Плавление меди температура: Температура плавления меди – при какой температуре плавится медь

Температура плавления меди

Каждый металл обладает способностью плавиться. Все они отличаются собственной температурой плавления, которая зависит от разных факторов. Прежде всего, на этот показатель влияет структура металла и наличие в нем каких-либо примесей. Температура плавления меди составляет 1080 градуса.

Содержание

Процесс плавления металлов

Во время нагревания металлов их кристаллическая решетка начинает постепенно разрушаться. В начальной стадии, по мере нагревания, происходит повышение температуры. Достигнув определенного значения, она продолжает оставаться на одном и том же уровне, несмотря на продолжающийся нагрев. В такой момент и начинается процесс плавления. Он продолжается до тех пор, пока металл полностью не расплавится. После этого продолжается дальнейшее повышение температуры. Таким образом, происходит плавление всех, без исключения, металлов.

Во время охлаждения наблюдается обратное явление. Температура начинает снижаться до тех пор, пока металл не начнет твердеть. Она будет держаться на одном уровне до окончательного отвердения, а потом вновь начнет понижаться. Все происходящие процессы можно отобразить графически, в виде фазовой диаграммы. Она точно показывает состояние вещества при воздействии на него определенной температуры.

Если же расплавленный металл будет нагреваться и далее, то при достижении определенного предела он начнет кипеть. Однако в отличие от жидкости, жидкий металл начинает выделять не пузырьки газа, а углерод, который образуется во время окислительных процессов.

Свойства меди

Человек использовал медь для своих целей с древних времен. Плавление меди при сравнительно низких температурах, позволило проводить с этим металлом самые разные операции. Таким образом, была получена бронза, представляющая собой сплав меди с оловом. По своей прочности она значительно превосходила чистую медь, что позволило изготавливать более качественное оружие и инструменты.

В настоящее время медь также не используется в чистом виде. В составе меди, в большом количестве присутствуют разные компоненты. Их содержание достигает 1%. В качестве основных добавок используется никель, железо, мышьяк и сурьма. Тем не менее, несмотря на добавки, с технической стороны медь считается чистым металлом с высокими показателями теплопроводности и электропроводности. Поэтому она является идеальным материалом для кабельно-проводниковой продукции.

Сплав меди с другими металлами

Относительно невысокая температура плавления меди составляет 1084°С. Это позволяет получать на ее основе металлические сплавы, обладающие совершенно другими свойствами.

Среди них хорошо известна латунь, представляющая собой сплав меди и цинка, в процентном соотношении приблизительно 1:1. Полученное вещество, имеет более низкую температуру плавления, составляющую от 800 до 950 градусов. Конкретное значение этого показателя зависит от соотношения металлов, содержащихся в сплаве: с уменьшением количества цинка плавление латуни происходит при более низкой температуре. Данный материал используется в литейном производстве, а также в качестве листовых и прокатных изделий. Кроме цинка, в различные марки латуни добавляются другие компоненты, влияющие на процесс плавления.

Как производится плавление меди

Одним из красивейших при декорировании материалом является медь. Однако осуществить плавление меди в мастерской довольно проблематично. Поэтому люди придумывают различные ухищрения и способы, чтоб осуществить плавление меди дома. Это связано с тем, что медь очень «благородно» смотрится, ее благородный внешний вид украсит любую поделку. Например, медные детали прекрасно украсят рукоятки ножей (охотничьих, так и бытовых), шкатулки, зажигалки, брелоки, дамские сумочки и кошельки и т.д. Однако, при изготовлении таких поделок дома, человек сталкивается с целым рядом проблем: начиная от вопроса «где достать металл?», заканчивая вопросом «как его расплавить?» и «как придать нужную форму элементу?». Где найти медь в быту, как осуществить плавление меди в бытовых условиях и как приготовить формы для заливки детали, будет рассказано ниже.

Медь: где ее достать

Все помнят из школьного курса химии то, что медь это 11 элемент таблицы Менделеева, с температурой плавления порядка 1083,5 градусов Цельсия. Но помимо всего прочего, медь не широко распространена в природе, поэтому на данный момент стоимость меди достигает 9000 долларов США за тонну (при этом исторический рекорд по цене – 12000 долларов за тонну в 2011 году). Высокая стоимость вызвана небольшим количеством месторождений. Основные месторождения меди находятся в Южной Америке (Чили и Перу), Казахстане, Китае, Австралии и США. Именно этим обоснована высокая стоимость чистого металла. Поэтому возникает вопрос: где достать медь в быту?

