,_c._1500,_The_Cloisters.jpg/1280px-Brass_lectern_in_the_form_of_an_eagle_attributed_to_Aert_van_Tricht_the_Elder,_Limburg_(Netherlands),_c._1500,_The_Cloisters.jpg)
Латунь представляет собой сплав меди (Cu) и цинка (Zn) , пропорции которых можно варьировать для достижения различных цветов, а также механических, электрических, акустических и химических свойств [1] , но медь обычно имеет большую долю. Используемый с доисторических времен, это сплав замещения : атомы двух составляющих могут заменять друг друга в пределах одной и той же кристаллической структуры.
Латунь похожа на бронзу , медный сплав, содержащий олово вместо цинка. [2] И бронза, и латунь могут содержать небольшие количества ряда других элементов , включая мышьяк (As) , свинец (Pb) , фосфор (P) , алюминий (Al) , марганец (Mn) и кремний (Si) . Исторически различие между этими двумя сплавами было менее последовательным и четким [3] , и музеи все чаще используют более общий термин « медный сплав ». [4]
Латунь уже давно стала популярным материалом благодаря своему яркому золотистому виду и до сих пор используется для изготовления ручек ящиков и дверных ручек . Он также широко использовался для изготовления скульптур и посуды из-за его низкой температуры плавления, высокой обрабатываемости (как ручными инструментами, так и современными токарными и фрезерными станками ), долговечности, а также электро- и теплопроводности . Латуни с более высоким содержанием меди мягче и имеют более золотистый цвет; и наоборот, те, в которых меньше меди и, следовательно, больше цинка, более твердые и серебристого цвета.
Латунь по-прежнему широко используется в изделиях, где требуется устойчивость к коррозии и низкое трение , например, в замках , петлях , шестернях , подшипниках , гильзах для боеприпасов , застежках -молниях , сантехнике , шланговых муфтах , клапанах , а также электрических вилках и розетках . Он широко используется для изготовления музыкальных инструментов, таких как рожки и колокольчики . Состав латуни, обычно 66% меди и 34% цинка, делает ее подходящей заменой меди в бижутерии и бижутерии , поскольку она проявляет большую устойчивость к коррозии. Латунь не такая твердая, как бронза, поэтому не подходит для большинства видов оружия и инструментов. Он также не подходит для использования в морских целях, поскольку цинк вступает в реакцию с минералами в соленой воде, оставляя после себя пористую медь; морская латунь с добавлением олова позволяет избежать этого, как и бронза.
Латунь часто используется в ситуациях, когда важно избежать образования искр , например, в арматуре и инструментах, используемых рядом с легковоспламеняющимися или взрывоопасными материалами. [5]
Латунь более податлива, чем бронза или цинк. Относительно низкая температура плавления латуни (от 900 до 940 ° C; от 1650 до 1720 ° F, в зависимости от состава) и ее характеристики текучести делают ее относительно легким для литья материалом . Изменяя пропорции меди и цинка, можно изменять свойства латуни, позволяя получать твердые и мягкие латуни. Плотность латуни составляет от 8,4 до 8,73 г/см 3 (от 0,303 до 0,315 фунта на куб. дюйм). [6]
Сегодня почти 90% всех латунных сплавов перерабатываются. [7] Поскольку латунь не является ферромагнитной , лом черных металлов можно отделить от нее, проведя лом рядом с мощным магнитом. Латунный лом плавится и перерабатывается в заготовки , которым прессованием придается желаемая форма и размер. Общая мягкость латуни означает, что ее часто можно обрабатывать без использования смазочно-охлаждающей жидкости , хотя из этого правила есть исключения. [8]
Алюминий делает латунь прочнее и устойчивее к коррозии. Алюминий также вызывает образование на поверхности очень полезного твердого слоя оксида алюминия (Al 2 O 3 ), который является тонким, прозрачным и самовосстанавливающимся. Олово имеет аналогичный эффект и находит свое применение, особенно в морской воде (морская латунь). Сочетание железа, алюминия, кремния и марганца делает латунь износостойкой и устойчивой к истиранию . [9] Добавление всего лишь 1% железа в латунный сплав приведет к получению сплава с заметным магнитным притяжением. [10]
Латунь подвергается коррозии в присутствии влаги, хлоридов , ацетатов , аммиака и некоторых кислот. Это часто происходит, когда медь реагирует с серой, образуя коричневый, а затем и черный поверхностный слой сульфида меди , который при регулярном воздействии слегка кислой воды, такой как городская дождевая вода, может затем окисляться на воздухе, образуя патину зелено -синего карбоната меди. . В зависимости от того, как был сформирован слой патины, он может защитить лежащую под ней латунь от дальнейшего повреждения. [11]
Хотя медь и цинк имеют большую разницу в электрическом потенциале , полученный латунный сплав не подвергается внутренней гальванической коррозии из-за отсутствия коррозионной среды внутри смеси. Однако если в такой среде латунь контактирует с более благородным металлом, например серебром или золотом, латунь подвергнется гальванической коррозии; и наоборот, если латунь находится в контакте с менее благородным металлом, таким как цинк или железо, менее благородный металл подвергнется коррозии, и латунь будет защищена.
