При какой температуре плавится медь и как ее расплавить в домашних условиях самому

Медь – один из самых первых минералов, которые стали использовать люди. Является жизненно важным элементом для растений и животных. Добывается в больших количествах, в виде соединений и в виде минерала без примесей.

Как организовать плавление своими силами. Какие тонкости плавления надо знать. Без понимания природы материала его невозможно применять. Обо всем вы узнаете, прочитав статью.

При какой температуре плавится медь

Мягкий рыжий металл использовали древние ремесленники на заре становления цивилизации. Легкодоступный материал, удобный для получения в силу низкой температуры, достаточной для плавления меди. Температура плавления заготовок из меди 1083 градус. Добавление железа и серы может изменять основные свойства металла.

Главное при плавлении учитывать и понимать свойства сплавов.

Плотность меди

Имеет большое значение плотности, которая равна 8.930 г/см3. Этот параметр интересует инженеров, которые на его основе могут вычислить характеристики механизмов.

Основные характеристики меди

Характеризуется высокой пластичностью, металл химически активный, при доступе кислорода легко окисляется. Цвет – это характеристика полезная для идентификации меди. Цвет меди – яркий красный с оттенками желтого.

Кристаллическая структура – гранецентрированная решетка. Молярная, или атомная, масса 63.546 г/моль. Схема расположения атомов – это куб из восьми атомов по углам. Еще шесть атомов делят грани решетки пополам. Каждый атом имеет в своем ближайшем окружении 12 других атомов, чем и определяется координационное число.

Легко обрабатывается. Самые ходовые изделия – это проволока и прокат.

Все эти базовые свойства изучает материаловедение.

Свойства меди

Из металлических свойств меди можно упомянуть высокую электропроводность. Это качество сделало ее одним из ключевых материалов, используется в электротехнике. По этой величине уступает только серебру.

Не так много есть металлов с природным цветом отличным от белого и серого. Особенности электронного строения, выраженного переходом между полными 3d и полупустыми 4s атомными оболочками и дают оранжевый оттенок.

Химические свойства меди

Взаимодействия меди с водой не происходит. Но элемент постепенно окисляется, вступая в реакцию с атмосферным кислородом. Образуется пленка темного окисла, которая защищает металл от коррозии.

Химическая реакция меди с другими элементами может быть описана в нескольких разделах:

• Взаимодействие с кислотами. Для примера, реакция с бромоводородной кислотой. Образуется бромида меди (II) и вода. Взаимодействия с разбавленной серной кислотой не происходит. Однако нагретая серная кислота вступает в реакцию с купрум. В результате образуется оксид серы (IV), сульфат меди (II) и вода.
• С аммиаком. Гидроксид Cu (II) реагирует на раствор аммиака. При этом получается вещество синевато-фиолетового оттенка.
• Взаимодействие с концентратами щелочей приводит к образованию сложных соединений.

Физические свойства

Наибольшее значение имеет использование меди в электротехнической промышленности. Вот перечень качеств, которые обуславливают применение меди в разных технологических процессах:

1. Хорошая электропроводность. Данный физический параметр при температуре 200 имеет значение 55.5S;
2. Теплоотдача 390 Дж/кг. Это служит основанием создания сплавов для теплообменников на основе меди;
3. Кипение металла начинается после нагрева до 26000. Когда температура кипения значительно превышена, выделяется уголь;
4. удельное электрическое сопротивление при обычных условиях 1.67х10-8 Ом/м.
5. Вес меди определяется плотностью, значение которой 8.93 г/см3

Сплавы, получаемые на основе меди, такие как латунь, бронза, способствуют появлению новых изделий с лучшими качествами.

Механические свойства меди

Купрум – пластичный металл. Эта особенность позволяет получать очень тонкий прокат.

Плавка меди была доступна людям с древнейших времен. Найдена посуда, декоративные изделия, оружие, изготовленные древними цивилизациями.

Мягкость и устойчивость к коррозии сделали повсеместным применение в архитектуре. Легкость вторичной переработки также добавило популярности материалу.

