Половина всей добываемой меди служит основой медных сплавов, которые по своему химическому составу классифицируются на бронзы (сплавы со всеми металлами), латуни (сплавы с цинком) и мельхиор, константан, манганин (сплавы с никелем).
В зависимости от основного легирующего элемента различают более 10 типов бронз —- оловянные, алюминиевые, кремнистые, бериллиевые и др. Их применение самое разнообразное, но преимущественное— для изготовления деталей, работающих в условиях трения, например вкладыши подшипников, детали топливных насосов и т. п.
Основной легирующий элемент подчеркивает специальные свойства бронз. Так, при изготовлении деталей насоса для подачи морской воды применяется кремнистая бронза (кремния до 3 %), так как она устойчива против коррозии в морской воде.
Марганцовистые бронзы широко применяются для производства паровой арматуры (рабочая температура до 450°С); оловянистые бронзы — для изготовления вкладышей подшипников, корпусов насосов, сальников, арматуры высокого давления.
Бериллиевые бронзы обладают рядом особых свойств (высокие пределы прочности, упругости, усталости, высокие сопротивления ползучести, коррозионной усталости и др.), что делает их весьма ценными для изготовления упругих элементов — токоведущих пружин, мембран, пружинящих контактов, чувствительных элементов точных приборов, пружин всех типов (расширения, сжатия, кручения, изгиба).
Алюминиевые бронзы применяются для производства деталей, эксплуатируемых в условиях трения при повышенных (до 500 °С) температурах,— седел клапанов, втулок клапанов, деталей топливных насосов и т. д.
Кстати, из алюминиевой бронзы в наши дни делают монеты. История их появления и жизни исключительно интересна. На Руси медные монеты были впервые введены в 1659—1661 гг. Предполагалось их обращение наряду с серебряными. Однако первая попытка закончилась неудачей. В 1662 г. в Москве народ поднялся на восстание. Историки дали ему название «Медный бунт». Оказывается, замена серебряных денег на медные вызвала резкое повышение цен на продукты питания. Царь жестоко подавил бунт, но медные монеты были из обращения изъяты.
Вторая попытка была удачной. Медные монеты были введены в обращение Петром I после победы под Полтавой — серебро необходимо было для внешней торговли. С тех пор на Руси пользуются медными монетами. Однако форма и масса монет претерпевали существенные изменения. Достаточно сказать, что пятак 1725 г. имел квадратную форму и массу 80 г, а рубль — массу 1,6 кг!
Довольно распространенными медными сплавами являются латуни. Практическое применение находят латуни с содержанием цинка до 45 %. Такие латуни обладают достаточно высокой прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью и хорошими технологическими свойствами. Латуни с малым содержанием цинка применяются для изготовления трубопроводов, деталей радиаторов, сеток фильтров, сильфонов.
В машиностроении широкое применение находят специальные латуни, которые содержат дополнительные легирующие элементы, сообщающие сплавам особые свойства. Например, олово повышает коррозионную стойкость латуней, особенно в морской воде (такие латуни часто называют «морскими латунями» и применяются они для выполнения гребных винтов и арматуры в морском судостроении); кремний улучшает литейные свойства; свинец — технологичность; марганец — антифрикционные свойства.
Третья группа сплавов на основе меди — мельхиор, манганин, константан — это проводниковые материалы для резисторов. В манганине основным легирующим элементом является марганец, никеля — до 3,5 %, в константане — 39 % никеля, а в мельхиоре — 20 %. Изготовляют эти сплавы в основном в виде проволоки и микропроволоки диаметром до 2 мкм — в 10 раз тоньше человеческого волоса. В свое время возможность получения такой проволоки явилась сенсацией: одна капля металла давала 1 км проволоки.
Коллектив исследователей Института металлов (г. Москва) под руководством А. В. Улитовского предложил сразу две технологии получения микропровода, за что был удостоен в 1961 г. Ленинской премии. Необходимо отметить, что обычным методом — волочением проволоки, пропуская ее через много десятков алмазных волок (фильер), тоньше 30 мкм проволоку получить невозможно.
Из всего сказанного по промышленному применению основных сплавов меди можно сделать вывод: медные сплавы, играющие огромную роль многие тысячелетия, не утратили своего значения и сегодня. Железо и медь, взаимно дополняя друг друга, продолжают помогать человеку покорять природу, создавать фундамент современной цивилизации.
В последние годы оживился интерес к сплавам, имитирующим золото и серебро: сплав, содержащий 14—17 % цинка, 1—2 % алюминия, 2—4 % никеля, 10—12 % марганца, остальное — медь (для имитации серебра); сплав, содержащий 29—31 % цинка, 0,2—0,6 % олова, 2—3,5 % свинца, 2—3 % марганца, остальное — медь (для имитации золота 750-й пробы). Сплавы прекрасно имитируют цвет и имеют высокие механические и химические свойства.
Говоря о перспективах меди, следует отметить, что она играет и еще долго будет играть роль стратегически важного металла. Объяснить это можно тем, что медь имеет огромное значение для таких ключевых отраслей, как электротехника, машиностроение, точная механика. Сплавы на основе меди по электро- и теплопроводности уступают только серебру. Кроме того, они стойки к коррозии, легко поддаются деформации, сварке, пайке.
Очень важным является еще одно обстоятельство. Медные сплавы в виде отходов или лома пригодны для повторного использования. Уже в наши дни примерно 40 % годовой потребности в меди удовлетворяется за счет вторичного использования пришедших в негодность изделий из меди.
С развитием техники наблюдается тенденция замены меди другими материалами, например алюминием при производстве проводниковых материалов. Но такая замена обусловлена не недостатками меди, а ее дефицитом и меньшей ценой алюминиевых проводов.
Мировое производство меди в 2000 г. составило более 8 млн. т. Цена 1 т за последние 10 лет находилась в пределах 1000—1500 р.