"Горение" ацетона
= каталитическое окисление паров ацетона с помощью оксида меди (2) на поверхности медного дендрита (а площадь поверхности довольно большая)
От меди к бронзе или история пары миграций
Так повелось, что родиной ранней металлургии принято считать Малую Азию. Однако, как показывают современные исследования, развитие она получила совсем в другом месте.
Время появления медной металлургии в Западной Евразии и Северной Африке:
a – 5000 BC, b – 4000 BC, c – 3000 BC, d – 2500 BC, e – 2000 BC
Медный век в Передней Азии
И действительно, древнейшие находки из меди обнаруживаются на Ближнем Востоке и относятся к IX–VII тыс. до н.э. Но источником изделий служит самородная медь. Металлические вещи редки и представлены украшениями и мелкими орудиями. Да и в принципе, особого развития металлургия в тех краях не получила вплоть до IV тыс. до н.э. Лишь тогда в долине Вади Араба (между Мёртвым и Красным морями) возникает добыча меди.
В том периоде, который относят к медному веку, здесь обнаружено аж 241 металлическое изделие. Из них 160 найдены в Иране, который является наименее изученным регионом.
Зато совсем другая ситуация сложилась на Балканах.
Медный век в Юго-Восточной Европе
Примерно в V тысячелетии до н.э. в Юго-Восточной Европе, а точнее в Балкано-Карпатском регионе, возникает настоящий металлургический бум - открыты огромные рудники, изготавливаются украшения из драгоценных металлов, используются металлоемкие орудия и оружие из меди. Местность вокруг быстро консолидировалась по металлургии в Балкано-Карпатскую металлургическую провинцию (БКМП), которая связала разные культуры.
В северобалканской культуре Винча обнаружены самые старые массивные медные орудия - они относятся к последним столетиям VI тысячелетия.
Достижения БКМП качественно и количественно как по металлургии, так и по металлообработке, превосходят переднеазиатский регион. Количество металлических находок медного века в этой провинции впечатляет - более 4000 медных и около 200 золотых изделий.
Древнейшие массивные орудия из меди: 1, 6 — Беловоде; 2 — Слатино; 3 — Плочник; 4 — Марицa; 5 — Драма.
На Балканах освоили выплавку меди как из окисленных, так и из сульфидных руд (упоминалось про них в Древний мир бронзового литья). В литье начали применять различные типы литейных форм, в том числе и разъёмные с сердечниками, а также графитовые матрицы и покрытия. В литье они настолько управляли процессом, что устранили пористость меди. Кузнечная традиция БКМП включала стабильное применение горячей ковки и кузнечной сварки. Исследования показали, что металлообработка Юго-Восточной Европы в медный век находилась на феноменально высоком уровне и представляла собой самостоятельную ремесленную отрасль наряду с металлургией.
Провинция не была изолирована - медь в виде сырья проникала в причерноморские степи вплоть до Волги, где местное население обрабатывало её заимствованными технологиями. Там возникли самостоятельные очаги металлообработки.
Месторождения медной руды в Центральных и Восточных Балканах
В качестве предпосылки возникновения феномена БКМП называют следующие факторы:
Климатический фактор. В Юго-Восточной Европе в то время господствовал влажный и теплый климат, а средняя температура превышала современную на величину до 3 °C. Такие природные условия благоприятны для развития земледелия и других стационарных форм хозяйства.
Фактор ресурсов. Большая часть указанных на картинке выше месторождений содержит окисленную руду, которая относительно легкодоступна. Кроме того, обилие рудных месторождений, следы которых сохранились до наших дней, может указывать на то, что на данном этапе развития металлургии мастера могли использовать и многочисленные поверхностные находки самородной меди
Технологический фактор. Первый значительный пиротехнический опыт человек обрел в контексте керамического производства, которое сформировалось задолго до появления металлургии. Можно предположить, что массовому производству металлических изделий предшествовал длительный период экспериментов и накопления опыта в неолите. Изготовление каменной или глиняной литейной формы также является неолитическим наследством. (Об этом немного было в Истоки рудной металлургии)
Фактор торговли. В V тысячелетии до н.э. на Нижнем Дунае и в Восточных Балканах происходит демографический взрыв, который явно привел к росту потребления всех продуктов производства.
