Латунь - Brass

Латунь представляет собой сплав из меди и цинка , в пропорциях , которые могут быть изменены , чтобы достичь той или иной механические, электрические и химические свойства. Это замещающий сплав : атомы двух составляющих могут заменять друг друга в пределах одной и той же кристаллической структуры.

Латунь похожа на бронзу , еще один сплав, содержащий медь, в котором вместо цинка используется олово . И бронза, и латунь также могут содержать в небольших количествах ряд других элементов, включая мышьяк , свинец , фосфор , алюминий , марганец и кремний . Исторически различие между двумя сплавами было менее последовательным и четким, и современная практика в музеях и археологии все чаще избегает обоих терминов для исторических объектов в пользу более общего « медного сплава ».

Латунь издавна является популярным материалом для украшения из-за своего яркого золотого внешнего вида; используется для выдвижных ящиков и дверных ручек . Он также широко используется для изготовления посуды благодаря таким свойствам, как низкая температура плавления, высокая обрабатываемость (как с ручными инструментами, так и с современными токарными и фрезерными станками), долговечность, а также электрическая и теплопроводность .

Латунь по-прежнему широко используется в приложениях, где требуется устойчивость к коррозии и низкое трение , таких как замки , петли , шестерни , подшипники , гильзы для боеприпасов , застежки-молнии , сантехника , шланговые соединения , клапаны и электрические вилки и розетки . Он широко используется для изготовления музыкальных инструментов, таких как рожки и колокольчики , а также используется в качестве заменителя меди при изготовлении бижутерии , модных украшений и других бижутерии. Состав латуни, как правило, 66% меди и 34% цинка, делает ее подходящей заменой ювелирным изделиям на основе меди, поскольку она демонстрирует большую устойчивость к коррозии. Латунь часто используется в ситуациях, когда важно, чтобы не возникло искр , например, в арматуре и инструментах, используемых вблизи легковоспламеняющихся или взрывоопасных материалов.

Характеристики

Латунь более пластична, чем бронза или цинк. Относительно низкая температура плавления латуни (от 900 до 940 ° C, от 1650 до 1720 ° F, в зависимости от состава) и ее характеристики текучести делают ее относительно простым материалом для литья. Изменяя пропорции меди и цинка, можно изменять свойства латуни, что позволяет использовать твердые и мягкие латуни. Плотность латуни составляет от 8,4 до 8,73 г / см ³ (0,303 до 0,315 фунтов / куб в).

Сегодня почти 90% всех латунных сплавов перерабатываются. Поскольку латунь не является ферромагнитной , ее можно отделить от лома черных металлов, пропустив лом рядом с мощным магнитом. Лом латуни собирается и транспортируется в литейный цех, где его переплавляют и перерабатывают в заготовки . Заготовки нагревают и экструдируют до желаемой формы и размера. Общая мягкость латуни означает, что ее часто можно обрабатывать без использования смазочно-охлаждающей жидкости , хотя есть и исключения.

Алюминий делает латунь более прочной и устойчивой к коррозии. Алюминий также вызывает образование очень полезного твердого слоя оксида алюминия (Al ₂ O ₃ ) на поверхности, которая является тонкой, прозрачной и самовосстанавливающейся. Олово имеет аналогичный эффект и находит свое применение, в частности, в морской воде (морская латунь). Комбинации железа, алюминия, кремния и марганца делают латунь износостойкой и износостойкой . Примечательно, что добавление всего лишь 1% железа к латунному сплаву приведет к получению сплава с заметным магнитным притяжением.

Латунь подвержена коррозии в присутствии влаги, хлоридов , ацетатов , аммиака и некоторых кислот. Это часто происходит, когда медь реагирует с серой с образованием коричневого, а затем и черного поверхностного слоя сульфида меди, который при регулярном воздействии слабокислой воды, такой как городская дождевая вода, может затем окисляться на воздухе, образуя патину из зелено-синего сульфата меди. . В зависимости от того, как образовался сульфидный / сульфатный слой, этот слой может защитить нижележащую латунь от дальнейшего повреждения.

Хотя медь и цинк имеют большую разницу в электрическом потенциале , полученный латунный сплав не подвергается внутренней гальванической коррозии из-за отсутствия коррозионной среды внутри смеси. Однако, если латунь находится в контакте с более благородным металлом, таким как серебро или золото, в такой среде, латунь подвергнется гальванической коррозии; и наоборот, если латунь контактирует с менее благородным металлом, таким как цинк или железо, менее благородный металл подвергнется коррозии, а латунь будет защищена.

