Мідь входить до сімки найдавніших металів, з якими люди познайомилися на самому початковому етапі свого існування. Період з 4 по 3 тисячоліття до нашої ери так і називається мідний вік в історії розвитку людства. Стародавні люди виготовляли з неї предмети побуту, знаряддя праці і бойову зброю. Це стало можливим завдяки відносно невисокій температурі плавлення міді.
Купрум: характеристика елемента
Наукове найменування міді Cuprum (Купрум) походить від назви грецького острова Кіпр, де мідь почали добувати ще в середині третього тисячоліття до нашої ери. У періодичній таблиці Менделєєва хімічний елемент мідь має 29 атомний (порядковий) номер, знаходиться в 11-ту групу четвертого періоду. Належить до пластичним перехідним металів. У чистому вигляді має характерний золотисто-рожевий колір. Чисту мідь легко окислити, тому в природних умовах вона завжди утворює на своїй поверхні тонку оксидну плівку, яка надає їй червонуватий відтінок.
Фізичні властивості
Це другий метал після срібла за рівнем електропровідності, що робить її вкрай затребуваною в сучасній електроніці. Друге цінна якість - висока теплопровідність, це дозволяє її широко застосовувати у всіляких теплообмінниках і в холодильній апаратурі.
- Температура плавлення 1083 градусів.
- Температура кипіння 2567 градусів.
- Питомий опір при 20 градусах становить 1, 68 · 10 -3 Ом · м.
- Щільність 8, 92 г / см.
Знаходження в природі
У природі зустрічається в самородному вигляді і у вигляді сполук.
Найбільші родовища самородної міді знаходяться в США в районі озера Верхнього. Саме в цьому районі був знайдений найбільший мідний самородок вагою 3560 кілограм. А також багато самородної міді зустрічається в рудних горах Німеччини.
У Росії і на пострадянському просторі видобуток міді відбувається шляхом вилучення з сульфідної руди. Її можна добути, витягуючи з мідного колчедану або халькопирита CuFeS2. Найбільш відомі такі родовища, як Удокан в Забайкаллі і Джезказган в Казахстані.
Сульфіти міді найчастіше утворюються в так званих среднетемпературних гідротермальних жилах. Можуть утворюватися і в осадових породах у вигляді мідистих піщаників і сланців.
Як правило, мідна руда завжди видобувається відкритим способом. Процентний вміст чистої міді в руді становить від 0, 2 до 1, 0 відсотка в залежності від родовища.
мідні сплави
Є найпершими металевими сплавами, отримання яких людство освоїло ще на самій зорі свого розвитку. При якій температурі плавиться мідь, залежить від того, в якому сплаві вона знаходиться. В даний час найбільш відомі і затребувані такі сплави, як:
- Латунь. Сплав з додавання цинку, зміст якого може доходити до 40%. Цинк підвищує пластичність і міцність металу. Температура, при якій латунь плавиться, становить 880 - 950 градусів.
- Бронза. Сплав з оловом, з додаванням деяких інших компонентів, таких як кремній, берилій, свинець. Отримувати бронзу з міді людина навчилася ще в самому початку бронзового століття. Бронза не втратила своєї актуальності навіть з настанням століття заліза, наприклад, ще на початку 20 століття стволи гармат виготовляли з так званої гарматної бронзи. Температура, при якій бронза починає плавитися, становить 930 - 1140 градусів.
Мельхіор. Крім міді, містить в своєму складі 5-30% нікелю. Нікель збільшує міцність мідного сплаву і підвищує його електричний опір. Крім того, сильно підвищується корозійна стійкість. Температура плавлення - 1170 градусів. За своїми зовнішніми характеристиками мельхіор дуже схожий на срібло, раніше його називали білою міддю. Але він має більш високу механічну міцність, ніж звичайне срібло.- Дюраль, або дюралюміній. Основну масу сплаву складає алюміній 93%, на мідь доводиться 5%, що залишилися 2% займають марганець, залізо і магній. Назва походить від назви німецького міста Дюрен, де в 1906 році був вперше отриманий цей високоміцний сплав алюмінію. Однією з його особливостей є той факт, що його міцності з часом мають тенденцію до збільшення. Тому він не втрачає своєї міцності після декількох років експлуатації, як інші метали. В даний час цей сплав є основою літакобудування.
- Ювелірні сплави. Сплави міді з золотом. Тим самим збільшується стійкість дорогоцінного металу до механічних впливів і стирання.
Переплавлення міді будинку
Цей метал має цілий набір корисних властивостей, які роблять її вельми бажаним металом в домашньому господарстві. А відносно невисока температура при плавленні і неабияку кількість мідного брухту, яке можна виявити на найближчому смітнику, дозволяють задавати питання про те, як розплавити мідь в домашніх умовах, не як риторичне, а цілком реальний і практичний.
Графік плавлення міді
Розплавлення будь-якого металу полягає в тому, що під впливом високих температур руйнується кристалічна решітка і метал переходить з твердого стану в рідке. Можна виділити деякі закономірності, властиві будь-якій металу в процесі розплавлення:
Під час нагрівання температура всередині металу підвищується, але кристалічна решітка не береться руйнування. Метал зберігає своє тверде стан.- При досягненні температури плавлення, для міді це 1 083 градуси, температура всередині металу перестає підвищуватися, незважаючи на те що загальний нагрів і передача тепла тривають.
