Какова температура плавления меди и ее сплавов

С давних времен медные предметы пользовались спросом у людей. В настоящее время материал ценится за декоративные свойства. Однако осуществить плавление меди в домашних условиях непросто. Умельцы пробуют разные методы, чтобы провести эту процедуру самостоятельно.

Плавление меди в домашних условиях, имея оборудование и соблюдая технику безопасности

Медь можно расплавить в домашних условиях

Происхождение и нахождение меди в природе

Свое название химический элемент получил от названия острова Кипр (Cuprum), там его научились добывать еще в 3 тысячелетии до н.э. В периодической системе химических элементов у меди 29 атомный номер, она расположена в 11 группе 4-го периода. Элемент является пластичным переходным металлом, имеющим золотисто-розовый цвет.

По распространению в земной коре элемент занимает среди других элементов 23 место и чаще всего встречается в виде сульфидных руд. Самыми распространенными видами являются медный колчедан и медный блеск. На сегодняшний день есть несколько способов получения меди из руды, но любая из технологий требует поэтапного подхода, чтобы достичь конечного результата.

В самом начале развития цивилизации люди научились получать и использовать медь, а также ее сплавы. Уже в то далекое время они добывали не сульфидную, а малахитовую руду.В таком виде она не нуждалась в предварительном обжиге. Смесь руды с углями помещали в глиняный сосуд, которые опускали в небольшую яму, после чего смесь поджигали, угарный газ помогал восстановиться малахиту до состояния свободной меди.

В природе медь встречается не только в руде, но и в самородном виде, самые богатые месторождения находятся на территории Чили. Сульфиды меди часто образуются в среднетемпературных геотермальных жилах. Часто медные месторождения могут быть в виде осадочных пород — сланцы и медяные песчаники, которые встречаются в Читинской области и Казахстане.

Нахождение в природе

Свое латинское название Cuprum металл получил от названия острова Кипр, где его научились добывать в третьем тысячелетии до н. э. В системе Менделеева Сu получил 29 номер, а расположен в 11-й группе четвертого периода.

В земной коре элемент на 23-м месте по распространению и встречается чаще в виде сульфидных руд. Наиболее распространены медный блеск и колчедан. Сегодня медь из руды добывается несколькими способами, но любая технологий подразумевает поэтапный подход для достижения результата.

  • Условия плавления медиНа заре развития цивилизации люди уже получали и использовали медь и ее сплавы.
  • В то время добывалась не сульфидная, а малахитовая руда, которой не требовался предварительный обжиг.
  • Смесь руды и углей помещали в глиняный сосуд, который опускался в небольшую яму.
  • Смесь поджигалась, а угарный газ помогал малахиту восстановиться до состояния свободного Cu.
  • В природе есть самородная медь, а богатейшие месторождения находятся в Чили.
  • Сульфиды меди нередко образуются в среднетемпературных геотермальных жилах.
  • Часто месторождения имеют вид осадочных пород.
  • Медяные песчаники и сланцы встречаются в Казахстане и Читинской области.

Купрум: характеристика элемента

Химический элемент медьНаучное наименование меди Cuprum (Купрум) происходит от названия греческого острова Кипр, где медь начали добывать ещё в середине третьего тысячелетия до нашей эры. В периодической таблице Менделеева химический элемент медь имеет 29 атомный (порядковый) номер, находится в 11 группе четвёртого периода. Принадлежит к пластичным переходным металлам. В чистом виде имеет характерный золотисто-розовый цвет. Чистую медь легко окислить, поэтому в естественных условиях она всегда образует на своей поверхности тонкую оксидную плёнку, которая придаёт ей красноватый оттенок.

Физические свойства

Это второй металл после серебра по уровню электропроводности, что делает её крайне востребованной в современной электронике. Второе ценное качество — высокая теплопроводность, это позволяет её широко применять во всевозможных теплообменниках и в холодильной аппаратуре.

  • Температура плавления 1083 градуса.
  • Температура кипения 2567 градусов.
  • Удельное сопротивление при 20 градусах составляет 1,68·10

    -3

    Ом·м.

  • Плотность 8,92 г/см.

Нахождение в природе

В природе встречается в самородном виде и в виде соединений.

Каков график плавления медиСамые крупные месторождения самородной меди находятся в США в районе озера Верхнего. Именно в этом районе был найден самый крупный медный самородок весом 3560 килограмм. А также много самородной меди встречается в рудных горах Германии.