Ведущий контент

Чтобы улучшить обрабатываемость латуни, часто добавляют свинец в концентрации около 2%. Поскольку свинец имеет более низкую температуру плавления, чем другие составляющие латуни, он имеет тенденцию мигрировать к границам зерен в виде глобул при охлаждении после литья. Рисунок, который глобулы образуют на поверхности латуни, увеличивает доступную площадь поверхности свинца, что, в свою очередь, влияет на степень выщелачивания. Кроме того, при резке свинцовые шарики могут размазываться по поверхности. Эти эффекты могут привести к значительному вымыванию свинца из латуни со сравнительно низким содержанием свинца.

В октябре 1999 года генеральный прокурор штата Калифорния подал в суд на 13 основных производителей и дистрибьюторов по поводу содержания свинца. В ходе лабораторных испытаний исследователи штата обнаружили, что средний латунный ключ, новый или старый, превышал пределы Калифорнийского положения 65 в среднем в 19 раз, предполагая, что его нужно использовать дважды в день. В апреле 2001 года производители согласились снизить содержание свинца до 1,5% или столкнулись с требованием предупреждать потребителей о содержании свинца. Клавиши, покрытые другими металлами, не подвержены осадке и могут продолжать использовать латунные сплавы с более высоким процентным содержанием свинца.

Также в Калифорнии материалы, не содержащие свинца, должны использоваться для «каждого компонента, который контактирует со смачиваемой поверхностью труб и трубопроводной арматуры, сантехнической арматуры и приспособлений». С 1 января 2010 года максимальное количество свинца в «бессвинцовой латуни» в Калифорнии было снижено с 4% до 0,25% свинца.

Коррозионно-стойкая латунь для тяжелых условий эксплуатации

Устойчивые к обесцинкованию ( DZR или DR) латуни, иногда называемые CR ( коррозионностойкие ), используются там, где существует большой риск коррозии и где обычные латуни не соответствуют требованиям. Применения с высокими температурами воды, присутствием хлоридов или водой другого качества ( мягкая вода ) имеют значение. DZR-латунь отлично подходит для систем водогрейных котлов . Этот латунный сплав необходимо производить с большой осторожностью, уделяя особое внимание сбалансированному составу и надлежащим производственным температурам и параметрам, чтобы избежать долговременных отказов.

Примером латуни DZR является латунь C352, содержащая около 30% цинка, 61–63% меди, 1,7–2,8% свинца и 0,02–0,15% мышьяка. Свинец и мышьяк значительно подавляют потерю цинка.

«Красные латуни», семейство сплавов с высоким содержанием меди и, как правило, менее 15% цинка, более устойчивы к потере цинка. Один из металлов, называемых «красной латунью», - это 85% меди, 5% олова, 5% свинца и 5% цинка. Медный сплав C23000, также известный как «красная латунь», содержит 84–86% меди, по 0,05% железа и свинца, а остальное - цинк.

Другой такой материал - бронза из семейства красных латуни. Сплавы из бронзы содержат примерно 88% меди, 8-10% олова и 2-4% цинка. Свинец может быть добавлен для облегчения обработки или для подшипниковых сплавов.

«Морская латунь», используемая в морской воде, содержит 40% цинка, но также 1% олова. Добавление олова подавляет выщелачивание цинка.

NSF International требует латуни с более чем 15% цинка, используемые в трубопроводах и водопроводной арматуры , чтобы быть обесцинкованию устойчивостью.

Использование в музыкальных инструментах

Высокая пластичность и обрабатываемость, относительно хорошая устойчивость к коррозии и традиционно приписываемые акустические свойства латуни сделали ее обычным металлом для изготовления музыкальных инструментов , акустические резонаторы которых состоят из длинных, относительно узких трубок, часто свернутых или свернутых для компактности. ; серебро и его сплавы и даже золото использовались по тем же причинам, но латунь является наиболее экономичным выбором. В совокупности известные как медные духовые инструменты , они включают тромбон , тубу , трубу , корнет , баритонный рожок , эуфониум , теноровый рожок и валторну , а также многие другие « рожки », многие из которых принадлежат к разным по размеру семьям, например, саксорны .

