Meď je jedným zo siedmich najstarších kovov, s ktorými sa ľudia stretli v počiatočnom štádiu svojej existencie. Obdobie od 4. do 3. tisícročia pred Kristom sa v dejinách vývoja ľudstva nazýva meď. Starí ľudia z nej vyrobili predmety pre domácnosť, náradie a vojenské zbrane. To bolo možné vďaka relatívne nízkej teplote topenia medi.
Kuprum: charakteristika prvku
Vedecký názov pre meď Cuprum (Cuprum) pochádza z názvu gréckeho ostrova Cyprus, kde sa meď ťažila v polovici tretieho tisícročia pred naším letopočtom. V periodickej tabuľke má chemický prvok meď 29 atómových (radových) čísiel, je v 11. skupine štvrtej periódy. Patrí medzi kovové prechodné kovy . Vo svojej čistej podobe má charakteristickú zlatoružovú farbu. Čistá meď sa ľahko oxiduje, takže za prírodných podmienok na svojom povrchu vytvára vždy tenký oxidový film, ktorý jej dodáva červenkastý odtieň.
Fyzikálne vlastnosti
Jedná sa o druhý kov po striebre z hľadiska elektrickej vodivosti, čo ho robí veľmi populárnym v modernej elektronike. Druhou hodnotnou kvalitou je vysoká tepelná vodivosť, ktorá umožňuje jej široké použitie vo všetkých druhoch výmenníkov tepla a v chladiacich zariadeniach.
- Teplota topenia 1083 ° C.
- Bod varu 2567 stupňov.
- Rezistivita pri 20 stupňoch je 1, 68.10-3 Ohm.m.
- Hustota 8, 92 g / cm.
Byť v prírode
V prírode sa vyskytuje v natívnej forme a vo forme zlúčenín.
Najväčšie ložiská prírodnej medi sú v Spojených štátoch v oblasti Lake Superior. V tejto oblasti sa našiel najväčší medený kocka s hmotnosťou 3 560 kilogramov. A tiež veľa pôvodnej medi sa nachádza v rudných horách v Nemecku.
V Rusku a v bývalom Sovietskom zväze sa meď ťaží extrakciou zo sulfidovej rudy . Môže sa získať extrakciou z pyritov medi alebo chalkopyritu CuFeS2. Najznámejšie vklady sú Udokan v Transbaikálii a Dzezezgan v Kazachstane.
Sírany medi sa najčastejšie tvoria v takzvaných hydrotermálnych žilách so strednou teplotou. Môžu sa tiež tvoriť v sedimentárnych horninách vo forme pieskovcov a bridlíc z medi.
Medená ruda sa spravidla ťaží v otvorenej jame. Percento čistej medi v rude je od 0, 2 do 1, 0 percenta v závislosti od ložiska.
Zliatiny medi
Sú to prvé kovové zliatiny, ktorých prijatie si ľudstvo osvojilo už na začiatku svojho vývoja. Pri akej teplote sa meď taví, závisí od toho, v ktorej zliatine je. Najznámejšie a najvyhľadávanejšie zliatiny sú v súčasnosti:
- Mosadz . Zliatina s prídavkom zinku, ktorého obsah môže dosiahnuť až 40%. Zinok zvyšuje ťažnosť a pevnosť kovu. Teplota, pri ktorej sa mosadz topí, je medzi 880 a 950 stupňov.
- Bronz. Zliatina s cínom, s prídavkom niektorých ďalších zložiek, ako je kremík, berýlium, olovo. Muž sa naučil získavať bronz z medi na úplnom začiatku doby bronzovej. Bronz nestratil svoju relevantnosť ani s príchodom doby železnej, napríklad už začiatkom 20. storočia boli kmene zbraní vyrobené z tzv. Bronzového bronzu. Teplota, pri ktorej sa bronz začína topiť, je 930 - 1140 stupňov.
