Сплав томпак что это? Томпак: состав сплава и характеристики

Томпак— это одна из многочисленных разновидностей латуни, в которой в определенной пропорции сочетаются цинк и медь.

Что это такое?

Сравнение этого металла с золотом основано лишь на внешнем сходстве, поскольку по химическому составу, характеристикам и прочим особенностям эти два металла являются совершенно разными. Хоть латунь известна человечеству давно, но о томпаке заговорили впервые лишь в восемнадцатом веке – после открытия, совершенного Кристофером Пинчбеккером. В то время подобный сплав активно использовался в Англии. И только спустя несколько пару десятков лет его популярность распространилась на другие страны.

На сходстве томпака с ювелирным минералом многие нечестные на руку люди смогли неплохо заработать, выдавая монеты и ювелирные изделия из латунного сплава за настоящие, сделанные из золота.

Рассматриваемый металл можно называться симилором, принцеталлом, хризорином, хризохалком, ореидом. Услышав эти названия, не удивляйтесь – все это один и тот же металл.

Для томпака характерно немало достоинств:

• хорошая устойчивость к образованию коррозийных повреждений;
• отличные показатели износостойкости;
• хорошие способности свариваемости с другими металлами;
• пластичность является достаточной для применения методов деформации и гравирования;
• возможность эмалировки и золочения;
• невосприимчивость к магнитам.

Отдельного внимания заслуживает одна из разновидностей металла, получившая название полутомпак. Его отличие от томпака заключается в процентном содержании цинка, которое может находиться в пределах 10–20%. Такая особенность объясняет изменение основных свойств металла:

• насыщенный желтый цвет;
• снижение пластичности;
• повышение тугоплавкости.

Такие характеристики позволяют использовать полутомпак для производства некоторых технических деталей. Такая разновидность металла менее распространена по сравнению с томпаком. Это объясняется наличием большого числа недостатков из-за высокого содержания цинка в нем.

Немного истории

Известен этот сплав со времен древних южноамериканских доколумбовых цивилизаций, при археологических раскопках находили латунные украшения, посуду, инструменты. Вместо цинка, секрет производства которого был утерян в Европе в X-XI веках и вновь открытого всего несколько столетий назад, при изготовлении сплава в то время использовалась богатая цинкосодержащая руда — галмей (смесь цинкового шпата ZnCO3 и кремнекислого цинка).

Заново изобретён томпак был в Англии лондонским часовщиком Кристофером Пинчбеккером (1670 – 1732 г). Именно он считается автором химического состава этого сплава. Изначально сплав использовался для изготовления цепочек и деталей для часов. Но вскоре томпак получил распространение не только в Англии, о нем узнали во всем мире. Много состояний было сделано разными мошенниками на сходстве томпака с золотом, они разбогатели, выдавая монеты и изделия из него за золотые.

Томпак — устаревшие названия

Томпа́к (фр. tombac , от малайск. tambaga — медь) — разновидность латуни с содержанием меди 88—97 % и цинка до 10 %. Обладает высокой пластичностью, антикоррозионным и антифрикционными свойствами. Сплавы меди с содержанием цинка 10—20 % называют полутомпаками. Томпак заново изобретён лондонским часовщиком Кристофером Пинчбеккером (около 1670—1732 года), в древности он был известен перуанской цивилизации Моче. Иногда для сплава используют названия: хризохалк, симилор, ореид, хризорин, принцметалл и др.

Состав псевдодрагоценной латуни

Латунь известна уже очень давно, со времен древних римлян, и это несмотря на то, что цинк был открыт всего V столетий назад. В те далекие времена античности в упомянутый сплав вносили вместо чистого Zn галмей (цинковую руду). А вот томпак, который мы знаем сегодня, был изобретен Кристофером Пинчбеккером в XVII веке. Сплав получил распространение не только в Англии, уже через несколько десятков лет о нем узнали во всем мире. И кстати, многие мошенники разбогатели, выдавая монеты, разные украшения и изделия из этого вида латуни за золотые. Сегодня в обиходе можно встретить и иные названия этого сплава – симилор, принцеталл, хризохалк, ореид и хризорин.

Как вы уже догадались, это сплав меди и цинка. Содержание первого элемента колеблется в пределах от 88 до 97 %, а второго не более 10%. Если увеличить долю Zn до 10–20%, тогда получится полутомпак. Содержание последнего элемента влияет на свойство латуни и ее цвет. С его увеличением окрас изменяется от красного к желтому. Иногда слитки томпака по фото можно перепутать с благородным золотом. Подобное изменение приводит к улучшению антифрикционных, технологических и механических свойств, а стоимость, напротив, снижается. Это обусловлено относительной дешевизной цинка по сравнению с медью.