Общая схема выплавки меди.

Медь может находиться в электронике и электротехнических изделиях. Из меди изготавливают провода и кабели, обмотки для трансформаторов и электрических машин (электродвигателей и электрогенераторов), небольшое количество металла содержится в печатных платах.

Другие бытовые изделия – это радиаторы и нагреватели. В продаже имеются полотенцесушители, трубы, радиаторы (в том числе и автомобильные), которые выполнены из чистой меди. Их достаточно легко определить по желтому (специфическому) цвету материала и массе (медь довольно тяжела).

В продаже (на барахолках или в магазинах) можно встретить медные дверные ручки, столовые приборы, различные поделки и, естественно, монеты, гильзы от артиллерийских снарядов и от стрелкового оружия.

При этом количество металла в тех или иных элементах бывает недостаточно, поэтому многие люди смешивают металл из одного изделия с другим. Однако это неправильно, поскольку столовая медь является очищенной, а электротехническая или металл из труб токсичен, и не годиться для приготовления пищи (если конечное изделие планируется использовать на кухне).

График температуры плавления меди.

Другим вариантом получения меди является использование сплавов меди, таких как латунь или бронза. Так, латунью называют сплав меди и цинка в соотношении примерно 5 к 8 (на 5 частей меди 8 частей цинка). Из латуни изготавливают широкий спектр изделий, связанных с водопроводом: краны, вентиля, патрубки и т.д. Латунь может использоваться в смесителях. Из латуни также делают метизы (гайки, шайбы, болты), манометрические трубки и т.д. Обычно латунь имеет желтый или золотистый цвет, однако существуют сплавы и зеленого цвета. Ее температура плавления около 900 градусов Цельсия.

Бронзой называют сплав меди с оловом в соотношении 90% к 10%. Температура плавления бронзы составляет порядка 1000-1100 градусов Цельсия. В современном мире встретить изделия из бронзы довольно сложно, поскольку ее используют только для отливки украшений и элементов декора. Некоторые бронзовые сплавы применяются для изготовления смесителей.

Выплавить медь из деталей или из сплавов (латуни, бронзы) примерно одинаково по материальным затратам и по времени. Поэтому любая деталь, изготовленная из вышеперечисленных металлов годиться для плавки.

Вернуться к оглавлению

Организация рабочего места

Поскольку медь является тугоплавким металлом, то необходимо приобрести некоторое оборудование для ее плавления. Рассмотрим вариант плавки заготовки весом более 0,5 кг. Что для этого потребуется:

Цветовые характеристики сплавов меди.

  1. Первое, с чего следует начать – это постройка горна. Есть много способов построить горн своими руками. Его выкладывают из огнеупорных кирпичей полностью. При этом не следует гнаться за большим объемом плавильной камеры, для переплавки небольшого объема металла потребуется небольшой объем. Так объема в 0,5 кубометра хватить для переплавки 1 кг меди. Самый примитивный горн делается следующим образом: огнеупорными кирпичами (без раствора) складывается небольшая камера (для этого потребуется 25-30 кирпичей), в которую подводиться газ. При этом особое внимание стоит уделить системе подачи газа и горелке. Естественно, что такая конструкция не предназначена для большого количества плавок, однако на 2-3 плавки.
  2. Муфельная печь. Ею обзаводятся, если лень строить горн. Ее можно свободно приобрести у специализированных фирм. Для малого объема плавки в продаже имеются лабораторные муфельные печи. Стоит отметить, что приобрести готовую муфельную печь менее трудозатратно и не сильно дорого по сравнению с горном. Так стоимость материалов для самостоятельного строительства горна может составлять 70% от стоимости готового изделия.
  3. Далее следует тигель и щипцы к нему. Тиглем называют емкость из тугоплавкого материала, в которой переноситься и плавиться металл. Тигель и щипцы для него рекомендуется купить (их свободно продают для лабораторных нужд).
  4. Бытовой пылесос или компрессор – для нагнетания воздуха в горн и печь. Реконструкторы могут построить кузнечные меха.
  5. Формы для заливки изделий. Их часто изготавливают (вырезают) из дерева или камня. Форма должна быть идентична желаемой детали.
  6. Крюк из стали. Подбирается по диаметру тигля. Крюк должен быть немного меньше диаметра.
  7. Расходные материала. Сюда относится топливо: дрова, кокс и газ.

