Температура плавления медной проволоки

Медные изделия отличаются хорошей прочностью, пластичностью, высокой электропроводностью, устойчивостью к коррозии и химически активным веществам. Для изготовления объектов используется медная руда, которая на заводах обогащается и переплавляется в однородные бруски, прутья или слитки.

Чтобы изготовить какое-либо медное изделие, материал помещают в термостойкую форму, доводят до температуры плавления, а потом прекращают нагрев, что приводит к застыванию вещества.

Но какая температура плавления меди? Можно ли расплавить медные заготовки в домашних условиях — или для этого требуются специальные печи? О каких правилах техники безопасности нужно знать?

Общие сведения

Температурой плавления называют температуру, при которой твердое вещество переходит в жидкость. Медь расплавляется при температуре 1083 градусов, поэтому этот металл относят к категории тугоплавких. При снижении этой температуры металл может вновь принять твердую форму.

Плавят медь на заводах, хотя эту процедуру можно провести в домашних условиях. На химическом уровне расплавление возникает за счет деструкции кристаллической решетки, которая формирует твердую структуру вещества.

Атомы меди в кристаллической решетке всегда находятся в непрерывном движении.

Однако их взаимное притяжение и отталкивание происходит сбалансировано, поэтому атомы сохраняют исходное положение в течение длительного времени.

В случае повышения температуры атомы меди получают дополнительную энергию, что заставляет двигаться их более интенсивно. При небольшом повышении дополнительная энергия «гасится» за счет сбалансированного движения атомов в решетке.

Однако при достижении определенной температуры нагрева количество энергии становится избыточным, а кристаллическая решетка начинает разрушаться.

В этот момент и происходит расплавление вещества. Взаимное притяжение атомов частично сохраняется, поэтому вещество принимает жидкую форму.

Однако в случае дальнейшего нагрева энергия атомов усиливается еще сильнее, что может привести к окончательному разрыву связи атомов друг с другом. Эту точку перехода называют испарением (жидкость трансформируется в пар).

В случае снижения температуры медного пара может переходить обратно в жидкость, а потом — в твердое состояние.

Температура плавления меди

При нормальных условиях температура плавления меди составляет 1083 градусов по шкале Цельсия. А во время нагрева происходит ряд превращений на молекулярном уровне, что приводит к изменению свойств вещества. Чтобы разобраться во всех этих изменениях, нужно рассмотреть основные этапы нагрева и расплавления медного слитка. Примерный график плавления меди выглядит так:

1. В нормальном состоянии при температуре от 0 до 100 градусов внутри меди образуется прочная кристаллическая решетка, которая обеспечивает материалу большую устойчивость, упругость, химическую инертность. Решетка является достаточно прочной, однако в случае сильной деформации может происходить пространственное изменение положения атомов в решетке. Этим объясняется ковкость и пластичность медных изделий, которые могут сгибаться и деформироваться (скажем, при кузнечной обработке или в случае пресса).
2. В нормальном состоянии при температуре от 0 до 100 градусов на поверхности медного изделия также образуется тонкая оксидная пленка. Наличие такой пленки является большим плюсом для изделия, поскольку она выполняет множество важных функций — минимизирует контакт с внешними веществами, защищает материал от коррозии, немного увеличивает прочность. В случае охлаждения материала ниже температуры 0 градусов сама медь сохраняет все свои физические свойства. Однако оксидная пленка при охлаждении становится менее упругой и плотной, изделие становится менее твердым (хотя с практической точки зрения это снижение прочности практически незаметно).
3. При нагреве материала выше температуры 100 градусов происходит постепенная деструкция оксидной пленки на поверхности металла. Это повышает химическую активность материала, что делает его восприимчивым к воздействию веществ во внешней среде. Одновременно с этим при нагреве происходит насыщение энергией атомов меди, что делает материал более пластичным. По этой причине ковку медных изделий выполняют именно после нагрева, поскольку без нагрева для изменения формы изделия понадобится большое количество физических усилий (это может быть мускульная сила кузнеца, расходы электроэнергии для запуска электрического пресса и так далее).
4. При достижении температуры 1083 градусов кристаллическая медная решетка начинается постепенно разрушаться, что превращает твердую медь в жидкую. На физическом уровне происходит следующее — из-за избытка энергии атомы начинают двигаться в кристаллической решетке более интенсивно и хаотично, что приводит к частому столкновению атомов между собой. В конечном счете это разрушает решетку, хотя за счет взаимного столкновения и притяжения атомы не разлетаются в разные стороны. На физическом уровне такая структура материала соответствует жидкости (то есть такому состоянию вещества, при котором атомы находятся в относительно свободном движении, но не разлетаются в разные стороны подобно газу).
5. При остывании медной жидкости ниже температуры 1083 градусов происходит постепенная кристаллизация вещества. Медь вновь обретает твердую форму (чем ниже температура, тем интенсивней происходит затвердение вещества). Однако при необходимости жидкую медь можно и дальше нагревать (на химическом уровне будет происходить дальнейшее насыщение атомов энергией). При достижении температуры 2595 градусов по Цельсию жидкость начнет закипать, а медь начнет принимать газообразную форму. На практике длительное удержание вещества в газообразной форме проблематично — при контакте с атмосферным воздухом вещество будет быстро остывать, обратно превращаясь в жидкость. Чтобы обойти это ограничение, используются разные технологии. Оптимальная — нагрев вещества в тугоплавкой камере с поддержанием стабильной температуры выше критической точки (то есть выше температуры 2595 градусов). В таком случае температура среды будет высокой, а остывание вещества происходить не будет.