Латунь желтого цвета

Материал обладает великолепными антикоррозионными свойствами и износостойкостью. Он прекрасно сваривается с различными сталями и благородными металлами. Отличается повышенной пластичностью. Легко поддается эмалированию и золочению, ковке, волочению и гравировке.

Еще одной особенностью является полное отсутствие магнитных свойств.

Изделие из томпака

Твердость материала достигает 145 МПа. Температура, при которой начинается процесс плавления, составляет 1045 °C. Без применения смазки коэффициент трения равен 0,44. Если использовать специальные смазывающие вещества, то этот показатель можно снизить до 0,074. При растяжении предел прочности колеблется от 440 до 520 МПа, а относительное удлинение после разрыва составляет около 3%. Латунь Л90 имеет плотность 8780 кг/м3. Для получения заданных характеристик в состав сплава томпак вводят дополнительные элементы. Содержание их всего несколько десятых процента. В результате получается материал с идеальным соотношением пластичности и прочности, прекрасным внешним видом и приемлемой ценой.

Сплав в зависимости от дальнейшей судьбы может быть листовой или в брусках. В маркировке первой указывается буква «Л», затем следует процентное содержание меди. Например, Л96 состоит из 95–97 % Cu, не более 0,2 % примесей и остальное – Zn. А вот если увидите на изделии обозначение Л90, значит, основного элемента содержится в пределах 88–91 %, примесей менее 0,2%. Марки Л85 и Л80 относятся к полутомпаку. В них доля дополнительных компонентов может достигать 0,3 %.

Свойства

Томпак – это сплавом, в котором содержатся цинк и медь, а это позволяет называть его разновидностью латуни. Состав этого соединения может сильно отличаться:

• процентное соотношение меди может варьироваться от 88 до 97%;
• процент цинка должен составлять не более 10%.

Многие свойства, включая прочность и цвет, определяются концентрацией цинка. При увеличении содержания последнего цвет меняется от красного до нежного оттенка желтого, который максимально приближен к золоту. Также в этом случае изменяется ряд характеристик металла:

• повышение антифрикционных свойств;
• улучшение химических и технологических особенностей;
• понижение стоимости сплава (по сравнению с медью).

Томпак обладает рядом отличительных черт:

• твердость составляет около 146 МПа;
• температура плавления находится на уровне 10450 градусов;
• коэффициент трения в случае отсутствия смазки составляет 0,44, а с добавлением смазочных материалов этот показатель уменьшается до 0,074;
• предел прочности в случае растяжения находится в диапазоне 445–525 МПа;
• относительное удлинение после разрыва – 3%;
• плотность – 8780 кг/м3.

Описанные параметры томпака могут быть улучшены за счет добавления различных компонентов в не очень больших количествах. Таким образом можно получать сплавы с оптимальным сочетанием главных характеристик. Выпускается этот металл в виде листов или брусков. На металл наносится маркировка, по которой можно определить его химический состав. Например, присутствие буквы «Л» свидетельствует о том, что это латунь. По цифрам можно определить количество меди.

Помимо меди и цинка, туда входят и другие примеси, об их наличии и количестве можно узнать из специализированных таблиц.

Сферы применения

Большое распространение получил томпак в различных сферах деятельности человека. Приведем наиболее востребованные области.

1. Производство ювелирных изделий, украшений, предметов интерьера и кухонной утвари. Томпак ценится в этой области в первую очередь как материал, имитирующий золото. Благородный цвет, податливость и высокая декоративность делают его отличным решением для таких целей.
2. Производство посуды особенно актуально в странах Центральной Азии, поскольку здесь такие предметы быта ценятся и находятся в большом почете. Латунь не переносит контакта с жидкостями, потому посуда из рассматриваемого сырья обязательно подвергается лужению – технология, в процессе которой на вещь наносится тонкий слой олова.
3. Современная промышленность также активно использует томпак. Из него делают проволоку для различных целей.
4. Создание технических деталей осуществляется различными способами. Чаще всего применяется метод, в основе которого лежит принцип механического снятия материала с поверхности. Для обработки используются специальные токарные и фрезеровальные станки. Из-за высокой актуальности такой технологии стало появляться много заготовок из томпака.
5. Существует большое количество организаций, производственная деятельность которых направлена на изготовление прокатной продукции. Металл в таком виде проходит обработку на токарном оборудовании. Для прокатного томпака характерен различный диаметр, чего не скажешь про длину и основные свойства, которые являются стандартизированными характеристиками. Такие особенности позволяют легко подобрать необходимую заготовку для будущего производства.

