Кіріспе
Мыс және мырыш қорытпасы
Мыс – мыс (Cu) және мырыш (Zn) қорытпасы, оның пропорциялары әртүрлі түстерге және механикалық, электрлік, акустикалық және химиялық қасиеттерге қол жеткізу үшін өзгертілуі мүмкін, бірақ мыс әдетте үлкен үлеске ие. Тарихқа дейінгі заманнан бері қолданылып келеді, бұл – орны ауыстырылатын қорытпа: екі құрамдас бөліктің атомдары бір кристалл құрылымында бір-бірін алмастыра алады. Мыс, мырыш орнына қалайы бар қолаға ұқсас. Бронза мен мыс қорытпаларында арсеник (As), қорғасын (Pb), фосфор (P), алюминий (Al), марганец (Mn) және кремний (Si) сияқты әртүрлі элементтердің шағын мөлшерлері болуы мүмкін. Тарихи тұрғыдан алғанда, екі қорытпаның арасындағы айырмашылық тұрақты және анық болмаған, сондықтан мұражайлар көбінесе «мыс қорытпасы» деген жалпы термин қолданады. Мыс ұзақ жылдар бойы алтынға ұқсас жарқыраған сыртқы түрімен танымал материал болып табылады және әлі де шумақтар мен есік тұтқаларында қолданылады. Ол мүсіндер мен ыдыстар жасау үшін де кеңінен қолданылады, себебі оның балқу температурасы төмен, өңдеуге оңай (қол құралдарымен де, заманауи токарлық және фрезерлік станоктармен де), беріктігі, электр және жылу өткізгіштігі жоғары. Мыс құрамы жоғары мыс жұмсақ және алтын түсті болады, ал мыс құрамы аз, мырыш құрамы көп мыс қатты және күміс түсті болады. Мыс әлі де коррозияға төзімділік және төмен үйкеліс қажет болатын қолданыстарда жиі қолданылады, мысалы, құлыптар, иықтар, тісті дөңгелектер, подшипниктер, оқ-дәрі қапшықтары, молниялар, сантехника, шланг қосылыстары, клапандар және электрлік ашалар мен розеткалар. Ол мүйіздер мен қоңыраулар сияқты музыкалық аспаптар жасау үшін де кеңінен қолданылады. Әдетте 66% мыс және 34% мырыштан тұратын мыстың құрамы, коррозияға жоғары төзімділігіне байланысты, костюмдерге арналған зергерлік бұйымдар мен сәндік зергерлік бұйымдарда мысқа қарағанда тиімдірек балама ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Мыс қоладан кем қатты болғандықтан, көптеген қарулар мен құралдарға жарамсыз. Сондай-ақ, теңізде пайдалануға да қолайлы емес, себебі мырыш тұзды судың минералдарымен реакцияға түсіп, тесіктелген мыс қалдырады; теңіз мысы, қосылған қалаймен, осы мәселені болдырмайды, сияқты қола да. Мыс көбінесе ұшқын шығуын болдырмау маңызды жағдайларда қолданылады, мысалы, жанғыш немесе жарылғыш материалдарға жақын жерлерде қолданылатын фитингтер мен құралдарда.
Қасиеттері
Мыс, қола мен мырыштан гөрі иілгіш. Мыстың салыстырмалы түрде төмен балқу температурасы (құрамына қарай) және оның ағымдағы сипаттамалары оны құюға оңай материал етеді. Мыс пен мырыш мөлшерін өзгерту арқылы мыстың қасиеттерін өзгертуге болады, соның нәтижесінде қатты және жұмсақ мыс алуға мүмкіндік туады. Мыстың тығыздығы – . Бүгінде мыс қорытпаларының шамамен 90% қайта өңделеді. Мыс ферромагниттік емес болғандықтан, темір қалдықтарын күшті магнит арқылы өткізу арқылы одан бөліп алуға болады. Қалдықтар балқытылып, қалаған пішін мен өлшемге экструзияланатын түйіршіктерге қайта құйылады. Мыстың жалпы жұмсақтығы оны кесу сұйықтығын қолданбай-ақ жиі өңдеуге мүмкіндік береді, бірақ мұнда да ерекшеліктер бар. Алюминий мысты мықтырақ және коррозияға төзімді етеді. Алюминий сонымен қатар алюминий оксидінің (Al2O3) өте пайдалы, жұқа, мөлдір және өзін-өзі жазатын қатты қабатының бетте қалыптасуына себеп болады. Қалай да ұқсас әсер етеді және әсіресе теңіз суында қолданылады (теңіз мысы). Темір, алюминий, кремний және марганецтің қосылысы мысты тозуға төзімді етеді. Мыс қорытпасына бар болғаны 1% темір қосылса, оның байқалатын магниттік тартымдылығы пайда болады. Мыс ылғал, хлоридтер, ацетаттар, аммиак және кейбір қышқылдардың болуымен коррозияға ұшырайды. Бұл көбінесе мыс күкіртпен әрекеттесіп, қоңыр, содан кейін қара түсті мыс сульфидінің беттік қабатын түзгенде болады. Егер ол қалалық жаңбыр суы сияқты сәл қышқыл суға үнемі ұшыраса, онда ауада тотығып, көк-жасыл мыс карбонатының патинасын түзетін болады. Патина қабатының қалыптасу тәсіліне байланысты, ол астыңғы мысты одан әрі зақымданудан қорғай алады. Мыс пен мырыш арасындағы электрлік потенциалдың үлкен айырмашылығына қарамастан, алынған мыс қорытпасы қоспаның ішінде коррозиялық ортаның болмауына байланысты ішкі гальвандық коррозияға ұшырамайды. Дегенмен, егер мыс осындай ортада күміс немесе алтын сияқты құнды металлмен жанасса, онда мыс гальвандық коррозияға ұшырайды; керісінше, егер мыс мырыш немесе темір сияқты құнды емес металлмен жанасса, онда құнды емес металл коррозияға ұшырайды және мыс қорғалады.