Химический состав меди

В химии обозначение меди Cu. Атомный номер 29. Известно 29 изотопов. Cu63 и Cu65 устойчивы, причем Cu63 природная руда содержит чаще. В природе состав меди не бывает однородным. Структура минерала под действием примесей обуславливает три группы:

• Твердые растворы. Условие их образования – присутствие железа, никеля, олова, сурьмы. Основные характеристики в таком минерале снижаются. Термическая обработка усложняется;
• Медная решетка разбавлена висмутом, свинцом. Не меняют свойство электропроводности, но также делают плавление меди под давлением более сложным;
• Неустойчивые химические соединения. Их образуют сера и кислород, а также другие вещества. Такие комбинации ухудшают прочность и электропроводность.

Масса меди с включением прочих минералов больше. Металлам с добавками свойственны измененные значения характеристик. Потому конечный состав меди должен подвергаться контролю и отслеживанию. Какие новые свойства приходят с добавлением каждого постороннего вещества:

1. Кислород. Самое неприятное включение в состав меди. Его избыточное присутствие снижает пластичность и антикоррозионные свойства.
2. Никель. Присутствие его создает устойчивый раствор со сниженной проводимостью.
3. Сера и селен. Характеристика такой меди получает значимый штраф по пластичности. Металлическая выработанная медь не должна в себе содержать количество серы, превышающее 0.001% от массы.
4. Висмут. Еще одна нежелательная присадка. Его присутствие должно быть не выше 0.001%.
5. Мышьяк. Ему свойственно выступать в роли протектора от отрицательного воздействия иных реагентов, кислорода, висмута и прочих;
6. Марганец. Без остатка поглощается при обычной температуре. Изменяет токопроводность;
7. Сурьма. Особый, почти нейтральный компонент. Тем не менее его доля должна быть ограничена 0.05%;
8. Олово. Оловянно-медный раствор стабилен, положительно влияет на теплопроводящие качества;
9. Цинк. Не встречается в большом количестве. Потому его влияние можно не учитывать;
10. Фосфор. Сильный окислитель меди. При сильном нагреве его содержится порядка 1.7%.

Удельная плотность меди

Удельный вес необработанной меди непросто рассчитать в произвольных условиях. Применение меди в электронных и электрических устройствах в большой мере определяется и ее весом. Плотность оценивается в единицах килограмм на кубометр. Для 29-го элемента таблицы Менделеева это соотношение будет 8.93 кг/м3. Жидкий металл имеет более низкую плотность.

Полезная статья: Жидкая сварка

Расчет удельного веса

Плотность легированной меди разная. Чтоб охарактеризовать ее принимается удельный вес вещества. При обработке материалов иметь этот показатель очень важно. Удельный вес показывает долю меди в сплаве.

Показатели удельного веса и плотности у меди сходны, и это нетипичный случай в мире металлов. Иметь в виду эти значения важно при утилизации лома.

Медь и ее сплавы

Цвет меди не всегда красноватый и золотистый. Сплавы имеют обычно как более полезные свойства, так и красивый оттенок.

Латунь

Латунь – это сплав отлитый на основе меди с добавкой цинка. Не исключено присутствие олова в небольшом количестве. Материал был запатентован Джеймсом Эмерсоном в 1871 году. Доля цинка может существенно различаться, в пределах от 5 до 45%. По целевому использованию и составу делятся на подгруппы:

• простые. Не включают в своем составе металлов кроме меди и цинка. Обозначается такой сплав литерой «Л»
• многокомпонентные латуни. Содержат присадки сторонних металлов. Буква «Л» с числом – типовая маркировка таких комбинаций.

Латунь подходит для использования в разных условиях. Характеристики очень неплохие, в том числе хорошая устойчивость против коррозии.

Для плавки рационально использовать электрическую печь индукционного типа с магнитным выводом и контролем температуры. Когда готова цельная масса, ее разливают в формы.

Популярность бронзы и латуни постоянно растет. Орудийные припасы, втулки, болты, гайки – встретить ее можно везде.

