Мельхиор – двойной эвтектический сплав на основе меди (Cu) и никеля (Ni), в составе которого преобладает медь. Содержание меди в мельхиоре может превышать 80%. Соответственно, доля никеля колеблется в зависимости от объема медной составляющей. Цифровое обозначение в названиях марок мельхиора указывает на процентное содержание никеля. Так, например, в мельхиоровом сплаве марки МН19 содержится 19% никеля, марки МН25 – 25% и т.д. Некоторые из марок мельхиора с целью придания сплаву дополнительных конструкционных свойств могут быть легированы небольшими количествами марганца (Mn), железа (Fe), кобальта (Co), цинка (Zn) и других металлов (например, МНЖ, МНЖМц и др).
Основные свойства, преимущества и недостатки
Технологические свойства мельхиора вобрали в себя конструкционные достоинства металлов, входящих в состав сплава.
Важнейшими из них являются:
- устойчивость к окислению и воздействию коррозии в атмосферной, водной (в т.ч. морской) и агрессивных средах;
- кавитационная стойкость в среде водяного пара;
- высокий показатель температуры плавления, составляющий в среднем – 1100-1300°С;
- высокая твердость, благодаря чему изделия из мельхиора отличаются прочностью и долговечностью;
- ковкость и пластичность, что делает удобной механическую обработку резанием, давлением и другими способами;
- мельхиор не магнитен – это очень важно для его применения в целом ряде промышленных отраслей;
- эстетичный внешний вид: мельхиор визуально трудно отличить от серебра, поэтому определенные марки сплава широко используют для изготовления декоративных изделий, монет, орденов, медалей, памятных знаков и т.п.
- инертность в экологическом отношении, обуславливающая широкую востребованность мельхиора для изготовления медицинских инструментов и посуды.
Единственным недостатком мельхиора является его относительно высокая стоимость, главным образом, из-за дороговизны никеля. Вот почему наряду с мельхиором широко используют сходные по химическому составу родственные сплавы с пониженным содержанием никелевой фракции. Наиболее распространенным из них является медно-никелевый сплав нейзильбер, где значительную часть никеля замещает цинк, содержание которого может составлять 30-45%.
Марки, формы выпуска и сферы применения
Обширный спектр эксплуатационных преимуществ мельхиора обусловил практическое использование различных марок сплава во многих производственных отраслях, включая:
- судостроение и авиастроение;
- химическую и нефтехимическую промышленность;
- точное приборостроение;
- медицинскую и пищевую промышленность;
- теплотехнику;
- электротехнику;
- ювелирную промышленность и т.д.
Рисунок 1. Теплообменный аппарат.
Широко применяется мельхиор и в декоративных целях на бытовом уровне. Из него изготавливают посуду, предметы для украшения интерьеров, монеты, другие изделия, одновременно практичные и радующие глаз изысканным внешним видом.
Рисунок 2. Мельхиор в монетах.
К наиболее распространенным маркам мельхиора можно отнести:
- МН16;
- МН19;
- МН25;
- МНЖМц10-1-1;
- МНЖМц30-1-1.
Химический состав данных марок мельхиора регламентирован согласно требованиям ГОСТ 492-2006.
Промышленный выпуск мельхиора осуществляется в виде ряда исходной конструкционной продукции, удобной для последующего изготовления конкретных комплектующих.
Основными видами такой продукции являются:
- мельхиоровые прутки, круги, проволока;
- мельхиоровые полосы;
- мельхиоровая лента;
- мельхиоровые трубы.
Производство прутков, кругов и проволоки осуществляется из мельхиора МН19 и/или МН25 в рамках ТУ 48-21-191-72. При этом используют технологию холодной деформации методом прокатки/протяжки. Изделия не подвергаются поверхностному травлению и могут быть как нагартованными (повышенной твердости), так и отожженными (повышенной мягкости).
Мельхиоровые круги – это категория прутков значительного диаметра (от 90 до 250 мм и больше). Из прутков малого диаметра (0.3 – 6.0 мм.) путем волочения изготавливают мельхиоровую проволоку. Применение – в таких производственных отраслях, как судостроение, теплотехника (теплообменники), электровакуумное машиностроение, а также при изготовлении опреснителей морской воды, медицинского инструментария, ювелирной бижутерии и т.д.
Выпуск мельхиоровых полос регламентируется нормами ГОСТ 5063-2016. Такие полосы изготавливают из сплава МН19. Изготовление осуществляется способом прокатки, горячей или холодной. В первом случае производят предварительный нагрев, а сам процесс прокатки выполняют в один или несколько проходов с целью придания изделиям нужных габаритных размеров. Технологией холодной прокатки предварительный нагрев не предусмотрен, хотя возможна последующая термообработка методом отжига, если необходимо сделать исходные полосы мягкими. Согласно ГОСТ 5063-2016 минимальные габаритные параметры полос из мельхиора составляют: 500 мм в длину, 40 мм в ширину и 0.5 мм в толщину. Значения аналогичных максимальных показателей, соответственно, – 2000 Х 600 Х 20 мм. Полосы из мельхиора востребованы в судостроении, приборостроении, производстве холодильного оборудования, ряде других отраслей, где требуется применение коррозионностойких медно-никелевых сплавов.
Мельхиоровую ленту выпускают, руководствуясь нормами ГОСТ 5187-2003. Наиболее часто используемые сплавы – МН19 и МНЖМц 30-1-1. Применяемая технология – холодная прокатка (возможен отжиг) с последующей механической обработкой для достижения заданных размеров. Мельхиоровая лента находит практическое применение в судостроительной отрасли, при изготовлении холодильного оборудования и хирургического инструмента.
Мельхиоровые трубы чаще всего изготавливают из мельхиора марок МНЖМц10-1-1 и МНЖМц30-1-1 (ГОСТ 10092-2006). Допускается также использование сплава МНЖ5-1 (ГОСТ 17217-79). Все трубы имеют круглое сечение и являются бесшовными. При изготовлении используют метод холодной деформации (прокатку или протяжку) без предварительного нагревания. Производятся в твердом, полутвердом и мягком исполнении. Значения диаметра могут варьироваться в рамках от 10 до 30 мм, толщины стенки – в пределах от 1 до 3 мм, длины – от 1.5 до 15 м. Мельхиоровые трубы, помимо высокой коррозионной стойкости, отличаются электронегативностью в агрессивных средах, инертностью в экологическом отношении и жаропрочностью. Они весьма просты в обработке, легко поддаваясь резке, сварке, пайке, полировке. Все это обуславливает широту сферы применения – в судостроении, турбостроении, химической, нефтехимической, аппаратной и пищевой промышленности, тепло- и электротехнике, других промышленных отраслях.
Сфера применения мельхиора в конструкционных целях неуклонно расширяется, что обусловлено развитием технического прогресса, возникновением новых направлений в промышленности и внедрением технологических инноваций. Сегодня без него невозможно обойтись при создании космических аппаратов, высокоточных средств радио- и телекоммуникации, обрабатывающих и сборочных роботизированных комплексов. Идеальная устойчивость к коррозии и вся сумма других полезных свойств мельхиора, прочих медно-никелевых сплавов – залог их все большей популярности в настоящем и будущем.