Для улучшения обрабатываемости латуни часто добавляют свинец в концентрации около 2%. Поскольку свинец имеет более низкую температуру плавления , чем другие компоненты латуни, он имеет тенденцию мигрировать к границам зерен в виде глобул по мере охлаждения после отливки. Рисунок, который шарики образуют на поверхности латуни, увеличивает доступную площадь поверхности свинца, что, в свою очередь, влияет на степень выщелачивания. Кроме того, в процессе резки свинцовые шарики могут размазаться по поверхности. Эти эффекты могут привести к значительному выщелачиванию свинца из латуней со сравнительно низким содержанием свинца. [12]
В октябре 1999 года генеральный прокурор штата Калифорния подал в суд на 13 ключевых производителей и дистрибьюторов по поводу содержания свинца. В ходе лабораторных испытаний исследователи штата обнаружили, что средний латунный ключ, новый или старый, превышает ограничения, предусмотренные Калифорнийским предложением 65, в среднем в 19 раз, при условии, что с ним будут обращаться дважды в день. [13] В апреле 2001 года производители согласились снизить содержание свинца до 1,5%, иначе им придется предупреждать потребителей о содержании свинца. На клавиши, покрытые другими металлами, урегулирование не влияет, и в них могут по-прежнему использоваться латунные сплавы с более высоким процентом содержания свинца. [14] [15]
Также в Калифорнии материалы, не содержащие свинца, должны использоваться для «каждого компонента, который вступает в контакт с смачиваемой поверхностью труб и трубопроводной арматуры, сантехнической арматуры и арматуры». 1 января 2010 года максимальное количество свинца в «бессвинцовой латуни» в Калифорнии было снижено с 4% до 0,25%. [16] [17]
Устойчивые к обесцинкованию латуни ( DZR или DR), иногда называемые латунями CR ( коррозионностойкими ), используются там, где существует большой риск коррозии и где обычные латуни не соответствуют требованиям. Применения с высокой температурой воды, присутствием хлоридов или водой с отклоняющимся качеством ( мягкая вода ) играют свою роль. ДЗР-латунь применяется в водогрейных котельных системах. Этот латунный сплав необходимо производить с большой осторожностью, уделяя особое внимание сбалансированному составу, а также правильным температурам и параметрам производства, чтобы избежать долговременных сбоев. [18] [19]
Примером латуни DZR является латунь C352, содержащая около 30% цинка, 61–63% меди, 1,7–2,8% свинца и 0,02–0,15% мышьяка. Свинец и мышьяк существенно подавляют потери цинка. [20]
«Красная латунь», семейство сплавов с высоким содержанием меди и обычно менее 15% цинка, более устойчива к потере цинка. Один из металлов, называемый «красная латунь», состоит из 85% меди, 5% олова, 5% свинца и 5% цинка. Медный сплав C23000, также известный как «красная латунь», содержит 84–86% меди, по 0,05% железа и свинца, а остальное составляет цинк. [21]
Другой такой материал — бронза из семейства красных латуней. Сплавы бронзы содержат примерно 88% меди, 8–10% олова и 2–4% цинка. Свинец можно добавлять для облегчения обработки или для подшипниковых сплавов. [22]
«Морская латунь», предназначенная для использования в морской воде, содержит 40% цинка и 1% олова. Добавление олова подавляет выщелачивание цинка. [23]
NSF International требует, чтобы латуни с содержанием цинка более 15%, используемые в трубопроводах и сантехнической арматуре , были устойчивы к обесцинкованию. [24]
Высокая пластичность и обрабатываемость, относительно хорошая устойчивость к коррозии и традиционно приписываемые латуни акустические свойства сделали ее обычным металлом для изготовления музыкальных инструментов , акустические резонаторы которых состоят из длинных, относительно узких трубок, часто сложенных или свернутых в спираль для компактности. ; серебро и его сплавы и даже золото использовались по тем же причинам, но латунь является наиболее экономичным выбором. В совокупности известные как духовые инструменты , они включают тромбон , тубу , трубу , корнет , флюгельгорн , баритон-горн , эуфониум , тенор-валторну и валторну , а также многие другие « валторны », многие из которых относятся к семействам разного размера, например, саксгорны .