 Полезная статья: Сколько разрядов у сварщика

Бронза

Плавят с очень ранних времен. Из бронзы делали домашний инвентарь, оружие, предметы культовых обрядов. Ранние сплавы бронзы были с оловом в больших количествах.

В промышленных объемах освоено изготовление множества маркировок бронзы. Отличать состав в зависимости от цвета под силу лишь специалистам. Эффективнее для этого знать маркировку. Технология получения сплава делится на литейную и посредством деформирования.

Присадка бериллия с добавлением закалки позволяет получить металл не слабее высокопрочной стали. Оловянные примеси делают материал не таким гибким.

Новые открытия изменили процесс производства бронзовых сплавов. Однако древесный уголь продолжает использоваться в качестве флюса. Итак. Как получают бронзу:

1. Печь согревается до нужной температуры. После чего в нее помещают тигель;
2. Расплавленный металл подвержен окислению. Чтобы этого не произошло, подсыпают древесный уголь;
3. катализатором является фосфорная медь, которую присаживают после нагрева.

Антикварные бронзовые вещи могут выглядеть со следами патинирования. Это пленка, укрывающая поверхность изделия. Иногда патинирование проводится искусственно, с помощью добавки серы и подогрева.

Характеристика способов плавления меди

Плавка меди доступна в домашних условиях, и без принципиальных отличий от того, как осуществляется плавка меди на предприятиях. График процесса плавления меди позволяет в деталях рассмотреть, что происходит. По вертикальной оси будет обозначаться температура, по горизонтальной – время.  Кристаллизация на графике начинается после пика температуры.

Какие есть способы литья.

Муфельная печь

Лабораторная печь с регулированием степени нагрева. Заготовленный материал из медной руды растирают на максимально мелкие частички.

Для плавления можно брать лом, но надо иметь в виду, для радиодеталей применяют чистый металл.

Литье меди начинается с размещения порошка в разогретую печь. Чтобы форма для заливки не расплавилась, ее делают из более тугоплавкого материала. Стандартные духовки имеют окно для наблюдения за процессом.

В окошко виден момент перехода металла в жидкое состояние. В этот момент тигель извлекают и очищают верх от оксидной пленки. Далее заливают заготовленную в форму и дожидаются кристаллизации.

Полезная статья: Сварочная дуга это

Газовая горелка

Плавка металла горелкой в домашних условиях доступна многим. Процесс напоминает нагрев воды в кастрюле. Емкость заполняется рудой или вторсырьем, рука поддерживает снизу горелку, до момента пока металл не расплавится. Диаметр горящей струи невелик, потому большие емкости, скорее всего, подойдут.

Возможности изолировать процесс от воздуха в таком методе нет. Во избежание образования окисла в виде пленки расплав посыпают абсорбентом. Например, мелким угольным порошком.

Паяльная лампа

Паяльная лампа может стать еще одним подручным средством, чтобы расплавить медь. Так можно получать расплавы легкоплавких металлов.

Горн

Плавка меди горном – это плавка металла обычными инструментами в домашних условиях, доступно каждому. Для накала тигеля его ставят на раскаленные древесные угли. Чтобы процесс накала шел быстрее, включают пылесос в режиме обдува.

Способ для тех, кто часто плавит металл в большом количестве.

Микроволновка

Незначительная модификация СВЧ-печи превращает ее в плавильню. Вынимаем вращающиеся части, делаем стенки из огнеупорного кирпича. Теперь плавление меди в рукотворной муфельной печи можно расплавить имеющийся материал. Внутренняя оснастка микроволновки нужна для защиты ее перегрева.

Чистая Cu не так легко плавится. Небольшие детали предпочтительнее отливать из сплавов на базе латуни, цинка или олова. Для них хватает гораздо более низких температур.

 Полезная статья: Осциллятор для сварки

Как расплавить медь в домашних условиях

Встречаются люди, для которых плавка меди на досуге в домашних условиях является увлекательным занятием. Изготовление оригинальных поделок помогает разнообразить свободное время.