Демографический взрыв в Карпато-Балканском регионе: соотношение количества археологических памятников первой (a) и второй (б) половины 5-го тыс. до н. э. четко указывает на значительный рост населения в конце атлантического климатического оптимума.
Под влиянием инновационного ядра балканской провинции между Карпатами и Днестром формируется широко известная культура Кукутень-Триполье, которая стала вторым по значимости центром ранней металлообработки.
Развитие металлургии приводит к интересным событиям - начинаются социальные и культурные изменения в окружающих регионах. В Степи у скотоводческих племен в это время уже точно возникает социальное расслоение - там формируется степная элита. Медные находки большей частью ассоциируются с вождями племён или иными значимыми лицами. Да и на самих Балканах расслоение тоже хорошо прослеживается. В качестве яркого примера социально-культурных изменений можно привести культуру Варна.
Признаки власти, богатства и престижа в погребении 43 из Варненского некрополя. Изделия из металла желтого цвета - золотые. Как мы можем наблюдать по месторасположению колпачка в промежности, до пикабушных размеров ещё не доросло. Примерное время захоронения - 4500 лет до н.э.
Из одной только этой могилы было извлечено 990 золотых предметов общим весом более 1,5 кг. Считается, что это самые древние золотые украшения (на самом деле есть чуть древнее, но из тех же мест). 11 золотых дисков вокруг головы - чем не образ "сияющего бога" из поста @historia.maximum, Нимб - сияющее облако божественности? А колпачок связан, скорее всего, с мужским началом культа плодородия.
Многочисленные материальные и социальные инновации позволили коренным образом улучшить общие жизненные стандарты и обеспечили сильный прирост населения. Результатом этого процесса стала мощная культурная экспансия как на локальном, так и на межрегиональном уровне. Этот феномен особенно прослеживается, с одной стороны, распространением культуры Кукутень из района Восточных Карпат к Днепру, с другой, проникновением восточнобалканских элементов на просторы Паннонии, Западные Балканы и далее.
В то же время в остальной Европе, от Британских островов до Урала, встречаются лишь единичные медные предметы, что свидетельствует о низком уровне интенсивности контактов с БКМП. Они так и оставались в неолитических традициях вплоть до бронзового века.
Причины, которые привели к исчезновению восточноевропейского медного века, до сих пор недостаточно ясны. Одна из теорий говорит, что к концу 5-го тысячелетия поверхностные резервы окисленной руды были исчерпаны. Возможно и воздействие неких природных катаклизмов, как повышение уровня моря, которое особенно сильно затронуло прибрежные районы Черного моря и Нижнего Дуная, где были расположены развитые центры культур Варна и Гумельница. Археологические остатки конца 5-го и начала 4-го тыс. до н. э. на Восточных Балканах и Нижнем Дунае чрезвычайно скудны, что отражает период поиска новых культурных идентичностей (культуры Хотница, Чернавода I). В культурном отношении этот регион начинает восстанавливаться лишь во второй половине 4-го тыс. до н. э., когда появляются первые культуры бронзового века (Чернавода III, Усатово).
После практически полного исчезновения на 300–400 лет (4200/4100-3800 гг. до н. э.) медь опять становится материалом, востребованным на территории Европы, хотя в то время она могла добываться, главным образом, из менее доступной сульфидной руды. Однако в это время медь начинает легироваться с мышьяком, а затем и с оловом, что ознаменовало переход к новому, более эффективному типу металлургии и наступление качественно другого культурно-исторического периода - бронзового века, и другой металлургической провинции - циркумпонтийской (ЦМП).
В остальной Евразии в это время
В то время, как Восточная Европа завершила свой медный век (а в Передней Азии он не особо-то и возник), в остальной части Евразии в местах будущих колыбелей цивилизаций медное производство только начинает возникать .
Последние исследования показали, что добыча меди и металлообработка в Южной Европе началась где-то между IV и III тысячелетием до н.э. Италия была важным металлургическим очагом Южной Европы. Медный топор Тирольского ледяного человека Этци имеет как раз такое происхождение.
Топор Этци (реконструкция). 3300 л. до н.э.
Примерно в конце IV тысячелетия - начале III тысячелетия до н.э. началась медная металлургия на территории Индии в горных районах Белуджистана. Хотя, как и в случае с Плодородным полумесяцем, первые медные изделия относятся к более раннему времени. Предполагается, что они получили технологии либо самостоятельно, либо с территории Ирана. Впрочем, медный век они проскочили достаточно быстро, благодаря мигрантам с севера.