Чтобы расплавить/испарить медное изделие с помощью высокоточного нагревательного прибора, нагревать рекомендуется до чуть более высокой температуры. Скажем, в случае расплавления нагревать изделие следует до температуры 1100-1200 градусов (а не 1083 градусов).

С практической точки зрения объясняется это просто — нагрев вещества происходит неравномерно, поэтому некоторые фрагменты медного изделия будут долго держать свою форму, тогда как другие — быстро расплавятся.

К тому же вещество будет постоянно остывать, что может привести к кристаллизации отдельных фрагментов расплава.

Плавление сплавов на основе меди

На практике медь используют не только в качестве чистого вещества, но и в виде различных сплавов. Примеры таких сплавов — бронза, латунь, мельхиор и другие. Так как сплавы являются многокомпонентными веществами, то их плавление происходит по другому принципу. Рассмотрим примерный алгоритм плавления медных сплавов на примере латуни:

1. При температуре до 100 градусов Цельсия кристаллическая решетка является устойчивой и однородной. В случае удара происходит деформация материала. На поверхности материала имеется тонкая оксидная пленка, которая защищает изделие от воздействия воды, атмосферного воздуха, химически активных веществ.
2. При нагреве латуни до 100 градусов внешняя пленка постепенно плавится, что делает вещество менее прочным. Также из-за повреждения защитной пленки увеличивается химическая активность материала (то есть он начинает более активно вступать в реакцию с водой, воздухом, химическими веществами). Кристаллическая решетка устойчива к небольшому нагреву, поэтому материал сохраняет свою форму.
3. Температура 880 градусов — это точка солидуса. При достижении этой температуры начинается расплавление самых легкоплавких элементов, входящих в состав сплава. Это приводит к частичному переходу твердого вещества в жидкость. На химическом уровне при достижении точки солидуса происходит частичное разрушение кристаллической решетки вещества, однако у более тугоплавких фракций решетка сохраняется.
4. Температура 950 градусов — это точка ликвидуса. При достижении этой отметки плавятся самые тугоплавкие фракции, которые сохраняют свою твердость при более низких температурах. В результате на химическом уровне материал полностью становится жидким, поскольку полностью разрушается кристаллическая решетка у всех компонентов, входящих в состав латуни.

Как расплавить медь в домашних условиях?

Обычно медь и сплавы на ее основе плавят в специальных печах, где происходит не только расплавление материала, но и формовка новых деталей. Однако при желании медные изделия можно расплавить и в домашних условиях. Температура плавления меди в домашних условиях будет стандартной — 1083 градусов.

Опытные металлурги рекомендуют нагревать вещество с небольшим запасом, чтобы минимизировать теплопотери и не допустить повторной кристаллизации вещества при его охлаждении. Во время домашнего расплавления необходимо соблюдать правила техники безопасности.

Ниже мы рассмотрим эти правила, а потом узнаем, как именно нужно проводить домашнюю расплавку медных изделий.

Оборудование и правила техники безопасности

Для расплавления Вам понадобится купить или собрать специальное оборудование. В качестве исходного вещества подойдет чистая медь в слитках или брусках.