В России и на постсоветском пространстве добыча меди происходит путём извлечения из сульфидной руды. Её можно добыть, извлекая из медного колчедана или халькопирита CuFeS2. Наиболее известны такие месторождения, как Удокан в Забайкалье и Джезказган в Казахстане.

Сульфиты меди чаще всего образуются в так называемых среднетемпературных гидротермальных жилах. Могут образовываться и в осадочных породах в виде медистых песчаников и сланцев.

Как правило, медная руда всегда добывается открытым способом. Процентное содержание чистой меди в руде составляет от 0,2 до 1,0 процента в зависимости от месторождения.

Медные сплавы

Являются самыми первыми металлическими сплавами, получение которых человечество освоило ещё на самой заре своего развития. При какой температуре плавится медь, зависит от того, в каком сплаве она находится. В настоящее время наиболее известны и востребованы такие сплавы, как:

  • Латунь. Сплав с добавление цинка, содержание которого может доходить до 40%. Цинк повышает пластичность и прочность металла. Температура, при которой латунь плавится, составляет 880 — 950 градусов.
  • Бронза. Сплав с оловом, с добавлением некоторых других компонентов, таких как кремний, бериллий, свинец. Получать бронзу из меди человек научился ещё в самом начале бронзового века. Бронза не утратила своей актуальности даже с наступлением века железа, например, ещё в начале 20 века стволы пушек изготавливали из так называемой орудийной бронзы. Температура, при которой бронза начинает плавиться, составляет 930 — 1140 градусов.
  • Какова температура кипения медиМельхиор. Кроме меди, содержит в своём составе 5−30% никеля. Никель увеличивает прочность медного сплава и повышает его электрическое сопротивление. Кроме того, сильно повышается коррозионная стойкость. Температура плавления — 1170 градусов. По своим внешним характеристикам мельхиор очень похож на серебро, раньше его называли белой медью. Но он обладает более высокой механической прочностью, чем обычное серебро.
  • Дюраль, или дюралюминий. Основную массу сплава составляет алюминий 93%, на медь приходится 5%, оставшиеся 2% занимают марганец, железо и магний. Название происходит от названия немецкого города Дюрен, где в 1906 году был впервые получен этот высокопрочный сплав алюминия. Одной из его особенностей является тот факт, что его прочностные характеристики с течением времени имеют тенденцию к увеличению. Поэтому он не теряет своей прочности после нескольких лет эксплуатации, как другие металлы. В настоящее время этот сплав является основой самолётостроения.
  • Ювелирные сплавы. Сплавы меди с золотом. Тем самым увеличивается устойчивость драгметалла к механическим воздействиям и истиранию.

Группы металлов по температуре плавления

Все металлы можно разделить на три группы в связи с температурой их плавления. Ниже можно наблюдать список групп.

  • Тугоплавкие (от 1600°C и выше)
  • Среднеплавкие (от 600°C до 1600°C)
  • Легкоплавкие (до 600°C)

Выше вы можете наблюдать три группы плавления металлов по необходимой температуре. Какие это металлы конкретно, вы сможете посмотреть в таблице.

Таблицы плавления металлов и сплавов

Ниже, представлены таблицы, для наглядного знакомства с температурами плавления тех или иных металлов и их сплавов.

Таблица температуры плавления легкоплавких металлов и сплавов

Таблица с температурами плавления легкоплавких металлов

Название Обозначение Плавление Кипение
Олово Sn 232°C 2600°C
Свинец Pb 327°C 1750°C
Цинк Zn 420°C 907°C
Калий K 63,6°C 759°C
Натрий Na 97,8°C 883°C
Ртуть Hg -38,9°C 356.73°C
Цезий Cs 28,4°C 667.5°C
Висмут Bi 271,4°C 1564°C
Полоний Po 254°C 962°C
Кадмий Cd 321,07°C 767°C
Рубидий Rb 39,3°C 688°C
Галлий Ga 29,76°C 2204°C
Индий In 156,6°C 2072°C
Таллий Tl 304°C 1473°C
Литий Li 18,05°C 1342°C