Вернуться к оглавлению

Как производится плавка

После того, как все необходимое построено, собрано и проверено на работоспособность, можно осуществить плавление меди.

Сначала внутрь тигля укладываются детали и элементы, которые идут на переплавку. После чего тигель помещается внутрь муфельной печи. Далее задается необходимая температура плавки. При этом важно постоянно контролировать металл, чтобы он не сгорел и не выгорел. Для наблюдения в печи имеется смотровое окошко. При этом стоит помнить, что на поверхности металла может образовываться пленка окиси.

Когда температура в печи достигла выставленного значения, дверь печи открывают и при помощи щипцов достают тигель.

Плавка меди в тигле.

Далее следует отодвинуть окисную пленку стальной проволокой, после чего выливают расплавленную медь внутрь стоящей рядом формы. Важно, чтобы форма находилась недалеко от печи, чтобы не дать застыть металлу в процессе переноски. После заливки металлу дают время, чтобы остыть, после чего извлекают готовое изделие. Плавки с использованием муфельной печи очень удобны, требуют минимум вмешательства человека.

В случае, если печь отсутствует, медные детали можно переплавить в горне. Здесь в качестве топлива можно использовать древесные угли, каменные угли, кокс и другие виды топлива. Перед плавкой тигель с металлом устанавливается на слой угля и обкладывается углем. К горну приставляется компрессорная установка для нагнетания воздуха внутрь. В качестве компрессора отлично подойдут бытовые пылесосы, которые работают на выдув. Далее топливо поджигается, и запускается компрессорная установка. Главное отличие плавки в горне от муфельной печи заключается в постоянном участии в процессе плавки (топливо добавить, увеличить напор воздуха и т.д.). При этом стоит постоянно контролировать плавление металла. После того, как медь расплавилась, тигель вынимают щипцами, и металл заливают в форму.

Если объем меди для переплавки небольшой, то можно воспользоваться автогеном. Для этого струю пламени направляют от днища тигля вверх. При этом необходимо защитить металл от чрезмерного окисления. Для этого поверхность металла в тигле присыпают древесным углем (растолченным в пыль). После расплавления металла его также заливают в форму.Небольшие детали из сплавов меди (латунь и бронза) могут быть расплавлены на паяльной лампе.

Вернуться к оглавлению

Заключение по теме

Если планируется регулярно осуществлять плавку меди, то настоятельно рекомендуется построить горн или купить муфельную печь.


Металлы и сплавы. Температура плавления

Температура плавления – это температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое.

Melting points for some metals and alloys:

5

900 Инколой0025

9009

900

99

99

900

9025 9 0250009

5

25

Metal Melting Point
( o C)
Admiralty Brass 900 — 940
Aluminum 660
Алюминиевый сплав 463 — 671
Aluminum Bronze 1027 — 1038
Antimony 630
Babbitt 249
Beryllium 1285
Beryllium Copper 865 — 955
Висмут 271. 4
Латунь, красная 1000
Латунь, желтая2 9 30 9024 Латунь, желтая20025
Cadmium 321
Chromium 1860
Cobalt 1495
Copper 1084
Cupronickel 1170 — 1240
Gold, 24K Pure 1063
Хастеллой С 1320 — 1350
Инконель 1390 — 1429
1390 — 1425
Iridium 2450
Iron, Wrought 1482 — 1593
Iron, Gray Cast 1127 — 1204
Iron, Ductile 1149
ВЫСОВАНИЕ 327,5
Магний 650
Magnesium Alloy 349 — 649
Manganese
0024 1244
Manganese bronze 865 — 890
Mercury -38. 86
Molybdenum 2620
Monel 1300 — 1350
Nickel 1453
Ниобий (Колумбий) 2470
Осмий 3025
Палладий Phosphorus 44
Platinum 1770
Plutonium 640
Potassium 63.3
Red Brass 990 — 1025
Rhenium 3186
Родий 1965
Рутений 2482
Селен 0 217
Silicon 1411
Silver, Coin 879
Silver, Pure 961
Silver, Sterling 893
Sodium 97. 83
Solder 50 — 50 215
Сталь, углерод 1425 — 1540
Сталь, нержавеющая сталь 1510
2980
Thorium 1750
Tin 232
Titanium 1670
Tungsten 3400
Uranium 1132
Vanadium 1900
Желтая латунь 905 — 932
Цинк 419,5
Цирконий0025

1854
  • Стальные цветы. плавление меди из-за ее более высокой температуры плавления 1083 ° C (1981 ° F). Для литья медных роторов под давлением предлагаются индукционные печи следующих двух типов:

    • Печи с двойным выталкиванием рекомендуются, когда планируется прототипирование или мелкосерийное производство, хотя они также могут использоваться для крупносерийного производства.
    • Наклонные печи также рекомендуются для крупносерийного непрерывного производства.