Также для переплавки можно использовать различные детали и домашнюю утварь, содержащие большое количество меди. Это могут быть декоративные изделия, запчасти авто, очищенные провода и другие.

Перед переплавкой проверьте удельное содержание меди (обычно ставится штамп с нужной информацией). Для нагрева объектов понадобится муфельная печь с регулятором температуры.

Для расплавления слитков или изделий понадобится не только печь, но и посуда-тигель, в которую будет помещаться медь. При выборе тигля отдайте свое предпочтение посуде, выполненной из тугоплавкой керамики или огнеупорной глины. Эти материалы не трескаются и не деформируются при большой нагреве.

Из керамики или огнеупорной глины Вам также нужно выполнить форму, в которую будет заливаться расплавленная медь.

Помимо этого Вам понадобится и ряд вспомогательных элементов — металлургические щипцы и крюк для работы с тиглем, древесный уголь (если Вы используете обычную печь), бытовой пылесос для удаления мусора с металлургической площадки и так далее.

Также стоит не забывать о правилах техники безопасности:

• Все работы рекомендуется проводить на улице либо в хорошо проветриваемом большом помещении с нормальным уровнем влажности воздуха. Это может быть гараж, пристройка к дому, мастерские.
• Для металлургических работ человеку понадобится купить защитную одежду, которая будет защищать его тело от маленьких капель расплавленной меди и термического воздействия высоких температур. Защитная одежда должна покрывать не только туловище, но и руки, голову и ноги.
• В случае утечки металла из активной зоны нужно выключить печь, чтобы остановить процедуру переплавки. «Сбежавший» металл необходимо потушить, однако учтите — вода для этих целей не подходит. В случае тушения раскаленного металла водой жидкость может начать распадаться на молекулы кислорода и водорода, что может спровоцировать взрыв (молекулярный водород чрезвычайно взрывоопасен). Для тушения расплавленного металла следует использовать асбестовое одеяло либо сухую кальцинированную соду или хлорид натрия.

Алгоритм расплавления медных изделий

Переплавку медных изделий следует делать так:

1. Возьмите медные изделия или слитки и поместите в тигель. Тигель с расходными материалами поместите в печь. Начните постепенно нагревать материал: сперва выставите температуру 100 градусов, потом — 200 и так далее. Доведите температуру до 1090-1150 градусов (медь плавится при температуре 1083 градусов, однако нужно брать температуру с небольшим запасом).
2. Когда материал расплавится, достаньте его из печи с помощью металлургических щипцов. На поверхности смеси вы увидите остатки оксидной пленки. С помощью крюка ее нужно сдвинуть к одной из стенок тигля, чтобы она не попала в форму. После удаления пленки аккуратно перелейте расплавленную медь в форму (переливать жидкость нужно тонкой струей, чтобы не допустить утечку или распрыскивания металла).
3. Выключите муфельную печь, накройте форму огнеупорной крышкой и дождитесь полного остывания формы вместе с расплавленным металлом. При желании Вы можете поставить форму обратно в печь, чтобы минимизировать контакт металла с атмосферным воздухом (однако перед помещением формы убедитесь, что печь выключена). После полного остывания и затвердения металла достаньте переплавленную запчасть из формы.При необходимости выполните финальную полировку или шлифовку.

Заключение

Твердая медь переходит в жидкое состояние при температуре 1083 градуса по Цельсию. Расплавление представляет собой сложный химический процесс, при котором разрушается твердая кристаллическая решетка вещества, что приводит к изменению его формы. Для повышения температуры меди нужно выполнить ее нагрев.

На заводах и фабриках для этого используют специальные камеры и печи. Выполнить нагрев вещества можно в домашних условиях — для этого нужно собрать или приобрести мощную печь, которая может нагревать вещества до температуры выше 1100 градусов.

Нагревать медь нужно с запасом, что связано с теплопотерями и особенностями процедуры нагрева.

Для переплавки меди в домашних условиях помимо печи нужно подготовить дополнительное оборудование — тигель, металлургические щипцы, крюк, керамическую форму и так далее. Переплавка выполняется просто — с помощью печи медь нагревается до 1083 градусов, а потом она переливается в форму для застывания.