Powered by Inline Related Posts

Таблица температуры плавления среднеплавких металлов и сплавов

Таблица температур плавления среднеплавких металлов и сплавов

Название Обозначение t Плавления t Кипения
Алюминий Al 660°C 2519°C
Германий Ge 937°C 2830°C
Магний Mg 650°C 1100°C
Серебро Ag 960°C 2180°C
Золото Au 1063°C 2660°C
Медь Cu 1083°C 2580°C
Железо Fe 1539°C 2900°C
Кремний Si 1415°C 2350°C
Никель Ni 1455°C 2913°C
Барий Ba 727°C 1897°C
Бериллий Be 1287°C 2471°C
Нептуний Np 644°C 3901,85°C
Протактиний Pa 1572°C 4027°C
Плутоний Pu 640°C 3228°C
Актиний Ac 1051°C 3198°C
Кальций Ca 842°C 1484°C
Радий Ra 700°C 1736,85°C
Кобальт Co 1495°C 2927°C
Сурьма Sb 630,63°C 1587°C
Стронций Sr 777°C 1382°C
Уран U 1135°C 4131°C
Марганец Mn 1246°C 2061°C
Константин 1260°C
Дуралюмин Сплав алюминия, магния, меди и марганца 650°C
Инвар Сплав никеля и железа 1425°C
Латунь Сплав меди и цинка 1000°C
Нейзильбер Сплав меди, цинка и никеля 1100°C
Нихром Сплав никеля, хрома, кремния, железа, марганца и алюминия 1400°C
Сталь Сплав железа и углерода 1300°C — 1500°C
Фехраль Сплав хрома, железа, алюминия, марганца и кремния 1460°C
Чугун Сплав железа и углерода 1100°C — 1300°C

Таблица температуры плавления тугоплавких металлов и сплавов

Таблица температур плавления тугоплавких металлов и сплавов

Название Обозначение t Плавления °C t Кипения °C
Вольфрам W 3420 5555
Титан Ti 1680 3300
Иридий Ir 2447 4428
Осмий Os 3054 5012
Платина Pt 1769,3 3825
Рений Re 3186 5596
Хром Cr 1907 2671
Родий Rh 1964 3695
Рутений Ru 2334 4150
Гафний Hf 2233 4603
Тантал Ta 3017 5458
Технеций Tc 2157 4265
Торий Th 1750 4788
Ванадий V 1910 3407
Цирконий Zr 1855 4409
Ниобий Nb 2477 4744
Молибден Mo 2623 4639
Карбиды гафния 3890
Карбиды ниобия 3760
Карбиды титана 3150
Карбиды циркония 3530
Палладий Pd 1 554 °C 2980 °C

Что изменилось со временем

Конечно, современные медные изделия не идут ни в какое сравнение с теми, которые изготавливались пять тысячелетий назад. Вместо грубых медных ножей, топоров и наконечников для стрел и копий сегодня выпускаются сложнейшие детали для электроники. А ведь все свойства металла остались неизменными. При какой температуре плавится медь сегодня, при такой плавилась и тысячи лет назад. Зато значительно улучшились технологии.

Например, раньше чистый (сравнительно чистый, конечно) металл из руды добывали самыми примитивными способами. Например, в глиняный кувшин складывали руду и уголь. Сосуд устанавливали в яму, смесь поджигали, а яму засыпали. При горении угля выделялся угарный газ. Контактируя с рудой, он запускал реакцию, в результате которой выделялся металл и небольшое количество воды.

Сегодня, как уже говорилось выше, для удаления примесей из руды применяют разные методы. Используя специальный график плавления меди и различные методы обработки, специалисты могут получить практически абсолютно чистый металл. Рассмотрим для примера гидрометаллургический как самый простой для понимания.

Медная руда заливается серной кислотой. Медь как сравнительно активный металл вступает в реакцию, превращаясь в сульфат меди. Железо при контакте с ним вытесняет медь. В результате реакции получается сульфат железа и медь.

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:

  • Как расплавить медь домаВо 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:

  • Необходимая температура плавления медиМуфельная 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:

  • Способы плавления медиНеобходимо 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 чистом виде обладает повышенной вязкостью в расплавленном состоянии, поэтому отливать из неё изделия сложной конфигурации и небольших размеров очень сложно. Гораздо легче для этих целей использовать латунь.

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.

Физические свойства

Безопасная работа с металлом в домашних условиях: температура плавления меди и других сплавовОбладает редким цветом – золотисто-розовым, что весьма необычно для металлов. Сравнительно легко вступает в реакцию, а также соединяется с другими металлами, значительно изменяя их свойства. Демонстрацией этого является процесс горения – достаточно смешать чистый металл с серой и нагреть смесь.

Востребованным ее делает прекрасная электропроводность – лучшими показателями обладает только серебро.

Кроме того, она может похвастать хорошей теплопроводностью, что делает незаменимым материалом при производстве тепловых трубок и радиаторов охлаждения. Температура кипения меди довольно велика – 2567 градусов по Цельсию.

