Температура плавления меди в домашних условиях

Температура плавления меди в домашних условиях

Медь входит в семёрку самых древних металлов, с которыми люди познакомились на самом начальном этапе своего существования. Период с 4 по 3 тысячелетие до нашей эры так и называется медный век в истории развития человечества. Древние люди изготавливали из неё предметы быта, орудия труда и боевое оружие. Это стало возможным благодаря относительно невысокой температуре плавления меди.

О характеристиках меди

Большое значение имеют и такие характеристики меди, как электро- и теплопроводность, по которым она занимает второе место среди всех металлов, уступая только серебру. Еще одним важным параметром меди, напрямую влияющим на объем энерго- и трудозатрат, расходуемых при производстве изделий из нее, является температура плавления. Для чистой меди она составляет 1083°С.

Температура кипения меди – 2560°С. Появлению пузырьков на поверхности жидкого металла и активному газообразованию в нем способствует углерод, выделяющийся из меди в результате ее окисления.

При смешивании меди с оловом для получения бронзы, температура плавления снизится до 930–1140°С в зависимости от содержания в сплаве основной легирующей добавки.

Латунь, сплав получаемый путем добавления к меди цинка, плавится при еще меньшей температуре – 880–1050°С.

Переплавка меди дома

Этот металл обладает целым набором полезных свойств, которые делают её весьма желанным металлом в домашнем хозяйстве. А относительно невысокая температура при плавлении и изрядное количество медного лома, которое можно обнаружить на ближайшей свалке, позволяют задавать вопрос о том, как расплавить медь в домашних условиях, не как риторический, а вполне реальный и практический.

График плавления меди

Расплавление любого металла заключается в том, что под воздействием высоких температур разрушается кристаллическая решётка и металл переходит из твёрдого состояния в жидкое. Можно выделить некоторые закономерности, свойственные любому металлу в процессе расплавления:

Во время нагревания температура внутри металла повышается, но кристаллическая решётка не подвергается разрушению. Металл сохраняет своё твёрдое состояние.
• При достижении температуры плавления, для меди это 1083 градуса, температура внутри металла перестаёт повышаться, несмотря на то что общий нагрев и передача тепла продолжаются.
• После того как вся масса метала переходит в расплавленное состояние, температура внутри металла снова начинает резко повышаться.

В случае процесса охлаждения расплавленного металла происходит всё то же самое, но в обратной последовательности. Сначала происходит резкое снижение температуры внутри металла, затем на значении 1080 градусов падение температуры прекращается до тех пор, пока вся масса метала не перейдёт в твёрдое состояние. После этого температура снова начинает резко падать, пока не сравняется с температурой окружающего воздуха и кристаллизация не завершится окончательно.

Температура кипения

Медь начинает активно выделять углерод в виде пузырьков газа при температуре 2560 градусов. Внешне это очень напоминает кипение воды. На самом деле это процесс активного окисления меди, в результате которого металл теряет практически все свои уникальные свойства. Детали, отлитые из кипящей меди, имеют в своей структуре большое количество пор, которые будут уменьшать механическую прочность материала и ухудшать его декоративные свойства. Потому в процессе плавки необходимо внимательно следить за температурой и не допускать закипания меди.

Способы плавки

Медный лом можно переплавить в домашних условиях разными способами в зависимости от технического оснащения домашней мастерской. При этом нужно иметь в виду, что придётся нагревать медь не до её температуры плавления, а чуть выше — примерно до 1100−1200 градусов.

Для этих целей годятся следующие приспособления:

• Муфельная печь. Наиболее рациональное решение проблемы расплавления меди, так как такая печь позволяет регулировать температуру во время процесса плавки, что очень удобно. Подобные лабораторные печи оснащены специальным окном из жаропрочного стекла, что позволяет постоянно осуществлять визуальный контроль всего процесса.
• Газовая горелка. Ручная газовая горелка размещается под дном ёмкости из тугоплавкого материала, в которой непосредственно будет размещаться медный лом. Этот способ предполагает наличие тесного контакта расплавляемой массы металла с воздухом, что будет способствовать усилению процесса окисления расплавляемого металла. Чтобы этому как-то противостоять, на расплавляемую массу сверху насыпают слой древесного угля.
• Паяльная лампа. Способ практически ничем не отличается от плавки с помощью газовой горелки. Но в этом случае невозможно достигнуть относительно высоких температур, поэтому он годится для переплавки сплавов меди, которые обладают меньшей температурой плавления, чем чистая медь.
• Кузнечный горн. На раскалённые древесные угли специального костра помещается тугоплавкий тигель с измельчённым металлом. Для ускорения процесса расплавления задействуют обычный бытовой пылесос, включённый в режиме выдувания. Труба пылесоса должна быть небольшого диаметра и иметь металлический наконечник, в противном случае она расплавится. Данный способ подходит для тех, кто занимается плавкой меди дома регулярно и имеет дело с большими объёмами исходного материала, который необходимо отжечь.
• Микроволновая печь. Бытовая мощная микроволновка с небольшими изменениями конструкции может легко плавить довольно большие объёмы медного лома. Для этого необходимо убрать из микроволновки вращающуюся тарелку, а вместо неё поместить соответствующих размеров тигель, который необходимо сделать из тугоплавкого материала, например, из шамотного кирпича.

Пошаговая инструкция

Процесс плавления любого металла происходит поэтапно и подчиняется определённому алгоритму, который одинаков как для промышленного производства, так и для кустарного. Для тех, кто озадачен вопросом плавки меди в домашних условиях, пошаговая инструкция будет выглядеть следующим образом:

Необходимо взять тугоплавкий тигель. Металл в измельчённом состоянии насыпается в тигель. После этого тигель помещается в предварительно прогретую муфельную печь. С помощью специального окошка наблюдают за процессом расплавления.
• После полного расплавления всего объёма медного лома тигель с помощью специальных длинных щипцов извлекается из печи.
• На поверхности расплавленного металла образуется плёнка его оксида. Эту плёнку необходимо аккуратно сдвинуть в сторону к одной из стенок тигля. Для этих целей используют специальный крючок, изготовленный из тугоплавкого металла.
• После того как металл освобождён от оксидной плёнки, необходимо его очень быстро разлить в предварительно подготовленные формы.

Практические рекомендации

Температура плавления меди в домашних условиях зависит от того, в каком сплаве она содержится.

Техническая чистая медь содержится в проводах и кабелях, а также в обмотках трансформаторов, электродвигателей и генераторов. При этом нужно иметь в виду, что химически чистая медь содержится только в столовых приборах и в прочей кухонной утвари. Во всех остальных случаях в ней присутствуют те или иные вредные компоненты.

В сплавах бронзы, изготовленных вначале и середине прошлого века, использовали в качестве компонентов мышьяк и сурьму. Поэтому следует избегать расплавления так называемой старинной бронзы, так как пары мышьяка могут привести к отравлению организма.

Плавление меди

Медь имеет относительно низкую температуру плавления, что и позволяло в древние времена подвергать ее различной обработке, в том числе и плавлению. Ее можно было расплавить просто на костре или в примитивных печах, что, собственно, и делали наши предки. Температура плавления меди составляет 1083 0 С, а для медных сплавов, в зависимости от состава, — от 930 0 С до 1140 0 С. Если градус плавления меди повысить до 2560 0 С, то метал начинает закипать.

Плавление меди в домашних условиях

Процесс плавления меди в домашних условиях ничем не отличается от производственного. Кроме того, существует несколько способов, которые позволяют расплавить дома данный металл. Для этого понадобится приобрести некоторое оборудование. Сложность процесса напрямую зависит от того, какое оборудование будет применяться.

Плавление меди с помощью муфельной печи

Данный метод является наиболее простым для домашнего использования. Данное приспособление можно попробовать найти среди мастеров по металлу. Перед тем, как металл поместить в печь, его измельчают. Это делается для ускорения процесса, ведь чем меньше будут частички металла, тем быстрее они расплавятся. Далее металл помещаются в графитовый тигель и отправляют в печь, предварительно разогретую до нужной температуры. Сама форма должна быть разогрета до температуры, превышающей температуру плавления меди. Печь имеет специальное окно, позволяющее следить за протеканием процесса. Когда медь станет жидкой, тигель с расплавленным металлом достают из печи. Для этого используют железные щипцы. С поверхности металла убирается оксидная пленка и уже готовый жидкий металл переливают в приготовленную заранее емкость.