В Китае медный век начинается примерно в V-IV тыс. до н.э. и относится к культуре Хуншань, которая является одной из предковых для китайской культуры.
Культуры Китайского неолита - Хуншань (№1 на карте)
Эта культура интересна тем, что её возникновение связывают с причиной миграции культуры Чжаобаогоу (она тоже на карте под номером 1), которую связывают с родиной прауральских языков (см. например, Напольских). Более того, некоторые исследователи считают, что китайский разговорный язык возник из сино-финского (впрочем, это лишь одна из версий), и это непопулярное мнение. В общем, приход людей клана Желтого императора вынудил прауральцев сместиться с долины реки Ляохэ западнее - на юг от Уральских гор.
Бронзовый век (ранний и средний) вокруг Черного моря
Пока остальная Евразия наслаждается первой выплавкой меди, вокруг Черного моря формируется новая металлургическая общность.
Смена металлургической провинции с Балкано-Карпатской на Циркумпонтийскую характеризуется отсутствием преемственности в технологических признаках производства. Кардинально меняется не только металлургия и металлообработка, но и иные культурные сферы - керамика, домостроение, инвентарь. Появляется сознательный сплав меди с легирующими добавками - мышьяком и оловом.
Интересно, что примерно в это время должна была зародиться, точнее, начать распадаться праиндоевропейская общность. По крайней мере, именно так следует из исследования, про которое писал в Древние корни индоевропейских сказок и неожиданные выводы.
Легирование меди мышьяком придает ей важные механические и технические свойства: снижает окисляемость, нейтрализует вредное действие примесей свинца и висмута на пластичность меди, повышает жидкотекучесть, усиливает упрочняющий эффект, повышая твердость. Применение олова в большей степени относится уже к позднему бронзовому веку, когда ЦМП уже распалась на отдельные регионы.
ЦМП охватывает период с 3800 до 1900 годов до н.э. и разделяется структурно на две общности - южную и северную.
Южная включает в себя высокоразвитые земледельческо-скотоводческие культуры Балкан и Карпат, Эгеиды, Анатолии, Леванта, Месопотамии, Ирана, Южного Кавказа. На Ближнем Востоке еще в медный век происходит сложение цивилизаций городского типа, а в ранний бронзовый век возникают первые государства. В этой зоне рудные месторождения расположены неравномерно. Анатолия и Иран имеют богатые месторождения. В Палестине месторождения в долине Вади Араба начинают действовать в IV тыс. до н.э. Масштабные следы разработок медных руд и выплавки меди найдены на Синайском полуострове. А вот металлопроизводство Месопотамии базировалось на привозном сырье, в том числе с территории Омана, Ирана и Анатолии.
Северная общность включает в себя "варварскую" периферию - культуры кочевых и полукочевых скотоводов Восточной Европы, живших от Южного Урала до низовьев Дуная и от Верхней Волги до предгорий Кавказа. Производство металла определялось в большей степени уровнем его развития у племён ямной общности археологических культур. Здесь было два производственных центра - приднепровский металлообрабатывающий, где доминировали кавказские производственные традиции мышьяковой бронзы, и волго-уральский металлургический, который базировался на "чистой" меди. Господствовала мышьяковая бронза, ввозившаяся из горно-металлургических центров Кавказа и Анатолии. В среднем бронзовом веке появляются дополнительные производственные центры - триалетский в Закавказье, терский и прикубанский на Северном Кавказе, манычский и донецкий в Северном Причерноморье, балановский в лесной зоне Восточной Европы.
База данных по металлическим изделиям ЦМП включает в себя более 85 тысяч предметов, из них 14 тысяч относятся к раннему и 71 тысяча к среднему бронзовому веку. В ЦМП применялась медь/бронза, золото и серебро. Статистический анализ приводит к неожиданному выводу: медно-бронзовые изделия составляют меньше 29% массива, доминируют изделия из драгоценных металлов - около 80%, причем преобладает золото. Массовое распространение драгоценных металлов выделяет ЦМП среди других систем. В отличие от равномерного распределения меди/бронзы драгоценные изделия сосредоточены в немногих могильниках знати и кладах.
