В каких целях применяется медь?

Особенности применения меди в различных областях промышленности и строительства

Медь занимает второе по популярности место среди всех цветных металлов. Главным ее источником является медная руда, которая добывается во многих месторождениях сланца и песчаника. На протяжении десятков сотен лет используются человеком медные листы и на данный момент они не теряют своего спроса.

Сам металл обладает красно-розовым цветом и имеет высокие показатели тепло- и электропроводности. Если сравнивать с остальными металлами, то медь превышает в 6 раз уровень теплопроводности по сравнению с железом. О том, каковы виды, свойства и области (сферы) применения меди и ее сплавов, какая их роль в строительстве — все это вы узнаете из данной статьи.

Области применения меди

Как в чистом виде, так и в сочетании со сплавами медь активно используется в различных промышленных областях.

• Благодаря своим свойствам, она получила широкое распространение в области электротехники. Более половины всего добытого материала уходит на производство всевозможных электроприборов и электропередач.
• Из чистой меди изготавливается кабели для электропередач, различные составляющие для электрических генераторов, медная проволока и прочее.
• В сочетании со сплавами этот материал можно встретить в автомобильной области.
• В результате своей высокой теплопроводности также применяется при производстве теплотрасс и нагревательных устройств.

Сплавы меди получили применение в химическом производстве, отлично зарекомендовав себя.

О применении меди в гальванопластике смотрите видео ниже:

Ее использование в строительстве

Высокие показатели электро- и теплопроводности обусловили для меди активное использование, как в строительстве, так и в автомобиле- и приборостроении. Сам же материал устойчив к негативному воздействию коррозии и ультрафиолетовых лучей, также без деформации и нарушения структуры переносит резкие температурные перепады.

Благодаря таким особенностям, позволяет производить детали и прочие конструкции, которые рассчитаны на длительное воздействие влаги.

Провода

Наибольший спрос медь получила именно в электротехнической области, в частности для производства проводов. С этой целью используется максимально чистый металл, поскольку второстепенные компоненты существенно снижают его токопроводимость. Если в готовом материале присутствует более 0,02% алюминия, то его способность проводить ток снижается на 10%.

Существенно возрастание сопротивления происходит в результате присутствия в сырье примесей неметаллического характера. Сам же металл относится крайне низким сопротивлением, которое уступает лишь серебру. Такая особенность металла также послужила его использованию в силовых трансформаторах и энергосберегающих приводах.

Проволока

Высокий уровень вязкости и пластичности обусловили активное использование меди для производства изделий с различными узорами. Проволока, которая была изготовлена из красной меди, после обжига становится максимально пластичной и мягкой. В таком состоянии она позволяет создавать узоры и орнаменты любой сложности.

Такая проволока активно используется в следующих отраслях:

• Электротехника;
• Электроэнергетика;
• Автомобилестроение;
• Судостроение;
• Производство кабеля и проводов.

Водо- и теплоснабжение

Благодаря своей высокой теплопроводности медь используется в различных теплообменниках и теплоотводных приборах. Иными словами, из нее изготавливают кулера для системных блоков, радиаторы отопления, трубы, кондиционеры и прочие приборы.

Медные трубы обладают абсолютно уникальными характеристиками, которые и обусловили их широкое распространение не смотря на высокую стоимость самого сырья. Такие изделия не бояться ультрафиолетового излучения, устойчивы к возникновению коррозии и температурным перепадам. Эти свойства позволяют производить монтаж медных труб даже при низких температурах воздуха.

Высокий показатель механической прочности, а также возможность механической обработки материала позволяют создавать бесшовные медные трубы, обладающие круглым сечением. Они рассчитаны на транспортировку жидких веществ или газов в системах газо- и водоснабжения, кондиционирования и отопления.

О роли медных труб в водоснабжении расскажет данное видео:

Кровля

Одним из первых материалов, используемых в качестве кровельного покрытия, является медь. Такая кровля отличается длительным сроком службы (до 200 лет), который происходит благодаря ее уникальным особенностям. Кровля из меди спустя некоторое время претерпевает процесс окисления, который заключается в образовании патины.

Таким образом, медная кровля сразу после своего монтажа имеет золотистый оттенок, но уже через 10 лет становится более темной, в некоторых случаях практически черного цвета. Этот процесс образования патины при желании можно искусственно ускорить.

Про иные сфера применения меди читайте ниже.