Другие духовые инструменты могут быть изготовлены из латуни или других металлов, и действительно, большинство современных студенческих флейт и пикколо сделаны из некоторой разновидности латуни, обычно из мельхиорового сплава, похожего на мельхиор / германское серебро . Кларнеты , особенно низкие кларнеты, такие как контрабас и субконтрабас , иногда изготавливаются из металла из-за ограниченных запасов плотных, мелкозернистых тропических твердых пород дерева, которые традиционно предпочитаются для небольших деревянных духовых инструментов . По той же причине некоторые низкие кларнеты, фаготы и контрафаготы имеют гибридную конструкцию с длинными прямыми деревянными секциями и изогнутыми соединениями, грифом и / или металлическим колоколом. Использование металла также позволяет избежать риска подвергнуть деревянные инструменты изменениям температуры или влажности, которые могут вызвать внезапное растрескивание. Несмотря на то, что саксофоны и саррузофоны классифицируются как деревянные духовые инструменты, они обычно изготавливаются из латуни по тем же причинам, а также потому, что их широкие конические отверстия и тонкостенные корпуса легче и эффективнее изготавливать из листового металла, чем из дерева.

Основа большинства современных деревянных духовых инструментов, в том числе инструментов с деревянным корпусом, также обычно изготавливается из сплава, такого как нейзильбер / германское серебро. Такие сплавы жестче и долговечнее, чем латунь, из которой изготавливаются корпуса инструментов, но их можно обрабатывать простыми ручными инструментами - благо для быстрого ремонта. В мундштуки обоих духовых инструментов и, реже, деревянные духовые инструменты часто изготавливаются из латуни среди других металлов , как хорошо.

Наряду с медными духовыми инструментами, наиболее заметное использование медных духовых инструментов в музыке - это различные ударные инструменты , в первую очередь тарелки , гонги и оркестровые (трубчатые) колокола (большие «церковные» колокола обычно делаются из бронзы ). Маленькие колокольчики и « колокольчик » также обычно изготавливают из латуни.

Гармоника является язычковыми музыкальными инструментами , также часто сделан из латуни. В органных трубах семейства тростниковых в качестве тростника используются латунные полоски (называемые язычками), которые бьют по луку-шалоту (или «пробивают» лук «насквозь» в случае «свободного» тростника). Хотя малые барабаны не входят в состав латунной секции, они также иногда изготавливаются из латуни. Некоторые части электрогитары также сделаны из латуни, особенно блоки инерции на тремоло-системах из-за ее тональных свойств, а также гайки и седла для струн из-за тональных свойств и низкого трения.

Бактерицидные и противомикробные препараты

В бактерицидных свойствах меди наблюдались на протяжении многих веков, особенно в морской среде , где он предотвращает обрастания . В зависимости от типа и концентрации патогенов и среды, в которой они находятся, латунь убивает эти микроорганизмы в течение нескольких минут или часов контакта.

Большое количество независимых исследований подтверждают этот антимикробный эффект даже в отношении устойчивых к антибиотикам бактерий, таких как MRSA и VRSA. Механизмы антимикробного действия меди и ее сплавов, включая латунь, являются предметом интенсивных и постоянных исследований.

Сезонное растрескивание

Латунь подвержена коррозионному растрескиванию под напряжением , особенно из-за аммиака или веществ, содержащих или выделяющих аммиак. Проблема иногда известна как сезонное растрескивание после того, как она была впервые обнаружена в латунных патронах, используемых для винтовочных боеприпасов в 1920-х годах в британской индийской армии . Проблема была вызвана высокими остаточными напряжениями из-за холодной штамповки корпусов во время производства, а также химическим воздействием следов аммиака в атмосфере. Картриджи хранились в стойлах, и в жаркие летние месяцы концентрация аммиака возрастала, что приводило к появлению хрупких трещин. Проблема была решена путем отжига гильз и хранения картриджей в другом месте.

