Miedź jest jednym z siedmiu najstarszych metali, które ludzie poznali na bardzo wczesnym etapie swojego istnienia. Okres od 4 do 3 tysiąclecia pne nazywany jest epoką miedzi w historii rozwoju ludzkości. Starożytni ludzie wytwarzali z niej przedmioty gospodarstwa domowego, narzędzia i broń wojskową. Było to możliwe dzięki stosunkowo niskiej temperaturze topnienia miedzi.

Kuprum: charakterystyka elementu

Naukowa nazwa miedzi Cuprum (Cuprum) pochodzi od greckiej wyspy Cypr, na której wydobywano miedź w połowie trzeciego tysiąclecia pne. W układzie okresowym pierwiastek chemiczny miedź ma 29 liczb atomowych (porządkowych), należy do 11. grupy czwartego okresu. Należy do metali przejściowych z tworzyw sztucznych. W czystej postaci ma charakterystyczny złoty kolor. Czysta miedź łatwo się utlenia, dlatego w naturalnych warunkach zawsze tworzy cienką warstwę tlenku na jej powierzchni, co nadaje jej czerwonawy odcień.

Właściwości fizyczne

Jest to drugi metal po srebrze pod względem przewodności elektrycznej, co czyni go niezwykle popularnym we współczesnej elektronice. Drugą cenną cechą jest wysoka przewodność cieplna, co pozwala na szerokie zastosowanie we wszystkich rodzajach wymienników ciepła i urządzeń chłodniczych.

  • Temperatura topnienia 1083 stopni.
  • Temperatura wrzenia 2567 stopni.
  • Rezystywność w 20 stopniach wynosi 1, 68 · 10-3 Om · m.
  • Gęstość 8, 92 g / cm.

Będąc w naturze

Występuje w naturze w postaci natywnej i w postaci związków.

Największe złoża rodzimej miedzi znajdują się w Stanach Zjednoczonych w regionie Lake Superior. To właśnie w tym obszarze znaleziono największy samorodek miedzi o wadze 3560 kilogramów. A także wiele rodzimej miedzi znajduje się w górach rud w Niemczech.

W Rosji i byłym Związku Radzieckim miedź jest wydobywana przez wydobycie z rudy siarczkowej . Można go uzyskać przez ekstrakcję z pirytów miedzi lub chalkopirytu CuFeS2. Najbardziej znane złoża to Udokan w Transbaikalia i Dzhezkazgan w Kazachstanie.

Siarczyny miedzi powstają najczęściej w tak zwanych żyłach hydrotermalnych o średniej temperaturze. Mogą również tworzyć się w skałach osadowych w postaci miedzianych piaskowców i łupków.

Z reguły ruda miedzi jest zawsze wydobywana odkrywkowo. Procent czystej miedzi w rudzie wynosi od 0, 2 do 1, 0 procent w zależności od złoża.

Stopy miedzi

Są to pierwsze stopy metali, których odbiór opanowała ludzkość u zarania jej rozwoju. W jakiej temperaturze topi się miedź, zależy od tego, w jakim stopie jest. Obecnie najbardziej znanymi i poszukiwanymi stopami są:

  • Mosiądz Stop z dodatkiem cynku, którego zawartość może dochodzić nawet do 40%. Cynk zwiększa plastyczność i wytrzymałość metalu. Temperatura topnienia mosiądzu wynosi od 880 do 950 stopni.
  • Brąz Stop z cyną z dodatkiem niektórych innych składników, takich jak krzem, beryl, ołów. Człowiek nauczył się zdobywać brąz z miedzi na samym początku epoki brązu. Brąz nie stracił na znaczeniu nawet wraz z nadejściem epoki żelaza, na przykład już na początku XX wieku pnie broni były wykonane z tak zwanego brązu. Temperatura, w której brąz zaczyna się topić, wynosi 930 - 1140 stopni.
  • Cupronickel . Oprócz miedzi zawiera 5-30% niklu. Nikiel zwiększa wytrzymałość stopu miedzi i zwiększa jego oporność elektryczną. Ponadto znacznie zwiększa się odporność na korozję. Temperatura topnienia - 1170 stopni. Pod względem cech zewnętrznych cupronickel jest bardzo podobny do srebra; wcześniej nazywano go białą miedzią. Ale ma wyższą wytrzymałość mechaniczną niż zwykłe srebro.
  • Dural lub duraluminium. Większość stopu to aluminium 93%, miedź stanowi 5%, pozostałe 2% to mangan, żelazo i magnez. Nazwa pochodzi od nazwy niemieckiego miasta Düren, gdzie w 1906 roku uzyskano ten wysokowytrzymały stop aluminium. Jedną z jego cech jest fakt, że jego cechy wytrzymałościowe z czasem rosną. Dlatego nie traci swojej wytrzymałości po kilku latach eksploatacji, podobnie jak inne metale. Obecnie stop ten stanowi podstawę konstrukcji samolotów.
  • Stopy jubilerskie . Stopy miedzi ze złotem. Zwiększa to odporność metalu szlachetnego na naprężenia mechaniczne i ścieranie.

Wytapianie miedzi w domu

Ten metal ma cały szereg użytecznych właściwości, dzięki czemu jest bardzo pożądanym metalem w gospodarstwie domowym. A stosunkowo niska temperatura podczas topienia i spora ilość złomu miedzi, które można znaleźć na najbliższym wysypisku śmieci, pozwalają zadać pytanie, jak stopić miedź w domu, nie tak retoryczne, ale całkiem realne i praktyczne.

Wykres topnienia miedzi

Topienie dowolnego metalu polega na tym, że pod wpływem wysokich temperatur sieć krystaliczna ulega zniszczeniu, a metal przechodzi ze stanu stałego do ciekłego. Możesz wyróżnić niektóre wzory charakterystyczne dla każdego metalu w procesie topienia :

  • Podczas ogrzewania temperatura wewnątrz metalu wzrasta, ale sieć krystaliczna nie ulega zniszczeniu. Metal zachowuje swój stan stały.
  • Kiedy temperatura topnienia zostanie osiągnięta, dla miedzi wynosi ona 1083 stopni, temperatura wewnątrz metalu przestaje rosnąć, pomimo faktu, że ogólne ogrzewanie i przenoszenie ciepła trwają.
  • Po tym, jak cała masa metalu przechodzi w stan stopiony, temperatura wewnątrz metalu znów gwałtownie rośnie.

W przypadku procesu chłodzenia stopionego metalu dzieje się to samo, ale w odwrotnej kolejności. Najpierw następuje gwałtowny spadek temperatury wewnątrz metalu, a następnie przy wartości 1080 stopni spadek temperatury zatrzymuje się, aż cała masa metalu przejdzie w stan stały. Następnie temperatura zaczyna gwałtownie spadać, aż osiągnie temperaturę otaczającego powietrza i krystalizacja zostanie zakończona.

Temperatura wrzenia

Miedź zaczyna aktywnie emitować węgiel w postaci pęcherzyków gazu w temperaturze 2560 stopni. Na zewnątrz jest bardzo podobny do wrzącej wody. W rzeczywistości jest to proces aktywnego utleniania miedzi, w wyniku którego metal traci prawie wszystkie swoje unikalne właściwości. Części odlewane z wrzącej miedzi mają w swojej strukturze dużą liczbę porów, co obniży wytrzymałość mechaniczną materiału i pogorszy jego właściwości dekoracyjne. Dlatego w procesie topienia konieczne jest uważne monitorowanie temperatury i zapobieganie wrzeniu miedzi.

Metody wytopu

Złom miedzi można przetopić w domu na różne sposoby, w zależności od wyposażenia technicznego domowego warsztatu. W tym przypadku należy pamiętać, że miedź będzie musiała zostać podgrzana nie do temperatury topnienia, ale nieco wyżej - do około 1100-1200 stopni.