Прочие сферы использования

• Помимо вышеперечисленных областей, медные сплавы могут использоваться в сочетании с золотом. Это необходимо для придания ювелирным изделиям большей прочности и устойчивости к истиранию.
• Широкое распространение металл получил и в области архитектурного строительства. Кровля, фасады, различные декоративные элементы – все это можно изготовить абсолютно любой формы и уровня сложности.
• Среди новой сферы использования является применение меди в качестве бактерицидной поверхности в лечебных заведениях: перила, ручки, двери, столешницы и многое другое.

Преимущества данного металла послужили не только его широкому распространению, но и расширению сфер применения.

Сегодня применение разных марок меди в промышленности, в быту, в электротехнике и строительстве, медицине считается весьма выгодным и перспективным.

О том, как переделать медь в «золото», расскажет данное видео:

Где и как используют медь?

Характеристики меди

Медь как электропроводник

Медь – это металл, который относится к группе цветных, поскольку имеет яркий красновато-розовый цвет, при разной степени обработки может иметь коричневый, зеленый, золотистый оттенок. Этот металл обладает высокими электролитическими свойствами, теплопроводностью, прочностью и упругостью. Медь легко поддается обработке, входит в состав многих сплавов, благодаря чему повышает свои химические и физические свойства. Наиболее известными сплавами является бронза – в основную массу меди добавляют 7 – 10 % олова, медно-никелевый сплав – констант (в общей массе до 40% никеля) и манганин (в сплав входит никель и марганец). Наличие большого числа отличительных характеристик и доступность металла обуславливают широкое применение меди в разных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, медицине.

Как применяют медь в промышленности

Медь в промышленности переплавляют

При производстве различных изделий использую медь в чистом виде и в виде сплавов с различными металлами. В чистом виде металл используют для изготовления сетевых кабелей и проводов электропередач. Медь отличается способностью быстро и без потерь проводить электроток. По этому показателю она уступает лишь серебру, но поскольку оно относится к драгоценным металлам и имеет высокую стоимость, то в электропроводках отдают предпочтение применению меди. Для производства сердцевины кабелей – медной жилы применяют только чистый металл, наличие любых примесей значительно снижает проводниковый эффект. Чтобы получить чистую медь, ее заготовки подвергают процессу электрорафинирования. Он представляет собой погружение металла в ванну, наполненную раствором сульфата меди, туда же погружают электрод, подключенный к электричеству. Ионы металла перемещаются к электроду, а частицы примесей собираются вблизи анода, таким образом, их можно удалить, а на выходе получается материал с содержанием 99,999% чистой меди.

Медно-никелевые сплавы характеризуются высокой электросопротивляемостью и применяются в приборостроении. Эти сплавы стойкие к коррозии, не разрушаются даже в морской воде. Сплав, в котором 40% цинка называется латунь, он обладает повышенной прочностью, а его дешевизна обуславливает широкое применение:

После переплавки с меди делают болванки

• в машиностроении;
• в производстве бытовых товаров;
• в химической промышленности.

Из латуни производят:

• трубы;
• радиаторы;
• гильзы;
• автомобильную фурнитуру и прочее.

Медное напыление используют при хромировании стали. Изделия из стали часто в декоративных целях покрывают хромом или никелем, но это покрытие недолговечно и в процессе эксплуатации может отпадать, во избежание этого между сталью и хромированным слоем наносят медное напыление, оно обеспечивает лучшее сцепление.

Применение меди в промышленности можно наблюдать и при осуществлении пайки, она значительно облегчает этот процесс, а деталь получается однородной и прочной. Этот металл является достаточно пластичным, его можно применять для изготовления водопроводных труб различной конфигурации, в России использование таких труб нешироко распространено, но в Европе такие изделия можно найти довольно часто.

Изделия из меди в повседневной жизни

Это металл применяется не только для производства промышленных товаров, изделия из меди можно встретить и в повседневной жизни:

Все эти предметы можно найти чуть ли не в каждом доме.

Важную роль в сельском хозяйстве выполняет почвенные удобрения, содержащие медный купорос – он стимулирует активный рост различных культур, защищает их от вредителей, раствором купороса обрабатывают деревья, кустарники, семена.

Предметы интерьера из меди

При строительстве домов медные листы используют в кровельных работах. Известно, что данный металл стойкий к различным атмосферным явлениям, под их воздействием образуется защитный слой – патина, который имеет зеленоватый оттенок. Патина предотвращает коррозию металла, и крыша с таким покрытием может служить долгое время.