Today, almost 90% of all brass alloys are recycled. Because brass is not ferromagnetic, ferrous scrap can be separated from it by passing the scrap near a powerful magnet. Brass scrap is melted and recast into billets that are extruded into the desired form and size. The general softness of brass means that it can often be machined without the use of cutting fluid, though there are exceptions to this. Aluminium makes brass stronger and more corrosion resistant. Aluminium also causes a highly beneficial hard layer of aluminium oxide (Al2O3) to be formed on the surface that is thin, transparent, and self healing. Tin has a similar effect and finds its use especially in seawater applications (naval brasses). Combinations of iron, aluminium, silicon, and manganese make brass wear and tear resistant. The addition of as little as 1% iron to a brass alloy will result in an alloy with a noticeable magnetic attraction. Brass will corrode in the presence of moisture, chlorides, acetates, ammonia, and certain acids. This often happens when the copper reacts with sulfur to form a brown and eventually black surface layer of copper sulfide which, if regularly exposed to slightly acidic water such as urban rainwater, can then oxidize in air to form a patina of green blue copper carbonate. Depending on how the patina layer was formed, it may protect the underlying brass from further damage. Although copper and zinc have a large difference in electrical potential, the resulting brass alloy does not experience internalized galvanic corrosion because of the absence of a corrosive environment within the mixture. However, if brass is placed in contact with a more noble metal such as silver or gold in such an environment, the brass will corrode galvanically; conversely, if brass is in contact with a less noble metal such as zinc or iron, the less noble metal will corrode and the brass will be protected.
Қорғасын мөлшері
Мыстың өңдеуге қолайлылығын арттыру үшін көбінесе 2% шамасында қорғасын қосылады. Қорғасынның балқу температурасы мыстың басқа құрамына қарағанда төмен болғандықтан, ол құю кезінде салқындағанда шар тәрізді бөліктер түрінде дән шекараларына қарай жылжиды. Бұл шарлардың бетте қалыптасқан үлгісі қорғасынның беттік ауданын арттырады, бұл өз кезегінде сіңу деңгейіне әсер етеді. Сонымен қатар, кесу операциялары қорғасын шарларын бетке жаюы мүмкін. Бұл факторлар салыстырмалы түрде аз қорғасын мөлшері бар мыстан қорғасынның көп мөлшерде шығуына алып келуі мүмкін. 1999 жылдың қазан айында Калифорния штатының бас прокуроры 13 маңызды өндіруші және дистрибьюторды қорғасын құрамына байланысты сотқа берді. Лабораториялық сынақтарда штаттық зерттеушілер жаңа немесе ескі мыс кілттердің орташа көрсеткіші күніне екі рет қолданған жағдайда Калифорнияның 65-ші қағидасының шектерін орташа есеппен 19 есе асып түсетінін анықтады. 2001 жылдың сәуірінде өндірушілер қорғасын құрамын 1,5%-ға дейін төмендетуге келісті, әйтпесе тұтынушыларды қорғасын құрамы туралы ескертуге міндетті болар еді. Басқа металдармен қапталған кілттерге бұл қағида қатысты емес, сондықтан олар қорғасын құрамы жоғары мыс қорытпаларын пайдалануын жалғастыра береді. Калифорнияда сондай-ақ, "құбырлар мен фитингтердің, сантехникалық фитингтер мен құрылғылардың сумен жанасатын барлық компоненттері" қорғасынсыз материалдардан жасалуы тиіс. 2010 жылғы 1 қаңтарда Калифорнияда "қорғасынсыз мыстың" құрамындағы қорғасынның максималды мөлшері 4%-дан 0,25%-ға дейін төмендетілді.
