Безопасная работа с металлом в домашних условиях: температура плавления меди и других сплавов

Запасы этого металла на Земле сравнительно невелики (по сравнению с другими элементами). Причем встречается он как в виде самородков, так и в составе сложных соединений. Чаще всего это медный колчедан, халькопирит, борнит и халькозин. Находят их в осадочных породах, но чаще всего – в гидротермальных жилах. Общее количество месторождений меди в мире довольно велико, однако действительно крупных, имеющих важное стратегическое значение, всего несколько.

Это интересно! Содержание меди в руде очень невелико – 0,3–1%, в зависимости от конкретного месторождения.

На территории России это Удокан, расположенный в Забайкальском крае. Если рассматривать Европу, то крупнейшим месторождением является немецкий Мансфельд. В ближнем зарубежье такими запасами может похвастать Казахстан – они есть в городе Жезказган.

Серьезный медоносный пояс расположен в Центральной Африке. В США также имеется крупное месторождение – Моренси. Наконец, Чили может похвастать сразу двумя серьезными точками добычи – Кольяуси и Эскондида.

Добывается медная руда открытым методом. Лишь сравнительно малая часть месторождений, где сырье залегает на большой глубине, использует шахтный метод.

После добычи руда проходит сложнейшую обработку, позволяющую отделить чистый металл от шлака. Для этого применяются разные методы: электролиз, гидрометаллургия, а также пирометаллургия.

Основные характеристики и температура плавления меди

Медь в древности использовать, расплавлять стали раньше, чем другие металлы. Металл ценится за химическую нейтральность, долговечность, электромагнитные свойства. Теплопроводность у медных сплавов чуть ниже, чем у серебра.

Домашняя плавка меди по сути ничем не отличается от промышленного литья. Переплавить можно кусочки отслуживших радиодеталей, недорогие ювелирные изделия, столовые предметы из мельхиора. Плавка меди в чистом виде происходит при +1083°С, такой режим в бытовых условиях создать не проблематично. Сплав с цинком, оловом не нужно расплавлять до температуры плавки меди, достаточно до +900 – 950°С. Подбирая кусочки лома, важно знать, что для электротехнических деталей используют чистые сплавы. Бронза, латунь может содержать вредные химические компоненты, они начнут выделяться из металла при расплавлении. Кипит металл при сравнительно низкой температуре, +2560°С, сплав начинает пузыриться.

Как плавить медь самостоятельно?

Чтобы вся работа прошла успешно, без каких-либо проблем, просто следуйте алгоритму, указанному далее:

• Все осколки меди складываются в тигель, который помещается в муфельную печь.
• Необходимо установить нужную позицию для регулятора нагрева. Следить за состоянием содержимого можно через окошко в дверце печи.
• Далее, для того чтобы расплавить медь, необходимо дождаться требуемой температуры, чтобы металл начал плавиться. Как только это произошло, нужно открыть печь и с помощью специальных щипцов захватить тигель.
• При плавлении на поверхности металла появится окисная пленка. Ее нужно будет убрать в сторону при помощи крюка, сделанного из железной проволоки.
• После этого можно приступать к изготовлению различных изделий из меди, просто выливая ее в заранее подготовленные формочки.

Температура плавления меди

Процесс плавления происходит, когда металл из твердого состояния переходит в жидкое и у каждого элемента есть своя температура плавления. Многое зависит от наличия примесей в составе металла, обычно медь плавится при температуре 1083 о С. Когда к ней добавляют олово, то температура плавления снижается и составляет 930-1140 о С, температура плавления здесь будет зависеть от содержания в сплаве олова. В сплаве меди с цинком температура плавления становится еще ниже — 900-1050 о С.

В процессе нагрева любого металла происходит разрушение кристаллической решетки. По мере нагревания температура плавления становится выше, но затем она остается постоянной, после того как достигла определенного температурного предела. В такой момент и происходит процесс плавления металла, он полностью расплавляется и после этого температура снова начинает повышаться.

Когда начинает происходить охлаждение металла, то температура начинает снижаться и в какой-то момент она остается на прежнем уровне до момента полного затвердения металла. Затем металл затвердевает полностью и температура снова снижается. Это можно увидеть на фазовой диаграмме, где отображен весь температурный процесс с начала момента плавления и до затвердения металла.

Разогретая медь при нагревании начинает переходить в состояние кипения при температуре 2560 о С. Процесс кипения металла очень напоминает процесс кипения жидких веществ, когда начинает выделяться газ и на поверхности появляются пузырьки. В моменты кипения металла при максимально высоких температурах начинает выделяться углерод, который образуется в результате окисления.

Каким образом наши предки плавили медь

Это древнейший металл, который освоили люди. Удивительная пластичность стала ее главным достоинством. Именно благодаря ему даже при наличии примитивных орудий труда можно обрабатывать металл, изготавливая из него предметы обихода и разнообразные орудия труда.

Это интересно! Латинское название «cuprum» происходит от названия острова Кипр, на котором было обнаружено крупное месторождение. Точное происхождение русского слова «медь», увы, неизвестно – существует лишь несколько теорий.

Обрабатывать первый металл наши предки научились примерно в 4 тысячелетии до нашей эры. Находя необычные по цвету булыжники, люди пытались обрабатывать их, привычно ударяя тяжелыми камнями. Однако самородки не раскалывались, а лишь деформировались. Таким образом первобытные мастера получили возможность изготовить первые орудия труда.

Этим и был обусловлен переход от каменного века к медному. На изготовление металлического оружия уходило не больше сил, чем на каменное. Зато оно служило значительно дольше, а при повреждении медный топор или нож можно было отремонтировать – каменные аналоги приходилось делать заново.

При скольких градусах плавится медь? На сегодняшний день эта температура не кажется специалистам большой – всего 1083 градуса по Цельсию.

Однако для древних металлургов она была недостижимой, так что плавить материал для полноценной обработки научились значительно позже – только в 3 тысячелетии до нашей эры, когда появились необходимые технологии. Однако и до этого во многих поселениях мастера нагревали медные самородки на кострах, замечая, что горячий металл поддается обработке значительно легче.

Физические свойства

Металл пластичен и на открытом воздухе покрывается оксидной пленкой за короткое время. Благодаря этой пленке медь и имеет свой желтовато-красный оттенок, в просвете пленки цвет может быть зеленовато-голубым. По уровню уровнем тепло- и электропроводности Cuprum на втором месте после серебра.

• Плoтность — 8,94×103 кг/ м3 .
• Удельная теплоемкость при Т=20 ° C — 390 Дж/кг х К.
• Электрическoе удельное при 20−100 ° C — 1,78×10−8 Ом/м.
• Температура кипeния — 2595 ° C.
• Удельная электропрoводность при 20 ° C — 55,5−58 МСм/м.

Совет 3: Как плавить медь

Дабы расплавить медь , как однако, и всякий иной металл отличнее пользоваться особым оборудованием и трудиться под начальством мастера. Но если обстоятельства вас принудили заняться плавкой металла дома, то сделайте особую плавильную печь.

Инструкция

1. Печь для плавки металла в домашних условиях разработал ученый металлург Е.Я. Хомутов. За основу печи возьмите обыкновенную огнеупорную трубу длинной 300 мм.

2. С обоих концов трубы сделайте по два отверстия (замковых), дабы прикрепить нихромовую нить. Нихромовая нить является нагревательным элементом, прикрепить ее нужно совместно с куском шнура, тот, что будет предохранять витки проволоки при намотке.

3. Применяя формулу L=RxS вычислите длину нити, где сопротивление нагревательного элемента нагревания –R, S — сечение проволоки (нихромовой); удельное сопротивление нихрома –р и равно 1,2; желанная длина – L.

4. Проволоку совместно со шнуром намотайте в виде спирали и обмажьте жидким стеклом. После этого проводник удалите, спираль обмотайте асбестом.

5. Сделайте датчик температуры. Возьмите хромелевую и алюмелевую проволоку, скрутите их друг с ином. К одному концу скрутки присоедините провод идущий от трансформатора (латра). Регулятор трансформатора поставьте на нулевое деление.

6. Возьмите диэлектрическую поверхность и насыпьте графитовый порошок и буру (пропорция 5/1).Иной провод от трансформатора подсоедините к месту пайки. Оно указано на рисунке.

7. Слева размещен датчик температур. 1). трансформатор (латр), 2).на зажиме 1-й контакт, 3). от латра 2-й контакт, 4,5). хромелевая и алюмелевая проволока, 6). чашка из вещества, тот, что нехорошо проводит ток, 7). состав (смесь) из буры и графита, 8). скрутка 2-х проводков (спаиваемых).