Распределение материала по хронологии в двух зонах провинции неодинаково: на севере число находок раннего бронзового века превосходит коллекцию среднего за счет массива украшений майкопской культуры (Северный Кавказ). Украшения в этот период составляют 84% материала, а орудия/оружие всего 14%. В среднем бронзовом веке на севере орудия/оружие более многочисленны (39%), хотя украшения составляют больше половины материала. На юге картина иная: резкий количественный рост материала происходит в среднем бронзовом веке за счёт украшений (86%), а класс орудий/оружия составляет всего 9%.
Массовое применение мышьяковых бронз - базовый признак металлопроизводства ЦМП. Этот сплав доминировал почти повсеместно за исключением северной периферии (напоминаю, на Южном Урале, в Среднем и Нижнем Поволжье употреблялась "чистая" медь). В среднем бронзовом веке интегрирующей чертой стало такое важное техническое достижение, как внедрение оловянных бронз. Управление производственным процессом с оловянными бронзами облегчалось за счет неизменности их состава при нагреве. (Мышьяк при этом процессе испарялся вследствие высокой летучести.)
Во времена раннего бронзового века (III тыс. до н.э.) европейцы использовали бронзовые предметы определенной формы и схожего вида в качестве платежного средства задолго до изобретения единой весовой системы.
Ко времени ЦМП относятся и первые находки изделий из железа как в южной, так и в северной общности - сначала метеоритного происхождения, а в среднем бронзовом веке и металлургического.
В среднем бронзовом веке культурные и технологические различия в разных регионах циркумпонтийской металлургической провинции нарастают. Единой культурно-производственной зоны не существует в этот период. Связи южной общности с Северным Кавказом разрываются. Переход к позднему бронзовому веку характеризуется возникновением серии разных провинций.
Преобладание украшений среди металлических предметов не должно удивлять - как ни крути, а в то время изготовить топор из камня было значительно проще, чем из меди/бронзы. Немецкий археолог Харм Паульсен на своем опыте показал, что изготовить простой каменный топор - дело нескольких минут.
Другое дело - полированные топоры, на производство которых тратилось уже часов 60.
Каменные троянские топоры
Да что там говорить, общность культур шнуровой керамики, которая относится к бронзовому веку, часто называют культурой боевых топоров, из-за обычая класть в мужские погребения каменный боевой топор. (Хотя, на самом деле, это немного разные временные периоды.)
Так вот, как культура боевых топоров, так и параллельная ей ямная культура, являются уже результатом расселения народов - носителей индоевропейских языков. Именно так бронза распространяется по Евразии. (Ну, разве что за исключением Передней Азии, да и то, влияние там праиндоевропейцев нельзя исключить полностью.)
Итак, индоевропейские племена несут просвещение в массы вместе со своим расселением. Так они распространяют повозки, одомашненную лошадь, бронзу, термины, мифологию своим близким соседям и не только.
Добравшись до Алтая, индоевропейские племена организовывают Сейминско-турбинский феномен, о котором писал в Феномен, связавший древних китайцев и индоевропейцев. Но сейчас обращу ваше внимание на тот факт, что распространение этого феномена на запад, в сторону Европы, неразрывно связано и с распространением генетики, свойственной носителям уральских языков. То есть получается, что пришедшие индоевропейцы вынудили носителей уральских языков стронуться с очередного насиженного места в далекую миграцию. Впрочем, мы сейчас не о том.
В Китае бронза появляется в культуре Цицзя (2400-1900 лет до н.э.). Характерной чертой этой культуры является наличие многих стоянок со следами активного разведения лошадей, что может быть связано с влиянием Афанасьевской культуры или какой-то другой индоевропейской (я бы не рекомендовал категорично связывать с индоиранской, ниже увидите причину).
Культура Цицзя (выделенная зона внизу слева) как часть культур восточной степной дуги.
Как можно заметить, Цицзя как раз контактирует с Таримским бассейном и Джунгарией - естественными историческими проходами из Средней Азии.
