Zhrnutie na Hliník, meď a ich zliatiny

## Úvod Meď (Cu) a jej zliatiny sú dôležité priemyselné materiály s vynikajúcimi elektrickými, tepelnými a mechanickými vlastnosťami. Tento materiál vysvetlí, ako sa meď získava, aké má vlastnosti, aké základné skupiny zliatin poznáme a kde sa používajú. > **Definícia:** Meď je kov s chemickým symbolom $\ce{Cu}$, charakteristickou červenou farbou, vysokou elektrickou a tepelnou vodivosťou a dobrou tvárnosťou. ## 1. Výroba medi a hlavné rudy ### Ako sa meď vyrába - V prírode sa čistá meď vyskytuje zriedka. - Vyrába sa z rud, kde je viazaná so sírou, kyslíkom a inými prvkami. - Ruda sa taví a redukuje v peci na polotovar obsahujúci približne $60\%$ medi. - Polotovar sa následne najčastejšie elektrolyticky rafinuje na čistotu $99{,}92\%$ až $99{,}99\%$. ### Hlavné rudy - Chalkopyrit (veľmi rozšírený, aj na Slovensku) - Azurit - Kuprit > **Definícia:** Ruda je hornina obsahujúca kov v spojení s inými prvkami, z ktorej sa kov ekonomicky získava. ## 2. Vlastnosti medi - **Hustota:** $8900\text{ kg/m}^3$ (t. j. $8{,}9\ \text{kg}\cdot\text{dm}^{-3}$), približne 3× viac než hliník. - **Teplota topenia:** $1083\ ^\circ\text{C}$. - **Farba a kryštálová mriežka:** červená farba, kubická plošne centrovaná mriežka. - **Vodivosť:** vynikajúca tepelná a elektrická vodivosť; meď slúži ako etalón pri porovnávaní vodičov. - **Tvárnosť:** vysoká tvárnosť a húževnatosť pri normálnych teplotách; najvhodnejšia je tvárnosť za studena (zvyšuje pevnosť, znižuje ťažnosť). - **Korózia:** na suchom vzduchu je chemicky stála; vo vode ju chráni tenká vrstva oxidu, ktorá sa tvorí samovoľne. Did you know that meď má takú vysokú elektrickú vodivosť, že sa často používa ako štandard pri meraniach vodivosti? ## 3. Zliatiny medi — rozdelenie a príklady Zliatiny medi sa delia na **tvárne** a **zlievarenské**. Podľa zloženia ich rozdeľujeme hlavne na bronzy, mosadze a tombaky. ### A) Bronzy (Cu + prvok okrem zinku) - Cínový bronz (Cu + Sn) - Farba závisí od obsahu cínu: pri do $10\%$ je červený až žltý, pri $30\%$ až biely. - Zlievarenské bronzy obsahujú $10\%$ až $20\%$ $\ce{Sn}$ a sú vysoko odolné voči korózii. - Cínovo-olovnatý bronz (prídavok $\ce{Pb}$) - Olovo zlepšuje klzné vlastnosti; používa sa ako ložiskový materiál. - Hliníkový bronz - Vyniká dobrou tvárnosťou za studena. ### B) Mosadze (Cu + Zn, s obsahom Cu pod $90\%$) - Farba: svetložltá až tmavožltá. - Vlastnosti: vysoká pevnosť a ťažnosť. - Tvárnenie: tvárnia sa za studena (niektoré aj za tepla); tvárnené majú lepšie vlastnosti než odlievané. - Typy: - Hlbokoťažné mosadze: cca $70\%$ $\ce{Cu}$. - Automatové mosadze: obsahujú $1\text{–}3\%$ $\ce{Pb}$, čo zlepšuje obrobiteľnosť. - Tepelné spracovanie: používa sa rekryštalizačné žíhanie a žíhanie na zníženie pnutia (obrana pred koróznym praskaním). ### C) Tombaky (Cu + Zn, s obsahom Cu nad $80\%$) - Sú veľmi dobre tvárne a ľahko sa spájkujú. - Spracúvajú sa lisovaním, ťahaním a rezaním. > **Definícia:** Zliatina je materiál vytvorený kombináciou dvoch alebo viacerých prvkov, pričom výsledok má iné vlastnosti než pôvodné prvky. ## 4. Porovnanie zliatin (prehľadná tabuľka) | Zliatina | Hlavné zložky | Typické vlastnosti | Použitie | |---|---:|---|---| | Cínový bronz | $\ce{Cu} + \ce{Sn}$ | Odolný voči korózii, variabilná farba | Sochárstvo, ložiská, narážadlá | | Cínovo-olovnatý bronz | $\ce{Cu} + \ce{Sn} + \ce{Pb}$ | Dobré klzné vlastnosti | Ložiskové diely | | Hliníkový bronz | $\ce{Cu} +$ Al | Dobrý za studena, pevný | Mechanické diely | | Mosadz | $\ce{Cu} + \ce{Zn}$ | Tvárnosť, pevnosť, dobrá obrobiteľnosť | Armatury, hudobné nástroje, ozubené kolieska | | Tombak | $\ce{Cu} + \ce{Zn}$ (Cu $>80\%$) | Veľmi tvárny, ľahko spájkovateľný | Dekorácie, mosadzné plechy | ## 5. Praktické príklady a aplikácie - Elektrické káble a vodiče: meď kvôli výbornej vodivosti. - Trubky a armatury: mosadze pre dobrú mechanickú odolnosť a koróznu odolnosť. - Ložiská a súčiastky s klzným povrchom: bronzy s pridaným olovom. - Dekorácie a mincovníctv