Что мягче медь или латунь

Проводниковые материалы

1. Общие сведения

К проводниковым материалам в электротехнике относятся металлы, их сплавы, контактные металлокерамические композиции и электротехнический уголь. Металлические вещества являются проводниками первого рода и характеризуются электронной проводимостью; основной параметр для них — удельное электрическое сопротивление в функции температуры.

Диапазон удельных сопротивлений металлических проводников весьма узок и составляет от 0,016 мкОм×м для серебра до 1,6 мкОм×м для жаростойких железохромоалюминиевых сплавов.

Электрическое сопротивление графита с увеличением температуры проходит через минимум с последующим постепенным повышением.

По роду применения проводниковые материалы подразделяются на группы:

· проводники с высокой проводимостью — металлы для проводов линий электропередачи и для изготовления кабелей, обмоточных и монтажных проводов для обмоток трансформаторов, электрических машин, аппаратуры, катушек индуктивности и пр.;

· конструкционные материалы — бронзы, латуни, алюминиевые сплавы и т.д., применяемые для изготовления различных токоведущих частей;

· сплавы высокого сопротивления — предназначаемые для изготовления дополнительных сопротивлений к измерительным приборам, образцовых сопротивлений и магазинов сопротивлений, реостатов и элементов нагревательных приборов, а также сплавы для термопар, компенсационных проводов и т.п.;

· контактные материалы — применяемые для пар неразъемных, разрывных и скользящих контактов;

· материалы для пайки всех видов проводниковых материалов.

Кроме чисто электротехнических свойств, для проведения необходимой технологической обработки и обеспечения заданных сроков службы в эксплуатации, проводниковые материалы должны обладать достаточной нагревостойкостью, механической прочностью и пластичностью.

2. Медь

Чистая медь по электрической проводимости занимает следующее место после серебра, обладающего из всех известных проводников наивысшей проводимостью. Высокая проводимость и стойкость к атмосферной коррозии в сочетании с высокой пластичностью делают медь основным материалом для проводов.

На воздухе медные провода окисляются медленно, покрываясь тонким слоем окиси CuO, препятствующим дальнейшему окислению меди. Коррозию меди вызывают сернистый газ SO2, сероводород H2S, аммиак NH3, окись азота NO, пары азотной кислоты и некоторые другие реактивы.

Проводниковую медь получают из слитков путем гальванической очистки ее в электролитических ваннах. Примеси даже в ничтожных количествах, резко снижают электропроводность меди, делая ее малопригодной для проводников тока, поэтому в качестве электротехнической меди применяют лишь две ее марки М0 и М1.

Почти все изделия из проводниковой меди изготавливаются путем проката, прессования и волочения. Так, волочением могут быть изготовлены провода диаметром до 0,005 мм, ленты толщиной до 0,1 мм и медная фольга толщиной до 0,008 мм.

Проводниковая медь применяется как в отожженном после холодной обработки виде (мягкая медь марки ММ), так и без отжига (твердая медь марки МТ).

При температурах термообработки выше 900 °C вследствие интенсивного роста зерна механические свойства меди резко ухудшаются.

В целях повышения предела ползучести и термической устойчивости медь легируют серебром в пределах 0,07—0,15%, а также магнием, кадмием, цирконием и другими элементами.

Медь с присадкой серебра применяется для обмоток быстроходных и нагревостойких машин большой мощности, а медь, легированная различными элементами, используется в коллекторах и контактных кольцах сильно нагруженных машин.

3. Латуни

Сплавы меди с цинком, называемые латунями, широко используются в электротехнике. Цинк растворяется в меди в пределах до 39%.

В различных марках латуни содержание цинка может доходить до 43%. Латуни, содержащие до 39% цинка, имеют однофазную структуру твердого раствора и называются a-латунями. Эти латуни обладают наибольшей пластичностью, поэтому из них изготавливают детали горячей или холодной прокаткой и волочением: листы, ленты, проволоку. Без нагрева из листовой латуни методом глубокой вытяжки и штамповкой можно изготовить детали сложной конфигурации.

Латуни с содержанием цинка свыше 39% называют a+b-латунями или двухфазными и применяют главным образом для фасонных отливок.

Двухфазные латуни являются более твердыми и хрупкими и обрабатываются давлением только в горячем состоянии.

Присадка к латуням олова, никеля и марганца повышает механические свойства и антикоррозионную устойчивость, а добавки алюминия в композиции с железом, никелем и марганцем сообщают латуням кроме улучшения механических свойств и коррозионной стойкости высокую твердость. Однако присутствие в латунях алюминия затрудняет пайку, а проведение пайки мягкими припоями становится практически невозможным.