Cupronickel . Okrem medi obsahuje 5 až 30% niklu. Nikel zvyšuje pevnosť zliatiny medi a zvyšuje jej elektrický odpor. Okrem toho sa výrazne zvyšuje odolnosť proti korózii. Teplota topenia - 1170 stupňov. Čo sa týka vonkajších charakteristík, kupronikel je veľmi podobný striebru, predtým sa nazýval biela meď. Má však vyššiu mechanickú pevnosť ako bežné striebro.- Dural alebo dural. Prevažná časť zliatiny je hliník 93%, meď predstavuje 5%, zvyšné 2% je mangán, železo a horčík. Názov pochádza z názvu nemeckého mesta Düren, kde bola v roku 1906 prvýkrát získaná táto vysokopevná zliatina hliníka. Jednou z jeho charakteristík je skutočnosť, že jeho pevnostné charakteristiky majú v priebehu času tendenciu narastať. Preto nestráca svoju silu po niekoľkých rokoch prevádzky, podobne ako iné kovy. V súčasnosti je táto zliatina základom konštrukcie lietadiel.
- Zliatiny šperkov . Zliatiny medi so zlatom. To zvyšuje odolnosť drahého kovu proti mechanickému namáhaniu a oderu.
Meď doma taví
Tento kov má celý rad užitočných vlastností, vďaka ktorým je v domácnosti veľmi žiaducim kovom. A relatívne nízka teplota počas tavenia a veľké množstvo medeného šrotu, ktoré sa nachádzajú na najbližšej skládke, umožňujú položiť otázku, ako taviť meď doma, nie ako rétorické, ale celkom reálne a praktické.
Graf topenia medi
Tavenie akéhokoľvek kovu spočíva v skutočnosti, že vplyvom vysokých teplôt sa kryštalická mriežka rozruší a kov prechádza z tuhej látky do kvapalnej fázy. Môžete zvýrazniť niektoré vzory, ktoré sú charakteristické pre akýkoľvek kov v procese tavenia :
Počas zahrievania stúpa teplota vo vnútri kovu, ale kryštalická mriežka nepodlieha deštrukcii. Kov si zachováva svoj pevný stav.- Keď je teplota topenia dosiahnutá, pre meď je to 1083 stupňov, teplota vo vnútri kovu prestáva stúpať, napriek tomu, že všeobecné zahrievanie a prenos tepla pokračujú.
- Keď celá hmota kovu prejde do roztaveného stavu, teplota vo vnútri kovu opäť začne prudko stúpať.
V prípade procesu chladenia roztaveného kovu sa stáva to isté, ale v opačnom poradí. Najprv dôjde k prudkému poklesu teploty vo vnútri kovu, potom pri hodnote 1080 stupňov sa pokles teploty zastaví, až kým celá hmota kovu neprechádza do tuhého stavu. Potom teplota opäť prudko klesá, až kým nedosiahne teplotu okolitého vzduchu a kryštalizácia nie je dokončená.
Bod varu
Meď začne aktívne emitovať uhlík vo forme plynových bublín pri teplote 2560 stupňov. Navonok je veľmi podobný vriacej vode. V skutočnosti je to proces aktívnej oxidácie medi, v dôsledku ktorej kov stráca takmer všetky svoje jedinečné vlastnosti. Časti odlievané z vriacej medi majú vo svojej štruktúre veľké množstvo pórov, ktoré znižujú mechanickú pevnosť materiálu a zhoršujú jeho dekoratívne vlastnosti. Preto je pri tavení potrebné starostlivo monitorovať teplotu a zabrániť varu medi.
Metódy tavenia
Medený šrot je možné doma pretavovať rôznymi spôsobmi v závislosti od technického vybavenia domácej dielne. V tomto prípade treba mať na pamäti, že meď sa bude musieť zahrievať nie na svoju teplotu topenia, ale o niečo vyššiu - asi na 1100 - 1200 stupňov.