Область использования металла во многом зависит от показателей стойкости к воздействию коррозионных явлений.

Где чаще всего применяют томпак

Используют томпак для плакирования стали, т.е. покрытия поверхности стальных изделий тонким слоем сплава, что применяется при изготовлении зарядов и пуль к огнестрельному оружию и получения биметалла сталь-латунь. Применение таких биметаллических листов экономит нержавеющую сталь и цветные металлы, защищая стальную сердцевину от коррозии и разрушения и придавая поверхности нужные свойства. Эта технология позволяет резко снизить стоимость изделия. Применяется биметалл для различных элементов химической аппаратуры, где другие покрытия не справляются с коррозией. Биметаллическая проволока применяется для линий связи. Используют томпак для изготовления высокоточного измерительного и другого оборудования.

Благодаря хорошим резонаторным свойствам, из сплава изготавливают раструбы духовых медных музыкальных инструментов. Используют его для изготовления:

• художественных изделий (картины, выполненные в технике чеканки по металлу);
• радиаторных трубок и тянутых труб диаметром до 30 мм;
• знаков отличия;
• фурнитуры;
• портсигаров и сигаретниц;
• некоторых видов медалей и монет.

Например, монеты России номиналом 10 и 50 копеек. Школьные Золотые медали изготавливаются из томпака с последующим нанесением позолоты. Бронзовые медали летней Олимпиады-80 в Москве были выполнены из томпака. В 1942-1943 годах в Канаде были выпущены монеты из томпака номиналом 5 центов.

За свою красивую окраску и легкость обработки томпак широко применяется ювелирами при изготовлении бижутерии. Сплав используют для изготовления посуды, статуэток, подсвечников, в отделке интерьеров и мебели. В странах Востока изящную тонкостенную посуду для воды, кувшины, чаши, подносы изготавливают из томпака, который украшают уникальными узорами, создавая тем самым произведения искусства. От разрушительного воздействия воды на сплав, посуду защищают путем лужения оловом, что позволяет надолго сохранить художественную красоту изделий.

Стальные радиаторы

Стальные радиаторы подразделяются на два типа по конструкции: трубчатые и панельные.

Способы производства

Методы получения томпака существенно расширились с момента его открытия, но суть каждого из них сводится к единой схеме.

1. Состав нагревается в электрической печи до 1300–1400 градусов. При таком нагревании выделяется силикат, всплывающий на поверхность сплава, что позволяет без лишних сложностей удалить его оттуда.
2. Полученный металл сливается в контейнер и продувается кислородом. Этот этап требует использования специального оборудования. Такая обработка провоцирует выделение тепловой энергии в больших количествах и запускает химическую реакцию.
3. На этом этапе происходит образование меди, в которой содержится много посторонних примесей, что снижает ее свойства.
4. Состав подвергается электрической очистке с использованием подкисленного медного купороса.
5. В медь расплавленного вида вводится цинк, что позволяет получить прочный сплав с высокой коррозионной стойкостью.

Процесс получения томпака сложный, трудоемкий и энергозатратный. Это объясняет высокую стоимость металла, которая все же является гораздо ниже цены на золото.

Способы производства

Сегодня томпак может выпускаться при применении самых различных технологий. Наибольшее распространение получил вариант, который предусматривает использование электрической печи, которой происходит нагрев состава до 1400 градусов Цельсия. При воздействии подобной температуры происходит выделение силиката, который всплывает на поверхность и удаляется.

Среди других особенностей отметим следующее:

1. Получается основной металл, который сливается в специальный контейнер. Встречается довольно большое количество различных устройств, предназначение которых заключается в выпуске томпака. Нагрев основного состава должен проводится до температуры 1400 градусов Цельсия. При этом нужно соблюдать определенные правила безопасности.
2. Следующий шаг заключается в продувке полученного состава кислородом. Для этого также применяется специальное оборудование. Процедура продувки приводит к активному выделению тепловой энергии и химической реакции.
3. В результате химической реакции в ходе воздействия кислорода образуется медь. Она характеризуется тем, что имеет большое количество различных примесей, за счет которых существенно снижаются свойства.
4. Далее проводится электрическая очистка состава, при котором применяется специальный подкисленный медный купорос.
5. В полученную расправленную медь проводится введение цинка. Этот материал повышает прочность и коррозионную стойкость.

