стабилизации марганца к нему добавляют небольшое количество железа, серебра и алюминия. Сплавы имеют высокую температуру плавления 960 градусов, среднюю плотность чуть более 8 г/см3 и оранжевый цвет.

Марганец имеет низкую зависимость электрического сопротивления от температуры, что очень важно для его использования в электроизмерительных приборах с высокой точностью. Еще одним преимуществом сплавов является очень низкое тепловое электромагнитное поле, связанное с медью. Для стабилизации электромеханических свойств марганец подвергается искусственному старению. Проволока нагревается в вакууме при температуре 400 градусов в течение примерно двух часов, а затем хранится при комнатной температуре в течение длительного времени для получения стабильных свойств. Сплав используется в производстве присадок, катушек, шунтов и высокоточных измерительных приборов.

Свойства металла

Свойства медно-никелевых сплавов следующие:

сплав не вступает в окислительную реакцию с кислородом;
не подвергается воздействию соленых и кислотных растворов, в том числе морской воды;
проявляет стойкость к газам;
хорошо подвержен спайке, полировке;
плотность материала составляет 8900 кг/м3;
удельное электрическое сопротивление равно 284-285 нОм/м, превышая сопротивление меди примерно в 20 раз;
если в сплаве отсутствуют марганец и железо, то мельхиор будет проводником электрического тока;
без примеси железа в своем составе сплав не будет обладать свойством намагничивания;
прочность мельхиора сопоставима с прочностью стали;
сопротивление материала на разрыв составляет 380-400 МПа;
уровень твердости по Бринеллю составляет 66-70 ед.

Мельхиор считается более прочным сплавом, чем серебро, но весит значительно меньше драгоценного металла.

Температура плавления

Для придания сплаву твердости мельхиора проводят специальную термическую обработку, которая заключается в следующем: сплав нагревают до 260-300°С, а затем дают ему медленно остыть в печи, снижая температуру естественным образом. Этот процесс называется закалкой. Он используется для придания мельхиору особой прочности.

Свойства материала:

температура плавления у мельхиора колеблется от 1190 до 1230°C и зависит от состава сплава;
показатели удельной теплоемкости составляют в среднем до 390-400 Дж/кг, что проявляется при температуре от +15 до +25°C;
мельхиоровый состав не подвержен окислительным процессам при условии, что температура окружающей его среды будет находиться в пределах до +150°C.

Состав лиганда, используемого в сплаве, также определяет индекс пластичности металла. Чем больше в нем железа и марганца, тем ниже мельхиоровый коэффициент твердости.

Разновидности сплавов

На сегодняшний день существует более 65 различных металлических сплавов, которые относятся к общей группе мельхиоров. Каждый из этих сплавов имеет свое название и свойства, которые отражаются в маркировке и процентном составе материала.

Рассмотрим наиболее распространенные сплавы.

Монель. Металлический сплав содержит в своем составе до 66-67% никеля. Этот материал нашел широкое применение при изготовлении медицинского инструментария, применяется для выпуска изделий, необходимых в нефтяной и химической сферах, в отрасли кораблестроения.

Константан. В сплаве содержится не более 40-41% никеля, что придает материалу высокую твердость и прочность. Этот материал применяют для изготовления металлорежущих станков и приспособлений.

Нейзильбер. Сплав содержит в своем составе до 15% никеля, а также в качестве лигатуры добавляют цинк. Этот сплав мельхиора применяют для выпуска нагрудных государственных знаков отличия, из него делают монеты и украшения, а также детали, применяемые в точном приборостроении.

Чтобы избежать металлического привкуса во время еды, поверхность столовых приборов покрывается тонким слоем золотого или серебряного напыления.

Разновидности монель-металла

В российском стандарте никель обозначается НМЖМц 28-2,5-1,5. В зарубежных странах введена система обозначений, разработанная для различных марок сплавов.

Монель 400.

Монель 401: имеет очень низкий термический коэффициент электрического сопротивления. Используется в электронном и электрическом оборудовании. Проволока Monel 401 используется для изготовления прецизионных резисторов, а лента — для биметаллических контакторов.

