Gold-Kupfer-Legierung

Gold-Kupfer-Legierung
Brust-Tumbaga: Gold-Kupfer-Legierung
Identifizierung
Synonyme	Kupferlegierung, Kombination von Metallelementen
Aussehen	fest, flüssig, golden und kupferfarben
Chemische Eigenschaften
Brute Formel	AuCu für 50% bei. Cu
Molmasse	13020 u. für 50% bei. Cu
Physikalische Eigenschaften
T ° Fusion	910  ° C (kongruent)
Kristallographie
Kristallsystem	Gesichtszentrierte kubische
Kristallklasse oder Raumgruppe	Fm3m für (Au, Cu) Pm3m für Au 3 Cu P4 / mmm für AuCu (I) Imma für AuCu (II) Pm3m für AuCu 3 (I) P4mm für AuCu 3 (II)
Einheiten von SI und STP, sofern nicht anders angegeben.

Die Gold-Kupfer- Legierung ist eine Legierung, die durch Verschmelzen der Kombination von Gold mit dem chemischen Symbol Au und Kupfer mit dem chemischen Symbol Cu hergestellt wird, das in der Schmuckindustrie häufig verwendet wird. Der Hauptzweck einer Legierung besteht darin, aus einfachen Elementen eine Verbindung mit unterschiedlichen oder sogar neuen Eigenschaften herzustellen. Die Gold-Kupfer-Phasen sind eine der Legierungen, die heute am meisten untersucht wurden.

Geschichte

Eine der ersten gemeldeten Spuren einer Gold-Kupfer-Legierung stammt aus Ausgrabungen, die während eines archäologischen Projekts in Maisabel durchgeführt wurden. Diese Seite wurde für einen Zeitraum von ungefähr besetzt100 v J.-C.Diese Recherchen ergaben, dass eines der ältesten gefundenen Objekte ein Metallstück darstellte, das nichts anderes als eine Legierung war und aus ungefähr 55% Kupfer und 40% Gold (sowie 5% Silber ) bestand. Es ist die erste archäologisch nachgewiesene Spur einer Gold-Kupfer-Legierung in Westindien.

In Mittel- und Südamerika haben vorkolumbianische Zivilisationen auch Gold-Kupfer-Legierungen verwendet, hauptsächlich zu dekorativen Zwecken. Tumbaga ist der Name, den die Eroberer dieser Legierung gegeben haben . Manchmal finden wir hier auch Spuren von Silber, die als Verunreinigungen in der Legierung angesehen werden.

Es ist eine der ersten Legierungen, für die Ordnungsstörungstransformationen entdeckt und untersucht wurden.

Gold und Kupfer

Gold und Kupfer sind zwei chemische Elemente der Kupfer-, Silber- und Goldtriade, dh sie sind Verbindungen mit sehr ähnlichen chemischen Eigenschaften, die die Existenz der AuCu-Legierung erklären können. Sie gehören beide zur Familie der Übergangsmetalle, haben eine gute thermische und elektrische Leitfähigkeit und sind korrosionsbeständig . Sie können beispielsweise verwendet werden, um Verbindungen in verschiedenen elektronischen Bauteilen herzustellen. Einer der Hauptunterschiede sind ihre Kosten. Aufgrund der Goldknappheit sind die Kosten höher. Kupfer ist in der natürlichen Umgebung häufiger anzutreffen.

Interesse und Verwendung der Legierung

Es handelt sich um eine 100% ige Metalllegierung, die es ermöglicht, die Menge des verwendeten Goldes zu reduzieren und damit die Produktionskosten zu senken und gleichzeitig die Instabilität von Kupfer zu verbessern.

Die Verwendung von Gold-Kupfer-Legierungen hat sich im Laufe der Zeit stark weiterentwickelt. Es wurde früher hauptsächlich zur Dekoration von Gegenständen verwendet. Es wurde dann in jüngerer Zeit in der Schmuckindustrie verwendet, die eine ihrer Hauptanwendungen ist. In letzter Zeit taucht die AuCu-Legierung im Bereich der Nanowissenschaften auf, wo sie als Katalysator für chemische Reaktionen verwendet wird.

Im nanometrischen Maßstab werden Gold-Kupfer- Nano - Legierungen auch auf dem Gebiet der Katalyse eingesetzt, insbesondere bei der Oxidationsreaktion von Kohlenmonoxid zu CO 2; aber auch im Bereich der Optik, beispielsweise für die starke Oberflächenplasmonresonanz .

Synthese

Die Gold-Kupfer-Legierung kann auf natürliche Weise durch sehr lange geologische Prozesse hergestellt werden. Trotzdem kann es jetzt im Labor durch Fusion synthetisiert werden. Seine nanometrische Form wird durch das Ionenimplantationsverfahren erzeugt .

Legierungseigenschaften

Normale Skala

Eine der Haupteigenschaften der Legierung ist die Bildung intermetallischer Verbindungen (Au 3 Cu, AuCu, AuCu 3 ). Diese Verbindungen werden geordnete Phasen , die auf der Zusammensetzung der niedrig legierte Temperatur abhängig gebildet: niedriger als 450  ° C . Es wurde tatsächlich gezeigt, dass es um AuCu (I und II) zwei Phasen gab, aber die Phasendiagramme werden oft nur auf die drei oben genannten Verbindungen vereinfacht. Gleiches gilt für die AuCu 3 -Phase . Bei einer höheren Temperatur als der, für die die geordneten Phasen erhalten werden, gibt es für alle Legierungszusammensetzungen eine feste Lösung von Gold und Kupfer. Dies bedeutet, dass Gold und Kupfer bei hohen Temperaturen in allen Anteilen vollständig mischbar sind. Wir können von einem Modell-Bimetallsystem für die Au-Cu-Legierung sprechen.

Diese Legierung hat bei niedriger Temperatur einen kongruenten Schmelzpunkt , dh sie wechselt leicht von einer festen Phase in eine flüssige Phase, ohne dass sich die Zusammensetzung innerhalb der Legierung ändert. das ist es, was seine Popularität macht. Aufgrund ihrer ungeordneten Form weist die AuCu-Legierung bei 910  ° C eine kongruente Schmelze mit einer Zusammensetzung von 44 Atom-% Kupfer auf. Es ermöglicht auch eine Absenkung der Temperatur des Schmelzpunktes. Tatsächlich liegt der Schmelzpunkt von reinem Kupfer bei 1.084  ° C und der von Gold bei 1.064  ° C , viel höher als der angegebene kongruente Schmelzpunkt.

Nanoskala

Das experimentelle Phasendiagramm der Legierung im Nanobereich ist nicht bekannt, da die Untersuchung der Kalorimetrie für Nanopartikel immer noch kompliziert ist. Es können nur theoretische Ansätze berücksichtigt werden. Die Nanopartikel, aus denen das System besteht, haben eine sehr kleine Größe, die weniger als 10 Nanometer betragen kann. Sie können unterschiedliche geometrische Formen haben, wie zum Beispiel das Ikosaeder, der Würfel, das Oktaeder, das Dekaeder, das Dodekaeder und das abgeschnittene Oktaeder. Von diesen sind das Dodekaeder, das Oktaederstumpf und das Ikosaeder die stabilsten Strukturen. Der Effekt der Größenverringerung auf die Gold-Kupfer-Legierung senkt ihre kongruente Schmelztemperatur drastisch und verschiebt sie in eine kupferreichere Legierungszusammensetzung.

Anmerkungen und Referenzen

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