,_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 — это сплав меди и цинка , в пропорциях, которые можно варьировать для достижения различных цветов и механических, электрических, акустических и химических свойств, [1] но медь обычно имеет большую долю, как правило, 66% меди и 34% цинка . Используемый с доисторических времен, это сплав замещения : атомы двух компонентов 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 включать в себя небольшие пропорции ряда других элементов, включая мышьяк , свинец , фосфор , алюминий , марганец и кремний . Исторически различие между этими двумя сплавами было менее последовательным и четким, [3] и все чаще музеи используют более общий термин « медный сплав ». [4]
Латунь долгое время была популярным материалом из-за своего яркого золотистого цвета и до сих пор используется для изготовления выдвижных ящиков и дверных ручек . Она также широко использовалась для изготовления скульптур и посуды из-за своей низкой температуры плавления, высокой обрабатываемости (как ручными инструментами, так и современными токарными и фрезерными станками), долговечности, а также электро- и теплопроводности . Латунь с более высоким содержанием меди мягче и имеет более золотистый цвет; наоборот, латунь с меньшим содержанием меди и, следовательно, большим содержанием цинка тверже и имеет более серебристый цвет.
Латунь по-прежнему широко используется в изделиях, где требуются коррозионная стойкость и низкое трение , например , замки , петли , шестерни , подшипники , оболочки боеприпасов , молнии , сантехника , шланговые муфты , клапаны , электрические вилки и розетки . Она широко используется для музыкальных инструментов, таких как рожки и колокольчики . Состав латуни делает ее подходящей заменой меди в бижутерии и модных украшениях , поскольку она демонстрирует большую стойкость к коррозии. Латунь не такая твердая, как бронза, и поэтому не подходит для большинства видов оружия и инструментов. Она также не подходит для использования в морских условиях, потому что цинк реагирует с минералами в соленой воде, оставляя после себя пористую медь; морская латунь с добавлением олова избегает этого, как и бронза.
Латунь часто используется в ситуациях, когда важно исключить возникновение искр , например, в арматуре и инструментах, используемых вблизи легковоспламеняющихся или взрывоопасных материалов. [5]
Латунь более ковкая, 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 текучесть делают ее относительно легким материалом для литья . Изменяя пропорции меди и цинка, можно изменять свойства латуни, что позволяет получать твердые и мягкие латуни. Плотность латуни составляет от 8,4 до 8,73 г/см 3 (от 0,303 до 0,315 фунта/куб. дюйм). [6]
Сегодня почти 90% всех латунных сплавов перерабатываются. [7] Поскольку латунь не является ферромагнитной , железный лом можно отделить от нее, пропустив лом около мощного магнита. Латунный лом плавят и переливают в заготовки , которые выдавливают в нужную форму и размер. Общая мягкость латуни означает, что ее часто можно обрабатывать без использования смазочно-охлаждающей жидкости , хотя есть исключения. [8]
Алюминий делает латунь прочнее и более устойчивой 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). Сочетания железа, алюминия, кремния и марганца делают латунь износостойкой и устойчивой к разрывам . [9] Добавление всего лишь 1% железа в сплав латуни приведет к получению сплава с заметным магнитным притяжением. [10]
Латунь будет корродировать в присутствии влаги, хлоридов , ацетатов , аммиака и некоторых кислот. Это часто происходит, когда медь реагирует с серой, образуя коричневый и в конечном итоге черный поверхностный слой сульфида меди , который при регулярном воздействии слегка кислой воды, такой как городская дождевая вода, может затем окисляться на воздухе, образуя патину из зеленовато-голубого 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 сплав латуни не испытывает внутренней гальванической коррозии из-за отсутствия коррозионной среды внутри смеси. Однако, если латунь поместить в контакт с более благородным металлом, таким как серебро или золото в такой среде, латунь будет корродировать гальванически; и наоборот, если латунь находится в контакте с менее благородным металлом, таким как цинк или железо, менее благородный металл будет корродировать, а 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 форме глобул по мере охлаждения отливки. Рисунок, который образуют глобули на поверхности латуни, увеличивает доступную площадь поверхности свинца, что, в свою очередь, влияет на степень выщелачивания. Кроме того, операции резки могут размазывать свинцовые глобули по поверхности. Эти эффекты могут привести к значительному выщелачиванию свинца из латуни со сравнительно низким содержанием свинца. [12]