Қатты ортаға арналған коррозияға төзімді мыс
Дезенсификацияға төзімді (DZR немесе DR) мыс, кейде CR (коррозияға төзімді) мыс деп аталады, үлкен коррозия қаупі бар және стандартты мыс талаптарға сай келмейтін жағдайларда қолданылады. Судың жоғары температурасы, хлоридтердің болуы немесе су сапасының өзгеруі (мысалы, жұмсақ су) маңызды рөл атқарады. DZR мысы су қайнату жүйелерінде қолданылады. Бұл мыс қорытпасы аса мұқият өндірілуі керек, ұзақ мерзімді істен шығуларды болдырмау үшін тепе-теңдік құрамына және дұрыс өндіріс температуралары мен параметрлеріне ерекше назар аудару қажет. DZR мысының мысалы – C352 мысы, құрамында шамамен 30% мырыш, 61–63% мыс, 1.7–2.8% қорғасын және 0.02–0.15% сынап бар. Қорғасын мен сынап мырыштың жоғалуын айтарлықтай баяулатады. "Қызыл мыс" – жоғары мыс мөлшерімен (әдетте 15%-дан кем мырышпен) сипатталатын қорытпалар тобы, мырыштың жоғалуына көбірек төзімді. "Қызыл мыс" деп аталатын металдардың бірі 85% мыс, 5% қалайы, 5% қорғасын және 5% мырыштан тұрады. Сондай-ақ "қызыл мыс" деп танылатын C23000 мыс қорытпасы 84–86% мыс, 0,05% темір және қорғасыннан, ал қалғаны мырыштан тұрады. Тағы бір мысал – "қызыл мыс" отбасынан шыққан пулемет. Пулемет қорытпалары шамамен 88% мыс, 8–10% қалайы және 2–4% мырыштан тұрады. Қорғасынды өңдеуді жеңілдету үшін немесе подшипник қорытпалары үшін қосуға болады. Теңіз суында қолдануға арналған "теңіз мысы" 40% мырыштан және 1% қалайыдан тұрады. Қалайының қосылуы мырыштың еріп кетуін тежейді. NSF International талабына сәйкес, құбырлар мен сантехникалық жинақыларда қолданылатын және 15%-дан астам мырыштан тұратын мыс қорытпалары дезенсификацияға төзімді болуы керек.
Музыкалық аспаптарда қолдану
Жоғары соғылу қабілеті мен өңделуге ыңғайлылығы, коррозияға қарсы салыстырмалы түрде жақсы төзімділігі және мыстың дәстүрлі акустикалық қасиеттері оны музыкалық аспаптар жасау үшін ең көп таңдалатын металл етті. Мұндай аспаптардың акустикалық резонаторлары ұзын, салыстырмалы түрде тар түтіктерден тұрады, олар көбінесе ықшамдылық үшін бүктеліп немесе оралып жасалады. Күміс және оның қорытпалары, тіпті алтын да осы себептерге байланысты қолданылған, бірақ мыс ең экономикалық жағынан тиімді таңдау болып табылады. Бұл аспаптарға тромбон, туба, труба, корнет, флюгельгорн, баритон, эвфониум, тенор және француз мүйіздері, сондай-ақ көптеген басқа да "мүйіздер" жатады. Басқа да желді аспаптар мыстан немесе басқа металдардан жасалуы мүмкін. Шын мәнінде, қазіргі заманғы студенттік флейталар мен пиккололардың көпшілігі мыстың бір түрінен, әдетте никель күмісіне ұқсас купроникель қорытпасынан (неміс күмісі деп те аталады) жасалады. Кларнеттер, әсіресе контрабас және субконтрабас сияқты төменгі кларнеттер кейде металдан жасалады, себебі дәстүрлі түрде артықшылық берілген тығыз, ұсақ дәнді тропикалық ағаштардың қоры шектеулі. Сол себепті, кейбір төменгі кларнеттер, фаготтар мен контрафаготтар гибридтік құрылымға ие, олардың ұзын, түзу бөлімдері ағаштан, ал қисық қосылыстар, мойын және/немесе қоңырауы металдан жасалған. Металл қолдану аспаптарды температура мен ылғалдың өзгеруіне ұшырату қаупін болдырмайды, бұл жарықтардың пайда болуына әкелуі мүмкін. Саксофондар мен саррусофондар ағаштан жасалған желді аспаптар болып саналса да, олар көбінесе мыстан жасалады, себебі олардың кең, конустық саңылаулары мен жұқа қабырғалы корпустары металл парақтарын қалыптау арқылы ағаштан жасалғаннан гөрі оңай және тиімді жасалады. Көптеген қазіргі заманғы желді аспаптардың клапандары, тіпті ағаштан жасалғандары да, әдетте никель күмісі сияқты қорытпадан жасалады. Мұндай қорытпалар аспап корпусын жасау үшін қолданылатын мыстан берік және тұрақтырақ, бірақ әлі де қарапайым қол құралдарымен өңдеуге болады, бұл жылдам жөндеуге мүмкіндік береді. Мыс аспаптарының және сирек кездесетін ағаштан жасалған желді аспаптардың ауыздықтары да көбінесе басқа металдармен қатар мыстан жасалады. Мыс аспаптарынан кейін, музыкада мыстың ең маңызды қолданылуы – әртүрлі соққы аспаптарында, әсіресе сыбызғыларда, гонгтарда және оркестрлік (түтікшелі) қоңырауларда (үлкен "шіркеу" қоңыраулары әдетте қоладан жасалады). Кішкентай қоңыраулар мен "жұлдыз қоңыраулары" да көбінесе мыстан жасалады. Гармоника – бұл көбінесе мыстан жасалған, еркін тілді аэрофон. Қамыс тұқымдасына жататын орган құбырларында қамыс ретінде мыс жолақтары (тілдер) қолданылады, олар шалотқа соғылады (немесе "еркін" қамыс жағдайында шалот арқылы соғылады). Мыс секциясына жатпаса да, кейде тұзақ барабандары да мыстан жасалады. Электр гитаралардың кейбір бөліктері де, әсіресе тремоло жүйелеріндегі инерциялық блоктар, олардың тональдық қасиеттері үшін, сондай-ақ сыбызғы ұрықтары мен атқыштар, олардың тональдық қасиеттері мен төмен үйкелісі үшін мыстан жасалады.