Типы

Учебный класс	Пропорция по весу (%)		Примечания
	Медь	Цинк
Альфа-латуни	> 65	<35	Латуни Alpha податливы, могут обрабатываться в холодном состоянии и используются при прессовании, ковке и т. Д. Они содержат только одну фазу с гранецентрированной кубической кристаллической структурой . Благодаря высокому содержанию меди эти латуни имеют более золотистый оттенок, чем другие. Альфа-фаза представляет собой твердый раствор замещения цинка в меди. По свойствам он близок к меди, прочен, прочен и довольно трудно поддается обработке. Лучшая формуемость - с 32% цинка. Сюда относятся коррозионно-стойкие красные латуни с содержанием цинка не более 15%.
Альфа-бета латунь	55–65	35–45	Также называемые дуплексной латуни , они подходят для горячей обработки. Они содержат как α, так и β 'фазы; β'-фаза является упорядоченной объемно-центрированной кубической с атомами цинка в центре кубов, и она тверже и прочнее, чем α. Латунь альфа-бета обычно подвергается горячей обработке. Более высокое содержание цинка означает, что эти латуни ярче, чем альфа-латуни. При 45% цинка сплав имеет самую высокую прочность.
Бета-латуни	50–55	45–50	Бета-латунь можно обрабатывать только горячим способом, она тверже, прочнее и подходит для литья. Высокое содержание цинка и низкое содержание меди означает, что это одни из самых ярких и наименее золотистых из обычных латуни.
Гамма-латуни	33–39	61–67	Есть также гамма-латуни Ag-Zn и Au-Zn, Ag 30–50%, Au 41%. Гамма-фаза представляет собой интерметаллическое соединение с кубической решеткой Cu 5 Zn 8 .
Белая латунь	<50	> 50	Они слишком хрупкие для обычного использования. Этот термин может также относиться к определенным типам никель-серебряных сплавов, а также к сплавам Cu-Zn-Sn с высоким содержанием (обычно 40% +) олова и / или цинка, а также к преимущественно цинковым литейным сплавам с добавками меди. Они практически не имеют желтого цвета, а имеют гораздо более серебристый вид.

Другими фазами, кроме α, β и γ, являются ε, гексагональный интерметаллид CuZn ₃ , и η, твердый раствор меди в цинке.

Латунные сплавы

Название сплава	Пропорция по весу (%)				Другой	Примечания
	Медь	Цинк	Банка	Вести
Абиссинское золото	90	10
Адмиралтейская латунь	69	30	1			Олово препятствует потере цинка во многих средах.
Сплав Айха	60,66	36,58	1.02		1,74% железа	Разработан для использования в морских условиях благодаря своей коррозионной стойкости, твердости и прочности. Типичным применением является защита днища судов, но более современные методы катодной защиты сделали его менее распространенным. Его внешний вид напоминает золото.
Алюминиевая латунь	77,5	20,5			2% алюминия	Алюминий улучшает коррозионную стойкость. Применяется для труб теплообменника и конденсатора.
Мышьяковая латунь					Мышьяк ; часто алюминий	Применяется для топок котлов .
Картридж латунный (C260)	70	30	-	≤  0,07		Хорошие свойства при холодной обработке . Используется для ящиков для боеприпасов, сантехники и оборудования.
Обычная латунь	63	37				Также называется заклепкой латунной . Дешево и стандартно для холодной обработки.
Латунь DZR					Мышьяк	Стойкая к децинкификации латунь с небольшим содержанием мышьяка.
Дельта металл	55	41–43			1–3% железа, остальное - различные другие металлы.	Используемые пропорции делают материал более твердым и подходящим для клапанов и подшипников.
Свободная обработка латуни (C360)	61,5	35,5		3	0,35% железа	Также называется латунь 360 или C360. Высокая обрабатываемость. Содержание свинца 2,5–3,7%
Позолота металла	95	5				Самый мягкий из доступных типов латуни. Золочение обычно используется для "курток" патронов; например, пули с цельнометаллической оболочкой . Почти красного цвета.
Высокая латунь	65	35 год				Обладает высокой прочностью на разрыв и применяется для пружин , винтов и заклепок .
Свинцовая латунь				>  0		Альфа-бета латунь с добавлением свинца для улучшения обрабатываемости.
Бессвинцовая латунь				<0,25		Согласно законопроекту Ассамблеи Калифорнии AB 1953 года, он содержит «не более 0,25% свинца». Предыдущий верхний предел составлял 4%.
Низкая латунь	80	20				Светло-золотистый цвет, очень пластичный; используется для гибких металлических шлангов и металлических сильфонов .
Марганцевая латунь	70	29			1,3% марганца	Наиболее часто используется для изготовления золотых долларовых монет в Соединенных Штатах.
Muntz metal	60	40			Следы железа	Используется в качестве подкладки на лодках.
Морская латунь	59	40	1			Подобно адмиралтейской латуни. Также известна как бронза Тобина.
Никелевая латунь	70–76	20–24,5			4–5,5% никеля	Наружное кольцо биметаллических монет в один фунт и два фунта стерлингов, а также монеты в один евро плюс центральная часть монеты в два евро. Ранее использовалась для круглой монеты в один фунт.
Северное золото	89	5	1		5% алюминия	Используется в монетах 10, 20 и 50 центов евро .
Орихалк	75-80	15-20		След	Следы никеля и железа	Определяется из 39 слитков, извлеченных из древнего кораблекрушения в Геле , Сицилия .
Принц металл	75	25				Тип альфа-латуни. Благодаря желтому цвету он используется как имитация золота. Также называемый металлом принца Руперта , сплав был назван в честь принца Руперта Рейнского .
Красная латунь, розовая латунь (C230)	85	5	5	5		Это американский термин, обозначающий сплав медь-цинк-олово, известный как бронза , и сплав, который считается одновременно латунью и бронзой. Красная латунь также является альтернативным названием для медного сплава C23000 , который состоит из 14–16% цинка, минимум 0,05% железа и минимум 0,07% свинца, а остальное - меди. Это может также относиться к унции металла , другого сплава меди, цинка и олова.
Богатая низкая латунь, томбак		5–20				Часто используется в ювелирных изделиях.
Кремний томбак	80	16			4% кремний	Используется как альтернатива деталям из литой стали по выплавляемым моделям.
Тонваль латунь				>  0		Также называется CW617N, CZ122 или OT58. Не рекомендуется использовать в морской воде, так как она подвержена децинкификации.
Желтая латунь	67	33				Американский термин для обозначения 33% цинковой латуни.