А как вам такое - псевдотохары или прототохары (те, которые говорили на тохарских языках, в отличие от истинных тохар, говоривших на восточно-иранских) принесли в Китай не только умение работать с бронзой, лошадей и колесницы, но и такое название созвездию Большой Медведицы как "повозка"? Уже во 2 веке до н.э. "ковш" Медведицы китайцы называли "колесницей небесного императора", а Алькор - "помощником". Это имеет явные параллели с европейскими представлениями, согласно которым Алькор - это мальчик-возничий либо мальчик-наездник (латиняне, англичане, французы, немцы, венгры, румыны, болгары, кабаринцы). (Кстати, шумеры называли Алькор “звездой, которая на дышле Повозки стоит”. Я ведь правда уже упоминал возможность влияния индоевропейцев на древнюю культуру Передней Азии?) А ведь изначальное представление этого созвездия у китайцев вполне сопоставимо с тем, которое бытовало по Евразии вдоль ледниковой зоны ещё во времена максимума оледенения - как о "семи братьях" или "богатырях" с разными способностями (каждый из них в чём-то лучше других: лучше слышит, видит, бегает...), которые превращаются в звёзды Большой Медведицы.
При этом, индоиранцы не имели у себя представление об этом созвездии, как о повозке. Отсюда вывод - данная культурная особенность была принесена не из ямной культуры, а из более западной. Единственным известным кандидатом становятся те самые прототохары (или какие-то схожие носители индоевропейского языка, не оставившие явных следов).
В принципе, на этом можно было бы и закончить.
Однако вернемся к уральским языкам. Некоторые исследователи упорно пытаются их связать с индоевропейскими в одну большую бореальную семью, и привязать её к свидерской культуре, расположенной в Восточной Европе. Мол, у уральской семьи есть лексика со всех индоевропейских ветвей, а значит они должны были развиваться вместе. А ведь подобное можно объяснить и сильным культурным влиянием в те времена, когда носители уральских языков находились где-то на юге Урала и Сибири. Именно там они испытали безусловное влияние индоиранской ветви (взаимное, кстати). И именно там уральские языки контактировали с другой веткой индоевропейских языков - тохарской, которая относится к западным и условна близка к германским, балто-славянским, итало-кельтским, анатолийским. То есть, именно так уральские языки могли получить именно где-то в Азии полный набор заимствований из индоевропейской семьи языков. И уже потом они мигрировали в Восточную Европу и получили себе в языки дофинноугорские субстраты.
Источники:
Л.И. Авилова, Модели металлопроизводства на Ближнем Востоке (энеолит – средний бронзовый век)
Л.И. Авилова, Развитие металлопроизводства в эпоху раннего металла (энеолит – поздний бронзовый век). Состояние проблемы и перспективы исследований
Ю.Е. Березкин, «Семеро братьев», «небесная повозка» и прародина индоевропейцев
Б. Говедарица, Где, когда и как зарождается медный век?
Andrea Dolfini, Ivana Angelini, Gilberto Artioli, Copper to Tuscany – Coals to Newcastle? The dynamics of metalwork exchange in early Italy
Tian Chen Zeng, и компания, Postglacial genomes from foragers across Northern Eurasia reveal prehistoric mobility associated with the spread of the Uralic and Yeniseian languages
@Nevrus, путь "медного, серебряного и золотого царств" из Европы в Монголию долог и тернист. Без подобных "подложек" ну никак не обойтись.
Поиграем в бизнесменов?
Одна вакансия, два кандидата. Сможете выбрать лучшего? И так пять раз.
Бусы ручной работы
Обожаю не только отдыхать в Индии, но и перенимать секреты мастерства у индийских мастеров хендмейда❤️
Wire wrap пока мне туго поддается, но я стараюсь.
Загадочная медная шкатулка
Однажды мне привезли необычную шкатулку из города Мостар (Босния и Герцоговина) - а теперь я просто не смогла удержаться и не сфоткать её со всех сторон
Шкатулка выполнена мастером Бегановичем:
Немного видео:
Все фото и видео сделаны на смартфон Samsung с использованием специальной макро-линзы для телефона.
Больше фото на дзеееене (да, там мне удобнее, оставляю ссылку, чтобы вы могли посмотреть, что ещё я фоткала,а не ждали выхода нового поста 😉) - https://dzen.ru/macroaesthetic
Картины маслом на меди и латуни
Начала я экспериментировать с медью и латунью,и вот уже не первый год живут такие картины маслом на металле.Я писала картины с быком,конем,тигром,драконом..А какой вариант вам больше нравится: если картина написана на холсте или на металле ( меди, латуни)?
>> Монокристаллическая медь. Степень очистки 99,9997%Cu
Монокристаллическая медь. Терминология и производство.
Синонимы: длинозерная медь (Long Grain Copper), однокристаллическая медь (Single Crystal Copper).