· латуни марок Л68 и Л63 вследствие высокой пластичности хорошо штампуются и допускают гибку, легко паяются всеми видами припоев. В электромашиностроении широко применяются для различных токоведущих частей;

· латуни марок ЛС59-1 и ЛМЦ58-2 применяются для изготовления роторных (беличьих) клеток электрических двигателей и для токоведущих деталей, изготовленных резанием и штамповкой в горячем состоянии; хорошо паяются различными припоями;

· латунь ЛА67-2,5 применяется для литых токоведущих деталей повышенной механической прочности и твердости, не требующих пайки мягкими припоями;

· латуни ЛК80-3Л и ЛС59-1Л широко применяются для литых токоведущих деталей электрической аппаратуры, для щеткодержателей и для заливки роторов асинхронных двигателей. Хорошо воспринимают пайку различными припоями.

4. Проводниковые бронзы

Проводниковые бронзы относятся к медным сплавам, необходимость применения которых в основном вызвана недостаточной в ряде случаев механической прочностью и термической устойчивостью чистой меди.

Общая номенклатура бронз весьма обширна, но высокой электропроводностью обладают лишь немногие марки бронз.

· кадмиевая бронза относится к наиболее распространенным проводниковым бронзам. Из числа всех марок кадмиевая бронза обладает наивысшей электрической проводимостью. Вследствие повышенного сопротивления истиранию и более высокой нагревостойкости эта бронза широко применяется для изготовления троллейных проводов и коллекторных пластин;

· бериллиевая бронза относится к сплавам, приобретающим прочность в результате старения. Она обладает высокими упругими свойствами, устойчивыми при нагревании до 250 °C, и электрической проводимостью в 2—2,5 раза большей, чем проводимость других марок бронз общего назначения. Эта бронза нашла широкое применение для изготовления различных пружинных деталей, выполняющих одновременно и роль проводника тока, например: токоведущие пружины, отдельные виды щеткодержателей, скользящие контакты в различных приборах, штепсельные разъемы и т.п.;

· фосфористая бронза обладает высокой прочностью и хорошими пружинными свойствами, из-за малой электропроводности применяется для изготовления пружинных деталей с низкими плотностями тока.

Литые токоведущие детали изготовляются из различных марок машиностроительных литьевых бронз с проводимостью в пределах 8—15% проводимости чистой меди. Характерной особенностью бронз является малая усадка по сравнению с чугуном и сталью и высокие литейные свойства, поэтому они применяются для отливки различных токоведущих деталей сложной конфигурации, предназначенных для электрических машин и аппаратов.

Все марки литьевых бронз можно подразделить на оловянные и безоловянные, где основными легирующими элементами являются Al, Mn, Fe, Pb, Ni.

5. Алюминий

Характерными свойствами чистого алюминия является его малый удельный вес, низкая температура плавления, высокая тепловая и электрическая проводимость, высокая пластичность, очень большая скрытая теплота плавления и прочная, хотя и очень тонкая пленка окиси, покрывающая поверхность металла и защищающая его от проникновения кислорода внутрь.

Малая плотность делает алюминий основой легких конструкционных материалов; большая пластичность позволяет применять к алюминию все виды обработки давлением и получать из него листы, прутки, проволоку, трубы, тончайшую фольгу, штампованные детали с глубокой вытяжкой и др.

Хорошая электрическая проводимость обеспечивает широкое применение алюминия в электротехнике. Так как плотность алюминия в 3,3 раза ниже, чем у меди, а удельное сопротивление лишь в 1,7 раза выше, чем у меди, то алюминий, на единицу массы имеет вдвое более высокую проводимость, чем медь.

Прочная пленка окиси быстро покрывает свежий срез металла уже при комнатной температуре, обеспечивая алюминию высокую устойчивость против коррозии в атмосферных условиях.

Сернистый газ, сероводород, аммиак и другие газы, находящиеся в воздухе промышленных районов, не оказывают заметного влияния на скорость коррозии алюминия. Действие водяного пара на алюминий также незначительно. В контакте с большинством металлов и сплавов, являющихся благородными по электрохимическому ряду потенциалов, алюминий служит анодом и, следовательно, коррозия его в электролитах будет прогрессировать.

Чтобы избежать образования гальванопар во влажной атмосфере, место соединения алюминия с другими металлами герметизируется лакировкой или другим путем.

Длительные испытания проводов из алюминия показали, что они в отношении устойчивости против коррозии не уступают медным.

