2. ábra. A réz elıállítása

Átírás

1 A réz: (vörösréz) A réz (Cuprum) vegyjele: Cu, neve Ciprus szigetének nevébıl származik, amely már az ókorban fontos rézlelıhely volt. A réz folyamatosan 100%-ban újrahasznosítható anélkül, hogy tulajdonságai változnának. A réz elıállítása: A réz az acél és az alumínium után a legnagyobb mennységben használt fém. Chile, az Amerikai Egyesült Államok és Indonézia jelenleg a világ három legnagyobb réztermelıje A réz természetben termésrezet tartalmazó ércekben, szulfidos ércekben és oxidos ércekben fordul elı. A legegyszerőbben a termésrezet tartalmazó ércekbıl lehetne elıállítani a rezet, de ezek elıfordulása rendkívül ritka, ezért a leggyakrabban elıforduló szulfidos ércbıl a kalkopiritbıl (CuFeS 2) történik a réz elıállítása. Az elıállítás folyamatát és termékeit szemlélteti a 2. ábra 2. ábra. A réz elıállítása

2 Rézbıl készült félgyártmányok: Anyagminıségek jelölése: - E-Cu: jó villamos vezetı Cu 99,9%, a hegesztésre vagy keményforrasztásra való alkalmasság nem követelmény, elıgyártmányok és öntvények készítésre alkalmas - SE-Cu: jó villamos vezetı Cu 99,9%, jól alakítható, hegeszthetı, keményforrasztható - SF-Cu:, a villamos vezetıképesség nem követelmény Cu 99,9%, jó mechanikai tulajdonságok, hegeszthetı, keményforrasztható, elıgyártmányok készítésére - OF-Cu: nagytisztaságú (Cu 99,95%), oxigénmentes réz elıgyártmányok készítésére, hegeszthetı és elıforrasztható Az MSZ EN 1057:2006 szabvány alapján a SF- Cu és OF-Cu helyett a Cu -DHP vagy CW024A a jele foszforral dezoxidált, nagytisztaságú réznek (Cu + Ag min 99,90% és 0,015% P 0,040%), Hengerelt termékek: a vörösréz lemezek és szalagok(3. ábra), melyeket hideghengerléssel és nyújtva egyengetve állítanak elı a felhasználási területnek megfelelı anyagminıségben. Alkalmazható anyagminıségek: SE-Cu, E-Cu, SF-Cu Az E-Cu és SE-CU lemezeknek a vezetıképessége jobb, az SF-Cu lemezek mechanikai tulajdonságai kedvezıbbek. SF-Cu lemezeket akkor alkalmaznak, ha a korrózióállóság a fontos és nagyobb tisztaságú ötvözetre van szükség. A lemezek lágy, félkemény, kemény kivitelben készülnek. Felhasználási területük: - Híradástechnika, automatizálási terület - Díszítıelemenként - Burkolóanyagként - Élelmiszeriparban - Lepárlók, üstök anyagaként - Külsı és belsı építészetben (tetıfedésre, bádogosipari anyagaként) - Tömítı alátétként (magasnyomású hidralikus berendezéseknél) - Fémnyomott, mélyhúzott termékek gyártása - Érme, kitőzı Jelvény, plakett készítésére - Lámpa gyártásra 3. ábra. Vörösréz lemezek 2

3 Húzott, sajtolt termékek: A varratnélküli vörösréz csövek 3 izzó réztuskó elıgyártmányból meleghengerléssel, vagy melegsajtolással, majd több lépésben történı hideghúzással készülnek. A belsı átmérı beállításához repülıdugót használnak. (4. ábra) A rézcsövek kialakítását a különbözı célokra szabványok írják elı. Például a MSZ EN 1057:2006 szabvány a varrat nélküli, kör szelvényő rézcsövek kialakítását, anyagminıségét írja elı vízhez és gázhoz valamint egészségügyi és főtési alkalmazásra. A szabvány alapján a rézcsöveket különbözı keménységgel, szálban vagy tekercsben hozzák forgalomba lágy (R220) rézcsı, félkemény (R250) rézcsı és kemény (R250) rézcsı megjelöléssel. A réz szilárdsága hidegalakítással növelhetı és hevítéssel ismét csökkenthetı. Lágy és félkemény csövek elıállításához a szilárdság közbensı hıkezeléssel, majd ezt követı hidegalakítással a kívánt értékre beállítható. 4. ábra. A rézcsövek elıállítása 4 3 MSZ EN 1057:2006 (Réz és rézötvözetek. Varrat nélküli, kör szelvényő rézcsövek vízhez és gázhoz, egészségügyi és főtési alkalmazásra)

4 5. ábra. Vörösréz csövek 5 Vörösréz rudak A rudak különbözı profillal (kör, négyszög, hatszög, lapos rúd) készülnek a felhasználói igényeknek megfelelı összetételben (SE-Cu, E-Cu, Sf-Cu) A rézbıl készült rudak kiváló elektromos és hıvezetı képességének köszönhetıen a villamosiparban például vezetısínként, villamos érintkezıként, kollektor szegmensként építik be. Az ipar egyéb területein mint tartó és díszítıelemként, szegélyek, keretek, csavarok kerülnek felhasználásra 6. ábra. Vörösréz rudak 6