Монокристаллическая медь - это медь, которая переходит из расплавленной фазы в твердую относительно долго и равномерно по всему объему. В результате получается металл с относительно упорядоченной кристаллической решеткой. Существует несколько методов получения монокристаллов. Это относится не только к меди, но и любому веществу, имеющему внутреннее строение в виде кристаллической решетки (металлы, металлические сплавы, кремний, германий, алмаз и т.д.). Монокристаллы широко применяются в электронике, авиационной технике, машиностроении и т.д.
Термин "монокристалл" не совсем корректен, так как им принято описывать одиночный кристалл вещества. Мы же, для удобства, называем монокристаллом однонаправленную упорядоченную структуру всего поликристалла меди, состоящего из одиночных кристаллов (т.е. монокристаллов). Аналогичные термины, принятые в коммерциии: Single Crystal Copper, Long-Grain Copper, Unidirectional Long-Grain Copper (однонаправленная медь, длиннозерная медь и пр.)
Прежде чем, я начну рассказ как производят монокристаллическую медь, давайте разберемся в строении меди.
Кристаллическая решетка меди. Представим себе микроскопический куб размером 0.36х0.36х0.36 нанометров. В каждой вершине этого куба и в центре каждой его грани находится атом меди. Всего этот кубик содержит 14 атомов меди. Это элементарная ячейка кристаллической решетки меди. Именно эти кубики составляют жидкую фазу расплавленной меди. При остывании, то есть с уменьшением энергии расплава, межатомные связи сцепляют кубики в кристаллическую решетку.
Эта решетка получается неупорядоченной, поликристаллической. Кубики тут необязательно сцепляются ровно грань к грани. Появляются развороты по осям, пустоты между гранями кубиков и т.д. Возникают целые области в структуре металла, в которых упорядоченность кубиков имеет определённую закономерность. Области (зерна) с разными закономерностями упорядоченности, касающиеся друг друга, образуют видимую под микроскопом ярко выраженную границу. Это есть граница между зернами кристаллической решетки меди.
Электропроводность меди, как и любого металла, обеспечивается электронами, которые могут покидать атомы и свободно путешествовать (колебаться) в кристаллической решетке и, тем самым, проводить электрический ток. Чем свободнее и без помех происходит перемещение электронного облака, тем меньше электрический сигнал подвергается межкристаллической дисторсии (искажению). Примеси кислорода, серебра, фосфора и других веществ в меди ухудшают её электропроводность. Следовательно, чем чище медь, и, чем больше порядка в её решетке (например, существует качественная длиннозерная медь, имеющая длинные, сильно вытянутые зерна), тем лучше аудио кабель. Наилучший результат дает монокристаллическая медь (Single Crystal или Monocrystal Copper) высокой степени очистки. Чтобы её изготовить необходимо кристаллическую решетку очищенной меди привести в порядок, то есть изготовить практически однозерную медь.
Процесс производства металлов с однонаправленной длиннозерной структурой (unidirectional columnar structure) в первые был запатентован профессором Ацуми Оно (Atsumi Ohno) из института Чиба (Япония) в 1982 году (патент US4515204; JAPAN PAT.1049146). Данный процесс обеспечивает непрерывное литье (Continuous Casting) расплавленного металла или сплава (в том числе и меди) в предварительно разогретые формы, с последующим равномерным остывание всего объема металла. В результате получается однородная медь с упорядоченной кристаллической решеткой. Для производства ОСС меди (Ohno Continuous Casting) применяется металл повышенной очистки 99.9997% Cu или 99.9999% Cu. Этот процесс очень затратный в плане энергии и времени, что делает OCC медь очень дорогой по сравнению со стандартными марками. Кроме того, спектр применения такой меди очень узок, что приводит к дополнительному её удорожанию.
Существует несколько способов производства монокристаллической меди, дающих различную степень упорядоченности кристаллической решетки металла. Наиболее эффективным на данный момент является метод бестигельной зонной плавки, который заменил собой более дорогостоящий метод OCC. В процессе зонной плавки стержень из стандартной бескислородной меди с очисткой до 99,99% подвергается рафинированию до 5N или 6N с одновременным упорядочением кристаллической решетки металла. В дальнейшем из таких стержней изготавливают жилы для производства кабелей.