Następujące urządzenia są odpowiednie do tych celów:

  • Piec muflowy . Najbardziej racjonalne rozwiązanie problemu topienia miedzi, ponieważ taki piec pozwala dostosować temperaturę podczas procesu topienia, co jest bardzo wygodne. Takie piece laboratoryjne są wyposażone w specjalne okno wykonane ze szkła żaroodpornego, co umożliwia stałą wizualną kontrolę całego procesu.
  • Palnik gazowy . Ręczny palnik gazowy jest umieszczony pod dnem zbiornika z materiału ogniotrwałego, który będzie bezpośrednio zawierał złom miedzi. Metoda ta zakłada obecność bliskiego kontaktu stopionej masy metalu z powietrzem, co poprawi utlenianie stopionego metalu. Aby jakoś się temu oprzeć, na stopioną masę wylewa się warstwę węgla drzewnego.
  • Lampa lutownicza Metoda praktycznie nie różni się od topienia za pomocą palnika gazowego. Ale w tym przypadku niemożliwe jest osiągnięcie stosunkowo wysokich temperatur, dlatego nadaje się do przetapiania stopów miedzi, które mają niższą temperaturę topnienia niż czysta miedź.
  • Kuźnia kowala . Ognisty tygiel z metalem ziemnym umieszcza się na gorącym węglu specjalnego ognia. Aby przyspieszyć proces topienia, stosuje się zwykły odkurzacz domowy, który włącza się w trybie przedmuchu. Rura odkurzacza powinna mieć małą średnicę i mieć metalową końcówkę, w przeciwnym razie stopi się. Ta metoda jest odpowiednia dla tych, którzy regularnie zajmują się wytopem miedzi w domu i zajmują się dużymi ilościami materiałów źródłowych, które muszą być wyżarzone.
  • Kuchenka mikrofalowa . Potężna kuchenka mikrofalowa z niewielkimi zmianami konstrukcyjnymi może z łatwością stopić dość duże ilości złomu miedzi. Aby to zrobić, wyjmij obrotową płytę z kuchenki mikrofalowej i zamiast tego umieść tygiel o odpowiednim rozmiarze, który musi być wykonany z materiału ogniotrwałego, na przykład cegły ogniotrwałej.

Instrukcje krok po kroku

Proces topienia dowolnego metalu odbywa się etapami i postępuje zgodnie z pewnym algorytmem, który jest taki sam zarówno dla produkcji przemysłowej, jak i rzemieślniczej. Dla tych, którzy są zaintrygowani kwestią wytopu miedzi w domu, instrukcja krok po kroku będzie wyglądać następująco:

  • Konieczne jest wzięcie ogniotrwałego tygla. Metal w stanie pokruszonym wlewa się do tygla. Następnie tygiel umieszcza się w rozgrzanym piecu muflowym. Za pomocą specjalnego okna obserwuj proces topienia.
  • Po całkowitym stopieniu całej objętości złomu miedzi tygiel usuwa się z pieca za pomocą specjalnych długich szczypiec.
  • Warstwa jego tlenku tworzy się na powierzchni stopionego metalu. Ten film należy ostrożnie przesunąć na jedną stronę ściany tygla. Do tych celów użyj specjalnego haka wykonanego z metalu ogniotrwałego.
  • Po uwolnieniu metalu z filmu tlenkowego konieczne jest bardzo szybkie wylanie go do wstępnie przygotowanych form.

Praktyczne rekomendacje

Temperatura topnienia miedzi w domu zależy od zawartego w niej stopu.

Technicznie czysta miedź zawarta jest w drutach i kablach, a także w uzwojeniach transformatorów, silników elektrycznych i generatorów. Należy pamiętać, że chemicznie czysta miedź występuje tylko w sztućcach i innych naczyniach kuchennych. We wszystkich innych przypadkach zawiera pewne szkodliwe składniki.

W czystej postaci ma zwiększoną lepkość w stanie stopionym, więc bardzo trudno jest odlewać z niego produkty o złożonej konfiguracji i małym rozmiarze. Do tych celów znacznie łatwiej jest używać mosiądzu.

W stopach brązu wykonanych na początku i połowie ubiegłego wieku jako składniki zastosowano arsen i antymon. Dlatego należy unikać topnienia tak zwanego starożytnego brązu, ponieważ opary arsenu mogą prowadzić do zatrucia organizmu .

Kategoria:

Technologia