История

Хотя формы латуни использовались с доисторических времен , ее истинная природа как медно-цинкового сплава не была понятна до постсредневекового периода, потому что пары цинка, которые вступали в реакцию с медью с образованием латуни, не считались металлом . Библии короля Джеймса делает много ссылок на «медные» перевести «nechosheth» (бронза или медь) с иврита на архаичном английском языке. Шекспировский английское использование слова «латунный» может означать любой бронзовый сплав, или медь, еще менее точное определение , чем современный. Самые ранние латуни могли быть натуральными сплавами, полученными путем плавки богатой цинком медной руды . В римский период латунь преднамеренно производилась из металлической меди и минералов цинка с использованием процесса цементации , продуктом которого была каламиновая латунь , и вариации этого метода продолжались до середины 19 века. В конечном итоге он был заменен спелтингом , прямым сплавлением меди и цинка, которое было введено в Европу в 16 веке.

Латунь исторически иногда называют «желтой медью».

Ранние медно-цинковые сплавы

В Западной Азии и Восточное Средиземноморье в начале медно-цинковые сплавы в настоящее время известны в небольших количествах из ряда 3 - го мест тысячелетия до н.э. в Эгейском , Ираке , в Объединенных Арабских Эмиратах , Калмыкия , Туркменистане и Грузии , а с 2 - го участков тысячелетия до н.э. в Западе Индия , Узбекистан , Иран , Сирия , Ирак и Ханаан . Однако отдельные примеры медно-цинковых сплавов известны в Китае еще с 5-го тысячелетия до нашей эры.

Состав этих ранних изделий из «латуни» сильно различается, и в большинстве из них содержание цинка составляет от 5% до 15 мас.%, Что ниже, чем в латуни, полученной путем цементации. Это могут быть « природные сплавы », полученные плавкой богатой цинком медной руды в окислительно-восстановительных условиях. Многие из них имеют такое же содержание олова, что и современные бронзовые артефакты, и возможно, что некоторые медно-цинковые сплавы возникли случайно и, возможно, даже не отличаются от меди. Однако большое количество известных сейчас медно-цинковых сплавов предполагает, что по крайней мере некоторые из них были изготовлены намеренно, и многие из них имеют содержание цинка более 12 мас.%, Что привело бы к характерному золотистому цвету.

К VIII – VII векам до нашей эры на ассирийских клинописных табличках упоминается использование «меди гор», и это может относиться к «натуральной» латуни. «Орейхалкон» (горная медь), древнегреческий перевод этого термина, позже был адаптирован к латинскому aurichalcum, означающему «золотая медь», который стал стандартным термином для латуни. В 4 веке до нашей эры Платон знал, что орихалк столь же редок и почти так же ценен, как золото, а Плиний описывает, как аурихалк пришел из кипрских рудных месторождений, которые были истощены к 1 веку нашей эры. Рентгеновский флуоресцентный анализ 39 слитков орихалка, извлеченных из кораблекрушения возрастом 2600 лет у Сицилии, показал, что это сплав, состоящий из 75–80% меди, 15–20% цинка и небольшого процента никеля, свинца и железа.