Бактерияға қарсы және микробқа қарсы қолдану
Мыстың бактерицидтік қасиеттері ғасырлар бойы байқалған, әсіресе теңіз ортасында, онда ол биоопыранудың алдын қамтамасыз етеді. Патогендердің түрі мен концентрациясына және олардың қоршаған ортасына байланысты, мыс бұл микроорганизмдерді бірнеше минуттан бірнеше сағат ішінде өлтіреді, әсіресе аммиактан немесе аммиакты құрамында ұстайтын немесе бөліп шығаратын заттардан. Бұл мәселе кейде "маусымдық жарылу" деп аталады, себебі ол алғаш рет 1920 жылдары Британдық Үнді армиясында мылтық оқ-дәрілері үшін қолданылған мыс патрондарда анықталған. Мұның себебі – корпустардың өндіріс кезінде салқындап пішімделуінен туындаған жоғары қалдық кернеу және атмосферадағы аммиактың іздерінен туындаған химиялық әсер еді. Патрондарды қораларда сақтағандықтан, ыстық жаз айларында аммиактың концентрациясы артып, нәзік жарықтардың пайда болуына себеп болды. Мәселе корпустарды қайта қыздыру арқылы және патрондарды басқа жерде сақтау арқылы шешілді.
Түрлері
Сынып Салмақ бойынша үлесі (%) Ескертулер Мыс Мырыш Альфа мысы > 65 < 35 Альфа мысы соғылуға жарамды, суық күйде өңделуі мүмкін және престеу, соғу немесе ұқсас қолдануларда пайдаланылады. Олардың құрамында тек бір фаза бар, жақтары орталықта орналасқан кубикалық кристалдық құрылымына ие. Мыс мөлшері жоғары болғандықтан, бұл мыстар басқаларына қарағанда алтын түсті болады. Альфа фазасы – мыстағы мырыштың алмастыру қатты ерітіндісі. Ол мысқа жақын қасиеттерімен, берік, мықты және біршама өңдеуге қиын. 32% мырышпен ең жақсы пішімділікке қол жеткізіледі. 15% немесе одан аз мырыштан тұратын коррозияға төзімді қызыл мыс осы санатқа жатады. Альфа-бета мысы 55–65 35–45 Бұл мыстар дуплекс мыс деп те аталады, олар ыстық өңдеуге жарамды. Олардың құрамында α және β' фазалары бар; β' фазасы – мырыш атомдары текшелердің ортасында орналасқан дене орталықта орналасқан кубикалық, және α-дан қаттырақ және мықтырақ. Альфа-бета мысы әдетте ыстық күйде өңделеді. Мырыш мөлшері жоғары болғандықтан, бұл мыстар альфа мысына қарағанда жарқырап тұрады. 45% мырыш қорытпасы ең жоғары беріктікке ие. Бета мысы 50–55 45–50 Бета мысын тек ыстық күйде өңдеуге болады, ол қаттырақ, мықтырақ және құюға жарамды. Мырыш мөлшері жоғары, мыс мөлшері төмен болғандықтан, бұл мыстар ең жарқын және ең аз алтын түсті болып саналады. Гамма мысы 33–39 61–67 Ag Zn және Au Zn гамма мыстары да бар, Ag 30–50%, Au 41%. Гамма фазасы – Cu5Zn8 кубикалық торлы металл аралық қосылысы. Ақ мыс < 50 > 50 Бұл мыстар жалпы қолдануға тым қатыгез. Бұл термин сондай-ақ никель күміс қорытмаларының кейбір түрлеріне, сондай-ақ мыс және/немесе мырыш мөлшері жоғары (әдетте 40%+) Cu Zn Sn қорытмаларына, сондай-ақ мыс қоспалары бар, негізінен мырыш құю қорытмаларына да қатысты болуы мүмкін. Бұл мыстарда сары түс мүлдем болмайды, керісінше, күміс түсті көрінеді. α, β және γ фазаларынан басқа, ε – гексагональ металл аралық CuZn3, және η – мырыштағы мыстың қатты ерітіндісі бар.