В октябре 1999 года Генеральный прокурор штата Калифорния подал в суд на 13 ключевых производителей и дистрибьюторов из-за содержания свинца. В ходе лабораторных испытаний государственные исследователи обнаружили, что средний латунный ключ, новый или старый, превышает пределы, установленные в California Proposition 65 , в среднем в 19 раз, при условии обращения с ним дважды в день. [13] В апреле 2001 года производители согласились снизить содержание свинца до 1,5% или столкнуться с требованием предупреждать потребителей о содержании свинца. Ключи, покрытые другими металлами, не подпадают под действие соглашения и могут продолжать использовать латунные сплавы с более высоким процентом содержания свинца. [14] [15]
Также в Калифорнии материалы без содержания свинца должны использоваться для «каждого компонента, который контактирует с увлажненной поверхностью труб и фитингов, сантехнических фитингов и арматуры». 1 января 2010 года максимальное количество свинца в «бессвинцовой латуни» в Калифорнии было снижено с 4% до 0,25% свинца. [16] [17]
Латуни , устойчивые к обесцинкованию ( DZR или DR), иногда называемые CR ( коррозионностойкие ) латуни, используются там, где существует большой риск коррозии и где обычные латуни не отвечают требованиям. Применения с высокими температурами воды, наличием хлоридов или отклонением качества воды ( мягкая вода ) играют роль. Латунь DZR используется в системах водогрейных котлов . Этот латунный сплав должен производиться с большой осторожностью, особое внимание должно уделяться сбалансированному составу и надлежащим производственным температурам и параметрам, чтобы избежать долгосрочных отказов. [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 значительно подавляют потерю цинка. [20]
«Красная латунь», семейство сплавов с высоким содержанием меди и обычно менее 15% цинка, более устойчивы к потере цинка. Один из металлов, называемых «красной латунью», состоит из 85% меди, 5% олова, 5% свинца и 5% цинка. Медный сплав C23000, который также известен как «красная латунь», содержит 84–86% меди, по 0,05% железа и свинца, а остальное — цинк. [21]
Другим таким материалом является бронза , из семейства красных латуней. Сплавы бронзы содержат примерно 88% меди, 8–10% олова и 2–4% цинка. Свинец может быть добавлен для облегчения обработки или для подшипниковых сплавов. [22]
«Морская латунь», для использования в морской воде, содержит 40% цинка, но также 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 обесцинковыванию. [24]
Высокая пластичность и обрабатываемость, относительно хорошая устойчивость к коррозии и традиционно приписываемые акустические свойства латуни сделали ее обычным металлом для изготовления музыкальных инструментов, акустические резонаторы которых состоят из длинных, относительно узких трубок, часто сложенных или скрученных для компактности; серебро и его сплавы, и даже золото , использовались по тем же причинам, но латунь является наиболее экономичным выбором. Известные как медные духовые инструменты , или просто «медь», они включают тромбон , тубу , трубу , корнет , флюгельгорн , баритон-горн , эуфониум , тенор-горн и валторну , а также многие другие « рога », многие из которых находятся в различных семействах размеров, например, саксгорны .
Другие духовые инструменты могут быть изготовлены из латуни или других металлов, и действительно, большинство современных студенческих моделей флейт и пикколо сделаны из некоторой разновидности латуни, обычно из сплава мельхиора , похожего на никелевое серебро (также известного как немецкое серебро) . Кларнеты , особенно низкие кларнеты, такие как контрабас и субконтрабас , иногда изготавливаются из металла из-за ограниченных запасов плотной, мелкозернистой тропической древесины твердых пород, традиционно предпочитаемой для небольших деревянных духовых инструментов . По той же причине некоторые низкие кларнеты, фаготы и контрафаготы имеют гибридную конструкцию с длинными прямыми секциями дерева и изогнутыми сочленениями, грифом и/или раструбом из металла. Использование металла также позволяет избежать рисков подвергания деревянных инструментов перепадам температуры или влажности, которые могут вызвать внезапное растрескивание. Несмотря на то, что саксофоны и саррусофоны классифицируются как деревянные духовые инструменты, их обычно изготавливают из латуни по схожим причинам, а также потому, что их широкие конические каналы и тонкостенные корпуса легче и эффективнее изготавливать путем формовки листового металла, чем путем обработки дерева.
Клавиши большинства современных духовых инструментов, включая инструменты с деревянным корпусом, также обычно изготавливаются из сплава, например, никелевого серебра. Такие сплавы более жесткие и долговечные, чем латунь, используемая для изготовления корпусов инструментов, но все еще поддаются обработке простыми ручными инструментами — благо для быстрого ремонта. Мундштуки как духовых инструментов, так и, реже, деревянных духовых инструментов часто изготавливаются из латуни и других металлов.