Римский мир

Во второй половине первого тысячелетия до нашей эры использование латуни распространилось на обширную географическую территорию от Великобритании и Испании на западе до Ирана и Индии на востоке. Похоже, этому способствовали экспорт и влияние Ближнего Востока и восточного Средиземноморья, где было введено целенаправленное производство латуни из металлической меди и цинковых руд. Писатель 4-го века до нашей эры Феопомп , цитируемый Страбоном , описывает, как при нагревании земли из Андейры в Турции образовывались «капли фальшивого серебра», вероятно металлического цинка, которые можно было использовать для превращения меди в орейхалкос. В I веке до нашей эры греческий Диоскорид, кажется, признал связь между цинковыми минералами и латунью, описывая, как кадмию ( оксид цинка ) находили на стенах печей, используемых для нагрева цинковой руды или меди, и объясняя, что ее затем можно использовать для сделать латунь.

К первому веку до н.э. латуни было достаточно для чеканки монет во Фригии и Вифинии , а после денежной реформы Августа 23 г. до н.э. она также использовалась для изготовления римских дупондиев и сестерций . Единообразное использование латуни для чеканки монет и военной техники во всем римском мире может указывать на степень участия государства в этой отрасли, а латунь даже, кажется, преднамеренно бойкотировалась еврейскими общинами в Палестине из-за ее связи с римской властью.

Латунь была произведена в процессе цементации, при котором медная и цинковая руда нагреваются вместе до тех пор, пока не образуется пар цинка, который вступает в реакцию с медью. Существуют хорошие археологические доказательства этого процесса, и тигли, используемые для производства латуни путем цементации, были найдены на памятниках римского периода, включая Ксантен и Нидду в Германии , Лион во Франции и в ряде мест в Великобритании. Они различаются по размеру от крошечного желудя до больших сосудов, похожих на амфоры, но все они имеют повышенный уровень цинка внутри и закрыты крышками. На них нет следов шлака или металлических гранул, что позволяет предположить, что минералы цинка были нагреты с образованием паров цинка, которые вступили в реакцию с металлической медью в твердом состоянии . Ткань этих тиглей пористая, вероятно, предназначена для предотвращения повышения давления, и многие из них имеют небольшие отверстия в крышках, которые могут быть предназначены для сброса давления или добавления дополнительных минералов цинка ближе к концу процесса. Диоскорид упомянул, что минералы цинка использовались как для обработки, так и для отделки латуни, возможно, предполагая вторичные добавки.

В латуни, изготовленной в раннеримский период, по-видимому, содержание цинка составляло от 20% до 28%. Высокое содержание цинка в монетах и ​​изделиях из латуни снизилось после первого века нашей эры, и было высказано предположение, что это отражает потерю цинка во время переработки и, таким образом, прерывание производства новой латуни. Однако теперь считается, что это, вероятно, было преднамеренное изменение состава, и в целом использование латуни увеличилось за этот период, составив около 40% всех медных сплавов, используемых в римском мире к 4 веку нашей эры.

Средневековый период

Мало что известно о производстве латуни в течение столетий сразу после распада Римской империи . Нарушение торговли оловом на бронзу из Западной Европы, возможно, способствовало росту популярности латуни на востоке, и к VI – VII векам нашей эры более 90% артефактов из медных сплавов из Египта были сделаны из латуни. Однако использовались и другие сплавы, такие как бронза с низким содержанием олова, и они варьируются в зависимости от местных культурных традиций, назначения металла и доступа к цинку, особенно между исламским и византийским миром. И наоборот, использование настоящей латуни, похоже, снизилось в Западной Европе в этот период в пользу пушечной бронзы и других смешанных сплавов, но около 1000 латунных артефактов обнаружено в скандинавских могилах в Шотландии , латунь использовалась для изготовления монет в Нортумбрии и Существуют археологические и исторические свидетельства производства каламиновой латуни в Германии и в Нидерландах , регионах, богатых каламиновой рудой.

Эти места оставались важными центрами изготовления латуни на протяжении всего средневекового периода, особенно Динан . Предметы из латуни по-прежнему известны во французском языке как dinanderie . Купель в церкви Святого Варфоломея, Льежа в современной Бельгии (до 1117) является выдающимся шедевром романской латунным литьем, хотя и часто описывается как бронза. Металл глостерского подсвечника начала XII века необычен даже по средневековым стандартам, поскольку представляет собой смесь меди, цинка, олова, свинца, никеля , железа, сурьмы и мышьяка с необычно большим количеством серебра , колеблющимся от 22,5% в база до 5,76% в поддоне под свечой. Пропорции этой смеси позволяют предположить, что подсвечник был сделан из клада старых монет, вероятно, позднеримских. Латтен - это термин, обозначающий декоративные бордюры и подобные предметы, вырезанные из листового металла, будь то из латуни или бронзы. Акваманилы обычно изготавливались из латуни как в европейском, так и в исламском мире.