Расплавление медных сплавов отличается от расплавления чистой меди. Сплавы характеризуются «плавающей» температурой плавления. Например, латунь плавится при температуре от 880 до 950 градусов в зависимости от концентрации легирующих элементов.

Металлурги рекомендуют плавить латуниевый сплав при температуре 950 градусов (точка ликвидуса).

Используемая литература и источники:

• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ. — «Химия», 2000.
• Максимов М. М., Горнунг М. Б. Очерк о первой меди. — М.: Недра, 1976.
• Электротехнический справочник. Т. 1. / Составитель И. И. Алиев. — М. : ИП РадиоСофт, 2006.
• Статья на Википедии

Плавка меди в домашних условиях: температура плавки и способы

Медь – пластичный материал, не подверженный окислению. Из него делают небольшие детали, используют в ремонтных работах. Переплавить лом можно самостоятельно в гараже, хозяйственной постройке или на собственной кухне. Специалисты подскажут, как расплавить медь в кустарных условиях. Технология несложная, главное при расплавлении учитывать физические свойства меди и сплавов.

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.

Плавка меди в домашних условиях: пошаговая инструкция

Для расплавления не подойдет жестяная банка и костер. Нужны другие источники тепла, например, самодельные печи или готовые горелки с высокой температурой пламени.

Для расплавления выбирают жаропрочные посудины, лучше всего использовать готовый тигель из огнеупорного сырья, выдерживающий температуру до +300°С. Для литья используют изложницу или форму.

При работе с тиглем применяют специальные щипцы с длинными ручками, они должны хорошо зажимать тигель.

  Плазменное напыление металлов

Теперь небольшой поэтапный инструктаж, как плавить медный лом в домашних условиях:

1. Подготовка лома, в качестве сырья используют небольшие кусочки металла.
2. Подготовка очага, где будет установлен тигель. Для расплавления лома используют готовые или импровизированные печи, горелки.
3. Лом засыпают в тигель для расплавления металла. Специалисты советуют предварительно нагреть тигель, чтобы металл равномернее прогревался.
4. Подготовка формы или изложницы – место, куда будет выливаться металл после расплавления. Для изготовления используют материал, имеющий температуру расплавления выше, чем у меди.
5. Перед разливом с горячего металла снимают окалину с помощью длинной ложечки. Окислы не должны попасть в литье.
6. Расплав осторожно выливают в подготовленную формочку. Работать нужно аккуратно, от капель остаются плохо заживающие ожоги.

Для подставки используют огнеупорный ровный лист, на него ставят тигель или специальный бокс для расплавления.

Муфельная печь

Лабораторный муфель – самое удобное устройство для расплавления металла.

Несколько советов, как расплавить медный сплав в лабораторных условиях:

• у муфельной печи есть ручка температурного регулятора, ее нужно поставить на отметку, незначительно превышающую температуру расплавления сплава;
• графитовый или керамический тигель перед загрузкой шихты хорошо прогревают;
• после отливки с горячего тигля проволочным крюком снимают окалину.

Литье в муфеле прогревается равномерно, плавильщик изолирован от летучих вредных компонентов, Через огнеупорное стекло дверцы удобно наблюдать за ходом расплавления меди.

Газовая горелка

Плавка меди в небольших объемах осуществляется ручной газовой горелкой. Мощность портативного устройства большого значения не имеет. Горелку располагают под тиглем, в котором будут плавить медный лом, направляют пламя на донце, языки должны охватывать его полностью. Процесс трудоемкий, длительный. Для защиты от кислорода цветной лом присыпают угольной крошкой.

Горн

Плавят медь в домашних условиях, используя тигельную печь или горн. Он представляет собой ограниченное пространство, куда на подставке помещается тигель. Снизу поджигаются угли или подводится горелка.

Необходимо организовать воздухоподдув, чтобы повысить температуру горения топлива. Для ускорения процесса расплавления сверху горн прикрывают плотной крышкой. Хорошо раскаленный древесный уголь разогревают, засыпают в тигель с ломом.

Метод используют специалисты, часто занимающиеся литьем в небольших объемах.

  Вязать или варить арматуру для фундамента

Паяльная лампа

Сплав с цинком, оловом плавится при невысокой температуре.

В качестве источника энергии для расплавления используют обычную паяльную лампу, ее располагают вертикально под тиглем так, чтобы пламя охватывало поверхность дна и нижнюю часть боковой стенки.