После духовых инструментов, наиболее заметным применением латуни в музыке являются различные ударные инструменты , в частности , тарелки , гонги и оркестровые (трубчатые) колокола (большие «церковные» колокола обычно изготавливаются из бронзы ). Маленькие ручные колокольчики и « звонкие колокольчики » также обычно изготавливаются из латуни.
Гармоника — это свободный язычковый аэрофон , также часто изготавливаемый из латуни. В органных трубах из семейства язычковых в качестве язычков используются латунные полоски (называемые язычками), которые бьют по луку -шалоту (или бьют «сквозь» лук-шалот в случае «свободного» язычка). Хотя малые барабаны не являются частью духовой секции, они также иногда изготавливаются из латуни. Некоторые детали электрогитар также изготавливаются из латуни, особенно инерционные блоки в системах тремоло из-за ее тональных свойств, а также для струнных порожков и седел из-за тональных свойств и низкого трения. [25]
Бактерицидные свойства латуни наблюдались на протяжении столетий, особенно в морской среде, где она предотвращает биообрастание . В зависимости от типа и концентрации патогенов и среды, в которой они находятся, латунь убивает эти микроорганизмы в течение нескольких минут или часов после контакта. [26] [27] [28]
Большое количество независимых исследований [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] подтверждают этот антимикробный эффект, даже против устойчивых к антибиотикам бактерий, таких как MRSA и VRSA. Механизмы антимикробного действия меди и ее сплавов, включая латунь, являются предметом интенсивного и продолжающегося исследования. [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 от холодной формовки гильз во время производства, а также химическим воздействием следов аммиака в атмосфере. Патроны хранились в конюшнях, и концентрация аммиака повышалась в жаркие летние месяцы, что приводило к появлению хрупких трещин. Проблема была решена путем отжига гильз и хранения патронов в другом месте.
Другими фазами, помимо α, β и γ, являются ε, гексагональный интерметаллид CuZn3 , и η, твердый раствор меди в цинке.
Хотя формы латуни использовались с доисторических времен , [53] ее истинная природа как сплава меди и цинка не была понята до постсредневекового периода, потому что пары цинка , которые реагировали с медью, чтобы сделать латунь, не были признаны металлом . [ 54] В Библии короля Якова много упоминаний о «латуни» [55] для перевода «nechosheth» (бронза или медь) с иврита на английский язык. Самые ранние латуни, возможно, были естественными сплавами, изготовленными путем плавки богатых цинком медных руд . [56] К римскому периоду латунь преднамеренно производилась из металлической меди и цинковых минералов с использованием процесса цементации , продуктом которого была каламиновая латунь , и вариации этого метода продолжались до середины 19-го века. [57] В конечном итоге он был заменен спелтеризацией , прямым сплавлением меди и цинкового металла, которое было введено в Европу в 16-м веке. [56]
Латунь иногда исторически называли «желтой медью». [58] [59]
В Западной Азии и Восточном Средиземноморье ранние медно-цинковые сплавы сейчас известны в небольших количествах из ряда памятников 3-го тысячелетия до н. э. в Эгейском море , Ираке , Объединенных Арабских Эмиратах , Калмыкии , Туркменистане и Грузии , а также из памятников 2-го тысячелетия до н. э. в Западной Индии , Узбекистане , Иране , Сирии , Ираке и Ханаане . [60] Отдельные образцы медно-цинковых сплавов известны в Китае с 1-го века н. э., намного позже того, как бронза стала широко использоваться. [61]
Составы этих ранних «латунных» предметов сильно различаются, и большинство из них содержат цинк от 5% до 15% по весу, что ниже, чем в латуни, полученной путем цементации. [62] Это могут быть «природные сплавы», изготовленные путем плавки богатых цинком медных руд в окислительно-восстановительных условиях. Многие из них содержат олово, аналогичное современным бронзовым артефактам , и возможно, что некоторые медно-цинковые сплавы были получены случайно и, возможно, даже не отличаются от меди. [62] Однако большое количество известных сейчас медно-цинковых сплавов предполагает, что по крайней мере некоторые из них были изготовлены намеренно, и многие из них содержат цинк более 12% по весу, что привело бы к характерному золотистому цвету. [62] [63]