Процесс цементирования продолжал использоваться, но литературные источники как из Европы, так и из исламского мира, похоже, описывают варианты процесса с жидкостью при более высокой температуре, который происходил в тиглях с открытым верхом. Исламская цементация, похоже, использовала оксид цинка, известный как тутия или тутти, а не цинковую руду для изготовления латуни, что привело к получению металла с меньшим содержанием железа . Ряд исламских писателей и итальянец 13-го века Марко Поло описывают, как это было получено путем сублимации из цинковых руд и конденсировано на глиняных или железных слитках, археологические образцы которых были обнаружены в Куше в Иране. Затем его можно было использовать для изготовления латуни или в лечебных целях. В 10 веке Йемен аль-Хамдани описал, как при нанесении аль-иглимии , вероятно оксида цинка, на поверхность расплавленной меди образуется пар тутия, который затем вступает в реакцию с металлом. Иранский писатель 13 века аль-Кашани описывает более сложный процесс, при котором тутия смешивалась с изюмом и осторожно обжаривалась перед добавлением на поверхность расплавленного металла. В этот момент была добавлена ​​временная крышка, предположительно для минимизации утечки паров цинка.

В Европе имел место аналогичный жидкий процесс в тиглях с открытым верхом, который, вероятно, был менее эффективен, чем римский процесс, и использование термина «тутти» Альбертом Магнусом в 13 веке предполагает влияние исламских технологий. Немецкий монах XII века Феофил описал, как предварительно нагретые тигли на одну шестую были заполнены порошкообразным каламином и древесным углем, затем доливались медью и древесным углем, затем плавились, перемешивались и снова заполнялись. Конечный продукт был отлит , затем снова плавлен с каламином. Было высказано предположение, что это второе плавление могло происходить при более низкой температуре, чтобы позволить абсорбировать больше цинка . Альбертус Магнус отметил, что «сила» каламина и тутти может испаряться, и описал, как добавление порошкового стекла может создать пленку, связывающую его с металлом. Немецкие тигли для изготовления латуни известны из Дортмунда, датируемого 10 веком нашей эры, и из Зоста и Шверте в Вестфалии, датируемых примерно 13 веком, подтверждают рассказ Теофила, поскольку они имеют открытый верх, хотя керамические диски из Зоста могли служить свободными крышками. который, возможно, использовался для уменьшения испарения цинка , и внутри него находился шлак в результате жидкого процесса.

Африке

Некоторые из самых известных предметов африканского искусства - это восковые отливки из Западной Африки, в основном из современной Нигерии , произведенные сначала Королевством Ифе, а затем Империей Бенин . Бенинские бронзы , которые обычно называются «бронзой», сейчас в основном хранятся в Британском музее и других западных коллекциях, а также большие портретные головы, такие как Бронзовая голова из Ифе из «цинк-латуни с высоким содержанием свинца» и бронзовая голова королевы Идиа. , оба они также Британский музей, лучше охарактеризовать как латунь, хотя и с переменным составом. Работа из латуни или бронзы продолжала играть важную роль в искусстве Бенина и других западноафриканских традициях, таких как золотые весы Акан , где металл считался более ценным материалом, чем в Европе.

Эпоха Возрождения и постсредневековая Европа

В эпоху Возрождения произошли важные изменения как в теории, так и в практике изготовления латуни в Европе. К 15 веку появились свидетельства возобновления использования тиглей для цементации с крышкой в Цвиккау в Германии. Эти большие тигли были способны производить около 20 кг латуни. В салоне остались следы шлака и куски металла. Их неправильный состав предполагает, что это был более низкотемпературный, не совсем жидкий процесс. Крышки тиглей имели небольшие отверстия, которые были заблокированы глиняными пробками ближе к концу процесса, предположительно для максимального поглощения цинка на последних стадиях. Затем для плавки латуни для литья использовались треугольные тигли .

Технические писатели 16-го века, такие как Бирингуччо , Эркер и Агрикола, описали различные методы изготовления латуни с цементацией и приблизились к пониманию истинной природы процесса, отметив, что медь становилась тяжелее, когда она превращалась в латунь, и что она становилась более золотистой в качестве дополнительного каламина. был добавлен. Металлический цинк также становился все более распространенным явлением. К 1513 металлических цинковых слитков из Индии и Китая прибывали в Лондоне и гранулы цинка сгущенное в печи дымоходы на Rammelsberg в Германии были использованы для цементации латуни решений от около 1550.

