Из сплавов на основе меди наибольшее применение в электротехнике получили бронзы и латуни.
Бронза — сплав на основе меди, в котором главными добавками являются олово, алюминий, бериллий, кремний, свинец, хром или др. элементы, за исключением цинка и никеля. Бронза называется соответственно оловянистой, алюминиевой, бериллиевой и т. д. Сплав меди с цинком называют латунью, а с никелем — медноникелевым сплавом. Разнообразные бронз, имеющие высокую прочность, пластичность, стойкость к коррозии, антифрикционные свойства и др. ценные качества, применяют в разных отраслях техники и для отливки художественных изделий.
Итак, бронзы - это сплавы меди с оловом, алюминием и другими металлами, специально вводимыми с целью получения определенных свойств сплава. Раньше всех начали применяться оловянистые бронзы, в которых содержание олова составляет 8 - 20%.
Оловянистые бронзы являются дорогостоящими сплавами, так как содержат дефицитное олово. Поэтому оловянистые бронзы стараются заменять другими бронзами, содержащими алюминий, кадмий, фосфор и другие вещества (легирующие элементы).
Характерной особенностью бронз является их малая объемная усадка при литье (0,6 - 0,8%) по сравнению с чугуном и сталями, у которых усадка достигает 1,5 - 2,5%. Поэтому наиболее сложные по форме детали отливают из бронзы. Другие характерные свойства бронз - повышенная твердость, упругость (по сравнению с медью), большое сопротивление истиранию и стойкость к коррозии. Благодаря этим ценным свойствам бронзы широко применяют в машиностроении для изготовления втулок, шестерен, пружин (бронзовая лента) и других деталей.
Рис. 1. Бронзы в электротехнике
Марки бронз обозначаются буквами Бр (бронза), за которыми следуют буквы и цифры, показывающие, какие легирующие элементы и в каком количестве содержатся в данной бронзе. Например, марка БрОЦС-5-5-5 обозначает, что в бронзе содержится 5% олова, 5% цинка, 5% свинца, остальное медь.
Бронзы бывают литейные, из которых детали получают методом литья, и бронзы, обрабатываемые давлением. Плотность бронз находится в пределах: 8,2 - 8,9 г/см3. В электротехнике стараются применять бронзы, проводимость которых близка к проводимости меди. Такими бронзами являются кадмиевая и кадмиево-оловянистая. Остальные бронзы нашли применение в электротехнике благодаря следующим свойствам: упругости, сопротивлению истиранию и высокой механической прочности.
Из бронз изготовляют провода с повышенной механической прочностью, а также щеткодержатели, пружины и контактные детали для электрических аппаратов и приборов.
Наибольшей пластичностью обладают алюминиевые бронзы. Бериллиевые бронзы отличаются очень высокой механической прочностью, сопротивлением к истиранию и к окислению на воздухе.
Кроме бронз, в электротехнике нашли широкое применение сплавы меди с цинком - латуни, в которых содержание цинка может доходить до 43%. При этом содержании цинка латуни обладают наибольшей механической прочностью. Латуни, содержащие 30 - 32% цинка, обладают наибольшей пластичностью, поэтому из них изготовляют изделия горячей или холодной прокаткой и волочением: листы, ленты, проволоку и др.
Рис. 2. Латуни в электротехнике
Без нагрева из листовой латуни можно изготовлять глубокой вытяжкой и штамповкой сложные детали: кожухи, колпачки, фасонные шайбы и др. В результате холодной обработки давлением у латуни увеличивается твердость и механическая прочность, но заметно снижается пластичность. Для восстановления пластичности латунь отжигают при температуре 500 - 600° С и медленно охлаждают до комнатной температуры.
Латуни хорошо обрабатываются резанием. Изделия из латуни устойчивы к атмосферной коррозии, но деформированная (вытяжкой) латунь подвержена коррозии во влажной атмосфере р большей степени, чем медь.
Для повышения коррозионной стойкости латуней в них вводят, легирующие элементы: алюминий, никель, олово и др. Такие латуни называют специальными, например морская латунь стойка к коррозии даже в морской воде. Марки латуней начинаются с буквы Л (латунь), за которой следуют буквы, указывающие на другие элементы (кроме меди), которые входят в состав латуней. Стоящие в конце марки цифры означают содержание (в процентах) меди и других компонентов. Например, марка латуни Л62 обозначает, что в ней содержится около 62% меди.
Рис. 3. Светильник из латуни
Плотность латуней находится в пределах: 8,2 - 8,85 г/см3. Токоведущие детали из латуни можно получать литьем или давлением. Латунные детали, полученные штамповкой или давлением при комнатной температуре, приобретают жесткость (наклеп) и склонны к растрескиванию. Для снятия внутренних напряжений и предупреждения растрескивания наклепанные латунные детали подвергают отжигу. Латунь хорошо механически обрабатывается, сваривается и паяется.