Для снижения объема окалины лом присыпают древесным углем. Процесс окисления при расплавлении под слоем угольной крошки будет протекать не так интенсивно.

Микроволновая печь

Плавить медь в домашних условиях можно в микроволновке, из нее достают поворотный механизм. Под размер тигля делают огнеупорный контейнер с крышкой из шамотного кирпича.

Сначала в течение 15 минут на максимальном режиме нагревают керамический тигель, он разогревается до желтоватого свечения.

Затем в него засыпают подготовленный лом, снова убирают шамотный контейнер в печь, плавить медный лом необходимо 20-30 минут на максимальном режиме, создается температура порядка +1200°С. Затем сплав выливают в заранее подготовленную изложницу или форму.

Для изготовления мелких деталей лучше выбирать многокомпонентные сплавы: латуни, бронзы, они не такие текучие, их проще плавить, не нужны слишком высокие температуры. Когда плавят медь в домашних условиях, соблюдают технику безопасности, предусматривают противопожарные меры.

Плавление меди в домашних условиях: пошаговая инструкция, видео

Изделия из меди активно используются не только в различных отраслях промышленности, но и в быту.

В связи с этим вполне естественно, что у многих умельцев возникает вопрос о том, как расплавить медь и в домашних условиях изготавливать из нее различные изделия методом литья.

Знание такой технологии, которая известна человечеству еще с древних времен, позволяет создавать различные предметы не только из меди, но и из ее сплавов – латуни и бронзы.

Плавка меди в самодельной печке

Характеристики меди

Медь является одним из первых металлов, которые человек научился добывать и перерабатывать. Изделия из меди и ее сплавов использовались еще в 3 веке до н.э.

, о чем свидетельствуют исторические данные и результаты археологических раскопок.

Широкому распространению меди во многом способствовало то, что она достаточно легко поддается обработке различными механическими способами. Кроме того, ее можно легко расплавить.

Медь, поверхность которой отличается явно выраженной желтовато-красной окраской, в силу своей мягкости легко поддается обработке методом пластической деформации. Поверхность меди при ее взаимодействии с окружающим воздухом покрывается оксидной пленкой, которая и окрашивает ее в такой красивый цвет.

Марки технической меди и их химический состав

Большое значение имеют и такие характеристики меди, как электро- и теплопроводность, по которым она занимает второе место среди всех металлов, уступая только серебру. Благодаря таким свойствам изделия из нее активно используются в электротехнической промышленности, а также в тех случаях, когда необходимо обеспечить быстрый отвод тепла от нагретого предмета.

Еще одним важным параметром меди, напрямую влияющим на объем энерго- и трудозатрат, расходуемых при производстве изделий из нее, является температура плавления. Для чистой меди температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое, составляет 1083°.

Если смешать медь с оловом и получить бронзу, то температура плавления такого сплава будет составлять уже 930–1140° в зависимости от содержания в нем основной легирующей добавки.

Такой сплав меди, как латунь, который получают путем добавления к основному металлу цинка, обладает еще меньшей температурой плавления, которая находится в интервале 900–1050°.

Электрические свойства меди при температуре 20°

Если вы решили реализовать в домашних условиях такой технологический процесс, как литье меди, важно знать еще один параметр – температуру ее кипения.

При 2560° медь начинает буквально кипеть, что хорошо заметно по видео данного процесса.

Появлению пузырьков на поверхности жидкого металла и активному газообразованию в нем способствует углерод, выделяющийся из меди в результате ее окисления, происходящего при сильном нагреве.

Если довести мель до кипения, то отливки из нее будут отличаться невысоким качеством, их структура и поверхность будут характеризоваться большим количеством пор, которые снижают не только ее декоративные, но и механические характеристики.

При соблюдении технологии плавки на поверхности медного слитка могут остаться неглубокие поры, легко удаляемые шлифовкой

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.

Материалы, используемые в кабельной промышленности (медь)

Медь (лат. Cuprum) — химический элемент I группы периодическойсистемы Менделеева (атомный номер 29, атомная масса 63,546).

Всоединения медь обычно проявляет степени окисления +1 и +2, известнытакже немногочисленные соединения трехвалентной меди. Важнейшиесоединения меди: оксиды Cu2O, CuO, Cu2O3; гидроксид Cu(OH)2, нитрат Cu(NO3)2.