К области применения меди можно отнести и гальванопластику, она известна еще с 1873 года. Гальванопластика представляет собой особый вид искусства, который базируется на электролитическом осаждении металла в водном растворе солей. Этот метод давно вышел за пределы искусства и применяется в космической отрасли, авиации, машиностроении. Суть его заключается в том, что созданный макет изделия, например, из гипса или пластилина, металлизируют, после удаления макета остается только металлическая форма. Процесс металлизирования происходит путем нанесения на макет тонкого слоя металла, чаще используют графит, помещают заготовку в раствор, который содержит соли меди. Макет играет роль катода и притягивает частицы металла, которые в дальнейшем и образуют форму готового изделия.

Использование меди в медицине

Традиционная медицина считает медь очень важным элементом жизнедеятельности человека. В организме это вещество содержится в количестве 2*10 -4 % от общей массы. Ежедневно человек с пищей потребляет до 60 мг меди, из которых усваивается примерно 2 мг, что является необходимой нормой для здорового организма. Медь играет важную роль в биосинтезе гемоглобина, в поддержании уровня сахара, холестерина и мочевой кислоты. Для нормальной работы сердечно-сосудистой системы, головного мозга, пищеварительного тракта необходима медь. В случае ее недостатка развивается:

Применение меди в медицине

Применение меди в медицине:

• для лечения острой недостаточности используют лекарственные средства, содержащие этот микроэлемент;
• в терапии – использование металлических аппликаций или браслетов.

Наибольшее количество микроэлемента содержится в таких продуктах питания, как:

• шампиньоны;
• картофель;
• печень трески;
• цельное зерно;
• устрицы и каракатицы.

Вместе с тем избыток меди в организме, когда ее количество превышает 250 мг, ведет к интоксикации и нарушению работы печени, развитию болезни Вильсона, анемии.

Видео: Как делают медный кабель

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2020

Медь и её применение в различных отраслях промышленности

• Авторы
• Файлы работы
• Сертификаты

Медь – это химический элемент таблицы Д.И. Менделеева, находящийся в четвертом периоде побочной подгруппы 1 группы, с порядковым номером 29. Медь высокопластичный переходный элемент красного цвета. Она обозначается символом Cu ( Cuprum ).Для этого металла характерен ряд свойств: теплопроводность, прочность и упругость; а также он обладает высокими электролитическими качествами. Медь легко поддается обработке, является частью многих сплавов, что повышает ее химические и физические качества 1.

В промышленности медь применяют в таких отраслях как электротехника, машиностроение, строительстве, пищевая, химическая, аппаратостроение, сфера денежного обращения и ювелирное дело. Из меди производят электрические провода(монтажные, обмоточные, установочные, контактные), медные сплавы, медный купорос, в теплообменниках холодильных установках, различных трубопроводах, монеты, сплавы с золотом, обрамление для поделочных камней, создание серебровидных сплавов – мельхиор, изготовление знаков отличия, отливка скульптур 1.

Благодаря тому, что металл обладает низким удельным сопротивлением, его часто применяют в электротехнике. В электротехнике медь употребляют в очень чистом виде так как примеси резко сокращают электрическую проводимость. Используют для приготовления силовых кабелей, проводов и других проводников. Медные провода используются в обмотках энергосберегающих электроприводов и силовых трансформаторов. Для изготовления химической аппаратуры в машиностроении применяют сплав меди с другими металлами. Медь благодаря своей высокой вязкости и высокопластичности хорошо подходит для изготовления различных изделий и сложных узоров 1.

В пищевой промышленности медь используется как пищевая добавка Е519, как фиксатор окраски и консервант. Медный купорос применяют при выполнении строительных работ. Препарат наносят на рабочую поверхность. Медный купорос способствует: антисептической защите деревянных деталей от гниения, удалению ржавых пятен на поверхностях строений, нейтрализации протечек и т.д. Из-за того, что медь обладает высокой теплопроводностью, ее можно применять в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках к ним относят радиаторы охлаждения, кондиционирование и отопления, тепловых трубках 2, 3.

Медь имеет высокую механическую прочность и хорошую пригодность для механической обработки, поэтому ее применяют для производства труб. Медные бесшовные трубы получили широкое применение для транспортировки жидкостей и газов во внутренних системах водоснабжения, газоснабжения, отопления, системах кондиционирования и холодильных аппаратов 2, 3.

В наши дни медные монеты делают из алюминиевой бронзы — сплава меди с алюминия состав которой в сплаве примерно 4,5%-5,5%. Чтобы повысить прочность изделий к деформациям и истираниям, в ювелирном деле используются сплавы меди с золотом, так как чистое золото очень мягкий металл и нестойкий к механическим воздействиям.