Плавка металла в домашних условиях или промышленных проходит одинаково. Температура повышается постепенно и постоянно. Однако при получении достаточного количества тепла кристаллическая решетка разрушается. В этот момент температура прекращает подниматься, несмотря на то, что нагрев не прекращается. Температура плавления меди, как говорилось выше, составляет 1085 градусов по Цельсию. Только после того, как металл полностью расплавится, будет продолжаться повышение температуры. Кипит он при 2567 градусов по Цельсию.

При охлаждении кристаллическая решетка восстанавливается и металл затвердевает. Температура кристаллизации – 1085 градусов, а при понижении она становится еще более плотной.

Сплавы могут иметь сильно отличную температуру плавления. Например, температура плавления алюминия и меди – 1040 градусов по Цельсию.

Описание элемента и распространение его в природе

Медь на Кипре добывали и плавили еще в середине третьего тысячелетия до нашей эры. Поэтому свое название элемент носит в честь упомянутого острова. Добыча и производство элемента подействовали на историю развития острова и его экономическое положение.

В периодической системе Менделеева медь получила 29 атомный номер. Элемент расположен в одиннадцатой группе четвертого периода. Элемент имеет золотисто-розовый цвет и принадлежит к пластичным переходным металлам. В природе встречается продукт в виде сульфидных руд, по распространению в литосфере металл занимает 23-е место. Медный блеск и колчедан являются самыми распространенными видами элемента.

В природных условиях элемент медь находят в руде и в виде самородков. Самые лучшие месторождения находятся на территории государства Чили. Медные месторождения встречаются там в осадочных породах. Медные песчаники и сланцы находятся в Казахстане и Читинской области России.

Добыча меди

Медные сланцы в Казахстане

Медь наделена высокой электро и теплопроводностью. Ее удельная теплоемкость при температуре +20ºС равна 390 Дж/кг. Температура кипения металла – 2595ºС.

В момент плавления металл меняет свое агрегатное состояние, т. е. из кристаллической твердой фазы он переходит в жидкую форму. Меди присуще своя температура плавления, она имеет определенную зависимость от находящихся в металле примесей. Плавка меди чаще всего проходит при температуре +1083ºС. Если в медном сплаве присутствует олово, то процесс плавления способен произойти при +950–1140ºС. В составе с цинком теплота плавления меди равна от +900 до +1050ºС.

Процесс плавки проходит следующим образом: в начале нагрева рушится кристаллическая решетка металла, постепенно температура увеличивается, но в определенный период она удерживается в некотором значении. Именно в этот промежуток медь начинает плавиться. После окончания выплавки температура вновь повышается. Далее, металл постепенно охлаждается и принимает твердую форму.

Кипение металла очень похоже на бурление жидкости при активном нагреве. В это время выделяется газ. На поверхности расплавленного продукта появляются пузырьки. При максимальном нагреве из жидкого металла выделяется углерод, он формируется в результате окисления элемента.

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.

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.

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

Как расплавить в домашних условиях

Некоторые люди имеют хобби, связанные с литьем из металлов. Те же, кто только встает на этот увлекательный путь, часто интересуются, как расплавить медь в домашних условиях. Для этого понадобится:

  • форма для плавления;
  • щипцы;
  • сырье для плавки;
  • газовая горелка высокого давления – лучшее решение, так как горн есть не в каждом хозяйстве;
  • защитное снаряжение (очки, толстые перчатки).

Безопасная работа с металлом в домашних условиях: температура плавления меди и других сплавовЕсли у вас есть все необходимое, можно начинать плавку в домашних условиях. Пошаговая инструкция довольно проста:

  • Металл по возможности измельчить – можно при помощи напильника превратить в опилки. Это позволит быстрее расплавить его.
  • Поместить в форму для плавления – она должна быть из материала с высокой температурой плавления.
  • Надеть защитное снаряжение, зажечь горелку и направить струю пламени на сырье.
  • Когда медь расплавится, захватить форму для плавления щипцами и вылить жидкий металл в подготовленную форму.

Как видите, все довольно просто. Впрочем, этот метод подойдет не для всех сплавов. Например, температура плавления и стали слишком высока – обычная горелка здесь не подойдет. Это касается также сплава меди и железа.

Сфера применения весьма обширна. Приведем лишь несколько примеров:

  • передача электричества – низкое сопротивление делает этот металл крайне востребованным;
  • приборостроение – устойчивость перед водой, в том числе морской, очень важна во многих сферах;
  • при пайке – также благодаря хорошей электропроводности;
  • водопроводные трубы – она прекрасно проводит тепло;
  • радиаторы охлаждения – теплопроводность металла позволяет не только согревать помещения, но и охлаждать оборудования.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий