Miedź to pierwiastek chemiczny należący do grupy metali przejściowych o gęstości około 8,9 g/cm3 i charakterystycznej żółtoczerwonej barwie. Czysta miedź ma temperaturę topnienia 1083°C. Charakteryzuje się dużą przewodnością cieplną oraz elektryczną, a także odpornością na korozję oraz plastycznością. Czysta miedź jest stosunkowo miękka i ma niskie własności wytrzymałościowe. Własności miedzi, w przeciwieństwie chociażby do stali, nie można modyfikować obróbką cieplną. Wzrost wytrzymałości można natomiast uzyskać za pomocą pierwiastków stopowych, co niestety wpływa negatywnie na przewodność cieplną i elektryczną. Drugą metodą podnoszenia własności wytrzymałościowych jest przeróbka plastyczna na zimno.
Rodzaje i gatunki miedzi
W przyrodzie miedź występuje zarówno w postaci rodzimej, jak i rud - chalkozynu, bornitu, chalkopirytu, kuprytu etc. Po żelazie oraz aluminium jest trzecim pod względem wykorzystania w przemyśle metalem. Z rudy wydobywa się ją za pomocą metody pirometalurgicznej, która pozwala uzyskać metal zawierający od 0.5 do 1% zanieczyszczeń. Dalsze zmniejszanie ich ilości jest możliwe za pomocą rafinacji ogniowej (0.1 do 0.5% zanieczyszczeń), elektrolitycznej (do 0.05% zanieczyszczeń, tzw. miedź katodowa) oraz odlewania w próżni (0.01 do 0.05% zanieczyszczeń, tzw. miedź beztlenowa OF)
Odporność chemiczna miedzi
Cenną własnością miedzi, poza wspomnianą już odpornością korozyjną jest duża odporność ma działanie czynników chemicznych. Jest ona zbliżona do odporności metali szlachetnych. Woda morska oddziałuje na miedź niezbyt silnie, chyba że zawiera rozpuszczony tlenek lub dwutlenek węgla. Podobną odporność miedź wykazuje również na działanie zasad (nawet bardzo silnych) oraz kwasów takich jak kwas chlorowy czy siarkowy. W przypadku wspomnianych kwasów obecność tlenu pogarsza odporność miedzi, ciągle jednak jest ona na tyle duża, że można ją swobodnie stosować. Miedź jest także odporna na działanie substancji organicznych, zarówno kwasów (np. octowego) jak i olejów. Nie zaleca się natomiast jej stosowania w środowisku narażonym na działanie kwasów utleniających czy amoniaku.
Zastosowanie miedzi
Miedź znajduje bardzo szerokie zastosowanie na przewody, ze względu na wysoką przewodność elektryczną (normy PN-EN 13599 do PN-EN 13604). Można z niej wykonywać przewodniki prądu, a także części maszyn i urządzeń. W przemyśle energetycznym oraz chemicznym stosowana jest na chłodnice i wymienniki ciepła - co wynika z jej dużej przewodności cieplnej (normy PN-EN 12449, PN-EN 12452 czy PN-EN 12735). Dodatkowo komponenty z miedzi można stosować także w urządzeniach pracujących w temperaturach ujemnych, tj. urządzeniach chłodniczych. Urządzenia takie mogą być wykorzystywane do produkcji, magazynowania oraz transportu ciekłego tlenu i innych gazów czy destylacji w przemyśle chemicznym oraz naftowym. Blachy miedziane natomiast poza innymi zastosowaniami (jak wspomniane wyżej), są bardzo powszechne w budownictwie, głównie do wykonywania pokryć dachowych (norma PN-EN 506).