Другие духовые инструменты могут быть изготовлены из латуни или других металлов, и действительно, большинство современных студенческих флейт и пикколо изготовлены из какой-либо разновидности латуни, обычно из медно-никелевого сплава , похожего на нейзильбер (также известный как немецкое серебро) . Кларнеты , особенно низкие кларнеты, такие как контрабас и субконтрабас , иногда изготавливаются из металла из-за ограниченных запасов плотных, мелкозернистых тропических лиственных пород, традиционно предпочитаемых для небольших деревянных духовых инструментов . По той же причине некоторые низкие кларнеты, фаготы и контрафаготы имеют гибридную конструкцию с длинными прямыми деревянными секциями и изогнутыми соединениями, грифом и/или металлическим раструбом. Использование металла также позволяет избежать риска воздействия изменений температуры или влажности на деревянные инструменты, что может привести к внезапному растрескиванию. Несмотря на то, что саксофоны и саррусофоны классифицируются как деревянные духовые инструменты, они обычно изготавливаются из латуни по тем же причинам, а также потому, что их широкие конические отверстия и тонкостенные корпуса легче и эффективнее изготавливаются путем формования листового металла, чем путем механической обработки дерева.
Клавиши большинства современных деревянных духовых инструментов, в том числе инструментов с деревянным корпусом, также обычно изготавливаются из такого сплава, как нейзильбер. Такие сплавы более жесткие и долговечные, чем латунь, используемая для изготовления корпусов инструментов, но при этом с ними можно работать простыми ручными инструментами — благо для быстрого ремонта. Мундштуки как духовых инструментов, так и, реже, деревянных духовых инструментов, помимо других металлов, часто изготавливаются из латуни .
Помимо духовых инструментов, наиболее заметное использование медных духовых инструментов в музыке приходится на различные ударные инструменты , в первую очередь тарелки , гонги и оркестровые (трубчатые) колокола (большие «церковные» колокола обычно изготавливаются из бронзы ). Маленькие колокольчики и « колокольчики » также обычно изготавливаются из латуни.
Губная гармошка — это аэрофон со свободным язычком , также часто изготавливаемый из латуни. В органных трубах семейства язычковых в качестве трости используются латунные полоски (называемые язычками), которые бьют по шалоту ( или бьют «сквозь» шалот в случае «свободной» трости). Малые барабаны , хотя и не являются частью духовой секции, иногда также изготавливаются из латуни. Некоторые детали электрогитар также изготовлены из латуни, особенно инерционные блоки в тремоло-системах из-за их тональных свойств, а также гайки и седла струн из-за тональных свойств и низкого трения. [25]
Бактерицидные свойства латуни наблюдались на протяжении веков, особенно в морской среде, где она предотвращает биообрастание . В зависимости от типа и концентрации болезнетворных микроорганизмов и среды, в которой они находятся, латунь убивает эти микроорганизмы в течение периода от нескольких минут до часов контакта. [26] [27] [28]
Большое количество независимых исследований [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] подтверждают этот противомикробный эффект даже в отношении устойчивых к антибиотикам бактерий, таких как MRSA и VRSA. Механизмы антимикробного действия меди и ее сплавов, включая латунь, являются предметом интенсивных и постоянных исследований. [27] [33] [34]
Латунь подвержена коррозионному растрескиванию под напряжением , [35] , особенно из-за аммиака или веществ, содержащих или выделяющих аммиак. Эту проблему иногда называют сезонным растрескиванием после того, как она была впервые обнаружена в латунных патронах , используемых для винтовочных боеприпасов в 1920-х годах в Британской индийской армии . Проблема была вызвана высокими остаточными напряжениями в результате холодной штамповки корпусов во время производства, а также химическим воздействием следов аммиака в атмосфере. Картриджи хранились в конюшнях, и в жаркие летние месяцы концентрация аммиака повышалась, что приводило к появлению хрупких трещин. Проблему решили путем отжига гильз и хранения патронов в другом месте.