Таблица 1. Основные характеристики проводниковых материалов

Плотность, кг/м 3 ·10 3

Удельное электрическое сопротивление при 20 °C, Ом×м·10 –6

Средний температурный коэффициент сопротивления от 0 до 100 °C, 1/град

Провода, кабели, шины, проводники короткозамкнутых роторов, корпуса и подшипниковые щиты малых электромашин

Кадмиевая бронза — контакты, фосфористая — пружины

Что называют медью и латунью

Первое отличие меди от латуни в том, что медь — металл, элемент Таблицы химических элементов, простое вещество, а латунь — это сплав двух металлов – меди и цинка или строго по научному – твердый медно-цинковый раствор. В простых латунях цинк единственная добавка в медь или единственный легирующий элемент. В сложных латунях добавляют к медно-цинковому раствору другие элементы – железо, никель, олово, мышьяк, алюминий. Их количество в разы меньше количества цинка, что отличает латунь от другой группы медных сплавов — бронз. Как малая щепотка специй меняет вкус блюда, так и небольшие добавки 1-2% третьих элементов в медно-цинковый раствор оказывают сильное влияние на свойства латуней: прочность, пластичность. коррозионную стойкость и технологичность.

Зачем в медь добавили цинк и почему не отливают цинковые статуи

Медь сплавляют с цинком чтобы получить сплавы со свойствами, которых нет у меди и цинка по-отдельности. Медь — хороший проводник тепла и электрического тока. Медь пластична, тянется, штампуется. Медные провода, медные трубки для холодильников, нагревателей или кондиционеров, медная посуда полностью реализуют свойства меди как тепло и электропроводность, так и высокую пластичность. Коррозионная стойкость и химическая инертность к бытовым растворам позволяют выпускать медную посуду, сковородки, кастрюли. Но обратная сторона свойств меди – она имеет недостаточную прочность, твердость, коррозионную стойкость при высокой стоимости для широкого применения в технике как конструкционный материал. Пять тысяч лет люди модифицируют медь, добавляя другие металлы в расплав для измерения ее свойств.

Цинк имеет еще более низкую прочность, чем медь. В отличии от меди он чрезвычайно хрупкий в литом состоянии — относительное удлинение литого цинка δ =0,5-1%, несмотря на низкую стоимость и хорошие литейные свойства из цинка не отливают памятники. После холодной прокатки или вытяжки проволоки пластичность цинка резко увеличивается до δ =25-60%. Цинк используют как защитное антикоррозионное покрытие. Оксидная пленка образуется на поверхности цинка и защищает металл от коррозии.

Сплав меди с цинком создает новый конструкционный материал — латуни, которые превосходят своих родителей по прочности, технологичности, сохраняя высокую коррозионную стойкость и пластичность.

Новые свойства латуни по сравнению с медью

Легирование меди цинком и другими металлами создало 12 марок литейных латуней и 34 марки деформируемых латуней, которые можно штамповать, ковать и протягивать. На вопрос чем латунь отличается от меди, хочется уточнить, а про какую латунь спрашиваете? Томпаки – латуни Л96 и Л90 с высоким содержанием меди мало отличаются от меди. Они красного цвета, хорошо штампуются, прочнее меди на 2-3% при потери пластичности. Томпаки легко спутать с медью.

Увеличение процентного содержания цинка придает латуни желтый цвет, увеличивает прочность сплава. Латуни с содержанием цинка около 30% — Л68, Л70 выигрывают у меди по прочности в полтора раза и по пластичности на 15%.

Добавьте немного свинца в медно цинковый сплав – и вы получите новый вид латуни — свинцовую. С вероятностью 99% ваш смеситель в кухне или ванной сделан из свинцовой латуни. Она спрятана под слоем блестящего хрома или матового никеля. Выкрутите вентили из смесителя и загляните внутрь, увидите желтую латунь. Свинцовая латунь не только приносит удовольствие любителям водных процедур, но ее любят токаря за хорошую обрабатываемость на станках и называют ласково — «сыпучка». Свинцовая латунь не дает витой стружки при обтачивании или сверлении. Ее стружка сыпется из-под резца как золотой песок. Отличие меди от латуни в том, что медь — вязкий и мягкий материал, что создает затруднения при механической обработке.

Если нужно сделать судовой колокол, то не обойтись без добавки в медно-цинковый раствор олова. Олово обеспечивает оловяным латуням стойкость к морской воде и прочность для долгого использования.