Если вы решите этим заниматься, вот краткий перечень того, что надо иметь:

1. муфельная печь;
2. сырье без примесей;
3. жароупорный тигель;
4. подставка из негорючего материала;
5. крючок из стальной проволоки;
6. инструмент для захвата горячих предметов;
7. набор для защиты от огня: очки, костюм, перчатки

Плавление горелкой

Плавка меди требовательна к присутствию азота. То, что легко плавится, латунь или отдельные виды бронзы, можно отливать используя просто газовую горелку. Домашний техпроцесс сводится к этапам:

• Сырье тщательно измельчают. Подойдет любой инструмент для металлообработки;
• высыпать порошок в формочку из тугоплавкого материала;
• одеть средства индивидуальной защиты;
• зажигаем горелку;
• водим концом факела по дну емкости;
• после превращения порошка в жидкость тигель захватываем щипцами;
• заполняем подготовленную форму.

Видео по теме проба плавки меди в домашних условиях

Область применения меди

Рассмотрим основные области применения меди.

В электротехнике

Применение меди в схемах электроснабжения обусловлено ее низким удельным сопротивлением. Вес здесь тоже имеет решающее значение. Силовые кабели, монтажные провода, другие соединительные элементы изготавливаются из меди. Детали других силовых электрических машин часто бывают медными.

Теплообмен

Элементы отопления нередко бывают составными, биметаллическими. Здесь Cu снова находит свое применение. Кондиционеры также невозможно представить без медных труб.

Для производства труб

Сооружения подвода и отвода жидкостей и газов оснащаются медными трубами. Они просты в изготовлении, прочные, устойчивы к сейсмическим нагрузкам.

Полезная статья: Сварочный трансформатор это

Наиболее распространенные сплавы

Чаще других можно встретить бронзу и латунь. Состав сплавов в целом может несколько различаться. С давних пор традиционно они были задействованы при изготовлении оружия и аксессуаров к нему. Нельзя не вспомнить про чеканку монет, где традиционно использовали медно-никелевые сплавы. В судостроении применяют их же, в связи с коррозионной стойкостью.

Ювелирные сплавы

Для добавления выносливости золотым изделиям, ювелиры нередко используют сплав из меди и золота. Чистое золото слишком пластично.

Соединения меди

При множестве преимуществ, соединения меди не всегда несут положительные качества. Для хранения и обработки пищевых продуктов медная посуда не подходит. В то же время, низкое содержание меди в питьевой воде нежелательно. Однако прямая зависимость между содержанием меди и заболеваниями человека не установлена.

Оксид меди (II) CuO – прочные кристаллы черного цвета. Синтезируется тепловым разложением гидроксида меди (II) или окислением меди при накаливании на воздухе. Также может быть выделен из солей (CuOH)2CO3, Cu(NO3)2. Более известен в виде зеленой и синей краски. Химия его использует для анализа восстановительных свойств веществ.

Оксид меди (I) Cu2O – кристаллы коричнево-красного оттенка. Используется в качестве окрашивающего вещества, покрытие стекла, глазури, защита поверхностей от коррозии. Эта формула меди используется гончарами.

Таблица подробных реакций и соединений будет внушительной.

Другие сферы применения

Гибкость и пластичность металла используют в декоративных целях. Из тонкой проволоки делают сложные и красивые узоры. Ее легко паять и покрывать позолотой, что ценно при создании уникальных дизайнерских шедевров.

Эмалированные предметы, покрытые слоем меди, долго сохраняют свой внешний вид.

Сульфат меди, медный купорос – незаменимое сельскохозяйственное удобрение.

В машиностроении конечно же никак не обойтись без медных сплавов.

Нахождение в природе

В первозданном проявлении, самородками, Cu можно встретить чаще других известных и полезных ископаемых ресурсов. Изначально ее извлекали из малахитовой руды. Со временем стало известно гораздо больше медных минералов. Сейчас их более 170. Но лишь порядка 15 обрабатываются в промышленности. Например, медный колчедан, малахит, и конечно самородки.

Задавайте свои вопросы в комментариях, мы поможем Вам!