Gatunki blach miedzianych
Blachy miedziane gatunku ETP (M1E) to blachy o bardzo wysokiej przewodności, zarówno cieplnej jak i elektrycznej. W stanie wyżarzonym posiadają dużą plastyczność, a w związku z tym są podatne na przeróbkę plastyczna. Są również bardzo giętkie i mają wysoką udarność. Wykazują wysoką odporność korozyjną we wszystkich środowiskach, gdzie nie występuje amoniak. Można je spawać w osłonie gazów, zgrzewać (głównie doczołowo) oraz lutować. Stosuje się je w przemyśle motoryzacyjnym, AGD, elektrotechnicznym oraz elektrycznym.
Blachy miedziane w gatunku DHP (M2R) również charakteryzują się wysoką przewodnością cieplną i elektryczną. Można je przerabiać plastycznie na zimno oraz spawać w osłonie gazów obojętnych, a także lutować. Podobnie jak blachy ETP są odporne na korozję w środowiskach wolnych od jonów amoniaku. Stosuje się je głównie w przemyśle chłodniczym, samochodowym, elektrotechnicznym oraz budownictwie. To właśnie głównie tego typu blachy wykorzystuje się na pokrycia dachów czy do wykonywania innych elementów architektonicznych.
Kolejnym gatunkiem blachy miedzianej jest blacha miedziana HCP. Ten, charakteryzujący się wysoką zawartością miedzi (minimum 99,95%) oraz minimalną fosforu, gatunek stosuje się przede wszystkim w branży elektrycznej i elektronicznej. Można z niego wykonywać przewody energetyczne, podzespoły elektroniczne czy złącza elastyczne. Miedź ta ma dobrą plastyczność, można ją obrabiać plastycznie na zimno i na gorąco. Jest odporna na korozję w atmosferze przemysłowej. Da się ją spawać i lutować.
Rodzaje blach miedzianych - wyroby z miedzi
Miedź odtleniona DLP jest odporna na korozję atmosferyczną, ale może być również stosowana w obszarach narażonych na korozję naprężeniową. Wykorzystuje się ją w przemyśle elektrotechnicznym, ale również medycznym. Można ją spawać oraz lutować, a także przerabiać plastycznie zarówno na zimno, jak i na gorąco. Wykazuje dużą przewodność cieplną i elektryczną.
Jeśli potrzebna jest miedź o nieco wyższych własnościach wytrzymałościowych można zastosować miedź CuZn0.5. Zawiera ona niewielki dodatek cynku, co zmniejsza jej przewodność cieplną i elektryczną, ale równocześnie podnosi własności wytrzymałościowe. Jak wszystkie wcześniejsze gatunki miedzi nadaje się do spawania i lutowania. Wykorzystuje się ją w architekturze czy przemyśle.
Zastosowanie blachy miedzianej w budownictwie
Blacha miedziana podlega procesowi patynowania, czyli powolnego utleniania się jej powierzchni pod wpływem reakcji z atmosferą. Na skutek patynowania powierzchnia miedzi pokrywa się charakterystycznym zielonkawym nalotem. Warstwa tego nalotu jest bardzo szczelna i dzięki temu hamuje proces dalszej korozji blachy. Proces pokrywania się patyną trwa nawet kilkanaście miesięcy.
W tym czasie kolor miedzi będzie się zmieniał od czerwonego, poprzez brązowy i czarny. Ostatecznie, na samym końcu, powstaje właściwa patyna. Jeśli blacha stosowana jest w środowisku suchym to proces ten trwać może jeszcze dłużej. Obecność patyny sprawia, że blacha miedziana może mieć trwałość nawet do 300 lat. Ponieważ jest to rzecz tak pożądana opracowano szereg środków chemicznych, które przyspieszają proces pokrywania się patyną. Blachę można przykładowo natryskiwać siarczanem amonowym, chlorkiem amonowym lub poddawać procesom elektrochemicznym. Dzięki procesowi patynowania blacha miedziana nie musi być konserwowana. Na rynku dostępne są oczywiście blachy miedziane zabezpieczane przed korozją metodami fabrycznymi - oksydowane, ocynkowane etc. Blachy takie mają podobną trwałość jak pokryte naturalną patyną, ale ich kolor nie ulega zmianie.