Другими фазами, кроме α, β и γ, являются ε, гексагональный интерметаллид CuZn 3 и η, твердый раствор меди в цинке.
Хотя формы латуни использовались с доисторических времен , [51] ее истинная природа как медно-цинкового сплава не была понята до постсредневекового периода, поскольку пары цинка , которые реагировали с медью с образованием латуни, не были признаны металлом . [52] В Библии короля Иакова много упоминаний о «меди» [53] для перевода слова «нехошеф» (бронза или медь) с иврита на английский. Самые ранние латуни, возможно, представляли собой природные сплавы, полученные путем выплавки богатых цинком медных руд . [54] В римский период латунь намеренно производилась из металлических минералов меди и цинка с использованием процесса цементации , продуктом которого была каламиновая латунь , и вариации этого метода продолжались до середины 19 века. [55] В конечном итоге его заменили методом прямого легирования меди и цинка, который был завезен в Европу в 16 веке. [54]
Латунь исторически иногда называли «желтой медью». [56] [57]
В Западной Азии и Восточном Средиземноморье ранние медно-цинковые сплавы сейчас известны в небольших количествах из ряда стоянок III тысячелетия до н. э. в Эгейском море , Ираке , Объединенных Арабских Эмиратах , Калмыкии , Туркменистане и Грузии , а также из памятников II тысячелетия до нашей эры на западе Индия , Узбекистан , Иран , Сирия , Ирак и Ханаан . [58] Отдельные примеры медно-цинковых сплавов известны в Китае с I века нашей эры, спустя много времени после того, как бронза стала широко использоваться. [59]
Состав этих ранних «латунных» предметов сильно варьируется, и большинство из них имеют содержание цинка от 5% до 15% по массе, что ниже, чем в латуни, полученной путем цементации. [60] Это могут быть «природные сплавы», полученные путем плавки богатых цинком медных руд в окислительно-восстановительных условиях. Многие из них имеют такое же содержание олова, что и современные бронзовые артефакты , и вполне возможно, что некоторые медно-цинковые сплавы возникли случайно и, возможно, даже не отличались от меди. [60] Однако большое количество известных сейчас медно-цинковых сплавов позволяет предположить, что по крайней мере некоторые из них были изготовлены намеренно, и многие из них имеют содержание цинка более 12% по массе, что привело бы к характерному золотистому цвету. [60] [61]
К 8–7 векам до нашей эры ассирийские клинописные таблички упоминают об эксплуатации «горной меди», что может относиться к «натуральной» латуни. [62] «Орейхалкон» (горная медь), [63] древнегреческий перевод этого термина, позже был адаптирован к латинскому аурихалкуму , означающему «золотая медь», которое стало стандартным термином для латуни. [64] В 4 веке до нашей эры Платон знал, что орихалкос столь же редок и почти так же ценен, как золото [65] , а Плиний описывает, как аурихалк появился из кипрских рудных месторождений, которые были истощены к 1 веку нашей эры. [66] Рентгенофлуоресцентный анализ 39 слитков орихалка , найденных после кораблекрушения возрастом 2600 лет у берегов Сицилии, показал, что они представляют собой сплав, состоящий из 75–80% меди, 15–20% цинка и небольшого процента никеля, свинца и железо. [67] [68]
Во второй половине первого тысячелетия до нашей эры использование латуни распространилось на обширную географическую территорию от Британии [69] и Испании [70] на западе до Ирана и Индии на востоке. [71] Этому, по-видимому, способствовал экспорт и влияние стран Ближнего Востока и Восточного Средиземноморья, где было введено целенаправленное производство латуни из металлических медных и цинковых руд. [72] Писатель 4-го века до нашей эры Теопомп , цитируемый Страбоном , описывает, как при нагревании земли Андейры в Турции образовались «капли ложного серебра», вероятно, металлического цинка, которые можно было использовать для превращения меди в орихалкос. [73] В I веке до нашей эры греческий Диоскорид, похоже, признал связь между минералами цинка и латунью, описав, как кадмий ( оксид цинка ) был обнаружен на стенках печей , используемых для нагрева цинковой руды или меди, и объяснив, что тогда он может использоваться для изготовления латуни. [74]