3H2O, сульфид CuS, сульфат(медный купорос) CuSO4.5H2O, карбонат CuCO3.Cu(OH)2, хлорид CuCl2.2H2O.

Медь — один из семи металлов, известных с глубокой древности.Переходный период от каменного к бронзовому веку (4 — 3-е тысячелетиедо н.э.

) назывался медным веком или халколитом ( от греческого chalkos- медь и lithos — камень) или энеолитом (от латинского aeneus — медныйи греческого lithos — камень). В этот период появляются медные орудия.

Известно, что при возведении пирамиды Хеопса использовались медныеинструменты.

Чистая медь — ковкий и мягкий металл красноватого, в изломе розовогоцвета, местами с бурой и пестрой побежалостью, тяжелый (плотность 8,93г/см3) , отличный проводник тепла и электричества, уступая в этом отношении только серебру (температура плавления 1083oC).

Медь легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы, носравнительно мало активна. В сухом вохдухе и кислороде при нормальныхусловиях медь не окисляется.

Но она достаточно легко вступает вреакции: уже при комнатной температуре с галогенами, например с влажнымхлором образует хлорид CuCl2, при нагревании с серой образует сульфид Cu2S,с селеном. Но с водородом, углеродом и азотом медь не взаимодействуетдаже при высоких температурах.

Кислоты, не обладающие окислительнымисвойствами, на медь не действуют, например, соляная и разбавленнаясерная кислоты. Но в присутствии кислорода воздуха медь растворяется вэтих кислотах с образованием соотвествующих солей:

2Cu + 4HCl + O2 = 2CuCl2 + 2H2O.

В атмосфере, содержащей CO2, пары H2O и др., покрывается патиной — зеленоватой пленкой основного карбоната (Cu2(OH)2CO3)), ядовитого вещества.

Медь входит более чем в 170 минералов, из которых для промышленностиважны лишь 17, в том числе: борнит (пестрая медная руда — Cu5FeS4), халькопирит (медный колчедан — CuFeS2), халькозин (медный блеск — Cu2S), ковеллин (CuS), малахит (Cu2(OH)2CO3). Встречается также самородная медь

• Плотность меди — 8,93*103кг/м3;
• Удельный вес меди — 8,93 г/cм3;
• Удельная теплоемкость меди при 20oC — 0,094 кал/град;
• Температура плавления меди — 1083oC ;
• Удельная теплота плавления меди — 42 кал/г;
• Температура кипения меди — 2600oC ;
• Коэффициент линейного расширения меди
• (при температуре около 20oC) — 16,7 *106(1/град);
• Коэффициент теплопроводности меди — 335ккал/м*час*град;
• Удельное сопротивление меди при 20oC — 0,0167 Ом*мм2/м;

Модули упругости алюминия и коэффициент Пуассона Наименование материала Модуль Юнга, кГ/мм2 Модуль сдвига, кГ/мм2 Коэффициент Пуассона

Медь, литье	8400	—	—
Мель прокатанная	11000	4000	0,31-0,34
Медь холоднотянутая	13000	4900	—

Соединения меди

Оксид меди (I) Cu2O3 и закись меди (I) Cu2O, как и другие соединения меди (I) менее устойчивы, чем соединения меди (II). Оксид меди (I), или закись меди Cu2Oв природе встречается в виде минерала куприта.

Кроме того, она можетбыть получена в виде осадка красного оксида меди (I) в результатенагревания раствора соли меди (II) и щелочи в присутствии сильноговосстановителя. Оксид меди (II), или окись меди, CuO — черноевещество, встречающееся в природе (например в виде минерала тенерита).

Его получают прокаливанием гидроксокарбоната меди (II) (CuOH)2CO3 или нитрата меди (II) Cu(NO2)2. Оксид меди (II) хороший осислитель. Гидроксид меди (II) Cu(OH)2 осаждается израстворов солей меди (II) при действии щелочей в виде голубойстуденистой массы. Уже при слабом нагревании даже под водой онразлагается, превращаясь в черный оксид меди (II).

Гидроксид меди (II)- очень слабое основание. Поэтому растворы солей меди (II) вбольшинстве случаев имеют кислую реакцию, а со слабыми кислотами медьобразует основные соли. Сульфат меди (II) CuSO4 в безводномсостоянии представляет собой белый порошок, который при поглощении водысинеет. Поэтому он применяется для обнаружения следов влаги ворганических жидкостях.