    Эти печи описаны ниже.

    9.4.1 Двойные выталкивающие печи

    В двойных выталкивающих печах используется принцип одинарной плавки. Как показано на рис. 9.4.1.1 , при однократной плавке быстро расплавляется достаточное количество металла только для одной порции, а затем процесс плавления повторяется для следующей порции. Очевидным преимуществом этого подхода является то, что процесс плавки можно быстро запустить или остановить, что обеспечивает гибкость при производстве лишь ограниченного количества роторов.

    Рисунок 9.4.1.1: Однократная плавка рубленого медного стержня

    Двойная выталкивающая печь используется для повышения производительности одношаговой плавки (см. Рисунок 9.4.1.2 ). Печь этого типа имеет два тигля, оба нагреваются от одного индукционного блока питания. Каждый тигель окружен индукционной катушкой и установлен на керамический пьедестал, который можно поднимать с помощью цилиндра с пневматическим приводом. Мощность передается назад и вперед между двумя катушками. Как только медь в первом змеевике расплавится, цилиндр выталкивает тигель из змеевика, позволяя перекачивать жидкую медь в машину для литья под давлением (см.0427 Рисунок 9.4.1.3 ). В считанные секунды мощность индукции может быть передана на вторую катушку, чтобы начать плавить медь в этой катушке.

    Рисунок 9.4.1.2: Двойная выталкивающая печь для однократной плавки меди

    Рисунок 9.4.1.3: Двойная выталкивающая печь, показывающая нагретый тигель в приподнятом положении для заливки. В автоматизированной ячейке робот поднимал тигель и переносил его в машину для литья под давлением.

    Из-за меньшего размера тиглей, используемых для однократной плавки, катод со сдвигом обычно не используется в качестве плавильной массы. Вместо этого рубленая медная катанка обеспечивает увеличенную площадь поверхности и лучшую плотность упаковки, что приводит к более быстрому плавлению. Медный стержень в тигле показан на Рисунок 9.4.1.1 имеет диаметр приблизительно 12,5 мм (-дюйм), нарезанный на куски длиной около 19 мм (-дюйм). Такой рубленый стержень часто широко доступен во всем мире и лишь незначительно дороже, чем катод со сдвигом.

    Печи с двойным выталкиванием могут обеспечить скорость цикла, необходимую для литья под давлением ротора. Во время опытно-конструкторских испытаний было показано, что индукционный источник питания мощностью 60 кВт способен расплавить 3,6 кг (8 фунтов) измельченного медного стержня менее чем за две минуты. Для роторов, требующих веса впрыска более 3,6 кг, просто будет использоваться более мощная индукционная силовая установка, чтобы обеспечить заданную скорость цикла (обычно от 2 до 2 минут для литья ротора). Двойные выталкивающие печи можно приобрести в различных размерах, соответствующих пропускной способности, необходимой для большинства медных роторов.

    Поскольку время плавки, используемое для однократной плавки, очень короткое, может не потребоваться использование защитного газа для предотвращения поглощения кислорода жидкой медью. Однако, если оказывается необходимым защитный газ, сверху каждого тигля можно легко нанести слой инертного газа (обычно азота) или восстановительного газа (азот с добавлением 5% водорода).

    9.4.2 Наклонные печи

    Для высокой производительности, связанной с непрерывным производством, рекомендуется использовать опрокидывающуюся печь. При таком подходе большее количество меди плавится в виде индукционной печи, показанной на рис. 9.0427 Рисунок 9.4.2.1 . Больший размер тигля обеспечивает большую гибкость при выборе шихтового материала, включая катодную катодную медь, высококачественный медный лом электротехнической чистоты, лом заводского брака (печенье и бегуны) или нарезанную катанку. Для защиты жидкой меди от поглощения кислорода сверху тигля помещают металлическую или керамическую крышку, а сверху жидкой ванны наносят покрытие из расплава азота-5% водорода.