Алюминиевая латунь ЛА85-0.5 — материал для украшений. Пол-процента алюминия придают этой латуни золотой блеск, а высокая пластичность дает возможность изготавливать тончайшую проволоку и ленту для бижутерии, украшений и воинских знаков различия. На латунях Л62 и Л68 будущие ювелиры изучают секреты мастерства. Технологические и механические свойство этих латуней близки к сплаву золота 583 пробы, а стоимость несоизмеримо ниже.

Как отличить медь от латуни

Самый надежный и правильный способ отличить медь от латуни – сделать химический анализ. Менее надежный – по цвету. Медь всегда имеет красный цвет, а латунь – желтая кроме двух случаев. Марки латуни с высоким содержанием меди Л96 и Л90 – красного цвета. Малое количество цинка — 4% и 10% соответственно, не дают медно-цинковому сплаву пожелтеть. Такие сплавы имеют отдельное название «томпак». Второй случай покраснения латуни менее известен неспециалисту. Желтые латуни с высоким содержанием цинка подвержены особому виду коррозии —- обесцинкованию. Коррозионная среда вымывает цинк из латуни и повышает концентрацию меди. Поверхность латунных полуфабрикатов теряет желтую окраску с потерей цинка. Тут поможет определиться напильник, шабер или любой инструмент, которым зачищают поверхность латуни, чтобы добраться до желтого металла, который спрятан под корродированной поверхностью.

• Total: 11
• 11

Латунь – это сплав меди с цинком. Могут быть добавлены и другие элементы. Чем больше в латуни разных составляющих частей, тем она дешевле. Однако этот сплав более прочный, нежели чистый металл. Он не так быстро окисляется, не такой пластичный. И, что самое главное, более доступный.

Что дороже – медь или латунь? Ответ на этот вопрос однозначный. Медь стоит на порядок выше, нежели латунь. Цена может отличаться в два раза. Причина в составе, от которого и зависят особенности этих материалов.

Сравнительные характеристики

Внешний вид латуни зависит от того, сколько в ней меди. Если больше 80%, то отличить сплав будет весьма сложно. Однако чем больше цинка, тем светлее оттенок, он теряет рыжеватые нотки и становится более желтым. Сравним общие физические характеристики этих материалов:

Как следует из таблицы, несмотря на схожий состав, медь и латунь весьма отличаются и по химическим, и по физическим характеристикам.

Как узнать – медь или латунь?

Перед тем как начинать сравнительный анализ, необходимо очистить металл от грязи и патины. Есть способы определить разницу в домашних условиях без применения инструментов. Но достоверно выявить – сплав это или металл – лучше все же, используя ряд возможных методов.

Что касается оттенка, то у таких материалов как медь и латунь разница может быть небольшой. Все зависит от уровня содержания металла в сплаве. Однако отличия все же есть. Прежде всего, нужно полностью очистить изучаемый объект от грязи. Изучение следует проводить под ярким, белым освещением. Подойдет либо солнечный дневной свет, либо флуоресцентная лампа.

Медь будет иметь коричневый оттенок с красным либо розоватым отливом. Цветовая гамма латуни лежит в желтых тонах. Однако чтобы быть уверенным полностью, лучше взять вещь, которая точно сделана из меди, и визуально сравнить ее цвет с оттенком изучаемого объекта.

Как определить медь или латунь по звуку? Если предмет достаточно большой, то это один из самых простых и точных методов анализа. Нужно ударить объект какой-то металлической вещью и внимательно послушать высоту звучания. Медь, как более мягкий материал, будет издавать более низкий, даже глухой звук. А латунь, наоборот, будет звучать звонко, высоко.

Твердость

Как проверить латунь в домашних условиях? Достаточно ударить по ней твердым предметом. Металл без примесей более мягкий, он будет деформирован. Сплав же, наоборот, стойко перенесет все удары. Ведь латунь и была создана для того, чтобы придать гибкой меди жесткости.

Маркировка

Если речь идет об отдельном изделии, то часто на нем присутствует маркировка. Она даст точную информацию о составе. Медные вещи обозначаются сочетанием букв, первой из которых стоит «М», а у латунных – «Л». В США на латуни ставят метки С2, С3 или С4. В Евросоюзе первая буква маркировки всегда будет С. Однако есть еще несколько моментов, которые помогут определить состав вещи. Важными являются следующие:

• Медь обозначается символами A,B,C,D.
• На вещах, которые состоят из сплава, указываются буквы L,N,M,P,R.
• Если изделие имеет значки Cu Zn – то это тоже латунь.

