Как расплавить медь в домашних условиях — температура, сосуд

Медь – крайне популярный и распространенный металл, используемый при производстве электроники, передаче электроэнергии, а также изготовлении разнообразных сплавов.

Какова же температура плавления меди, как ее добывают и чем она интересна? Расскажем обо всем этом.

…

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.

• На 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.

Плавление в муфельной печи

• Бытовые муфельные печи можно приобрести в специализированных магазинах. Современные печи снабжены регуляторами температуры и смотровым окном, могут быть с вертикальной или горизонтальной загрузкой. Печь среднего качества способна поддерживать температуру до 2000 °С, а профессиональная — до 3000°C. В ней можно расплавлять не только медь, но и железо. Но следует учесть, что при температуре 2560 °С медный расплав начинает кипеть. После охлаждения слиток будет иметь пористую поверхность, которая способствует быстрому окислению и разрушению. Такой слиток имеет непрезентабельный вид, он лишен характерного медного блеска.
• Независимо от способа плавления, медный лом нужно измельчить. Это сократит время процесса и даст гарантию, что расплав получится однородным.
• Измельченный медный лом засыпают в тигель, тигель помещают в муфельную печь, предварительно нагретую выше 1083 °C.
• Убедившись, что медь расплавилась, тигель щипцами извлекают из печи и крючком удаляют оксидную пленку, которая всегда образуется на поверхности расплава. После этого расплав сразу следует вылить в форму.

Приобретать дорогостоящую муфельную печь ради одной плавки не стоит. Медь можно расплавить другими способами.

Характеристика способов плавления меди

Плавка меди дома и на производстве проходит одинаково. Процесс изменения состояния осуществляется под влиянием повышения температуры. При достаточном количестве тепла металлическая структура предмета разрушается. Добиться такого эффекта можно несколькими способами.

Муфельная печь

Из чего состоит муфельная печь

Литье с использованием лабораторной муфельной печи, в которой имеется регулировка температуры нагрева. Это довольно простой метод. Сырье предварительно измельчают на части. Чем они меньше, тем быстрее будет плавление.

Подготовленный материал кладут в графитовый тигель и помещают в предварительно разогретую печь. Форма для заливки должна иметь температуру плавления больше, чем у меди. Нагревательное устройство серийного производства оборудовано специальным окном, позволяющим следить за технологическим процессом.

Когда медь достигнет жидкого состояния, тигель железными щипцами извлекают из печи. Проволочным крюком с поверхности расплавленного металла к краям тигля убирают оксидную пленку. После проделанных манипуляций жидкую консистенцию аккуратно заливают в заранее приготовленную емкость.

Газовая горелка

Также осуществляется плавка меди с применением газовой горелки. При отсутствии тигельной печи вполне подойдет ручная портативная газовая горелка. Ее нужно разместить под дном емкости с металлом и следить за тем, чтобы пламя полностью охватывало днище.

Метод позволяет быстро окислять материал, так как предполагает наличие тесного контакта с воздухом. Чтобы не образовывалась толстая оксидная пленка, расплавленную массу присыпают измельченным древесным углем.

Паяльная лампа

Литье меди на основе паяльной лампы происходит так же, как и с газовой горелкой. Способ применим для легкоплавких металлов.

Горн

Растопить медь или её сплавы можно горном. Для этого на хорошо раскаленный древесный уголь помещают тигель с измельченным металлом. Для ускорения процесса используют домашний пылесос, включенный на режиме выдувания.

Труба должна быть небольшого диаметра с железным наконечником, так как пластик расплавится под влиянием высокой температуры. Метод идеально подходит тем людям, кто регулярно занимается литьем металла и в больших объемах.

Микроволновка

Расплавить медь поможет мощная микроволновая печь с измененной конструкцией. Для этого убирают вращающуюся тарелку-поддон. Из огнеупорного кирпича делают муфельную печь, в которую помещают исходный материал. Устройство необходимо для повышения теплосберегающих свойств сырья и защиты элементов техники от перегрева.