В VIII–VII веках до н. э. ассирийские клинописные таблички упоминают добычу «горной меди», и это может относиться к «природной» латуни. [64] «Oreikhalkon» (горная медь), [65] древнегреческий перевод этого термина, позже был адаптирован к латинскому aurichalcum, означающему «золотая медь», которое стало стандартным термином для латуни. [66] В IV веке до н. э. Платон знал , что орихалк редок и почти так же ценен, как золото [67] , а Плиний описывает, как аурихалк поступал из кипрских рудных месторождений, которые были истощены к I веку н. э. [68] Рентгенофлуоресцентный анализ 39 слитков орихалка , извлеченных из 2600-летнего кораблекрушения у берегов Сицилии, показал, что они представляют собой сплав, состоящий из 75–80% меди, 15–20% цинка и небольших процентов никеля, свинца и железа. [69] [70]
В конце первого тысячелетия до нашей эры использование латуни распространилось на обширную географическую территорию от Британии [71] и Испании [72] на западе до Ирана и Индии на востоке. [73] Похоже, что этому способствовал экспорт и влияние с Ближнего Востока и Восточного Средиземноморья, где было введено преднамеренное производство латуни из металлической меди и цинковых руд. [74] Писатель 4-го века до нашей эры Феопомп , которого цитирует Страбон , описывает, как нагревание земли из Андейры в Турции производило «капли ложного серебра», вероятно, металлического цинка, которые можно было использовать для превращения меди в ореихалкос. [75] В 1-м веке до нашей эры грек Диоскорид, по-видимому, распознал связь между цинковыми минералами и латунью, описывая, как кадмий ( оксид цинка ) был обнаружен на стенках печей, используемых для нагревания либо цинковой руды, либо меди, и объясняя, что затем его можно использовать для изготовления латуни. [76]
К первому веку до нашей эры латунь была доступна в достаточном количестве для использования в качестве монет во Фригии и Вифинии , [77] а после денежной реформы Августа 23 г. до н. э. она также использовалась для изготовления римских дупондиев и сестерциев . [78] Единообразное использование латуни для чеканки монет и военного снаряжения по всему римскому миру может указывать на степень участия государства в этой отрасли, [79] [80] и латунь, по-видимому, даже намеренно бойкотировалась еврейскими общинами в Палестине из-за ее связи с римской властью. [81]
Латунь производилась в процессе цементации, когда медная и цинковая руда нагревались вместе до тех пор, пока не образовывались пары цинка, которые реагировали с медью. Существуют хорошие археологические доказательства этого процесса, и тигли, используемые для производства латуни путем цементации, были найдены на стоянках римского периода , включая Ксантен [82] и Нидду [83] в Германии , Лион во Франции [84] и на ряде стоянок в Британии. [85] Они различаются по размеру от крошечных желудей до больших амфороподобных сосудов, но все они имеют повышенные уровни цинка внутри и закрыты крышками. [84] Они не показывают признаков шлака или металлических гранул, что позволяет предположить, что цинковые минералы нагревались для получения паров цинка, которые реагировали с металлической медью в твердотельной реакции . Ткань этих тиглей пористая, вероятно, предназначена для предотвращения повышения давления, и многие имеют небольшие отверстия в крышках, которые могут быть предназначены для сброса давления [84] или для добавления дополнительных цинковых минералов ближе к концу процесса. Диоскорид упоминал, что цинковые минералы использовались как для обработки, так и для отделки латуни, что, возможно, указывает на вторичные добавки. [86]
Латунь, изготовленная в ранний римский период, по-видимому, содержала от 20% до 28% цинка по весу. [86] 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, таким образом, перерыв в производстве новой латуни. [78] Однако сейчас считается, что это, вероятно, было преднамеренным изменением состава [87], и в целом использование латуни увеличивается в этот период, составляя около 40% всех медных сплавов, используемых в римском мире к 4 веку нашей эры. [88]
Мало что известно о производстве латуни в течение столетий сразу после распада Римской империи . Нарушение торговли оловом на бронзу из Западной Европы, возможно, способствовало росту популярности латуни на востоке, и к VI–VII векам нашей эры более 90% артефактов из медных сплавов из Египта были сделаны из латуни. [89] Однако использовались и другие сплавы, такие как бронза с низким содержанием олова, и они различаются в зависимости от местных культурных установок, назначения металла и доступа к цинку, особенно между исламским и византийским миром. [90] Напротив, использование настоящей латуни, по-видимому, сократилось в Западной Европе в этот период в пользу бронзы и других смешанных сплавов [91], но около 1000 артефактов из латуни были найдены в скандинавских захоронениях в Шотландии [92] , латунь использовалась при изготовлении монет в Нортумбрии [93] , и есть археологические и исторические свидетельства производства каламиновой латуни в Германии [82] и Нидерландах [94] , регионах, богатых каламиновой рудой.