Подчайнова В.Н., Симонова Л.Н. Медь. – М: Наука, 1990. – 279 с.

Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: справочник. М.: Инновационное машиностроение, 2016. – 360 с.

Смирягин, А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы: справочник / А.П. Смирягин, Н.А. Смирягина, А.В. Белова. – М.: Металлургия, 1974. – 488 с.

Сферы и области применения меди и её сплавов

Каждый человек имел дело с медью, а точнее с изделиями, которые содержат медь или же её сплавы. Этот металл настолько востребован во многих сферах человеческой жизни, что количества производимой меди попросту не хватает, чтобы полностью удовлетворить спрос на нее. Поэтому ныне популярна тема переработки изделий, содержащих данный металл. В данной статье речь пойдет о том, какие же сферы и области применения меди и его сплавов существуют на сегодняшний день. И поверьте, их огромное множество.

Свойства меди

Что же собой представляет медь? Это красновато — розовый металл, отличающийся мягкостью и ковкостью. Механические и физико — химические свойства — главные причины популярности меди. Пластичность, мягкость, высокие показатели теплопроводимости делают медь отличным вариантом для производства большого разнообразия изделий. Данный металл не боится низких температур. Напротив, при отрицательных температурах свойства меди становятся ещё лучше. Повышается прочность и пластичность материала и предел текучести становиться выше. Помимо этого вода, растворы щелочей и кислот (соляной и серной) никак не влияют на медь. Эти и множество других свойств обуславливают сферы и области применения меди.

Какие бывают сплавы меди?

Что касается сплавов меди, то самыми известными из них являются сплавы меди с оловом (бронза), с цинком (латунь), с никелем (мельхиор), с никелем и цинком (нейзильбер). Кроме перечисленных компонентов, которые вместе с медью образовывают сплав, также можно выделить марганец, золото, алюминий. Эти элементы, вместе с медью и другими соединениями, точно так же формируют сплавы. Их существует достаточно большое количество и каждый сплав отличается от другого определенным набором свойств.

Где применяют медь?

Данный металл популярен как в чистом виде, так и в соединении с другими элементами. Медь и его сплавы используются для производства медной проволоки, медных труб, кровли, кухонной утвари, украшений, декоративно – художественных изделий, монет, кондиционеров, разнообразных бытовых приборов, красителей для стекла. Так как медь необходима, для нормального функционирования живых организмов её также применяют для изготовления пищевых добавок. Рассмотрим сферы и области применения меди и её сплавов более подробно.

Области применения меди и его сплавов

И так, медь применяют для изготовления:

— медной проволоки. Одним из свойств меди является хорошая проводимость электрического тока, поэтому чистую медь используют для производства проволоки, которая присутствует в самых разных приборах и изделиях.

— медных труб. Как было сказано ранее, медь не вступает во взаимодействие с водой и вместе с антикоррозийными свойствами отлично подходит для изготовления водопроводных труб. Такие трубы надежды и будут служить достаточно долго.

— посуды. Антибактериальные свойства позволяют использовать медь для изготовления разнообразной посуды. Когда на поверхности посуды образовываются царапины, внутри них начинают развиваться патогенные микроорганизмы, а свойства меди не позволяет этим организмам развиваться с полной силой.

— медной кровли. Кровельные покрытия из меди весьма популярны, так как имеют большой срок эксплуатации. Не одно десятилетие такая кровля может надежно служить из-за образованного на ней налета – патины. Именно этот налет служит защитным покрытием меди от негативных внешних факторов (температур, ультрафиолетовых лучей).

— украшений и предметы декоры. Бытует мнение, что медь имеет лечебные свойства и поэтому из нее изготавливают разные украшения – браслеты, кольца, подвески. Медь удачно смотрится в качестве разных предметов декора, например, скульптур, уличных фонарей, люстр, дверных ручек и др.

На этом сферы и области применения меди и её сплавов не заканчиваются. Их качественные характеристики чрезвычайно выгодны. Именно поэтому медь была востребована много лет назад и в будущем не утратит своей популярности.

Все о меди

Медь — один из первых металлов, которые освоил человек. Она входит в структуру всех животных и растений. Как природный минерал, является представителем класса самородных элементов. Чаще встречается с примесью As, Au, Ag, Fe и других элементов, реже — в твердом с ними соединении. Как химическое вещество представляет собой металл повышенной пластичности, быстро покрывающийся оксидной пленкой, приобретая характерный желтовато-красный цвет. При отсутствии такого налета поверхность имеет розовый оттенок. Широкую популярность медь получила благодаря относительно простой технологии производства при небольшой температуре плавления.

Структура, свойства

Минерал в природе встречается в виде всевозможных соединений или самородков. Это могут быть пластинки, нити, сплошные массы, кристаллы, сгустки дендритов, другие соединения. В большинстве случаев ископаемые формирования покрыты тонким слоем малахита (зеленью), азурита (синевой), других элементов, образовавшихся в результате вторичных изменений. Структура кристаллов меди представляет собой кубическую центрированную по граням решетку с координационным числом 12для каждого из шести атомов, расположенных в центре каждой из плоскостей.

Основные свойства

• Цвет. Медь входит в четверку металлов, которые выделяются на фоне других «собратьев» характерным оттенком. Вместо серой либо серебристой поверхности ее фактура отличается желтовато-красным цветом. Он формируется в результате электронных переходов между полуопустошенными четвертыми и наполненными третьими орбитами атомов. Такая энергетическая разница характерна для волн оранжевых оттенков.
• Тепло- и электропроводность. Медь характеризуется повышенными параметрами тепло- и электропроводности, уступив первую позицию лишь серебру. Величина удельной электропроводности колеблется от 55,5 до 58 МСм/м при температуре +20 0С и стандартной влажности.
• Температурное сопротивление. Являясь диамагнетиком, желто-красный металл имеет сравнительно большой коэффициент сопротивления температуре, равный 0,4 %/0С. При этом, он мало изменяется при перепадах в довольно широком диапазоне.

Физико-механические особенности

Медь легко поддается всевозможным методам обработки, хорошо сплавляясь с всевозможными металлами. Наиболее популярными из них являются: мельхиор (с никелем), бронза (с оловом), и латунь (с цинком).

Химические особенности

Важной особенностью меди считается стойкость к коррозии. При стандартных условиях влажности она не окисляется. В то же время избыток влаги приводит к образованию карбоната меди. Хорошо взаимодействуя с серой, селеном и галогенами, пластичный металл не поддается воздействию кислоты.

Технология производства

Чаще всего медь производят из медного колчедана или медного блеска. Эти сульфидные руды являются наиболее распространенными в природе. Производство металла реализуется с использованием двух технологий: пирометаллургической — 90% или гидрометаллургической — 10%.

Пирометаллургическая

Производство меди с использованием пирометаллургического способа предполагает следующие процессы:

• Обогащение. Руда обогащается путем флотации (обработка водой) или окислительного обжига. В первом случае на выходе получают сырье с содержанием нужного элемента 10–35%. Второй вариант применяется, когда в рудном концентрате много серы, но мало меди (до 8–25%). Если минерал содержит 25–35% нужно элемента, его сразу плавят без предварительного обжига.
• Плавка. В зависимости от вида сырья (кусковое или порошкообразное) выполняется плавка в шахтной либо в отражательной печи при +1450 0С.
• Продувка. Чтобы активировать окисление и феррум, выполняется продувка штейна сжатым воздухом. Окислы переводятся в шлак, а сера — в оксид. На выходе получается черновой металл с содержанием до 1,6–0,6% примесей. Для их снижения проводится огневое рафинирование. В результате доля сторонних включений уменьшается до 0,5%.

Гидрометаллургическая

Суть гидрометаллургического способа состоит в обработке сырья слабым раствором серной кислоты. Такая технология применяется для производства меди из бедных руд. Преимуществом этого варианта является возможность получения металла без совместного извлечения из минерала драгоценных элементов.

Медный прокат и его применение

Медный прокат широко востребован в разных сферах, включая электротехнику, машиностроение, строительство, радиоэлектронику, другие отрасли. Основными его видами являются:

• Прутки — длинные изделия, изготовленные в результате холодного деформирования или прессования.
• Листы — плоские заготовки сечением 0,2–25 мм, полученные путем холодного либо горячего катания.
• Шины — разновидность листового проката в виде длинных полос.
• Трубы — полые профили, изготовленные с использованием технологии прессования или холодного деформирования.
• Проволока — тонкие и длинные изделия, полученные в результате многократного волочения прутков.

В качестве сырья для производства проката используются слитки (заготовки) из сплава марок М1, М2 или М3. Они отличаются в основном долей примесей. Соответственно, часть чистой меди в их структуре занимает не менее 99,9%(М1), 99,7%(М2) либо 99,5%(М3).