К первому веку до нашей эры латунь была доступна в достаточном количестве, чтобы использовать ее в качестве монет во Фригии и Вифинии , [75] , а после денежной реформы Августа 23 года до нашей эры она также использовалась для изготовления римских дупондиев и сестерций . [76] Единообразное использование латуни для чеканки монет и военной техники во всем римском мире может указывать на степень участия государства в этой отрасли, [77] [78] и, похоже, латунь даже намеренно бойкотировалась еврейскими общинами в Палестине из-за его связь с римской властью. [79]
Латунь производилась методом цементации, при котором медная и цинковая руда нагреваются вместе до образования паров цинка, которые вступают в реакцию с медью. Существуют веские археологические свидетельства этого процесса, а тигли , используемые для производства латуни путем цементации, были найдены на памятниках римского периода , включая Ксантен [80] и Нидду [81] в Германии , Лион во Франции [82] и на ряде памятников в Британии. . [83] Они различаются по размеру: от крошечного желудя до больших амфор, похожих на сосуды, но все они имеют повышенный уровень цинка внутри и закрыты крышками. [82] На них не обнаружено никаких признаков шлака или металлических частиц , что позволяет предположить, что минералы цинка были нагреты для образования паров цинка, которые вступили в реакцию с металлической медью в твердофазной реакции . Ткань этих тиглей пористая, вероятно, предназначенная для предотвращения повышения давления, и многие из них имеют небольшие отверстия в крышках, которые могут быть предназначены для сброса давления [82] или для добавления дополнительных минералов цинка ближе к концу процесса. Диоскорид упомянул, что минералы цинка использовались как для обработки, так и для отделки латуни, что, возможно, предполагает наличие вторичных добавок. [84]
Содержание цинка в латуни, изготовленной в раннеримский период, по-видимому, колебалось от 20% до 28%. [84] Высокое содержание цинка в монетах и латунных изделиях снизилось после первого века нашей эры, и было высказано предположение, что это отражает потерю цинка во время переработки и, следовательно, перерыв в производстве новой латуни. [76] Однако теперь считается, что это, вероятно, было преднамеренным изменением состава [85] и в целом использование латуни за этот период увеличилось, составляя около 40% всех медных сплавов , используемых в римском мире к 4 веку нашей эры. [86]
Мало что известно о производстве латуни в течение столетий сразу после распада Римской империи . Перерыв в торговле оловом за бронзу из Западной Европы, возможно, способствовал росту популярности латуни на востоке, и к VI–VII векам нашей эры более 90% артефактов из медных сплавов из Египта были изготовлены из латуни. [87] Однако другие сплавы, такие как бронза с низким содержанием олова, также использовались, и они различаются в зависимости от местных культурных взглядов, назначения металла и доступа к цинку, особенно между исламским и византийским миром . [88] И наоборот, использование настоящей латуни, похоже, в этот период сократилось в Западной Европе в пользу бронзы и других смешанных сплавов [89] , но примерно 1000 латунных артефактов были обнаружены в скандинавских могилах в Шотландии , [90] латунь была используется при изготовлении монет в Нортумбрии [91] и имеются археологические и исторические свидетельства производства каламиновой латуни в Германии [80] и Нидерландах , [92] районах, богатых каламиновой рудой.
Эти места оставались важными центрами изготовления латуни на протяжении всего периода средневековья , [93] особенно Динан . Латунные предметы до сих пор по-французски называются dinanderie . Купель в церкви Святого Варфоломея в Льеже в современной Бельгии (до 1117 года) представляет собой выдающийся шедевр романского латунного литья, хотя его также часто называют бронзовым. Металл Глостерского подсвечника начала XII века необычен даже по средневековым стандартам, поскольку представляет собой смесь меди, цинка, олова, свинца, никеля , железа, сурьмы и мышьяка с необычно большим количеством серебра , составляющим от 22,5% в базе до 5,76% на сковороде под свечой. Пропорции этой смеси позволяют предположить, что подсвечник был изготовлен из клада старых монет, вероятно, позднеримских. [94] Латтен — это термин для средневековых сплавов неопределенного и часто переменного состава, часто покрывающих декоративные бордюры и подобные предметы, вырезанные из листового металла, латуни или бронзы. Анализ некоторых предметов, особенно в тибетском искусстве , показывает очень разные композиции на разных концах большого произведения. Акваманилы обычно изготавливались из латуни как в европейском, так и в исламском мире.