Эти места оставались важными центрами изготовления латуни на протяжении всего периода Средневековья , [95] особенно Динант . Латунные предметы по-прежнему известны под общим названием dinanderie на французском языке. Купель для крещения в церкви Святого Варфоломея в Льеже в современной Бельгии (до 1117 года) является выдающимся шедевром романского литья из латуни, хотя ее также часто описывают как бронзу. Металл подсвечника Глостера 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 , варьирующимся от 22,5% в основании до 5,76% в поддоне под свечой. Пропорции этой смеси могут указывать на то, что подсвечник был изготовлен из клада старых монет, вероятно, позднеримских. [96] Latten — это термин для средневековых сплавов неопределенного и часто переменного состава, часто покрывающих декоративные бордюры и подобные предметы, вырезанные из листового металла, будь то латунь или бронза. Особенно в тибетском искусстве анализ некоторых предметов показывает очень разные составы с разных концов большого куска. Aquamaniles 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 , по-видимому, описывают варианты более высокотемпературного жидкого процесса, который происходил в открытых сверху тиглях. [97] 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 содержанием примесей железа . [98] Ряд исламских авторов и итальянец 13-го века Марко Поло описывают, как это было получено путем возгонки из цинковых руд и конденсировано на глиняных или железных прутках, археологические примеры которых были обнаружены в Куше в Иране. [99] Затем его можно было использовать для изготовления латуни или в медицинских целях. В 10-м веке Йеменский аль-Хамдани описал, как нанесение аль-иглимии, вероятно, оксида цинка, на поверхность расплавленной меди производило пар тутии, который затем реагировал с металлом. [100] Иранский писатель XIII века аль-Кашани описывает более сложный процесс, в котором тутия смешивалась с изюмом и осторожно обжаривалась перед добавлением на поверхность расплавленного металла. На этом этапе добавлялась временная крышка, предположительно, чтобы свести к минимуму утечку паров цинка. [101]
В Европе имел место аналогичный жидкий процесс в открытых сверху тиглях, который, вероятно, был менее эффективным, чем римский процесс, и использование термина tutty Альбертом Великим в 13 веке предполагает влияние исламской технологии. [102] Немецкий монах 12 века Теофил описал, как предварительно нагретые тигли на одну шестую заполнялись порошкообразным каламином и древесным углем, затем дополнялись медью и древесным углем перед расплавлением, перемешивались, а затем снова заполнялись. Конечный продукт отливался , затем снова расплавлялся с каламином. Было высказано предположение, что эта вторая плавка могла происходить при более низкой температуре, чтобы позволить большему количеству цинка быть поглощенным . [103] Альберт Великий отметил, что «сила» как каламина, так и tutty могла испаряться , и описал, как добавление порошкообразного стекла могло создать пленку, связывающую его с металлом. [104] Известны немецкие тигли для производства латуни из Дортмунда, датируемые X веком н. э., а также из Зоеста и Шверте в Вестфалии, датируемые примерно XIII веком, что подтверждает рассказ Теофила, поскольку они имеют открытый верх, хотя керамические диски из Зоеста могли служить в качестве свободных крышек, которые могли использоваться для уменьшения испарения цинка , и иметь шлак на внутренней стороне, образовавшийся в результате жидкостного процесса. [105]
Некоторые из самых известных объектов африканского искусства — это литье по выплавляемым моделям Западной Африки, в основном из нынешней Нигерии , произведенное сначала Королевством Ифе , а затем Бенинской империей . Хотя их обычно называют «бронзовыми», бенинские бронзовые изделия , в настоящее время в основном находящиеся в Британском музее и других западных коллекциях, а также большие портретные головы, такие как Бронзовая голова из Ифе из «тяжело свинцовой цинковой латуни» и Бронзовая голова королевы Идии , обе также в Британском музее, лучше описать как латунные, хотя и из различных составов. [106] Работа с латунью или бронзой продолжала играть важную роль в искусстве Бенина и других западноафриканских традициях, таких как золотые грузики Акан , где металл считался более ценным материалом, чем в Европе.