Водный раствор сульфата меди имеет характерныйсине-голубой цвет. Эта окраска свойственна гидратированным ионам [Cu(H2O)4]2+,поэтому такую же окраску имеют все разбавленные растворы солей меди(II), если только они не содердат каких-либо окрашенных анионов. Изводных растворов сульфат меди кристаллизуется с пятью молекулами воды,образуя прозрачные синие кристаллы медного купороса.

Медный купоросприменяется для электролитического покрытия металлов медью, дляприготовления минеральных красок, а также в качестве исходного веществапри получении других соединений меди. В сельском хозяйстве разбавленныйраствор медного купороса применяется для опрыскивания растений ипротравливания зерна перед посевом, чтобы уничтожить споры вредныхгрибков.

Хлорид меди (II) CuCl2. 2H2O.Образует темно-зеленые кристаллы, легко растворимые в воде. Оченьконцентрированные растворы хлорида меди (II) имеют зеленый цвет,разбавленные — сине-голубой. Нитрат меди (II) Cu(NO3)2.3H2O.Получается при растворении меди в азотной кислоте.

При нагревании синиекристаллы нитрата меди сначала теряют воду, а затем легко разлагаются свыделением кислорода и бурого диоксида азота, переходя в оксид меди(II). Гидроксокарбонат меди (II) (CuOH)2CO3.Встречается в природе в виде минерала малахита, имеющего красивыйизумрудно-зеленый цвет. Искусственно приготовляется действием Na2CO3 на растворы солей меди (II).

2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = (CuOH)2CO3v + 2Na2SO4 + CO2^ Применяется для получения хлорида меди (II), для приготовления синих и зеленых минеральных красок, а также в пиротехнике. Ацетат меди (II) Cu (CH3COO)2.H2O.Получается обработкой металлической меди или оксида меди (II) уксуснойкислотой.

Обычно представляет собой смесь основных солей различногосостава и цвета (зеленого и сине-зеленого). Под названием ярь-медянкаприменяется для приготовления масляной краски. Комплексные соединения меди образуются в результатесоединения двухзарядных ионов меди с молекулами аммиака. Из солей медиполучают разноообразные минеральные краски. Все соли меди ядовиты.Поэтому, чтобы избежать образования медных солей, медную посудупокрывают изнутри слоем олова (лудят).

Производство меди

Медь добывают из оксидных и сульфидных руд. Из сульфидных рудвыплавляют 80% всей добываемой меди. Как правило, медные руды содержатмного пустой породы. Поэтому для получения меди используется процессобогащения. Медь получают методом ее выплавки из сульфидных руд.

Процесс состоит из ряда операций: обжига, плавки, конвертирования,огневого и электролитического рафинирования. В процессе обжига большаячасть примесных сульфидов превращается в оксиды. Так, главная примесьбольшинства медных руд пирит FeS2 превращается в Fe2O3.

Газы, образующиеся при обжиге, содержат CO2,который используется для получения серной кислоты. Получающиеся впроцессе обжига оксиды железа, цинка и других примесей отделяются ввиде шлака при плавке. Жидкий медный штейн (Cu2S с примесьюFeS) поступает в конвертор, где через него продувают воздух.

В ходеконвертирования выделяется диоксид серы и получается черновая или сыраямедь. Для извлечения ценных (Au, Ag, Te и т.д.) и для удаления вредныхпримесей черновая медь подвергается сначала огневому, а затемэлектролитическому рафинированию. В ходе огневого рафинирования жидкаямедь насыщается кислородом.

При этом примеси железа, цинка и кобальтаокисляются, переходят в шлак и удаляются. А медь разливают в формы.Получающиеся отливки служат анодами при электролитическом рафинировании.

Основным компонентом раствора при электролитическом рафинированиислужит сульфат меди — наиболее распространенная и дешевая соль меди.

Для увеличения низкой электропроводности сульфата меди в электролитдобавляют серную кислоту. А для получения компактного осадка меди враствор вводят небольшое количество добавок.

Металлические примеси,содержащиеся в неочищенной («черновой») меди, можно разделить на двегруппы.