В конце концов было обнаружено, что металлический цинк может быть сплавлен с медью для получения латуни, этот процесс известен как спелтинг, и к 1657 году немецкий химик Иоганн Глаубер признал, что каламин - это «не что иное, как неплавкий цинк», а цинк - «полузрелый» металл ». Однако некоторые более ранние латунные латуни с высоким содержанием цинка и низким содержанием железа, такие как латунная мемориальная доска Вайтмана 1530 года из Англии, возможно, были сделаны путем легирования меди с цинком и содержали следы кадмия, подобные тем, которые обнаруживаются в некоторых цинковых слитках из Китая.

Однако от процесса цементирования не отказались, и уже в начале 19 века есть описания твердотельной цементации в купольной печи при температуре около 900–950 ° C и продолжительностью до 10 часов. Европейская латунная промышленность продолжала процветать и в постсредневековый период, чему способствовали такие инновации, как введение в XVI веке гидравлических молотов для производства аккумуляторных изделий . К 1559 году один только немецкий город Ахен мог производить 300 000 центнеров латуни в год. После нескольких фальстартов в XVI и XVII веках латунная промышленность также была основана в Англии, воспользовавшись обильными запасами дешевой меди, выплавленной в новой отражательной печи, работающей на угле . В 1723 году бристольский производитель латуни Неемия Чемпион запатентовал использование гранулированной меди, полученной путем заливки расплавленного металла в холодную воду. Это увеличило площадь поверхности меди, что помогло ей реагировать, и при использовании этого нового метода сообщалось о содержании цинка до 33% мас.

В 1738 году сын Неемии Уильям Чэмпион запатентовал метод первой промышленной перегонки металлического цинка, известный как дистилляция по убыванию или «английский процесс». Этот местный цинк использовался для спелтинга и позволил лучше контролировать содержание цинка в латуни и производство медных сплавов с высоким содержанием цинка, которые было бы трудно или невозможно произвести с помощью цементации, для использования в дорогостоящих объектах, таких как научные инструменты , часы и т. Д. латунные пуговицы и бижутерия . Однако Чемпион продолжал использовать более дешевый метод цементации каламином для производства латуни с низким содержанием цинка, и археологические остатки цементных печей в форме пчелиных ульев были обнаружены на его работах в Уормли . К середине-концу 18-го века разработки более дешевой дистилляции цинка, такие как горизонтальные печи John-Jaques Dony в Бельгии, и снижение тарифов на цинк, а также спрос на коррозионно-стойкие сплавы с высоким содержанием цинка увеличили популярность спелтинга и в результате к середине 19 века от цементирования отказались.

Смотрите также

• Auxbrebis
• Латунная кровать
• Латунная втирка
• Изделия из бронзы и латуни.
• Список медных сплавов
• Пинчбек (сплав)

использованная литература

Список используемой литературы

• Бейли, Дж. (1990). «Производство латуни в древности с особым упором на Римскую Британию». В Крэддоке, PT (ред.). 2000 лет цинку и латуни . Лондон: Британский музей.
• Крэддок, П. Т. и Экштейн, К. (2003). «Производство латуни в древности прямым восстановлением». В Craddock, PT и Lang, J. (ред.). Горное дело и производство металлов сквозь века . Лондон: Британский музей.
• Дэй, Дж. (1990). «Латунь и цинк в Европе от средневековья до 19 века». В Крэддоке, PT (ред.). 2000 лет цинку и латуни . Лондон: Британский музей.
• Дэй, Дж. (1991). «Производство меди, цинка и латуни». In Day, J. и Tylecote, RF (ред.). Промышленная революция в металлах . Лондон: Институт металлов.
• Мартинон Торрес, М .; Ререн, Т. (2002). «Агрикола и Цвиккау: теория и практика производства латуни эпохи Возрождения в Юго-Восточной Германии». Историческая металлургия . 36 (2): 95–111.
• Ререн, Т. и Мартинон Торрес, М. (2008) «Naturam ars imitate: европейское медное производство между ремеслом и наукой». В Мартинон-Торрес, М. и Ререн, Т. (ред.). Археология, история и наука: интеграция подходов к древнему материалу . Left Coast Press.

внешние ссылки

• Brass.org