Монель 404: Имеет низкую температуру Кюри, низкую магнитную проницаемость и хорошую свариваемость. Он используется в электронной промышленности.

Монель R-405: Аналог Монеля 400 с улучшенной обрабатываемостью. Используется для прецизионных обработанных деталей.

Монель К-500: Сплав с добавками алюминия и титана. Обладая высокой коррозионной стойкостью, он намного прочнее, чем Monel 400.

Термоэлектродные сплавы на основе меди и никеля

Термоэлектрические сплавы на основе меди и никеля относятся к категории материалов для изготовления термопар и других термоэлектрических устройств. Принцип действия термопары основан на возникновении термоэлектрокинетической силы (ТЭФ) в точке контакта между двумя сплавами разного состава. TEF напрямую зависит от температуры измерения и состава материала термопары.

Характеристики материалов термопары

Поскольку термопара используется во многих различных устройствах для измерения температуры, к составу термопары предъявляется множество требований. Для получения наиболее точных результатов материал термопары должен иметь высокий термоэлектрический разряд. Напряжение на клеммах измерительного прибора также важно. Она должна быть линейной, чтобы не было крайностей.

Сплавы термопары должны быть устойчивы к высоким температурам. Счетчик не должен корродировать или плавиться при любых условиях или нагрузке.

Воспроизводимые свойства материала при изготовлении термопар должны быть на том же уровне, что и до промышленной обработки. Свойства термочувствительного элемента должны оставаться неизменными в течение всего срока службы.

Сплав должен обладать достаточной пластичностью для производства проволоки и различных форм.

Сплавы не должны содержать драгоценных металлов, так как цена должна быть доступной для потребителя.

Все вышеупомянутые положительные свойства и отсутствие ненужных черт присутствуют в медно-никелевых сплавах. Они легируются специальными добавками. Готовые сплавы поставляются в виде термопроводов, полос или кругов.

Основные типы термоэлектродных сплавов из меди и никеля

Существует множество различных модификаций для меди и сплавов на основе никеля. Алюминий и хром — основные из них, используемые в промышленности, о которых мы поговорим более подробно.

Алюмель

В основе этого сплава лежит никель. Он состоит примерно на 93,5 % из алюминия. Остальная часть состоит из примесей: Кобальт 0,6-1,2 % и другие элементы, такие как алюминий, железо, углерод, марганец и кремний.

Алюминиевая проволока используется как компонент термопар типа K и как термопарная проволока для измерительных приборов.

Эти термопары способны непрерывно работать в диапазоне температур о т-200 до 1000 градусов Цельсия. Сплавы с микродобавками могут быть изготовлены по заказу. Эти сплавы могут выдерживать температуру до 1200 градусов Цельсия.

Максимально допустимые температуры зависят от диаметра готовой проволоки. Проволока диаметром менее 1,2 мм способна работать при температуре до 800 градусов Цельсия, что является снижением значений, приведенных в стандартном описании материала. Провода диаметром менее 0,5 мм выдерживают температуру до 600 градусов Цельсия; провода диаметром до 800 градусов Цельсия подходят только для кратковременных высокотемпературных нагрузок.

Хромель

Хромель имеет некоторое сходство с алюмелем. Здесь также в качестве основы взят никель, а в качестве примеси выбран кобальт. Этот материал также содержит другие элементы, такие как алюминий, кремний и марганец, но в гораздо меньших количествах.

Хромель отличается хорошим сочетанием TEC и стабильности с улучшенной термической стабильностью: Плавление происходит при температуре 1500 градусов Цельсия, а максимальная измеренная температура точно такая же, как у алюминия. Материал характеризуется повышенной стойкостью к агрессивным средам, включая коррозию. При сильном термическом воздействии поверхность изделия покрывается тонким, постоянным зеленым оксидным слоем, который защищает металл от возможного разложения.

TEC высок, но линейность и стабильность в широком диапазоне температур считаются основными преимуществами.