Процесс цементации продолжал использоваться, но литературные источники как из Европы, так и из исламского мира, похоже, описывают варианты более высокотемпературного жидкостного процесса, который происходил в тиглях с открытым верхом. [95] Исламская цементация, по-видимому, использовала оксид цинка, известный как тутия или тутти , а не цинковые руды для изготовления латуни, в результате чего получался металл с меньшим количеством примесей железа . [96] Ряд исламских писателей и итальянец 13-го века Марко Поло описывают, как он был получен путем сублимации цинковых руд и конденсации на глиняных или железных слитках, археологические примеры которых были обнаружены в Куше в Иране. [97] Затем его можно было использовать для изготовления латуни или в медицинских целях. В 10 веке Йемен аль-Хамдани описал, как нанесение аль-иглимии, вероятно, оксида цинка, на поверхность расплавленной меди образовало пары тутии, которые затем вступили в реакцию с металлом. [98] Иранский писатель 13-го века аль-Кашани описывает более сложный процесс, при котором тутию смешивали с изюмом и осторожно обжаривали перед добавлением на поверхность расплавленного металла. На этом этапе была добавлена временная крышка, предположительно, чтобы свести к минимуму утечку паров цинка. [99]
В Европе имел место аналогичный жидкостный процесс в тиглях с открытым верхом, который, вероятно, был менее эффективным, чем римский процесс, а использование термина «тутти» Альбертом Великим в 13 веке предполагает влияние исламских технологий. [100] Немецкий монах XII века Теофил описывал, как предварительно нагретые тигли на одну шестую заполнялись порошкообразным каламином и древесным углем , а затем добавлялись медь и древесный уголь перед плавлением, перемешивались и снова заполнялись. Конечный продукт отливали , а затем снова расплавляли каламином. Было высказано предположение, что это второе плавление могло происходить при более низкой температуре, чтобы позволить большему количеству цинка впитаться . [101] Альбертус Магнус отметил, что «сила» как каламина, так и тутти может испаряться , и описал, как добавление порошкообразного стекла может создать пленку, связывающую его с металлом. [102] Немецкие тигли для изготовления латуни известны из Дортмунда , датируемые 10 веком нашей эры, а также из Соста и Шверте в Вестфалии , датируемые примерно 13 веком, что подтверждают рассказ Теофила, поскольку они имеют открытый верх, хотя керамические диски из Зоста, возможно, служили в виде незакрепленных крышек, которые, возможно, использовались для уменьшения испарения цинка и имеют внутри шлак, образовавшийся в результате жидкостного процесса. [103]
Некоторые из самых известных объектов африканского искусства — это отливки из воска Западной Африки, в основном из территории нынешней Нигерии , произведенные сначала в Королевстве Ифе , а затем в Бенинской империи . Хотя обычно их называют «бронзовыми», бенинские бронзы , которые сейчас в основном находятся в Британском музее и других западных коллекциях, а также большие портретные головы, такие как бронзовая голова из Ифе из «цинковой латуни с сильным содержанием свинца» и бронзовая голова королевы Идии. , оба также Британского музея, лучше описать как латунные, хотя и разного состава. [104] Работа с латунью или бронзой продолжала играть важную роль в искусстве Бенина и других западноафриканских традициях, таких как золотые гири Акан , где металл считался более ценным материалом, чем в Европе.
