Купрум — сплав меди и никеля¶
Купрум — историческое и техническое название медно-никелевого сплава, состоящего преимущественно из меди (Cu) и никеля (Ni). В современной российской и зарубежной металлургической практике сплавы этой системы чаще обозначают как мельхиор (при содержании никеля 5–30 %) или купроникель (при содержании никеля 10–45 %). Слово «купрум» происходит от латинского cuprum — медь, что отражает основу сплава.
¶Состав и марки
Купрум относится к простым бинарным сплавам системы Cu–Ni. Основные российские марки:
| Марка | Содержание Ni, % | Примечание |
|---|---|---|
| МН 19 | 18–20 | Классический мельхиор, монетные сплавы |
| МНЖМ 30-1 | 29–32, Fe 1,8–2,0, Mn 0,5–1,0 | Жаропрочный мельхиор, пароперегреватели |
| МНМц 28-2,5-1,5 | 27–29, Mn 2,3–2,7, Si 1,3–1,6 | Кремнистый мельхиор, коррозионно-стойкий |
| КМН | 5–7 | Латунный купрум, электротехнические изделия |
Никель полностью растворяется в меди, образуя непрерывный ряд твёрдых растворов с кубической гранецентрированной решёткой. Поэтому купрумы не образуют хрупких интерметаллидов и обладают равномерными свойствами по всему диапазону концентраций.
¶Основные свойства
Купрумы сочетают коррозионную стойкость меди с повышенной прочностью и упругостью никеля.
- Плотность — 8800–8900 кг/м³.
- Температура плавления — 1150–1250 °C в зависимости от состава.
- Электропроводность — 4–10 % от меди (с ростом содержания никеля падает).
- Коррозионная стойкость — высокая в пресной и морской воде, в атмосфере, в аммиачных и сернистых средах.
- Механические свойства — предел прочности при растяжении 380–550 МПа в холоднодеформированном состоянии, относительное удлинение 2–40 %.
Сплавы купрума обладают серебристо-белым цветом, что позволяет использовать их как дешёвую замену серебра в декоративных и монетных целях. С увеличением содержания никеля цвет сплава становится более светлым.
¶Производство
Основной технологический маршрут получения купрума включает:
- Плавку электролитической меди и никеля в индукционных или дуговых печах.
- Рафинирование кислородно-восстановительными циклами для удаления примесей.
- Литьё заготовок — слитков, державок, полос.
- Горячую и холодную деформацию — проковку, прокат, волочение.
В России крупнейшими производителями медно-никелевых сплавов исторически являются Норильский никель, Кольская горно-металлургическая компания и Подольский механический завод. Основные мировые поставщики купрумов — Китай, Финляндия, Германия и Канада.
¶Применение
¶Судостроение и морское дело
Наиболее массовое применение купрум нашёл в качестве обшивочного и трубного материала для судов. Мельхиоровые трубы применяются в котельных установках, конденсаторах и теплообменниках, работающих на морской воде. Обшивка корпусов судов медно-никелевым листом (5–10 % Ni) предотвращает обрастание водорослями и ракушками.
¶Монетное дело
Купрум (МН 19) используется для чеканки монет и жетонов. В СССР из мельхиора чеканились монеты достоинством от 10 копеек до 1 рубля (1961–1991 годы). В современной России из сплава с содержанием никеля 25 % чеканятся монеты достоинством 1, 2, 5 и 10 рублей.
¶Электротехника
Купрумы применяются для изготовления резисторов, шунтов, токоведущих элементов, работающих при повышенных температурах. Сплавы с 5–40 % Ni обладают высоким удельным сопротивлением и малым температурным коэффициентом сопротивления.
¶Химическое оборудование
Жаропрочный мельхиор МНЖМ 30-1 применяется для пароперегревателей, работающих при температурах до 500 °C и высоком давлении. Кремнистые мельхиоры устойчивы в серной и соляной кислотах.
¶Бытовые изделия
Из купрума изготавливают посуду, столовые приборы, ювелирные изделия, медали и нагрудные знаки. Сплав не вызывает аллергии и не окисляется при контакте с пищевыми продуктами.
¶Экология и переработка
Купрумы полностью пригодны для вторичной переработки. Лом и отходы медно-никелевых сплавов переплавляются без потери качества, что делает их экономически привлекательными. В России действуют нормативы предельно допустимых концентраций никеля в водных объектах, что ограничивает использование купрумов в ряде применений.
¶Историческая справка
Медно-никелевые сплавы были известны ещё в Древнем Китае, где из них отливали монеты. В Европе промышленное производство мельхиора началось в 1819 году в Германии компанией Bleibtreu. В СССР производство купрумов было налажено в 1930-е годы на Подольском механическом заводе и в Норильске.
Источники:
- ГОСТ 492-2006. Сплавы медно-никелевые (мельхиоры). Технические условия.
- Савицкий Е. М. «Технология цветных металлов и сплавов». — М.: Металлургия.
- Лашко Ф. И., Лашко-Звездина Н. Ф. «Пайка металлов». — Л.: Машиностроение.
- Котляр Б. И. «Металловедение цветных металлов». — М.: Металлургия.
- Полкин С. Я. «Медно-никелевые сплавы». — Л.: Металлургия.