Зонная плавка металлов (глубокая очистка металлов или полупроводников от примесей) основана на физических процессах разделения веществ при плавке. Преимущество этих процессов заключается в том, что очистка протекает без использования реагентов, вносимых извне в очищаемый металл. Зонная плавка или кристаллизационный метод очистки удаляет примеси движущимся жидким фронтом кристаллизации и применима для любого вещества, имеющего кристаллическую решетку и различную растворимость примесей в жидком и твердом состояниях. Жидкий фронт (расплавленная зона) формируется электронно-лучевым нагревом медного стержня без тигеля в вакууме. Стержень бомбардируется направленным стабилизированным пучком электронов, создаваемым электронной пушкой с кольцевым катодом (нагревателем).
Процесс заключается в медленном движении расплавленной зоны вдоль стержня, которая охватывает всю его площадь поперечного сечения и постепенном перераспределении примесей (см.схему ниже). В процессе медленного движения узкой расплавленной зоны от одного конца стержня к другому, сгусток примесей перед расплавленной зоной перераспределяется (выталкивается) к концу стержня.
Одновременно происходит упорядочение кристаллической решетки меди из-за медленного и равномерного её остывания в поперечном сечении стержня вдоль всей его длины при движении расплавленной зоны.
Подробнее об этом читайте по ссылкам:
The Production of Ultrahigh Purity Copper for Advanced Applications на англ.яз.
Про монокристаллическую медь, выплавляемую методом Astumi Ohno (OCC),
Solidification. The Separation Theory and its Practical Application. London-Paris-Tokyo, 1987 (англ.)
https://link.springer.com/article/10.1007/BF02841295
Выдержка из статьи о выращивании монокристаллов меди методом Чохларского:
Growth of single crystals of copper and their thermal profile estimation
https://link.springer.com/article/10.1007/BF02847635
Зонная плавка металлов:
Информация о различных методах производства монокристаллов металлов, в том числе и меди на англ.
Установка зонной плавки и её применение для получения сверхчистых металлов. на русском; на англ.яз.
Продажа монокристаллических (Single Crystal) медных прутков (стержней) для изготовления кабельной проволоки:
https://www.americanelements.com/copper-single-crystal-7440-50-8
https://princetonscientific.com/materials/metal-single-crystals/copper-single-crystal/
http://www.goodfellow.com/E/Copper-Single-Crystal.html
Производство медной поволоки. Компании, производящие проволоку, закупают медные или серебряные стержни у металлургических компаний или у компаний, занимающихся дополнительным рафинированием (до 6N) и монокристаллизацией металлов (читайте выше). Медные стержни в специальных станках пропускаются через алмазные кольца меньшего диаметра.
Полученный пруток повторно волочат через кольцо еще меньшего диаметра. Куски проволоки сваривают между собой и повторяют процесс до тех пор пока не получится тонкая жила диаметром 0.25, 0.2, 0.15 или 0.1мм. Внутреннее напряжение, возникающее в жиле после волочения, снимают при помощи её нагрева. Этот процесс называется нормализацией или отжигом. Отжигают жилу, пропуская через неё электрический ток, который нагревает ее до требуемой температуры.
При необходимости медную жилу лудят или покрывают серебром. Жилы различного сортамента готовы к продаже заводам, производящим различные типы кабелей (коаксиальные, витые пары, аудио, видео, акустические и пр.). Стоимость жилы зависит от стоимости металлов на бирже. Цена может сильно колебаться в течение года. Стоимость полимеров для изготовления изоляции также зависит от многих факторов: стоимости нефтепродуктов, химических добавок, транспортных затрат и пр. О полимерах для кабельной изоляции поговорим ниже.
Кабельный завод, получая заказ от кабельного бренда, формирует отпускную цену на тот или иной кабель, учитывая стоимость жилы и диэлектриков, плюс стоимость рабочей силы и электроэнергии. Кабельные бренды могут работать с несколькими заводами на территории Китая, Тайваня, США, Европы и России. Кабельные заводы, в свою очередь, могут изготавливать продукцию для нескольких десятков различных кабельных брендов.
Задача кабельного бренда - инженерно-техническая. То есть создать оптимальную кабельную конструкцию, подобрать нужные для этого материалы, найти хороший кабельный завод, а также эффективно решить проблему транспортировки, маркетинга, наладить устойчивую дилерскую сеть и пр.
Сможете найти на картинке цифру среди букв?