Вес и плотность

Что тяжелее – медь или латунь? Сплав будет более легким, нежели металл без примесей. Но если изучаемый предмет небольшой, то без весов обойтись не удастся.

Форма стружки

Какие отличия латунь и медь имеют в стружке? Так как сплав более твердый, то стружка, соответственно, будет острая, игольчатая, рассыпчатая. Схожая с морковью, натертой на терке. Что касается меди, то ее стружка спиральная, круговая. Похожа на кожуру очищенного яблока. Однако для сравнения нужно иметь доступ к станку.

Анализ кислотой

Латунь – сплав каких металлов? Меди и цинка. Однако если содержание меди выше 96%, то все вышеприведенные методы не помогут отличить чистый металл от сплава. В таком случае пригодится соляная кислота. Если капнуть ее на металл без примесей, реакции не будет. Только патина сойдет. Однако на латуни из-за того, что в ее составе есть цинк, появится белая окись.

Анализаторы

Это один из наиболее дорогих, но в то же время надежных методов определить состав материала. Такой аппарат, вступая в реакцию с металлом, выводит на жидкокристаллический экран подробную информацию о его составляющих частях. Таким образом будет понятно, есть ли в изучаемом объекте какие-то примеси, или он на 99% и выше процентов состоит из меди.

Нагревание

Температура плавления меди и латуни разная. Однако даже не расплавляя металл, можно узнать о его составе. Для этого способа необходимо приготовить газовую горелку. Нужно нагреть предмет до температуры 600 градусов. На сплаве появится оксид цинка в виде бледного пепельного налета.

Наряду с этими двумя металлами часто используется бронза. Это сплав меди с оловом, алюминием, кремнием и другими веществами. Как отличить медь от бронзы и латуни? Методы те же. Главное, знать отличительные черты бронзы. Прежде всего, она очень крепкая, некоторые сплавы по крепости превосходят сталь. Бронзовые вещи гораздо меньше подвержены коррозии и имеют другой оттенок.

Где используются медь и латунь?

Есть предметы, которые производятся только лишь из чистой меди, а есть те, для которых лучше подходит латунь. Причина – в разных физических свойствах этих материалов. Если объект должен быть прочным, твердым, жестким (например, инструмент), то с вероятностью в 95% можно сказать, что он сделан из латуни. А если требуются гибкость и высокие показатели электро- и теплопроводности – то используют медь. Нельзя сказать, что лучше – медь или латунь: каждый из материалов достойно выполняет свои функции.

Наиболее часто медь используется для производства проводов. Теплопроводность латуни и меди отличается. Именно чистый сплав может обеспечить высокую скорость проведения электрического тока.

Вследствие своей пластичности, медь востребована для производства проволоки. Она обладает высокими показателями прочности. Медная проволока используется в таких сферах промышленности, как электротехника, электроэнергетика, судостроение, производство автомобилей.

Медные трубы очень ценятся, ведь они обладают уникальными свойствами. Они устойчивы к перепадам температур и не боятся ультрафиолетового излучения. Более того, существуют технологии, позволяющие делать медные трубы бесшовными с круглым сечением. Они активно используются для транспортировки жидкостей и газов.

Медь также используется в строительной сфере для производства кровли. При этом, патина, которая возникает спустя некоторое время, выступает в роли определенного защитного экрана, оберегающего кровлю от перепадов температуры, агрессивного воздействия влаги и солнечных лучей.

Что касается латуни, то это тоже весьма востребованный материал. Прежде всего, это идеальный металл для производства сантехники. Дело в том, что латунь от постоянного воздействия влаги не ржавеет, а только лишь темнеет. И этот налет можно без проблем снять. Поэтому латунные смесители, трубы, краны – неизменно пользуются высоким спросом.

Ценятся латунные шурупы, болты и гайки. Они прочные и долговечные. Помимо техников, латунь в почете и у творческих личностей. Из нее создаются великолепные ювелирные украшения, предметы для интерьера, ее используют при создании элементов декора, фурнитуры для окон и дверей. Латунь даже называют «вечный металл» за то, что она долгое время сохраняет свой первоначальный вид.

Как выбрать медные и латунные изделия?

Для того чтобы не разочароваться в покупке, следует заранее определиться, для каких целей изделие будет использоваться.

Важно! Покупки нужно делать только в магазинах с проверенной репутацией. Нередко возникают ситуации, когда медная вещь оказывается подделкой с напылением, или в изделии из латуни присутствует слишком большая часть посторонних примесей.

Отличить медные изделия от латунных не так уж и сложно. Важно внимательно изучить металлический предмет, используя при этом предложенные методы анализа.