Чистую медь трудно плавить, поскольку она в жидком виде обладает плохой текучестью. Специалисты не советуют из такого материала делать мелкие и сложные детали. Для этого подойдут многокомпонентные соединения на основе латуни, олова или цинка, которым высокие температуры не нужны.

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.

Пошаговая инструкция по плавлению меди

Плавка меди, если подготовить все необходимое для реализации такого технологического процесса и подойти к его выполнению правильно, позволяет даже в домашних условиях изготавливать медные изделия как декоративного, так и чисто практического назначения.

Для того чтобы расплавить медь, вам потребуются следующие инструменты, оборудование и расходные материалы:

• муфельная печь (желательно с регулировкой температуры нагрева);
• тигель, в котором вы будете расплавлять медь (для плавки меди используют тигли, изготовленные из керамики или огнеупорной глины);
• щипцы, при помощи которых горячий тигель будет извлекаться из печи;
• крюк (его можно изготовить из обычной стальной проволоки);
• бытовой пылесос;
• древесный уголь;
• форма, в которую будет выполняться литье;
• газовая горелка и горн.

Меньше всего примесей содержится в электротехнической меди

Расплавить медь как в производственных, так и в домашних условиях можно, следуя нижеприведенному алгоритму.

Шаг первый

Медь в измельченном состоянии помещают в тигель. Следует иметь в виду: чем меньше будут кусочки металла, тем быстрее он расплавится. Тигель после его наполнения медью помещают в печь, которую, используя регулятор температуры, необходимо прогреть до требуемого состояния. В дверцах серийных муфельных печей обязательно предусмотрено окошко, через которое можно наблюдать за процессом плавления.

Смотровое окошко позволит контролировать процесс не открывая дверцу лишний раз, тем самым не снижая температуру в печи

Шаг второй

После того как вся медь в тигле расплавится, его необходимо извлечь из печи, используя для этого специальные щипцы. На поверхности расплавленной меди обязательно присутствует окисная пленка, которую необходимо сдвинуть к одной из стенок тигля при помощи стального крюка. Расплавленный металл после освобождения его поверхности от окисной пленки следует максимально оперативно и аккуратно залить в предварительно подготовленную форму. Подробности и правила выполнения этой процедуры хорошо демонстрирует видео, которое несложно найти в интернете.

Разливать металл по формам придется очень быстро, если выбранный вами способ нагрева не смог обеспечить нужную температуру

Шаг третий

В том случае, если в вашем распоряжении нет муфельной печи, то разогревать тигель с медью можно при помощи газовой горелки, расположив ее вертикально под дном емкости. При этом важно следить за тем, чтобы пламя газовой горелки было равномерно распределено по всей площади дна тигля.

Шаг четвертый

Если в домашних условиях необходимо расплавить легкоплавкие сплавы на основе меди (латунь и некоторые марки бронзы), то в качестве нагревательного устройства можно использовать обычную паяльную лампу, также расположив ее вертикально под дном тигля. При плавке, выполняемой данным и предыдущим способами, поверхность расплавленного металла будет активно взаимодействовать с кислородом, что приведет к интенсивному окислению. Чтобы уменьшить интенсивность окисления, расплавленную медь можно присыпать измельченным древесным углем.

Плавка меди паяльной лампой в самодельной печке

Шаг пятый

Если в вашей домашней мастерской имеется горн, то его также можно использовать для того, чтобы расплавить медь, латунь или бронзу. В данном случае тигель с измельченным металлом помещается на слой раскаленного древесного угля. Чтобы процесс нагревания и плавления проходил более интенсивно, в зону горения угля можно обеспечить подачу воздуха, для чего подойдет обычный пылесос, работающий не на втягивание, а на выдувание. В том случае, если вы будете использовать пылесос, на его шланг необходимо изготовить металлический наконечник с отверстием для выдувания небольшого диаметра.