Справились? Тогда попробуйте пройти нашу новую игру на внимательность. Приз — награда в профиль на Пикабу: https://pikabu.ru/link/-oD8sjtmAi
Добыча и рафинированиие меди
Карьер. Представим себе огромную воронку диаметром в четыре километра и в пару сотен метров в глубину, где-нибудь в жаркой Аризоне. Серпантин дороги винтом уходит глубоко вниз на дно карьера. Взрыв породы. Огромный экскаватор с ковшом в 25 кубов наваливает куски халькопирита в 300-тонный грузовик - haul truck. Десятки таких машин вывозят породу на поверхность. На самом деле, в кузове грузовика всего полтора процента меди от общей массы загрузки. Везти далеко нет смысла, необходимо тут же размельчить породу для извлечения ценного металла.
Дробление. Породу размельчают в стальных дробилках в несколько этапов с промывкой водой от песка и грязи недалеко от карьера. В результате измельчения получают шламовую суспензию с частицами диаметром 0.25мм
Концентрат. Шлам разбавляют водой, добавляют химикаты и пенообразующий реагент. Все это в огромном чане перемешивается с подачей пузырьков воздуха. Химические реагенты обволакивают частички металлов и с пузырьками воздуха выносятся на поверхность. На поверхности воды постепенно скапливается концентрат - пена, содержащая 25-35% меди в виде различных соединений с серой, железо, немного серебра и золота. Концентрат сушат и продают металлургическим заводам, которые в процессе плавки выделяют из него чистую медь и остальные полезные металлы.
Выплавка меди. Доставленный на металлургический комбинат концентрат, загружают в печь с добавлением флюса из кремнезёма и струи кислорода. В расплаве сульфид меди скапливается на дне печи, а на поверхности его плавает железо и шлак, которые удаляются скребком. Серу, как побочный продукт плавления, используют для производства серной кислоты. Все что скопилось на дне печи, называют штейном. Он уже содержит 60% меди от общего веса. Далее, расплавленный штейн заливают во вторую печь – конвертер, где опять добавляют кремнезём и продувают кислородом. В результате получается практически чистая медь – 99%.
Огневое рафинирование меди. Полученную конвертерную медь нагревают в специальной печи, продувают воздухом, добавляют химикаты, которые выводят из расплава мышьяк и сурьму. Результат – 99.5% меди.
Электролитическое рафинирование меди. Далее полученную медь разливают в формы квадратного сечения. Остывшие листы (анод) помещают в 1250 ванн из полимерного бетона для проведения процесса электролиза в растворе кислоты и сульфата меди с пропусканием электрического тока. На отрицательном полюсе (катоде) через пару недель оседает чистая медь в виде 136 килограммовых катодных листов, имеющая степень очистки 99.95-99.99%. В процессе электролиза примеси остаются на дне раствора в виде шлама. Некоторые из них, такие как золото, серебро, теллур и селен извлекаются и идут на продажу.
Полученные катодные листы переплавляются и разливаются в различные формы, (чушки, прутки, листы) удобные для производства тех или иных изделий. Данная медь называется электролитической катодной или бескислородной (oxygen-free copper). Марка этой меди С101 по системе Американской Ассоциации Содействия Развитию Промышленности Медных Сплавов – CDA, а в британской системе это бескислород маркируется как С10100 или С10200. Почему именно "101" или "102"? Это означает, что электропроводность этих марок выше на 1% и 2%, чем электропродность обычной медной проволоки, принятой за стандарт в начале ХХ века - IACS% (International Annealed Copper Standard).
Страница из справочника: Конструкционные материалы. У.Болтон, Издательский Дом "Додэка-XXI", Москва
В России "бескислородная" медь маркируется как М00б и М0б, ГОСТ 859-2001. Литера "б" в некоторых публикация расшифровывается как "бескислородная" (веяние моды), но на самом деле, эта литера означает "болезнь" (имеется в виду отсутствие водородной болезни меди для этиих марок).
По поводу значения литеры "б" в наших гостах, все же, надо уточнять.
Приношу извинения за возможную неточность.
Более подробно о меди читайте по этим ссылкам:
Русский Металл,
Литьё+,
Ю.Н. Логинов "Медь и деформируемые медные сплавы", Екатеринбург 2004г.
----------------------------------
Links:
Интернет-магазин: daxx.ru
Все вопросы обсуждаем в Телеге + скидка 10% на кабели: t.me/daxxcables