PART 6: NON - FERROUS METALS

(copper and its alloys)

A. READING

All metals, except iron and its alloys, are taken to non-ferrous metals. Non-ferrous metals are widely used, being the main engineering material in electro-, radio-industry and in airplane-, rocket-, ship-construction. Non-ferrous metals are more expensive than ferrous metals and used only when some characteristic not possessed by iron or steel is essential or desirable in application. These characteristics are: high electrical and thermal conductivity, high corrosion resistance, light weight, high plasticity, non-magnetic qualities, etc. The most important metals among non-ferrous are: copper, aluminium, magnesium, nickel, lead, tin and titanium. There are a lot of applications for non-ferrous metals in the pure chemical state, but in most cases they are used in the state of alloys. Some of the basic non-ferrous metals and their alloys are described below.

Copper is a valuable metal. It is reddish-brown, tough metal. It has exceptionally high electrical and thermal conductivity, low oxidisability and good ductility. It is the basis of the important industrial alloys such as brass and bronze. The raw materials for the production of copper are sulphide or oxide copper ores. Most of the copper is smelted from sulphide ores (about 80 per cent) while oxide ores account for only 15 to 20 per cent. Sulphide ores are more wide-spread in nature due to the higher affinity of copper for sulphur than for oxygen. Various grades of copper are used for engineering purposes. It must be noted that even a minute amount of impurities sharply alters the properties of pure copper. The mechanical strength of pure copper is not high and depends upon the degree of deformation (reduction in working). Pure copper is used chiefly for electrical engineering products: contacts, wires, cables, busbars, etc. and for making tanks, pipes, water heaters, etc. Copper alloys are more widely employed, because they have higher strength, ability to be machined and higher cast characteristics.

Alloys of copper and zinc are called brasses. Brasses usually contain from 10 to 45 per cent of zinc. Brasses are very ductile and may be treated either in hot or in cold state. They are used for making bearings, pipes, bushes, gears, musical instruments, etc.

Alloys of copper with tin, aluminium, nickel, silicon and some other elements are called bronzes. The most common bronze is tin bronze. Tin bronzes are divided into two groups: wrought bronzes, containing up to 6 % Sn and casting bronzes, containing from 6 to 12 per cent of tin. Tin bronzes have high mechanical properties and corrosion resistance, good foundry and antifriction characteristics and can be easily machined. Tin bronzes are used for making bushing for bearings, wire for springs, rods, rein forcing bars and accessories, which should be proof against sea water and work under pressure.

Copper - base alloys with Al, Ni, Si, Mn, Be and others are called special bronzes. Special bronzes are substitute for tin bronzes. The most important special bronze is aluminium. It contains from 4 to 11% Al. Mechanical properties and corrosion resistance of this bronze considerably surpass those of tin bronzes and brasses. Aluminium bronzes are used for making sheets, strips, bars and wire by rolling process.

EXERCISES:

I. Find in the texts the following topical words and phrases, explain what they mean, and add them to your Active Vocabulary:

brass, bronze, special bronzes, non-ferrous metals.

II. Write out from the texts the sentences or the parts of the sentences which contain the following words and expressions and translate them into Russian:

State of alloys, sulphide ores, foundry characteristics, ship-construction, application, ability to be machined, to be treated in hot state, antifriction characteristics, to be proof against, to surpass, various media, frames.

III. Answer the following questions:

1. What characteristics do non-ferrous metals possess?

2. How can you describe copper?

3. What is pure copper and its alloys used for?

4. What is the difference between wrought bronzes and casting bronzes?

5. What are the most important non-ferrous metals?

6. What properties does copper possess?

7. What properties do tin bronzes have?

B. TRANSLATION

EXERCISES:

I. Before translating the text, find in it the sentences in which you would be able to use the following topical words and expressions:

natural ores, electrical resistance, a conductor, a property of being drawn out, a roasting process, electrolyze, engineering copper alloys.

II. Read the text again, find in it the information about the following questions, and answer them using the topical words and phrases:

1. How is pure copper made?

2. What properties of special bronzes do you know?

3. Why are non-ferrous metals widely used?

4. What properties does pure copper possess?

5. What can you say about the raw materials for the production of copper?

III. Now translate the text in writing. Use as many topical words and phrases as you can:

Цветные металлы - медь, алюминий, магний, титан, свинец, цинк и олово и др. - обладают ценными свойствами и поэтому, несмотря на относительно высокую стоимость, широко применяются в промышленности.

Содержание цветных металлов в естественных рудах (за исключением алюминия) составляет обычно 1-5 %.

В рудах цветных металлов почти всегда присутствует одновременно несколько цветных металлов. Такие руды называются комплексными.

Имея наименьшее (после серебра) удельное электросопротивление, медь широко применяется в электротехнике в качестве проводников электрического тока.

Чистая медь отличается высокой пластичностью и хорошо обрабатывается давлением в холодном и горячем состоянии, обладая свойством вытягиваться в очень тонкие изделия, фольгу толщиной 0,05-0,06 мм или проволоку диаметром до 0,03 мм. В чистом виде медь встречается в незначительных количествах. Основным источником получения меди служат медные руды.

Медные руды, содержащие от 0,5 до 5 % меди, перед плавкой подвергаются обогащению. После предварительного обжига медную руду или ее концентраты переплавляют на полупродукт (штейн) с содержанием около 40 % меди.

Последующей обработкой штейна в горизонтальных конверторах получают черновую медь, содержащую 99,3-99,5 % меди; ее рафинируют (очищают от примесей) и отливают в виде прямоугольных слитков - анодов. Последующим электролизом в растворах медного купороса, подкисленного серной кислотой, осаждают на катоде (отрицательный полюс) листовую электролитическую катодную медь в виде весьма чистого металла. Товарная медь выпускается содержанием меди от 99,00 до 99,99 %.

В качестве примесей в меди присутствует кислород, висмут, сурьма, мышьяк, никель, железо, свинец, сера, цинк и олово, которые снижают электропроводность меди.

Технические медные сплавы делятся на две группы: латуни и бронзы.

В зависимости от состава бронзы делятся на оловянные и безоловянные (специальные).

Оловянные бронзы обладают высокими механическими и антикоррозийными свойствами, но имеют ограниченное применение (главным образом для ответственных деталей) вследствие дефицитности олова.

Бронзы специальные (не содержащие олова) имеют широкое применение. Они обладают высокими механическими свойствами, отличаются высокой пластичностью, коррозионной стойкостью и хорошими технологическими свойствами, в связи с чем не только полностью заменяют оловянистые бронзы, но в ряде случаев по качествам превосходят их.

К специальным относятся бронзы: марганцовистые, алюминиевые, свинцовистые