Приведенная выше информация указывает на то, что процесс получения подобного состава довольно сложен и трудоемок. Именно поэтому стоимость томпака достаточно велика, однако намного меньше стоимости драгоценного металла.

Не стоит забывать о том, что томпак является сплавом меди и цинка. Этот состав обладает весьма привлекательными характеристиками, применяется при создании различного высокоточного измерительного и другого оборудования. Кроме этого, высоко ценятся декоративные характеристики. При определенном соотношении основных компонентов сплав напоминает золото, однако свойства серьезно отличаются.

ТОП 6 способов как почистить томпак и удалить окись с поверхности изделий из томпака

Хотя латунный сплав любой марки обладает высокой стойкостью к коррозионному разрушению, его даже называют «вечным металлом», со временем на поверхности изделий из него образуется окисная пленка. Она темнеет, поверхность становится тусклой. Если изделие часто контактирует с водой, то процесс окисления идет особенно активно. Для удаления окислов, возвращения изделию первоначального вида, придания красоты и сияния, есть несколько эффективных способов.

Прежде, чем воспользоваться одним из способов, необходимо убедиться, что изделие не покрыто латунным сплавом, а изготовлено из него полностью. Для такой проверки достаточно будет воспользоваться магнитом. Томпак и полутомпак — немагнитные сплавы, поэтому магнит не будет притягиваться к изделию. Если изделие только покрыто сплавом, при очистке не нужно использовать абразивные вещества, чтобы не повредить поверхностный слой.

Первый способ

Готовим раствор, состоящий из 3 л воды, столовой ложки с небольшой горкой соли (25 г) и стакана обычного уксуса. В этот раствор следует поместить изделие и прокипятить его до полного очищения поверхности. По мере необходимости, нужно подливать воду до первоначального объема. После очистки предмет промывают проточной водой и высушивают.

Второй способ

Предмет, который необходимо очистить, аккуратно помещается на несколько часов в раствор, состоящий из 10 л воды и 200 мл щавелевой кислоты. Для его изготовления необходимо использовать пластиковую тару. Используют такой объем раствора для очистки крупных изделий. При очистке небольших предметов и необходимости использования меньшего количества раствора, можно пропорционально уменьшить объем компонентов. Этот способ потенциально опасен для кожи и глаз, поэтому в случае его применения необходимо использовать резиновые перчатки и респиратор в качестве мер индивидуальной защиты. После очистки изделие необходимо тщательно промыть под струей воды и натереть сухой ветошью.

Изделия с эмалью, вставками из стекла, других металлов, росписью и прочими художественными элементами очищать этими способами не рекомендуется.

Третий

Необходим раствор, содержащий воду и мыло. Также нужен ацетон. В ацетоне смачивается ватный тампон или диск, которым тщательно протирается изделие. После такой обработки его промывают мыльной водой до полного восстановления первоначального блеска поверхности и обязательно протирают насухо.

Четвертый способ

Наиболее простой — очищаемую поверхность изделия протирают половинкой лимона или лайма, которую предварительно обмакивают в поваренную соль. После такой очистки поверхность можно отполировать обычной зубной пастой и хлопковой тканью, как щадящим абразивным полирующим составом. Затем нужно промыть предмет в проточной воде и насухо вытереть.

Пятый способ

Нужно купить в торговых сетях чистящее средство для цветных металлов. Чаще всего оно продается в виде тюбиков с кремом или пастой, и применить его в строгом соответствии с инструкцией.

Шестой способ

Отполировать изделие с помощью пасты ГОИ. Полностью это средство называется паста Государственного Оптического Института и была разработана около 80 лет назад. Для очистки и полировки изделия пасту нужно нанести на мягкую ткань. Наносится несколько капель веретенного масла для лучшего растворения пасты, и затем медленными движениями изделие полируется. После полировки вещь промывается для обезжиривания и насухо вытирается.

Что такое полутомпак?

В отдельную категорию следует отнести полутомпак. Отличия заключаются в концентрации цинка, который повышается до 10-20%. За счет этого изменяются основные свойства томпака. Ключевыми особенностями назовем следующее:

1. Изделие приобретает более желтый оттенок.
2. Снижается степень пластичности и повышается тугоплавкость.
3. Материал часто используется для изготовления технических деталей.

Встречается подобный сплав намного реже, в сравнении с томпаком. Это связано с тем, что увеличение количества цинка становится причиной проявления большого количества недостатков.

