Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Kraków, 10.11.2009Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Modelowanie w Inżynierii Materiałów Miedź i jej stopy Zieliński Bartłomiej Kurek Krzysztof.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Kraków, 10.11.2009Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Modelowanie w Inżynierii Materiałów Miedź i jej stopy Zieliński Bartłomiej Kurek Krzysztof."— Zapis prezentacji:

1 Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Modelowanie w Inżynierii Materiałów Miedź i jej stopy Zieliński Bartłomiej Kurek Krzysztof Przetocki Mateusz Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Kierunek: Informatyka Stosowana Kraków,

2 Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Plan prezentacji 1.Właściwości chemiczne i fizyczne 2.Uwagi historyczne 3.Zastosowanie 4.Wydobycie rudy 5.Wytwarzanie czystego metalu 6.Stopy miedzi i ich własności

3 Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Własności atomowe miedzi CechaWartośćJednostka SymbolCu Miejsce w układzie okresowym11 (IB), 4, d Masa atomowa63,546u Promień atomowy135pm Konfiguracja elektronowa[Ar]3d 10 4s 1 Poziom energetyczny2, 8, 18, 1 Stopień utlenienia1, 2, 3, 4

4 Własności fizyczne miedzi Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki CechaWartośćJednostka Stan skupieniastały Kolorczerwonobrunatny Gęstość8920kg/m 3 Temperatura topnienia1357K Temperatura wrzenia2840K Objętość molowa 7,11×10 -6 m³/mol Ciepło parowania300,3kJ/mol Ciepło topnienia13,05kJ/mol Opór właściwy1,7 ×10 -8 ΩmΩm

5 Izotopy miedzi Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki izotopwystępowanieokres połowicznego rozpaduprodukt rozpadu 63 Cu69,17% stabilny – izotop z 34 neutronami- 64 Cusyntetyczny 12,7 godz. 64 Ni 64 Zn 65 Cu30,83%stabilny – izotop z 36 neutronami - 67 Cusyntetyczny61,9 godz. 67 Zn

6 Historia miedzi Pierwszy metal wydobywany przez człowieka już kilka tysięcy lat p.n.e Łacińska nazwa cyprum pochodzi od Cypru, gdzie w starożytności wydobywano ten metal. Początkowo nazywano go metalem cypryjskim (łac. cyprum aes), a następnie cuprum. Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

7 Wydobycie miedzi na świecie Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

8 Wydobycie Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Największa kopalnia odkrywkowa Chuquicamata w Chile

9 Pozyskiwanie miedzi Występuje w ilości 55 ppm ( 0,0055% skorupy ziemskiej ) Miedź rodzima jest rzadko spotykana. Głównym źródłem tego metalu są minerały: Siarczki: chalkopiryt CuFeS 2 chalkozyn Cu 2 S bornit Cu 5 FeS 4 Węglany: azuryt Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 malachit Cu 2 CO 3 (OH) 2 Recykling Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki miedź rodzima

10 Zastosowanie miedzi Przemysł energetyczny – linie przesyłowe, uzwojenia prądnic Przemysł elektroniczny – obwody drukowane, złącza, radiatory Budownictwo – dachy, elementy instalacji np. CO, barwnik do szkła Dodatek stopowy – w celu poprawy własności mechanicznych i fizycznych Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

11 Zastosowanie miedzi Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

12 Czystość miedzi Czysta miedź jest jednym z najlepszych metali przewodzących 99,999% Cu (temp 20°C) – przewodność 59,5 S Minimalna ilość zanieczyszczeń znacznie obniża przewodność elektryczną, Wprowadzanie dodatki (As,Se,Te,Ag,Ti,Li) w celu uzyskania właściwości antykorozyjnych (do 0.1%), lub właściwości mechanicznych takich jak twardość, odporność na ścieranie(0.5-2%) Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

13 Wydobycie miedzi Złoża zalegające na niewielkich głębokościach: – górnictwo odkrywkowe Złoża zalegające głęboko: – górnictwo podziemne Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Kopalnia odkrywkowa w Cassa Grande (Arizona, USA)

14 Wzbogacanie rudy Ruda miedzi (wydobywana w Polskich złożach) zawiera 0.6-3% Cu, Koncentrat miedziowy do 30% Cu, Etapy wzbogacania: Mielenie rud, Flotacja, Odwadnianie koncentratu Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