Процесс плавки будет ещё эффективнее в газовом горне

Подбирая муфельную печь для выполнения литейных операций с медью и ее сплавами, следует обращать внимание на температурный режим, который может обеспечить такое устройство. В зависимости от типа расплавляемого металла такая печь должна обеспечивать следующие температуры нагревания:

• медь – 1083°;
• различные марки бронзы – 930–1140°;
• латунь – 880–950°.

Возможно, что вы решите сделать печь для плавки самостоятельно, посмотрев видеоролик.

Обычная медь, не содержащая в своем химическом составе никаких легирующих добавок, не отличается хорошей текучестью в расплавленном состоянии, поэтому для изготовления методом литья изделий сложной конфигурации и небольших размеров она мало подходит. Для этих целей лучше всего использовать латунь, причем выбирать сплав, цвет поверхности которого более светлый (это свидетельствует о том, что латунь данной марки отличается меньшей температурой плавления).

Есть еще одна важная рекомендация, которой обязательно следует придерживаться, если вы решили реализовать на практике такой технологический процесс, как литье изделий из бронзовых сплавов. В качестве исходного сырья лучше не использовать изделия, изготовленные из старинной бронзы. В составе такого сплава может содержаться значительное количество мышьяка, который, испаряясь, может создать серьезные проблемы со здоровьем.

Физически свойства

Пластичный металл на открытом воздухе быстро покрывается оксидной пленкой, она и придает элементу характерный желтовато-красный оттенок, в просвете пленки могут иметь зеленовато-голубой цвет. Медь относится к тем немногим элементам, которые имеют заметную для глаза цветовую окраску. Она обладает высоким уровнем тепло- и электропроводности — это второе место после серебра.

• Плотность — 8,94*103 кг/м3
• Удельная теплоемкость при Т=20оС — 390 Дж/кг*К
• Электрическое удельное сопротивление в температурном режиме от 20-100оС — 1,78*10-8Ом/м
• Температура кипения — 2595оС
• Удельная электропроводность при Т=20оС — 55,5-58 МСм/м.

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.

Плавление в домашних условиях

Благодаря низкой температуре плавления древние люди могли расплавлять купрум на костре и использовать металл для изготовления различных изделий.

Для расплавки меди в домашних условиях понадобится:

• древесный уголь;
• тигель и специальные щипцы для него;
• муфельная печь;
• бытовой пылесос;
• горн;
• стальной крюк;
• форма для плавления.

Процесс течет поэтапно, металл помещается в тигель, а затем размещается в муфельной печи. Выставляется нужная температура, а наблюдение за процессом осуществляется через стеклянное оконце. В процессе в емкости с Cu появится окисная пленка, которую нужно устранить — открыть окошко и отодвинуть в сторону стальным крюком.

При отсутствии муфельной печи расплавить медь можно автогеном. Плавление пойдет, если ест нормальный доступ воздуха. Паяльной лампой расплавляется латунь и легкоплавкая бронза. Пламя должно охватить весь тигель.

Если под рукой ничего из перечисленных средств нет, можно использовать горн, установленный на слой древесного угля. Для повышения Т можно использовать пылесос, включенный в режим выдувания, но шланг должен иметь металлический наконечник, хорошо, если с зауженным концом, так струя воздуха будет тоньше.

Температура плавления бронзы и латуни, как температура плавления меди и алюминия — невысоки.

Сегодня в промышленных условиях в чистом виде Cu не используется. В ее составе содержится много примесей: никель, железо, мышьяк, сурьма, другие элементы. Качество продукта определяется наличием содержания в процентах примесей в сплаве (не более 1%). Важные показатели — тепло- и электропроводность. Благодаря пластичности, малой Т плавления и гибкости медь широко используется во многих отраслях промышленности.

Полезное видео

Теперь вы знаете все о меди, способах ее получения, истории, использовании, а также способах обработки в домашних условиях. Наверняка эти знания окажутся для вас полезными.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...