Плавление меди с помощью газовой горелки

Если тигельную печь найти нет возможности, то медь вполне можно расплавить ручной портативной газовой горелкой, которая размещается снизу дна емкости с металлом. В процессе необходимо следить, чтобы днище было полностью охвачено пламенем. Благодаря данному методу происходит быстрое окисление металла. Это случается по причине тесного контакта металла и воздуха. Чтобы избежать образования толстой оксидной пленки на поверхности меди, сверху на расплавленную массу насыпают мелко измельченный древесный уголь.

Альтернатива газовой горелки – паяльная лампа. Процесс плавки металла с ее помощью такой же, как и при применении газовой горелки.

Плавление меди с помощью горна

Для этого понадобится тигель, в который кладут измельченный металл и вместе с раскаленным древесным углем помещают в горн. Чтобы ускорить процесс можно использовать обычный домашний пылесос, который включенный на режиме выдувания (как при побелке стен и потолков в домах в прошлом веке). Данный метод подойдет людям, регулярно занимающимся литьем металла дома в небольших количествах. Следует отметить, что пылесос должен иметь трубу малого диаметра и железный наконечник.

Плавление меди при помощи обычной микроволновки

Однако, простая микроволновка, которую мы используем каждый день для разогрева пищи, не совсем подойдет. Необходима микроволновка высокой мощности с измененной конструкцией. Тарелка-поддон убирается совсем. Из огнеупорного кирпича сооружается муфельная печь, в которую и помещается исходный материал. Чистая медь плохо поддается плавлению, так как в жидком виде ей присуща плохая текучесть. В связи с этим специалисты считают, что чистая медь не подходит для изготовления мелких и сложных деталей. Для производства таких деталей используют многокомпонентные соединения, в основе которых находится латунь, олово, а также цинк.

Таким образом, как видно, в домашних условиях возможно проводить плавку меди. Для этого процесса понадобятся некоторые инструменты:

• муфельная печь;
• чистое сырье;
• жаропрочный тигель;
• огнеупорная подставка;
• крюк из стальной проволоки;
• щипцы для извлечения тигля из печи;
• средства индивидуальной защиты (очки, перчатки, одежда).

Алгоритм действий при выплавке меди:

• надевание защитного костюма;
• измельчение сырья и помещение его в тигель;
• помещение в печь и установка необходимого температурного режима. Металл нельзя доводить до кипения;
• извлечение тигля щипцами из печи после достижения заданной температуры и помещение его на огнеупорную подставку;
• снятие окисной пленки с поверхности металла;
• заливание медной жидкой массы в специально подготовленную заранее формочку;
• охлаждение.

Применение меди

Из меди получаются очень красивые, изящные украшения. Однако, зачастую для украшений используют сплавы. Например, медь часто добавляют к золоту для увеличения прочности изделий, поскольку золото в чистом виде является достаточно мягким металлом и очень подвержено механическому воздействию (деформации, истиранию и другим повреждениям). Кроме этого, в настоящее время медь применяется во многих сферах человеческой деятельности. Это связано с тем, что она имеет свои уникальные физические и химические свойства. Так, в связи с низким удельным сопротивлением, медь используется в электротехнике для производства силовых и других кабелей, проводов или иных различных проводников (например, при печатном монтаже). Медные провода используются в обмотках электроприводов и силовых трансформаторов. Однако, стоит отметить, что медь должна быть достаточно чистой для данных целей, поскольку присутствие примесей снижает электропроводимость. Так, всего 0,2% алюминия в меди снижает ее электропроводимость практически на 10%.

В связи с таким свойством, как высокая теплопроводность, медь используют для разнообразных теплоотводных устройств, в теплообменниках. Среди таковых можно назвать радиаторы охлаждения, кондиционирования, отопления, тепловые трубки и компьютерные кулеры.

Высокая механическая прочность и устойчивость к различного рода повреждениям позволяет использовать медь в производстве бесшовных труб круглого сечения, применяемых для транспортировки жидкостей и газов (внутренние системы водоснабжения, отопления, газоснабжения, системы кондиционирования и холодильные агрегаты). В некоторых странах медные трубы выступают главным материалом, используемым для вышеперечисленных целей.

В некоторых сплавах медь является достаточно значимым элементом. К таким сплавам относится дюраль, в которой медь содержится в количестве 4,4%.

Кроме этого, медь является наиболее часто употребляемым катализатором полимеризации ацетилена. В связи с этим медные трубопроводы для транспортировки ацетилена применяются только в том случае, если максимальное содержание меди в сплаве составляет 64%, не более.

Также медь применяется в архитектуре – кровли и фасады могут выполнены из тонкой листовой меди. Срок их службы составляет около 100-150 лет.

При какой температуре плавится медь

Плавления происходит, когда из твердого состояния металл переходит в жидкое. Каждый элемент имеет собственную температуру плавления. Многое зависит от примесей в металле. Обычная температура плавления меди — 1083 ° C. Когда добавляется олово, температура снижается до 930- 1140 ° C. Температура плавления зависит здесь от содержания в сплаве олова. В сплаве купрума с цинком плавление происходит при 900- 1050 ° C .

При нагреве любого металла разрушается его кристаллическая решетка. По мере нагревания повышается температура плавления, но затем выравнивается по достижении определенного предела температуры. В этот момент и плавится металла. Полностью расплавляется, и температура повышается снова.

Когда металл охлаждается, температура снижается, в определенный момент остается на прежнем уровне, пока металл не затвердеет полностью. После полного затвердевания температура снижается опять. Это демонстрирует фазовая диаграмма, где отображен температурный процесс с начала плавления до затвердения. При нагревании разогретая медь при 2560 ° C начинает закипать. Кипение подобно кипению жидких веществ, когда выделяется газ и появляются пузырьки на поверхности. В момент кипения при максимально больших температурах начинается выделение углерода, образующегося при окислении.

3 Какова температура плавления меди, латуни и бронзы?

Температура плавления чистой меди – 1084,5 °C. А выпускаемые марки меди содержат ничтожно малое по отношению к самому этому металлу количество других веществ. Такое, что даже легирующие элементы, как, например, серебро и никель, наравне с прочими «случайными» веществами, относят в составе марок меди к примесям. Самого этого металла – от 99,93 до 99,99 %. И поэтому точки солидус и ликвидус выпускаемых марок меди очень близки к температуре плавления самого этого металла. Температуры полного расплавления в зависимости от марки: меди – 1083–1084 °C, латуни – 880–1050 °C, а бронзы – 900–1140 °C.

Температурные характеристики латуни главным образом зависят от содержания меди и гораздо менее тугоплавкого цинка, являющегося в латунных сплавах основным легирующим элементом. А относительно бронзы следует отметить, что ее так называемые оловянные марки, с легированием оловом, полностью плавятся при температуре 900–950 °C, а не содержащие этот металл, безоловянные – при 950–1140 °C.

У какого металла самая высокая температура плавления

Вольфрам – самый тугоплавкий металл, 3422 °C (6170 °F).

Твердый, тугоплавкий, достаточно тяжелый материал светло-серого цвета, который имеет металлический блеск. Механической обработке поддается с трудом. При комнатной температуре достаточно хрупок и ломается. Ломкость металла связана с загрязнением примесями углерода и кислорода.

Примечание! Технически, чистый металл при температуре выше 400 °C становится очень пластичным. Демонстрирует химическую инертность, неохотно вступает в реакции с другими элементами. В природе встречается в виде таких сложных минералов, как: гюбнерит, шеелит, ферберит и вольфрамит.

Вольфрам можно получить из руды, благодаря сложным химическим переработкам, в качестве порошка. Используя прессование и спекание, из него создают детали обычной формы и бруски.

Вольфрам — крайне стойкий элемент к любым температурным воздействиям. По этой причине размягчить вольфрам не могли более сотни лет. Не существовало такой печи, которая смогла бы нагреться до нескольких тысяч градусов по Цельсию. Ученым удалось доказать, что это самый тугоплавкий металл. Хотя бытует мнение, что сиборгий, по некоторым теоретическим данным, имеет большую тугоплавкость, но это лишь предположение, поскольку он является радиоактивным элементом и у него небольшой срок существования.