В эпоху Возрождения произошли важные изменения как в теории, так и в практике изготовления латуни в Европе. К 15 веку появились свидетельства возобновления использования тиглей для цементации с крышкой в Цвикау в Германии. [105] Эти большие тигли были способны производить около 20 кг латуни. [106] Внутри имеются следы шлака и куски металла. Их неравномерный состав позволяет предположить, что это был низкотемпературный, не совсем жидкий процесс. [107] В крышках тиглей имелись небольшие отверстия, которые закрывались глиняными пробками ближе к концу процесса, предположительно, чтобы максимизировать поглощение цинка на заключительных стадиях. [108] Треугольные тигли затем использовались для плавления латуни для литья . [109]
Технические писатели 16-го века, такие как Бирингуччо , Эркер и Агрикола , описали различные методы изготовления цементированной латуни и приблизились к пониманию истинной природы процесса, отметив, что медь становилась тяжелее, когда она превращалась в латунь, и что она становилась более золотистой как дополнительный каламин. был добавлен. [110] Металлический цинк также становился все более распространенным явлением. К 1513 году слитки металлического цинка из Индии и Китая прибыли в Лондон , а гранулы цинка, конденсированные в дымоходах печи в Раммельсберге в Германии, примерно с 1550 года использовались для цементирования латуни. [111]
В конце концов было обнаружено, что металлический цинк можно легировать с медью для получения латуни, процесс, известный как спектеринг, [112] и к 1657 году немецкий химик Иоганн Глаубер признал, что каламин — это «не что иное, как неплавкий цинк», а цинк — это «полуспелый металл». [113] Однако некоторые более ранние латуни с высоким содержанием цинка и низким содержанием железа, такие как латунная мемориальная доска Уайтмана 1530 года из Англии, возможно, были изготовлены путем легирования меди с цинком и содержат следы кадмия , подобные тем, которые обнаружены в некоторых цинковых слитках из Китая. [112]
Однако от процесса цементации не отказались, и уже в начале 19 века есть описания твердофазной цементации в куполообразной печи при температуре около 900–950 ° C и продолжительностью до 10 часов. [114] Европейская латунная промышленность продолжала процветать и в постсредневековый период, чему способствовали такие инновации, как появление в 16 веке гидромолотов для производства таких изделий, как горшки. [115] К 1559 году только немецкий город Ахен был способен производить 300 000 центнеров латуни в год. [115] После нескольких фальстартов в XVI и XVII веках латунная промышленность была также создана в Англии, воспользовавшись обильными запасами дешевой меди, выплавленной в новой отражательной печи, работающей на угле . [116] В 1723 году бристольский производитель латуни Неемия Чемпион запатентовал использование гранулированной меди, получаемой путем заливки расплавленного металла в холодную воду. [117] Это увеличило площадь поверхности меди, помогая ей реагировать, и с использованием этой новой технологии было зарегистрировано содержание цинка до 33% по весу. [118]
В 1738 году сын Неемии Уильям Чемпион запатентовал метод первой дистилляции металлического цинка в промышленном масштабе, известную как дистилляция по убыванию или «английский процесс». [119] [120] Этот местный цинк использовался при дроблении и позволял лучше контролировать содержание цинка в латуни и производить медные сплавы с высоким содержанием цинка, которые было бы трудно или невозможно производить с использованием цементации, для использования в дорогих объектах, таких как в качестве научных инструментов , часов , латунных пуговиц и бижутерии . [121] Однако Чемпион продолжал использовать более дешевый метод каламиновой цементации для производства латуни с низким содержанием цинка [121], и на его работах в Вармли были обнаружены археологические остатки цементационных печей в форме улья . [122] К середине-концу 18-го века развитие более дешевой дистилляции цинка, такое как горизонтальные печи Джона-Жака Дони в Бельгии и снижение тарифов на цинк [123] , а также спрос на коррозионностойкие сплавы с высоким содержанием цинка увеличили К середине 19 века от популярности распиливания и, как следствие, от цементации практически отказались. [124]
Термин «медный сплав» следует искать для полного обнаружения предметов из бронзы или латуни. Это связано с тем, что в старой документации бронза и латунь иногда использовались как взаимозаменяемые, а медный сплав — это общий термин для обоих. Кроме того, публика может называть определенные коллекции по их популярному названию, например «
Бенинские бронзы
», большинство из которых на самом деле сделаны из латуни.
латунь – литье, 8400–8700... латунь – прокат и волочение, 8430–8730
... Красная латунь обычно содержит от 5 до 10 процентов цинка...
Остерегайтесь сквозных деталей корпуса, выхлопных труб или любых других компонентов сборки, изготовленных из TONVAL. По сути, это латунь, которая совершенно непригодна для использования ниже ватерлинии из-за ее склонности к обесцинкованию и распаду.