Мыс қорытпалары
Қоспа атауы Салмағы бойынша үлесі (%) Басқа жазбалар Мыс Цинк Тін Қорғасын Абиссиния алтыны (Коммерциялық бронза [C220]) 90 10 Адмиралтейство мысы 69 30 1 Тін көптеген орталарда мырыштың жоғалуын тежейді. Аич қорытпасы 60.66 36.58 1.02 1.74% темір Теңізде пайдалануға арналған, коррозияға төзімділігі, қаттылығы және беріктігі үшін. Негізгі қолданысы – кемелердің түбін қорғау, бірақ катодтық қорғаудың қазіргі заманғы әдістері оның қолданылуын азайтып отыр. Сыртқы түрі алтынға ұқсайды. Алюминийлі мыс 77.5 20.5 2% алюминий Алюминий коррозияға төзімділікті жақсартады. Жылу алмастырғыштар мен конденсатор құбырларында қолданылады. Арсендік мыс Арсен; көбінесе алюминий Қазандық оттықтарында қолданылады. Арсендік мыс 259 70 29.5 ≤0.05 Арсен 0.2 0.6, темір ≤0.05 Судағы коррозияға жоғары төзімділікті қажет ететін жылу алмастырғыштар, сантехника. Жақсы суық өңдеу қасиеттері. Оқ-дәрі қаптары, сантехника және аппараттық бұйымдар үшін қолданылады. Тарамыс мыс 63 37 Ривет мысы деп те аталады. Арзан және суық өңдеу үшін стандартты. DZR мысы Аз мөлшерде арсені бар, дезинфекцияға төзімді мыс. Дельта металл 55 41–43 1–3% темір, қалғаны әртүрлі металдардан тұрады. Материалды қатты ететін және клапандар мен подшипниктерге жарамды ететін пропорциялар. Жеңіл өңделетін мыс (C360) 61.5 35.5 2.5–3.7 0.35% темір 360 немесе C360 мысы деп те аталады. Жоғары өңделуге қолайлы. Басқа марганецті мыс қорытпалары да бар. Мунц металлы 60 40 Темірдің іздері Қайықтарды қаптау үшін қолданылады. Әскери-теңіз мысы (C464) 59 40 1 Адмиралтейство мысына ұқсас. Сондай-ақ Тобин бронзасы, 464 немесе C464 деп те аталады. Көшпелі мыс, қорғасынға бай (C485) 60.5 37.5 1.8 0.7 Өңделуге қолайлы болу үшін қорғасын қосылған әскери-теңіз мысы. 485 немесе C485 деп те аталады. Никельді мыс 70–76 20–24.5 4–5.5% никель Біметалл бір фунт және екі фунт стерлинг монеталарының сыртқы сақинасы, сондай-ақ екі евро монетасының орталық бөлігі. Бұрын бір фунттық монета үшін қолданылған. Скандинавия алтыны 89 5 1 5% алюминий 10, 20 және 50 центтік евро монеталарында қолданылады. Орихалк 75 80 15 20 Іздер Никель мен темірдің шамалы мөлшерде болуы Сицилиядағы Геладан табылған ежелгі кемеден алынған 39 құймадан анықталған. Пинчбек 89% немесе 93% 11% немесе 7% Кристофер Пинчбекпен 18 ғасырдың басында ойлап табылды. Алтынға ұқсайды, сондықтан металл "алтын эффектісімен" әдемі әшекейлер жасау үшін сатып алынады. Принц металлы 75 25 Альфа мысының бір түрі. Сары түсіне байланысты алтынның имитациясы ретінде қолданылады. Рейн ханзадасы Руперттің құрметіне аталған. Қызыл мыс, Роза мыс (C230) 85 5 5 5 Американдық термин, мыс пен мырыш қорытпасы ретінде белгілі, сондай-ақ мыс және бронза болып саналатын қорытпа. Қызыл мыс – 14–16% мырыш, кемінде 0.05% темір және кемінде 0.07% қорғасыннан тұратын C23000 мыс қорытпасының тағы бір атауы. Ол сондай-ақ унция металл, басқа мыс-мырыш-қалайы қорытпасына сілтеме жасай алады. Бай төмен мыс, Tombac 5–20 Көбінесе зергерлік бұйымдарда қолданылады. Кремнийлі томбак 80 16 4% кремний Инвестициялық құйма болат бөлшектерінің баламасы ретінде қолданылады. Tonval мысы >0 CW617N немесе CZ122 немесе OT58 деп те аталады. Дезинфекцияға бейім болғандықтан теңіз суында қолдануға ұсынылмайды. Сары мыс 67 33 33% мырыш мысы үшін американдық термин.
Тарих
Қола түрлері тарихқа дейінгі дәуірден бері қолданылып келсе де, оның мыс пен мырыш қорытпасы екендігі орта ғасырлардан кейін ғана түсінілді, себебі қола жасау үшін мыспен әрекеттесетін мырыш буы металл ретінде танылмады. Жаңа өсиетте "нехошет" (қола немесе мыс) еврей сөзі "қола" деп аударылған. Ең алғашқы қолалар мырышқа бай мыс кендерін балқыту арқылы жасалған табиғи қорытпалардан болуы мүмкін. Рим дәуірінде қола цементтеу процесі арқылы металл мыс пен мырыш минералдарынан қасақана өндірілді, нәтижесінде каламина қола алынды және осы әдістің түрлері 19 ғасырдың ортасына дейін қолданылды. Соңында ол 16 ғасырда Еуропаға енгізілген мыс пен мырыштың тікелей қорытпасы – спельтермен алмастырылды.