Хромовые полосы и проволока используются для изготовления следующих типов термопар: E, K, L. Этот материал также востребован для изготовления компенсационных выводов.

Копель

Копель представляет собой медно-никелевый сплав. В его основе лежит медь, которой используется около 55 %, а кобальт и никель составляют около 42,5 — 44,5 %. Небольшое количество марганца используется в качестве вспомогательных материалов. Кремний, углерод и железо также используются, но в пропорциях по несколько сотен процентов.

Верхний допустимый предел измерения для копела составляет 600 градусов Цельсия. Благодаря наличию железа, меди и хрома, этот материал имеет отличные показатели TEC. Этот критерий приводит к высокой точности измерения температуры.

Хромомедная термопара производит напряжение 40,3 мВ при температуре 500 градусов Цельсия. Такой материал, как железоконстантан, например, имеет всего 37 мВ, что считается самым близким материалом по характеристикам. Тепловая электродвижущая сила большинства других термопар не превышает 10 мВ при тех же условиях.

Материал используется для термопар типа L и типа M, причем тип M необходим для измерения тепловых данных до 100 °C. Этот тип термопар отлично подходит для низкотемпературных применений, где самые низкие значения могут достигат ь-200 °C.

Нейзильбер — сплав никеля, меди и цинка

Состав никель-серебро:

никель — до 60%
медь — до 35%
цинк — до 15%

Никелевое серебро — самый твердый и устойчивый к воздействию влаги и пара материал. Медно-никелевый сплав не потускнеет и не потеряет своих декоративных свойств.

Никелевое серебро не портится и не теряет свой цвет, а также не портится и не портится в следующих отраслях промышленности:

приборостроение;
производство медицинских инструментов,
производство музыкальных инструментов;
изготовление коллекционных монет;
изготовление значков, медалей, орденов.

Мельхиор

Медно-никелевый сплав, называемый также мельхиором, может содержать до 22% основного компонента сплава никеля, около 80% меди и не более 0,6% примесей. Мельхиор обладает высокой прочностью, пластичностью и коррозионной стойкостью. Сплав легко поддается механической обработке, штамповке, резке, тиснению, сварке, полировке и формированию любой формы под давлением (холодным и горячим). Мельхиор выпускается в виде полос, лент и трубок. Металл имеет серебристый цвет. Он используется для производства конденсаторных трубок, деталей для систем кондиционирования воздуха и приборов.

Константан — сплав меди, никеля, марганца

Состав константановского сплава

никель — до 40%
медь — до 60%
марганец — до 3%

Константан используется для производства:

Читайте также: Нержавеющая сталь. Нержавеющая сталь. Технические характеристики.

электрических датчиков;
тензорных датчиков;
электронагревательных приборов;
специальных проводников;
измерительных приборов.

Этот медно-никелевый сплав широко используется в промышленности и электротехнике.

Технические свойства медно-никелевых сплавов намного лучше, чем у чистого металла. Сплавы на основе меди обладают высокой прочностью и твердостью. Они легко поддаются различным видам обработки и устойчивы к влаге.

История возникновения медных сплавов

Считается, что сплавы меди впервые появились в 7 тысячелетии до нашей эры. В медном веке начали добавлять олово. Сплавы использовались для изготовления оружия, посуды, зеркал и ювелирных изделий.

Были внесены изменения в технологию производства. Мышьяк, железо, цинк и свинец добавлялись в соединения в зависимости от предназначения предмета. Ювелирные изделия изготавливались из специального сплава меди, свинца и олова.

В 8 веке до н.э. мастера из Малой Азии научились производить латунь. В то время люди еще не умели добывать чистый цинк и использовали его руду для производства. Впоследствии медные сплавы производились во все более широких областях применения. Сегодня производство этого материала стоит на первом месте.

В этой статье мы расскажем, какие сплавы называют медными, чтобы понять их свойства, характеристики и свойства.