Коррозионная стойкость

Во многом рассматриваемый материал пользуется популярностью по причине высокого показателя коррозионной стойкости. За счет этого:

1. Сплав томпак применяется при изготовлении различных декоративных изделий, которые не теряют свои свойства на протяжении длительного периода. Примером является посуда или недорогие украшения.
2. Существенно продлевается эксплуатационный срок изделий. Коррозия не только портит декоративные качества, но снижает основные свойства.
3. Достичь высокой коррозионной устойчивости можно за счет использования меди в качестве основы состава. Подобный материал не реагирует на воздействие влаги и некоторых химикатов.

В целом можно сказать, что область применения томпака во многом зависит от показателя коррозионной стойкости.

Однако, со временем из-за воздействия повышенной влажности происходит появления оксидной пленки. Она существенно снижает декоративные качества получаемого изделия.

Прокатная продукция

Производство деталей может проводится самым различным образом, наибольшее распространение получил метод механического снятия материала с поверхности. Обработка может проводится при применении токарного или фрезеровального оборудования. Довольно широкое распространение подобной технологии определил появление большого количества заготовок.

Производственная деятельность многих организаций направлена на получение прокатной продукции. Она обрабатывается на токарном оборудовании, может характеризоваться различным диаметром. Длина и основные свойства стандартизированы, что позволяет выбрать подходящую заготовку для производства требуемого изделия.

Что такое латунь

Основными компонентами сплава латуни является медь и цинк. Пропорциональные составляющие этих металлов могут быть разные. Количество цинка колеблется. Минимальное его значение составляет 20 %. Максимальное достигает 50%. При этом сплав меняет свой цвет: бывает золотистым, желтым или зеленым.

Процентный показатель цинка настолько важен, что способен изменять характеристику материала. Это относится к его пластичности и твердости.

Структура и состав

Состав сплава формируется из фаз:

1. Альфа-фаза. Содержание цинка до 35 %
2. Бета-фаза. Присутствие цинка до 50 %. Также в состав входит олово — 6 %.

В некоторых случаях присутствует одна альфа-фаза. В зависимости от изменения процентного состава основных компонентов, структура латуни может состоять одновременно из 2 фаз — альфа и бета.

В химический состав латуни, кроме меди и основного легирующего элемента цинка, входят добавки. Сюда относятся легирующие элементы: алюминий, железо, марганец, свинец, кремний, никель. Они составляют небольшой процент соединения. Каждый из них влияет на показатели характеристик материала.

Свойства и характеристики

Основным качеством в характеристиках латуни является ее коррозионная стойкость. Но она обладает и другими свойствами:

1. Способность сплава противостоять агрессивным средам, особенно после покрытия поверхности лаком.
2. Прочность латуни.
3. Пластичность сплава.
4. Возможность материала поддаваться обработке давлением. Процесс ведется как в горячем виде при высоких температурах, так и в холодном.
5. Сплав можно подвергать контактной сварке и пайке.
6. Теплопроводность, которая повышается с увеличением процентного содержания меди.
7. Температура плавления, которая составляет 880–950 градусов. При меньшем добавлении цинка, температура плавления снижается.
8. Материал обладает немагнитными свойствами.

Основным фактором твердости и пластичности соединения является цинк. Увеличение его количественного содержания напрямую связано с повышением прочностных характеристик. Пластичность же возрастает только до количественного содержания цинка 36%. При последующем его увеличении до 45 % идет снижение этого показателя.

В целях увеличения твердости сплава проводится термическая обработка под названием нагартовка. Она способствует не только увеличению показателя прочности, но и снимает внутренние, структурные напряжения.

На эксплуатационные характеристики оказывают действия легирующие добавки. Их влияние указано в таблице:

Маркировка

Существует 2 разновидности сплавов:

1. Двухкомпонентные. Основные составляющие — медь и цинк. Маркируются буквой Л. Дальше стоят цифры, указывающие количество меди процентах. Л60: содержит меди 60 %, а оставшиеся 40% — цинк.
2. Многокомпонентные. Кроме основных составляющих добавляются еще легирующие элементы. Так же впереди стоит буква Л. Потом следует перечисление добавок. В конце пишутся через черточку цифры, указывающие на процентное содержание каждой из составляющих. Количество цинка не указывается, а рассчитывается. Например: Марка ЛАЖМц66-6-3-2 имеет 66 % Cu, 6 %Al, 3 % Fe и 2 % Mn. Путем расчетов определяется количество цинка равное 23%.