- Після того як вся маса металу переходить в розплавлений стан, температура всередині металу знову починає різко підвищуватися.
У разі процесу охолодження розплавленого металу відбувається все те ж саме, але в зворотній послідовності. Спочатку відбувається різке зниження температури всередині металу, потім на значенні 1080 градусів падіння температури припиняється до тих пір, поки вся маса Адміністрація сайту не перейде в твердий стан. Після цього температура знову починає різко падати, поки не зрівняється з температурою навколишнього повітря і кристалізація не завершена остаточно.
Температура кипіння
Мідь починає активно виділяти вуглець у вигляді бульбашок газу при температурі 2560 градусів. Зовні це дуже нагадує кипіння води. Насправді це процес активного окислення міді, в результаті якого метал втрачає практично всі свої унікальні властивості. Деталі, відлиті з киплячою міді, мають у своїй структурі велику кількість пір, які будуть зменшувати механічну міцність матеріалу і погіршувати його декоративні властивості. Тому в процесі плавки необхідно уважно стежити за температурою і не допускати закипання міді.
способи плавки
Мідний лом можна переплавити в домашніх умовах різними способами в залежності від технічного оснащення домашній майстерні. При цьому потрібно мати на увазі, що доведеться нагрівати мідь не до її температури плавлення, а трохи вище - приблизно до 1100-1200 градусів.
Для цих цілей годяться такі пристосування:
Муфельна піч. Найбільш раціональне рішення проблеми розплавлення міді, так як така піч дозволяє регулювати температуру під час процесу плавки, що дуже зручно. Подібні лабораторні печі оснащені спеціальним вікном з жароміцного скла, що дозволяє постійно здійснювати візуальний контроль всього процесу.- Газовий пальник. Ручна газовий пальник розміщується під дном ємності з тугоплавкого матеріалу, в якій безпосередньо розміщуватиметься мідний брухт. Цей спосіб передбачає наявність тісного контакту розплавляється маси металу з повітрям, що сприятиме посиленню процесу окислення розплавляється металу. Щоб цього якось протистояти, на розплавляється масу зверху насипають шар деревного вугілля.
- Паяльна лампа. Спосіб практично нічим не відрізняється від плавки за допомогою газового пальника. Але в цьому випадку неможливо досягти відносно високих температур, тому він годиться для переплавки сплавів міді, які мають меншу температуру плавлення, ніж чиста мідь.
- Ковальський горн. На розпечені деревне вугілля спеціального багаття поміщається тугоплавкий тигель з подрібненим металом. Для прискорення процесу розплавлення задіють звичайний побутовий пилосос, включений в режимі видування. Труба пилососа повинна бути невеликого діаметру і мати металевий наконечник, в іншому випадку вона розплавиться. Даний спосіб підходить для тих, хто займається плавкою міді будинку регулярно і має справу з великими обсягами вихідного матеріалу, який необхідно отжечь.
- Мікрохвильова піч. Побутова потужна мікрохвильовка з невеликими змінами конструкції може легко плавити досить великі обсяги мідного брухту. Для цього необхідно прибрати з мікрохвильовки обертову тарілку, а замість неї помістити відповідних розмірів тигель, який необхідно зробити з тугоплавкого матеріалу, наприклад, з шамотного цегли.
Покрокова інструкція
Процес плавлення будь-якого металу відбувається поетапно і підпорядковується певним алгоритмом, який однаковий як для промислового виробництва, так і для кустарного. Для тих, хто спантеличений питанням плавки міді в домашніх умовах, покрокова інструкція буде виглядати наступним чином:
Необхідно взяти тугоплавкий тигель. Метал в подрібненому стані насипається в тигель. Після цього тигель поміщається в попередньо прогріту муфельну піч. За допомогою спеціального віконця спостерігають за процесом розплавлення.- Після повного розплавлення всього обсягу мідного брухту тигель за допомогою спеціальних довгих щипців витягується з печі.
- На поверхні розплавленого металу утворюється плівка його оксиду. Цю плівку необхідно акуратно зрушити в сторону до однієї зі стінок тигля. Для цих цілей використовують спеціальний гачок, виготовлений з тугоплавкого металу.
- Після того як метал звільнений від оксидної плівки, необхідно його дуже швидко розлити в попередньо підготовлені форми.
практичні рекомендації
Температура плавлення міді в домашніх умовах залежить від того, в якому сплаві вона міститься.
Технічна чиста мідь міститься в проводах і кабелях, а також в обмотках трансформаторів, електродвигунів та генераторів. При цьому потрібно мати на увазі, що хімічно чиста мідь міститься тільки в їдальнях приладах і в іншої кухонного начиння. У всіх інших випадках у ній присутні ті чи інші шкідливі компоненти.
У чистому вигляді має підвищену в'язкість в розплавленому стані, тому відливати з неї вироби складної конфігурації і невеликих розмірів дуже складно. Набагато легше для цих цілей використовувати латунь.
У сплавах бронзи, виготовлених спочатку і середині минулого століття, використовували в якості компонентів миш'як і сурму. Тому слід уникати розплавлення так званої старовинної бронзи, так як пари миш'яку можуть привести до отруєння організму.