15 Wzbogacanie rudy Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Źródło: kghm.pl

16 Wstępna obróbka - kruszenie Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Kruszarka stożkowa Wsad: ziarna o wielkości <40mm Proces: kruszenie Efekt: ziarna o wielkości <16mm Wsad: wstępnie przesiane kawałki rudy miedzi Proces: kruszenie Efekt: ziarna o wielkości <40mm Kruszarka młotkowa

17 Wstępna obróbka - mielenie Wsad: ziarna <16mm Proces: Mielenie ziaren Efekt: ziarna o wielkości <3mm Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Młyn kulowy Mielenie odbywa się w młynach bębnowych, - prętowych oraz kulowych

18 Wstępna obróbka - klasyfikacja Klasyfikacja polega na rozdziale (za pomocą klasyfikatora ) produktów mielenia na: gruboziarnisty drobnoziarnisty Gruboziarniste produkty są przekazywane do kolejnego mielenia. Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

19 Wzbogacanie rudy - flotacja Wsad: rozdrobniona ruda, Proces: zalewanie wsadu wodą, z dodatkami (np. kwasu siarkowego, amoniaku). Nadmuchiwanie od spodu sprężonym powietrzem. Efekt: Powstanie dużej ilości piany, związki miedzi przechodzą do piany, a zanieczyszczenia opadają na dno. Powstaje koncentrat o zawartości do 30%Cu Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

20 Odwadnianie koncentratu Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Zagęszczacz Dorra Prasa filtracyja Suszarka termiczna

21 Przetwarzanie Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Źródło: kghm.pl

22 Przetapianie w piecu szybowym Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Wsad: koncentrat z dodatkiem topników Proces: roztopienie koncentratu Efekt: powstaje kamień miedziowy (60% Cu)+ żużel

23 Przetapianie w konwertorze Wsad: kamień miedziowy (w stanie ciekłym) Proces : nadmuchiwanie powietrzem od spodu Efekt: spalenie większości zanieczyszczeń, powstaje miedź konwertorowa( 98% Cu) Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

24 Przetapianie w piecu anodowym Wsad: miedź konwertorowa, Proces: rafinacja ogniowa, dodanie powietrza oraz reduktora(gaz ziemny) Efekt: pozbycie się tlenków siarki, miedź anodowa 99% Cu Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

25 Elektroliza Elektroliza w roztworze siarczanu miedzi CuSO 4 z dodatkiem kwasu siarkowego H 2 SO 4 CuSO 4 -> Cu ++ + SO Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Otrzymanie 99,99% Cu

26 Stopy miedzi Stopy, w których główny metal to miedź Za wyjątkiem stopów ze srebrem i złotem (>10%) Bardzo rozpowszechnione materiały konstrukcyjne Podział: Odlewnicze Do przeróbki plastycznej Szczegółowy podział: Stopy wstępne miedzi Miedź stopowa Mosiądze Miedzionikle Brązy Stopy oporowe miedzi Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

27 Stopy wstępne miedzi Stopy pomocnicze, wytwarzane by ułatwić wprowadzanie dodatków stopowych lub technologicznych (odtlenianie) Dwu- lub trzyskładnikowe Np. stop z 50% aluminium stosowany jako dodatek przy produkcji brązów i mosiądzów aluminiowych Albo stop z 12% fosforu jako dodatek stopowy albo odtleniacz Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

28 Miedź stopowa Ogólna nazwa stopów do przeróbki plastycznej, zawierających nie więcej niż 2% głównego dodatku stopowego. Wyróżnia się: miedź arsenową, chromową, cynową, kadmową, manganową, niklową, siarkową, srebrową, tellurową i cyrkonową. Arsenowa: % As, elementy aparatury chemicznej, Chromowa: % Cr, elektrody zgrzewarek, Srebrowa: % Ag, uzwojenia silników elektrycznych, luty, elektrody do spawania. Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

29 Mosiądze = miedź + cynk>2% Cechy: kolor żółty, różowo-czerwony, srebrny odporne na korozje, ciągliwe, do przeróbki plastycznej, dobre własności odlewnicze Zastosowanie: Wyroby armatury, osprzęt odporny na wodę morską, śruby okrętowe, okucia budowlane, przemysł maszynowy, samochodowy, elektrotechniczny, okrętowy, samolotowy, precyzyjnym, chemiczny Korozja: Odcynkowanie w miękkiej zawierającej chlor wodzie Sezonowe pękanie po umocnieniu przez zgniot, zapobieganie: odprężenie po zgniocie, unikanie przechowywania na wolnym powietrzu Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

30 Mosiądze = miedź + cynk>2% Odlewnicze: Zn + Mn, Fe + Inne (Pb, Sn, Al, Ni, Si) Cechy: + Rzadkopłynne i dobrze wypełniają formy – dobre na odlewy płaskie, kokilowe, pod ciśnieniem. - skłonność cynku do parowania (907°C), topić pod przykryciem i nie przegrzewać - Duży skurcz odlewniczy (1.8-2%) Do przeróbki plastycznej Dwuskładnikowe: do 40.5% Zn Wieloskładnikowe Ołowiowe: Zn + Pb Bezołowiowe (mosiądze specjalne): Zn + inne (As, Sn, Al, Ni, Si) Wysokoniklowe: % Ni Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

31 Wykres fazowy Cu-Zn Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Fazy: α, β, β, γ, δ, ε, η Mosiądze: 45%>Zn α – sieć regularna płasko centrowana β – sieć regularna przestrzennie centrowana, nieuporządkowane ułożenie atomów β – uporządkowane ułożenie atomów

32 Mikrostruktura Cu-Zn Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki CuZn40, stan lany, powiększenie 8x8x1.25, iglasta struktura CuZn40Al2, po przeróbce plastycznej, struktura dwufazowa, powiększenie 12,5x8x1.25 α + β.

33 Miedzionikle = miedź + nikiel>2% Stopy do przeróbki plastycznej Dodatki: Mn, Sn, Fe Bardzo dobra odporność na korozje i ścieranie Dobra plastyczność Zastosowanie: Blachy, taśmy, Pręty, rury, druty Monety (MN25) Elementy sprężynujące, połączenia wtykowe, przełączniki Rury wymienników ciepła, elementy urządzeń klimatyzacyjnych Oporniki urządzeń pomiarowych, elementy elektroniczne Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

34 Brązy = miedź + 2% < Sn, Al, Si, Be, Pb Podział: odlewnicze oraz do przeróbki plastycznej Wg dodatku stopowego (brązy cynowe, aluminiowe, …) Dwu- oraz wieloskładnikowe Cechy: Bardzo dobre własności odlewnicze (szczególnie +Sn) Duża odporność korozyjna, wytrzymałość odporność na ścieranie, lepsze własności ślizgowe niż mosiądze Zastosowanie: Dawniej: miecze, ozdoby, naczynia, Skomplikowane kształty, pomniki Armatura wodna i parowa, panewki do łożysk ślizgowych Koła zębate Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

35 Wykres fazowy Cu-Sn Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Fazy: α, β, γ, δ (α+δ), ε, η Brązy cynowe: 20%>Sn α – roztwór stały cyny w miedzi δ– krystalizuje w złożonej sieci układu regularnego, duża twardość i kruchość

36 Wykres fazowy Cu-Al – Brązy aluminiowe (Brązale) Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Fazy: α, β, γ, Brązy aluminiowe: 11%>Al Wyróżniamy: Stopy proste złożone (+Fe, Mn, Ni)

37 Stopy oporowe miedzi To stopy z niklem (<41%), cynkiem (<28%), manganem (<13%), aluminium (<3.6%) bądź żelazem (<1.5%) np.: konstantan, nikielina, nowe srebro Cechy: Struktura jednofazowa Stosunkowo wysoki opór elektryczny Mały współczynnik cieplny oporu Stabilnością ww. własności Zastosowanie: Elektryczne oporniki pomiarowe Rozruszniki Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki

38 Kraków, Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Bibliografia: Wykład o stopach miedzi, dr inż. Walenty Jasiński, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Z. Górny, J.Sobczak. Nowoczesne tworzywa odlewnicze na bazie metali nieżelaznych. Wykłady z Materiałoznawstwa, prof. dr hab. inż. Henryk Adrian


Pobierz ppt "Kraków, 10.11.2009Miedź i jej stopy - Zieliński, Kurek, Przetocki Modelowanie w Inżynierii Materiałów Miedź i jej stopy Zieliński Bartłomiej Kurek Krzysztof."

Podobne prezentacje


Reklamy Google