Ертедегі мыс-мырыш қорытпалары
Батыс Азия мен Шығыс Жерорта теңізінде ерте мыс-мырыш қорытпалары қазір Егей, Ирак, Біріккен Араб Әмірліктері, Калмыкия, Түрікменстан және Грузиядағы б.з.д. 3 мыңжылдыққа жататын бірнеше орындардан, сондай-ақ Батыс Үндістан, Өзбекстан, Иран, Сирия, Ирак және Канаандағы б.з.д. 2 мыңжылдыққа жататын орындардан белгілі. Мыс-мырыш қорытпаларының жеке мысалдары Қытайда б.з. 1 ғасырынан бастап, қола кеңінен қолданылғаннан кейін ұзақ уақыттан бері таныс. Бұл, тотығу-тотықсыздану жағдайында мырышқа бай мыс кенін балқыту арқылы жасалған "табиғи қорытпалар" болуы мүмкін. Көптеген қорытпалар құрамында замандас қола бұйымдарындағыдай қалайы бар, ал кейбір мыс-мырыш қорытпалары кездейсоқ пайда болған және мыстан ажыратылмаған болуы мүмкін. Б.з.д. 8-7 ғасырларда Ассириялық клинопись тақташаларында "таудың мысы" пайдаланылғаны айтылады, бұл "табиғи" мыс болуы мүмкін. Бұл терминнің ежелгі грек тіліне аудармасы – "Oreikhalkon" (тау мысы), кейіннен латын тілінде "aurichalcum" ("алтын мыс") деп аталып, мыс үшін стандартты терминге айналды. Б.з.д. 4 ғасырда Платон орихалькосты сирек және алтынға жақын құнды металл ретінде білген. Сицилия жағасындағы 2600 жылдық кеме апатынан табылған 39 орихалькон құймасының рентгендік флуоресценциялық талдауы олардың 75-80% мыс, 15-20% мырыш және аздаған мөлшерде никель, қорғасын және темірден жасалған қорытпа екенін көрсетті.
Рим әлемі
Б.з.д. бірінші мыңжылдықтың соңғы кезеңінде мыс қолдану Ұлыбритания мен Испаниядан кең географиялық аймаққа тарады. Бұл Таяу Шығыстан және Жерорта теңізінің шығысынан экспорт арқылы және олардың ықпалымен ынталандырылған сияқты. Б.з.б. 4 ғасырдағы жазушы Теопомп, Страбон келтіргендей, Түркиядағы Андира жерін қыздырғанда "жалған күміс тамшылары" пайда болатынын сипаттаған, бұл, әдетте, металл мырыш болса керек, оны мысты орейхалкқа айналдыру үшін қолданған. Б.з.б. 1 ғасырда грек Диоскорид мырыш минералдары мен мыс арасындағы байланысты білгендей көрінеді. Ол мырыш кенін немесе мысты қыздыруға қолданылатын пештердің қабырғаларында кадмияның (мырыш оксиді) табылуын сипаттап, одан мыс жасауға болатынын түсіндірді. Б.з.б. бірінші ғасырда мыс Фригия мен Вифинияда, сондай-ақ Ұлыбританиядағы бірнеше жерлерде монета ретінде қолдануға жеткілікті мөлшерде болды. Олардың мөлшері кішкентай емен жаңғағындай көлемнен үлкен амфора сияқты ыдыстарға дейін әртүрлі, бірақ олардың барлығының ішкі бетінде мырыш деңгейі жоғары және қақпақтары бар. Ерте рим кезеңінде жасалған мыстың құрамында 20%-дан 28%-ға дейін мырыш болған.