8. На несколько секунд подайте ток. На месте контакта должен возникнуть шар расплава. Рабочую часть термопары вмонтируйте в крышку печи и подсоедините к милливольту, тот, что рассчитан на 500 милливольт.

9. Шкалу снова отградуируйте, ориентиром может служить точка плавления различных металлов. Эту операцию проводите теснее в готовой печи. Верхнюю крышку печи и дно сделайте из глины (шамотной). Печь дозволено дополнить смотровым окошком из особого стекла.

10. 1) термоизоляция асбестовая 2). труба из глины, 3). спираль нихромовая, 4). крышка (верхняя), 5). выход нихромовой нитки (проволоки),6). термопары, 7). милливольтметр, под.Если шихту будет загружать непринужденно в саму печь, а не в тигли, то внутреннюю часть печи обмажьте графитовой пастой. Пасту замешайте на жидком стекле.При работе с такой печью соблюдайте технику безопасности.

ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

• Ювелирные изделия. По внешнему виду и некоторым структурным характеристикам латунь имеет сходство с золотом. Именно поэтому она является тренировочным вариантом для ювелиров и популярным материалом у изготовителей бижутерии.
• Предметы декорирования мебели и интерьера.
• Томпак получил широкое применение в теплотехнической и химической аппаратуре при изготовлении змеевиков, трубок и сифонов.
• В изготовлении фитингов используют литьевые типы латуни.
• В качестве материала для часовых деталей и элементов крепежа.
• Сплавы усиленные устойчивыми к коррозии компонентами используются при изготовлении приборных корпусов, профилей и труб.
• Сплавы, хорошо поддающиеся деформациям, используют при производстве водопроводных развилок, смесителей разводных кранов.

По стопам опытных ювелиров

Если у вас нет специализированной печи, а изготавливать ювелирные изделия хочется, можно осуществлять золотые сплавы с помощью самодельной бензиновой горелки. Ее преимущество перед муфельными печами заключается в том, что открытое пламя не только расплавляет металл, но и выжигает кислород. Для изготовления подобной горелки требуются следующие детали:

• воздушный инжектор и пистолет (разбрызгиватель) от аэрографа, краскопульта или садового аппарата для разбрызгивания химикатов;
• банка с герметично закрывающейся крышкой;
• воздушный насос с ножным приводом для накачивания автомобильных шин (насос-лягушка) либо автомобильный компрессор;
• шланги;
• герметик.

Схема самодельной горелки.

Алгоритм сборки устройства:

• Прорезаем в верхней части банки два отверстия под шланги.
• В первое отверстие продеваем шланг от насоса, во второе — продеваем шланг, который пойдет к разбрызгивателю.
• Подсоединяем шланг к разбрызгивателю и герметизируем отверстия.
• Заливаем в банку бензин, нагоняем воздух насосом и проверяем герметичность соединений. Смесь бензина и воздуха должна выпрыскиваться только из сопла инжектора.

Если аппарат герметичен и работает, поджигаем струю смеси, выходящую из инжектора, и регулируем ее таким образом, чтобы центр пламени был синего цвета.

Если вы не знаете, как расплавить золото с помощью бензиновой горелки, вот пошаговая инструкция:

1. Сначала обрабатываем тигель бурой.
2. Затем помещаем в него измельченный золотой лом.
3. Заливаем металл спиртом и поджигаем его.
4. Когда спирт выгорит, ставим тигель на огнеупорные кирпичи.
5. Разжигаем горелку и добиваемся того, чтобы пламя было синего цвета с желтыми краями.
6. Плавим золотой лом на открытом огне. Когда лигатура выгорит, а золото полностью расплавиться, убираем горелку и выливаем благородный металл в заранее приготовленную форму.
7. Резко остужаем золото водой.

Как видите, переплавка золотого лома с помощью самодельной горелки — очень простое занятие. Однако тех, кто захочет использовать вместо бензиновой горелки газосварочный аппарат, хочется сразу предупредить: сварочный аппарат предназначен для того, чтобы плавить сталь. Он просто испарит все золото.

Плавка драгоценных металлов с помощью газосварки — это выбрасывание денег на ветер.