В эпоху Возрождения произошли важные изменения как в теории, так и в практике производства латуни в Европе. К XV веку появились свидетельства возобновления использования цементационных тиглей с крышками в Цвиккау в Германии. [107] Эти большие тигли были способны производить около 20 кг латуни. [108] На внутренней стороне имеются следы шлака и кусочки металла. Их нерегулярный состав предполагает, что это был низкотемпературный, не полностью жидкий процесс. [109] Крышки тиглей имели небольшие отверстия, которые закрывались глиняными пробками ближе к концу процесса, предположительно, для максимального поглощения цинка на последних стадиях. [110] Затем для плавки латуни для литья использовались треугольные тигли . [111]
Технические писатели XVI века, такие как Бирингуччо , Эркер и Агрикола, описали различные методы изготовления цементационной латуни и приблизились к пониманию истинной природы процесса, отметив, что медь становилась тяжелее по мере превращения в латунь и что она становилась более золотистой по мере добавления дополнительного каламина. [112] Металлический цинк также становился все более распространенным. К 1513 году слитки металлического цинка из Индии и Китая прибывали в Лондон , а гранулы цинка, конденсированные в дымоходах печи в Раммельсберге в Германии, использовались для изготовления цементационной латуни примерно с 1550 года. [113]
В конце концов было обнаружено, что металлический цинк можно сплавлять с медью для получения латуни, этот процесс известен как спелтеризация, [114] и к 1657 году немецкий химик Иоганн Глаубер признал, что каламин был «ничем иным, как неплавким цинком», а цинк был «полузрелым металлом». [115] Однако некоторые более ранние латуни с высоким содержанием цинка и низким содержанием железа, такие как мемориальная доска из латуни Уайтмана 1530 года из Англии, могли быть изготовлены путем сплавления меди с цинком и включать следы кадмия, аналогичные тем, что были обнаружены в некоторых цинковых слитках из Китая. [114]
Однако процесс цементации не был заброшен, и еще в начале 19 века появились описания твердофазной цементации в купольной печи при температуре около 900–950 °C и продолжительностью до 10 часов. [116] Европейская латунная промышленность продолжала процветать в постсредневековый период, подкрепленная такими инновациями, как введение в 16 веке водяных молотов для производства таких изделий, как горшки. [117] К 1559 году один только немецкий город Аахен был способен производить 300 000 центнеров латуни в год. [117] После нескольких неудачных попыток в 16 и 17 веках латунная промышленность также была основана в Англии, воспользовавшись обильными поставками дешевой меди, выплавленной в новой отражательной печи, работающей на угле . [118] В 1723 году производитель латуни из Бристоля Неемия Чемпион запатентовал использование гранулированной меди, полученной путем заливки расплавленного металла в холодную воду. [119] Это увеличило площадь поверхности меди, помогая ей реагировать, и при использовании этой новой технологии сообщалось о содержании цинка до 33% по весу. [120]
В 1738 году сын Неемии Уильям Чемпион запатентовал технологию первой промышленной перегонки металлического цинка, известную как перегонка per descencum или «английский процесс». [121] [122] Этот местный цинк использовался в литье под давлением и позволял лучше контролировать содержание цинка в латуни и производить сплавы меди с высоким содержанием цинка, которые было бы трудно или невозможно производить с помощью цементации, для использования в дорогих предметах, таких как научные приборы , часы , латунные пуговицы и бижутерия . [123] Однако Чемпион продолжал использовать более дешевый метод цементации каламином для производства латуни с низким содержанием цинка [123] , и археологические останки цементационных печей в форме улья были обнаружены на его заводах в Уормли . [124] К середине-концу XVIII века разработки в области более дешевой дистилляции цинка, такие как горизонтальные печи Джона-Жака Дони в Бельгии, и снижение тарифов на цинк [125] , а также спрос на устойчивые к коррозии сплавы с высоким содержанием цинка увеличили популярность спельтеризации, и в результате цементация была в значительной степени прекращена к середине XIX века. [126]
Термин "сплав меди" следует искать для полного поиска по предметам из бронзы или латуни. Это связано с тем, что бронза и латунь иногда использовались взаимозаменяемо в старой документации, а "сплав меди" является общим термином для обоих. Кроме того, общественность может называть некоторые коллекции их популярными названиями, например, "
Бенинские бронзы
", большинство из которых на самом деле сделаны из латуни.
– литье, 8400–8700... латунь – прокатка и волочение, 8430–8730
... Красная латунь обычно содержит от 5 до 10 процентов цинка ...
Остерегайтесь сквозных фитингов корпуса и выхлопных труб, или любого другого компонента в сборке, сделанного из TONVAL. Это в основном латунь и совершенно не подходит для использования ниже ватерлинии из-за его тенденции к децинковке и распаду