5 Vörösréz huzalok: Húzással készülnek, szabadon, illetve csévére tekercselve SE-Cu, E-Cu anyagminıségekben. Állapotuk lehet lágy, félkemény, kemény. Kiváló az elektromos-, és hıvezetı képességük mechanikai tulajdonságaik és korrózióállóságuk. Bevonható, galvanizálható és jól lakkozható (szigetelésként transzformátorokba) Leggyakoribb felhasználási területek: - Elektrotechnikai elektronikai elemekben A kiskeresztmetszető ún. hajszálhuzalok az elektronikai kapcsoló és a vezérlı elemek tekercseinek alapanyagai A nagyobb keresztmetszető huzalokat széles körben alkalmazzák gyenge és erısáramú vezetékhuzalként - Díszmő ipari alkatrészek (szegecs, csavar), ékszerek készítésénél - Kötözı huzalként (galvánozásnál) 7. ábra. Vörösréz huzalok A réz tulajdonságai: Fizikai jellemzők: A kémiailag tiszta réz kohóréz, katódréz) színe vörös. A villamos vezetıképessége jó (az ezüst után a második legjobb vezetıanyag), de az ötvözık és szennyezık hatására jelentıs mértékben csökken. Hıtágulása kétszerese az acél hıtágulásának. Laponközéppontos kockarácsú, nem mágnesezhetı fém

6 Fizikai jellemzı Érték Olvadáspont 1083 C Sőrőség 8,9 kg/dm 3 Villamos vezetıképesség 58 m/ωmm 2 Hıtágulási együttható 17*10-6 mm/m C Kémiai tulajdonságai: - A periódusos rendszer I. b oszlopának 29. rendszámú eleme - Kémiai szempontból passzív fémnek tekinthetı, mert a fémek aktivitási 7 sorában a hidrogén (H) után helyezkedik el. (8. ábra). Kémiai passzivitása miatt csak a tömény oxidáló savak (kénsav, salétromsav) oldják, míg a híg savakban Pl. sósavban) nem oldódik - Azok a fémek, melyek a réznél alacsonyabb elektrokémiai standardpotenciálúak (aktívabbak), tönkremennek a kialakuló elektrokémiai korrózió miatt. 8. ábra. A fémek aktivitási sora - Korrózióállósága jó, a nedves levegı megtámadja a felületét, de a levegı széndioxid tartalmával zöld színő réz-karbonát képez (patina) amely megvédi a külsı, környezeti hatásoktól. 7 A fémek aktivitási sorában a sorban elırébb elhelyezkedı fém ki tudja szorítani vegyületeibıl a utána következıt

7 Mechanikai tulajdonságok: - A réz közepesen kemény (~60HB) fém - Szakítószilárdsága Rm = MPa, melynek értéke hidegalakítással növelhetı MPa értékre Magyarázat: hidegalakítás hatására a szemcseszerkezet torzul és fokozatosan egyre jobban ellenáll a külsı alakító erınek, az anyag keménysége, szakítószilárdsága nı. Az alakítási keményedést a kristályszerkezetben lejátszódó folyamatok okozzák. Egy keményedési határ elérése után a további képlékeny alakításnál elkerülhetetlen a repedések kialakulása és az anyag törése, ezért hıkezelést kell alkalmazni (pl. újrakristályosító hıkezelés, lágyítás) - Nyúlása: A = 40-50%, mely a keménység növekedésével csökken - A réz szilárdsági jellemzıinek javítása ötvözéssel is elérhetı Technológiai tulajdonságai: - képlékenyen alakítható - Nehezen önthetı (nagy gázoldó képesség, sőrőn folyó) - Forgácsolásra inkább ötvözeteit alkalmazzák - jól hegeszthetı, de figyelembe kell venni jó hıvezetı és hidrogénoldó képességét - A rézötvözetek hıvezetı képessége a színrézénél jóval kisebb. Mivel az ötvözık jelentıs része oxigénelvonó hatású, a rézötvözetek könnyebben hegeszthetık, nehezíti azonban a hegeszthetıséget, hogy néhány ötvözıelem (pl. Zn) kisebb hımérsékleten párolog. 8 A réz alkalmazása: - Vezetıanyagként, elektromotorokban, generátorokban - Építészetben (tetık, ajtók) - Épületgépészetben a víz, gáz, főtés csıvezetékei - sőrített levegı vezetékei - hıcserélıkben A réz fontosabb ötvözetei: A réz ötvözıi: Korlátlanul oldódnak a rézben: - Mangán (Cu-Mn mangánbronz) - Nikkel: (Cu-Mn nikkelbronz)

8 Alkalmazásuk: villamos ellenállásanyagok Korlátoltan oldódnak a rézben: - Cink (Cu-Zn sárgaréz) - Ón (Cu-Sn ónbronz) - Alumínium (Cu-Al Alumíniumbronz) Alkalmazásuk: szerkezeti anyagok Nem oldódnak a rézben: - Ólom (Cu-Pb ólombronz) Alkalmazása: csapágyanyagok - Magnézium (Cu - Mg magnéziumbronz) - Kadmium (Cu - Cd kadmiumbronz) Alkalmazásuk: villamos vezeték anyagok A rézötvözetek fıbb csoportjait mutatja be a 9. ábra. 9. ábra. A rézötvözetek felosztása