Na tieto účely sú vhodné tieto zariadenia:
Muflová pec . Najracionálnejšie riešenie problému tavenia medi, pretože takáto pec vám umožňuje nastaviť teplotu počas procesu tavenia, čo je veľmi výhodné. Takéto laboratórne pece sú vybavené špeciálnym oknom vyrobeným z tepelne odolného skla, ktoré umožňuje konštantnú vizuálnu kontrolu celého procesu.- Plynový horák . Ručný plynový horák je umiestnený pod dnom nádrže zo žiaruvzdorného materiálu, ktorý bude priamo obsahovať medený šrot. Tento spôsob predpokladá prítomnosť tesného kontaktu roztavenej hmoty kovu so vzduchom, čo zvýši oxidáciu roztaveného kovu. Aby sa tomu nejako zabránilo, na vrch roztavenej hmoty sa naleje vrstva aktívneho uhlia.
- Blowtorch . Tento spôsob sa prakticky nelíši od tavenia pomocou plynového horáka. V tomto prípade však nie je možné dosiahnuť relatívne vysoké teploty, takže je vhodný na pretavovanie zliatin medi, ktoré majú nižšiu teplotu topenia ako čistá meď.
- Kováčske kováčstvo . Žiaruvzdorný téglik s brúseným kovom je umiestnený na horúce uhlie špeciálneho ohňa. Na urýchlenie procesu tavenia sa používa bežný domáci vysávač, ktorý sa zapína v režime fúkania. Potrubie vysávača by malo mať malý priemer a malo by mať kovovú špičku, inak sa roztaví. Táto metóda je vhodná pre tých, ktorí sa pravidelne zaoberajú tavením medi v domácnosti a zaoberajú sa veľkými objemami východiskového materiálu, ktorý musí byť žíhaný.
- Mikrovlnná rúra . Výkonná domáca mikrovlnná rúra s malými konštrukčnými zmenami môže ľahko roztaviť pomerne veľké množstvá medeného šrotu. Aby ste to dosiahli, vyberte rotačnú dosku z mikrovlnnej rúry a namiesto toho umiestnite téglik zodpovedajúcej veľkosti, ktorý musí byť vyrobený zo žiaruvzdorného materiálu, napríklad šamotovej tehly.
Pokyny krok za krokom
Proces tavenia akéhokoľvek kovu sa uskutočňuje v etapách a riadi sa určitým algoritmom, ktorý je rovnaký ako pre priemyselnú výrobu, tak pre remeselnú výrobu. Pre tých, ktorí sú zmätení problémom tavenia medi doma, bude postupná inštrukcia vyzerať takto:
Je potrebné vziať žiaruvzdorný téglik. Kov v drvenom stave sa naleje do téglika. Potom sa téglik umiestni do predhriatej muflovej pece. Pomocou špeciálneho okna sledujte proces topenia.- Po úplnom roztopení celého objemu medeného šrotu sa téglik vyberie z pece pomocou špeciálnych dlhých klieští.
- Na povrchu roztaveného kovu sa vytvára film jeho oxidu. Tento film sa musí opatrne posunúť na jednu stranu steny téglika. Na tieto účely použite špeciálny háčik vyrobený zo žiaruvzdorného kovu.
- Po uvoľnení kovu z oxidového filmu je potrebné ho veľmi rýchlo naliať do vopred pripravených foriem.
Praktické odporúčania
Teplota topenia medi v domácnosti závisí od toho, ktorá zliatina obsahuje.
Technická čistá meď je obsiahnutá v drôtoch a kábloch, ako aj vo vinutiach transformátorov, elektrických motorov a generátorov. Malo by sa pamätať na to, že chemicky čistá meď sa nachádza iba v príboroch a iných kuchynských riadoch. Vo všetkých ostatných prípadoch obsahuje určité škodlivé zložky.
Vo svojej čistej forme má zvýšenú viskozitu v roztavenom stave, takže je veľmi ťažké z nej odlievať výrobky zložitej konfigurácie a malej veľkosti. Na tieto účely je oveľa ľahšie používať mosadz.
V bronzových zliatinách vyrobených na začiatku a v polovici minulého storočia boli ako komponenty použité arzén a antimón. Preto by sa malo zabrániť taveniu tzv. Starovekého bronzu, pretože pary arzénu môžu viesť k otrave tela .