Орта ғасырлар
Рим империясы құлағаннан кейін бірнеше ғасыр бойы мыс өндірісі туралы көп мәлімет белгілі емес. Батыс Еуропадан қола жасауға қажетті қалайы саудасының тоқырауы, шығыста латтың танымалдылығының артуына себеп болуы мүмкін. 6-7 ғасырларда Мысырдан табылған мыс қорытпасынан жасалған артефакттардың 90% астамы латтан жасалған. Дегенмен, төмен қалайылы қола сияқты басқа қорытпалар да қолданылды. Олардың қолданылуы жергілікті мәдени көзқарасқа, металдың мақсатына және мырышқа қолжетімділікке байланысты болды, әсіресе ислам және Византия әлемдері арасында. Шотландиядағы скандинавиялық қабірлерде 1000-ға жуық латтан жасалған бұйымдар табылды. Германиядағы каламин кеніне бай аймақтарда лат өндірісінің археологиялық және тарихи дәлелдері бар. Бұл орындар Орта ғасырлар бойы лат өндірісінің маңызды орталықтары болып қала берді, әсіресе Динант қаласы. Мыс бұйымдары француз тілінде әлі күнге дейін "dinanderie" деп аталады. Қазіргі Бельгиядағы Льеж қаласындағы Сент-Бартоломей шіркеуіндегі крещение тағы (1117 жылға дейін) – романдық стильдегі латтан құйылған шедевр, бірақ оны көбінесе қола деп сипаттайды. 12 ғасырдың басындағы Глостер шамдығының құрамында мыс, мырыш, қалайы, қорғасын, никель, темір, антимон және мырыш қоспасы бар, тіпті ортағасырлық стандарттар бойынша да ерекше. Бұл қоспаның пропорциясы шамдықтың көне монеталардан жасалғанын көрсетеді, мүмкін Римнің соңғы кезеңінен қалған. "Latten" термині ортағасырлық қорытпаларды білдіреді, олардың құрамы белгісіз және көбінесе өзгеріп отырады. Олар көбінесе сәндік жиектер мен металл табақтан кесілген ұқсас заттарды жасау үшін қолданылды, лат немесе қоладан жасалған. Әсіресе Тибет өнеріндегі кейбір нысандарды талдау, үлкен бұйымның әртүрлі бөліктерінің құрамында үлкен айырмашылықтар бар екенін көрсетеді. Акваманильдер еуропалық және ислам әлемдерінде көбінесе латтан жасалған. Цементация процесі қолданыла берді, бірақ Еуропа мен ислам әлеміндегі әдеби дереккөздер ашық табаларда жүргізілген, жоғары температурадағы сұйық процестің нұсқаларын сипаттайды. Исламдық цементацияда мырыш кенінен емес, "тутия" немесе "тутти" деп аталатын мырыш оксиді қолданылған сияқты, нәтижесінде темірдің аз қоспалары бар металл алынған. Бірқатар ислам авторлары мен 13 ғасырдың итальяндық саяхатшысы Марко Поло бұл затты мырыш кенінен сублимациялау арқылы және балшық немесе темір таяқшаларға конденсациялау арқылы алу жолын сипаттады. Оның археологиялық мысалдары Ирандағы Куш қаласында табылды. Оны лат жасауға немесе медициналық мақсаттарда қолдануға болады. 10 ғасырлық Йеменде әл-Хамдани еріген мыс бетіне "аль-иглимия" (мүмкін мырыш оксиді) себу арқылы "тутия" буын қалай алуды сипаттады, содан кейін ол металлмен әрекеттеседі. 13 ғасырлық ирандық жазушы әл-Кашани "тутияны" жүзіммен араластырып, балқытылған металдың бетіне құюдан бұрын жұмсақ пісіру арқылы күрделірек процесті сипаттады. Бұл кезде мырыш буының шығуын азайту үшін уақытша қақпақ қосылды. Еуропада да ашық табаларда осындай сұйық процесс жүргізілді, бұл Рим процесінен кем тиімді болуы мүмкін. 13 ғасырда Альберт Магнус "тутти" терминінің ислам технологиясының ықпалын көрсететінін айтты. 12 ғасырлық неміс монахы Теофил алдын ала қыздырылған табалардың бір алтыншы бөлігін құрғақ каламин мен ағаш көмірімен толтырып, содан кейін мыс пен ағаш көмірімен толтырып, балқытып, араластырып, қайтадан толтырғанын сипаттады. Соңғы өнім құйылып, содан кейін қайтадан каламинмен балқытылды. Бұл екінші балқытудың төмен температурада жүргізілуі мүмкін, мырыштың көбірек сіңірілуіне мүмкіндік беру үшін. Альберт Магнус каламин мен туттидің "қуатының" булануы мүмкін екенін атап өтті және ұнтақталған шыныны қосу оны металға байлау үшін пленка қалай жасайтынын сипаттады. Германияда лат жасауға арналған тигельдер Дортмундтен 10 ғасырға дейін, Вестфалиядағы Зост пен Швертеден 13 ғасырға дейін табылған, олар Теофилдің есебін растайды, өйткені олар ашық, бірақ Зосттан табылған керамикалық дискілер мырыш булануын азайту үшін қолданылған бос қақпақтар ретінде қызмет еткен болуы мүмкін және ішкі жағында сұйық процестен пайда болған шлак бар.
Африка
Африка өнеріндегі ең танымал туындылардың бірі – Батыс Африканың жоғалған балауыз құймалары, көбінесе қазіргі Нигерия аумағынан шыққан, бастапқыда Ифе патшалығы, кейін Бенин империясы жасаған. Көбінесе "бронзалар" деп аталса да, қазіргі уақытта негізінен Ұлыбритания мұражайында және басқа батыс коллекцияларында сақталатын Бенин бронзалары, сондай-ақ "қорғасын қосылған мырыш қорытындасынан" жасалған Ифедегі қола бас және Королева Идияның қола басы (екеуі де Ұлыбритания мұражайында) – түрлі құрамына қарамастан, мыс ретінде сипаттау дұрыс. Мыс немесе бронзадан жасалған туындылар Бенин өнерінде және Батыс Африканың басқа дәстүрлерінде, мысалы, Акан алтын салмақтарында маңызды рөл атқарды, онда бұл металл Еуропадағыдан құндырақ материал саналды.