1. Fe, Zn, Ni, Co. Эти металлы имеют значительно более отрицательныеэлектродные потенциалы, чем медь. Поэтому они анодно растворяютсявместе с медью, но не осаждаются на катоде, а накапливаются вэлектролите в виде сульфатов. Поэтому электролит необходимопериодически заменять.
2. Au, Ag, Pb, Sn. Благородные металлы (Au, Ag) не претерпеваютанодного растворения, а в ходе процесса оседают у анода, образуя вместес другими примесями анодный шлам, который периодически извлекается.Олово же и свинец растворяются вместе с медью, но в электролитеобразуют малорастворимые соединения, выпадающие в осадок и такжеудаляемые.

Сплавы меди

Сплавы, повышающие прочность и другие свойства меди, получаютвведением в нее добавок, таких, как цинк, олово, кремний, свинец,алюминий, марганец, никель. На сплавы идет более 30% меди.

Латуни — сплавы меди с цинком ( меди от 60 до 90% ицинка от 40 до 10%) — прочнее меди и менее подвержены окислению.

Приприсадке к латуни кремния и свинца повышаются ее антифрикционныекачества, при присадке олова, алюминия, марганца и никеля возрастаетантикоррозийная стойкость.

Листы, литые изделия используются вмашиностроении, особенно в химическом, в оптике и приборостроении, впроизводстве сеток для целлюлознобумажной промышленности.

Бронзы. Раньше бронзами называли сплавы меди(80-94%) и олова (20-6%). В настоящее время производят безоловянныебронзы, именуемые по главному вслед за медью компоненту.

• Алюминиевыебронзы содержат 5-11% алюминия, обладают высокими механическимисвойствами в сочетании с антикоррозийной стойкостью.
• Свинцовые бронзы, содержащие 25-33% свинца, используютглавным образом для изготовления подшипников, работающих при высокихдавлениях и больших скоростях скольжения.
• Кремниевые бронзы, содержащие 4-5% кремния, применяют как дешевые заменители оловянных бронз.
• Бериллиевыебронзы, содержащие 1,8-2,3% бериллия, отличаются твердостью послезакалки и высокой упругостью. Их применяют для изготовления пружин ипружинящих изделий.
• Кадмиевые бронзы — сплавы меди с небольшим количествакадмия (до1%) — используют при производстве троллейных проводов, дляизготовления арматуры водопроводных и газовых линий и в машиностроении.

Припои — сплавы цветных металлов, применяемые припайке для получения монолитного паяного шва. Среди твердых припоевизвестен медносеребряный сплав (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; остальное -цинк).

Применение меди

Медь, ее соединения и сплавы находят широкое применение в различных отраслях промышленности.

В электротехнике медь используется в чистом виде: в производствекабельных изделий, шин голого и контактного проводов,электрогенераторов, телефонного и телеграфного оборудования ирадиоаппаратуры.

Из меди изготавливают теплообменники, вакуум-аппараты,трубопроводы. Более 30% меди идет на сплавы.

Сплавы меди с другимиметаллами используют в машиностроении, в автомобильной и тракторнойпромышленности (радиаторы, подшипники), для изготовления химическойаппаратуры.

Высокая вязкость и пластичность металла позволяют применять медь дляизготовления разнообразных изделий с очень сложным узором.

Проволока изкрасной меди в отожженном состоянии становится настолько мягкой ипластичной, что из нее без труда можно вить всевозможные шнуры ивыгибать самые сложные элементы орнамента.

Кроме того, проволока измеди легко спаивается сканым серебряным припоем, хорошо серебрится изолотится. Эти свойства меди делают ее незаменимым материалом припроизводстве филигранных изделий.

Коэффициент линейного и объемного расширения меди при нагреванииприблизительно такой же , как у горячих эмалей, в связи с чем приостывании эмаль хорошо держится на медном изделии, не трескается , неотскакивает. Благодаря этому мастера для производства эмалевых изделийпредпочитают медь всем другим металлам.

Как и некоторые другие металлы, медь входит в число жизненно важныхмикроэлементов. Она участвует в процессе фотосинтеза и усвоениирастениями азота, способствует синтезу сахара, белков, крахмала,витаминов.

Чаще всего медь вносят в почву в виде пятиводного сульфата -медного купороса CuSO4.5H2O. В большом количестве он ядовит, как имногие другие соединения меди, особенно для низших организмов.

В малыхже дозах медь необходима всему живому.