Характеристики меди

Медь имеет мягкую, податливую структуру и розовато-золотистый оттенок. Еще в древние времена люди были очарованы внешним видом металла, поэтому его впервые стали использовать для изготовления ювелирных изделий.

В контакте с кислородом медь приобретает красновато-желтый цвет, который создается благодаря покрытию ее оксидной пленкой. Влага и углекислый газ придают меди зеленоватый цвет.

Этот металл обладает высокой тепло- и электропроводностью, поэтому медь и медные сплавы часто используются в производстве электроприборов. Свойства меди остаются неизменными в относительно широком диапазоне температур. Металл не обладает магнитной силой.

Медная руда добывается в открытых карьерах, поскольку она часто встречается в природе в виде крупных самородков меди высокой чистоты и медных жил на поверхности.

Медь также встречается в следующих соединениях:

медном колчедане;
халькозине;
борните;
ковеллине;
куприте;
азурите;
малахите.

При производстве медных сплавов основные преимущества металла сохраняются, а его свойства улучшаются и проявляются новые ценные свойства.

Наиболее распространенными типами являются латунь, бронза и медно-никелевые сплавы.

Выделяются три типа медно-никелевых сплавов:

конструкционные;
электротехнические;
ювелирные.

Медно-никелевые сплавы обладают следующими свойствами: повышенной твердостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью. Помимо никеля, медные сплавы содержат металлы и неметаллы, такие как алюминий, цинк, марганец, хром и др.

В электротехнических сплавах содержание марганца может превышать содержание никеля. Эти соединения обладают высокой проводимостью и стабильными свойствами сопротивления.

Декоративные медно-никелевые сплавы хорошо поддаются резке и формовке и имеют хороший показатель текучести.

Константан

Этот сплав имеет обозначение МНМц 40-1,5. Маркировка указывает на то, что содержание никеля в медном сплаве составляет около 40 %. Материал обладает электрическими свойствами, высоким омическим сопротивлением и низким линейным расширением при нагревании.

Константан обладает хорошей формуемостью и подходит для прокатки. Из него изготавливают провода, приборные трансформаторы и пластины для термопар.

Копель

Марка сплава — МНМц 43-0,5. Легирующие элементы — никель и марганец. Компаунд обладает хорошей устойчивостью к термическим нагрузкам. Копель — это проволока, которая может иметь различные диаметры. Из этого материала изготавливаются компенсационные кабели и низкотемпературные преобразователи. С Kopel можно работать в среде кислот и инертных газов.

Этот медно-никелевый сплав обладает важным свойством — сопротивление остается постоянным при изменении температурных условий. Это термостойкое соединение, свойства которого не изменяются, если температура не превышает 600°C.

Нейзильбер

Этот ювелирный сплав состоит из цинка (до 20 %) и никеля (15 %), который отвечает за белый цвет и зеленоватый или голубоватый оттенок.

Этот медный сплав производится в Германии. Его использовали в качестве заменителя белого золота, которое имеет такой же внешний вид, но дешевле в производстве. Сплав имеет более высокую твердость и более устойчив к воздействию влаги и пара. Он также сохраняет свой декоративный вид и не темнеет. Европейцы использовали его для изготовления украшений и наград. Сегодня он используется для изготовления медалей, медальонов, корпусов для гитар и хирургических инструментов.

Куниаль

Существует два типа этого медного сплава, с буквами A и B на конце. Оба изделия устойчивы к коррозии. При воздействии высоких температур они могут потрескаться.

Куниал-А состоит из железа, алюминия и кобальта. Выпускается в форме батончика.

При производстве Cunyal-B медь сплавляется с никелем. Доля остальных элементов составляет не более 1 %. Полученный сплав используется для производства прутков и пружин.

Манганин

В нем содержится марганец (13%). Марганец характеризуется красновато-золотистым цветом. В состав также может быть добавлено железо. Этот медный сплав изначально выдержан после классификации — для получения определенных механических свойств его необходимо подвергнуть термической обработке. Он электрически стабилен при изменении температурных условий.

Он используется в производстве высокоточных электроизмерительных приборов и в производстве стандартов.