Қайта өрлеу дәуірі мен ортағасырдан кейінгі Еуропа
Ренессанс дәуірінде Еуропада мыс өндіру теориясы мен тәжірибесінде маңызды өзгерістер болды. 15 ғасырға қарай Германиядағы Цвиккау қаласында қақпақты цементтеу тигельдерін қайта қолдануға байланысты деректер бар. Бұл үлкен тигельдер шамамен 20 кг мыс өндіре алатын. Олардың ішінде шлак пен металл қалдықтарының іздері табылды. Олардың бейреттелген құрамы төмен температурада, толық сұйық емес процеске сәйкес келеді. Тигель қақпақтарында кішкентай тесіктер болды, олар процестің соңында саз тығындармен бітеліп, соңғы кезеңдерде мырыш сіңіруді барынша арттыруға мүмкіндік берді. Содан кейін үшбұрышты тигельдер қоланы құю үшін балқытуға қолданылды. 16 ғасырдың техникалық жазушылары, мысалы Бирингуччо, Эркер және Агрикола, мыс цементтеудің әртүрлі әдістерін сипаттап, мыстың мысқа айналғанда ауырлайтынын және қосымша каламин қосылғанда алтын түс алатынын атап, процестің нағыз мәнін түсінуге жақындады. Мырыш металлы да кеңінен таралды. 1513 жылы Лондонға Үндістан мен Қытайдан металл мырыш қоймалары жеткізілді, ал 1550 жылдары Германиядағы Раммельсбергте пеш түтіндерінде конденсатталған мырыш түйіршіктері мыс цементтеу үшін пайдаланылды. Соңынан мыспен мырышты қорытып, мыс жасауға болатыны анықталды, бұл процесс спельтерлеу деп аталды. 1657 жылы неміс химигі Иоганн Глаубер каламиннің «балқымайтын мыстан басқа ештеңе емес» екенін және мырыштың «жартылай пісіп-жетілген металл» екенін анықтады. Дегенмен, Англиядан 1530 жылы алынған Уайтманның мыс ескерткіш тақтасы сияқты жоғары мырышты, төмен темірлі мыстар мыс пен мырышты қорыту арқылы жасалған болуы мүмкін, және Қытайдан алынған мырыш қоймаларында кездесетін кадмий іздерін қамтиды. Еуропаның мыс өнеркәсібі ортағасырлық кезеңнен кейін де гүлдене берді, мысалы, 16 ғасырда құмыралар сияқты бұйымдарды өндіру үшін сумен жұмыс істейтін балғаларды енгізу сияқты жаңалықтардың арқасында. 1559 жылы Германияның Ахен қаласы жылына 300 000 центнерге жуық мыс өндіре алды. 1723 жылы Бристольдік мыс өндіруші Нехемия Чемпион балқытылған металды суық суға құю арқылы алынған ұсақталған мысты пайдалануды патенттеді. Бұл мыстың реакцияға түсуіне көмектесетін беттік ауданын арттырды, және осы жаңа әдіс арқылы мыстың құрамы 33% дейін жететіні хабарланды. 1738 жылы Нехемияның ұлы Уильям Чемпион металл мырыштың алғашқы өнеркәсіптік дестилляциялау әдісін патенттеді, ол «descencum бойынша дестилляциялау» немесе «ағылшын процесі» деп белгілі болды. Алайда Чемпион төмен мырысты мыс өндіру үшін арзан каламин цементтеу әдісін қолдануын жалғастырды, сонымен қатар коррозияға төзімді жоғары мырышты қорытпаларға сұраныс спельтерлеудің танымалдылығын арттырды, нәтижесінде цементтеу 19 ғасырдың ортасына қарай көбінесе тоқтатылды.
Жалпы сілтемелер
Бейли, Дж. (1990 ж.) "Ежелгі замандағы мыс өндірісі, әсіресе Рим империясының Британиядағы өндірісі". Краддок, П. Т. (ред.). 2000 жылдық мырыш пен мыс. Лондон: Британ мұражайы. Краддок, П. Т. және Экштейн, К (2003). "Ежелгі заманда тікелей тотығу арқылы мыс өндіру". Краддок, П. Т. және Ланг, Дж. (ред.). Тарих бойындағы кен және металл өндірісі. Лондон: Британ мұражайы. Дэй, Дж. (1990 ж.) "Орта ғасырдан 19 ғасырға дейінгі Еуропадағы мыс және мырыш". Краддок, П. Т. (ред.). 2000 жылдық мырыш пен мыс. Лондон: Британ мұражайы. Дэй, Дж. (1991). "Мыс, мырыш және мыс өндірісі". Дэй, Дж. және Тайлекотт, Р. Ф. (ред.). Металдардағы өнеркәсіптік революция. Лондон: Металдар институты. Рехрен, Т. және Мартинон Торрес, М. (2008) "Naturam ars imitate: еуропалық мыс өндірісі – қолөнер мен ғылым арасында". Мартинон Торрес, М. және Рехрен, Т. (ред.). Археология, тарих және ғылым: Ежелгі материалдарды зерттеудегі интеграцияланған тәсілдер. Сол жақ жағалау баспасы.