Bakar je jedan od sedam najstarijih metala koje su ljudi susreli u početnoj fazi svog postojanja. Razdoblje od 4. do 3. tisućljeća prije Krista naziva se bakreno doba u povijesti razvoja čovječanstva. Drevni ljudi su od nje izrađivali kućne predmete, oruđe i vojno oružje. To je bilo moguće zbog relativno niske talište bakra.

Kuprum: karakteristika elementa

Znanstveno ime bakra Cuprum (Cuprum) dolazi od naziva grčkog otoka Cipra, gdje je bakar miniran sredinom trećeg tisućljeća prije Krista. U periodnoj tablici bakar s kemijskim elementom ima 29 atomskih (rednih) brojeva, nalazi se u 11. grupi četvrtog razdoblja. Pripada plastičnim prijelaznim metalima . U svom čistom obliku ima karakterističnu zlatno ružičastu boju. Čisti bakar lako oksidira, pa u prirodnim uvjetima na svojoj površini uvijek stvara tanki oksidni film, koji mu daje crvenkast ton.

Fizička svojstva

Ovo je drugi metal nakon srebra u pogledu električne vodljivosti, što ga čini izuzetno popularnim u modernoj elektronici. Druga vrijedna kvaliteta je visoka toplinska vodljivost, što mu omogućava široku primjenu u svim vrstama izmjenjivača topline i u rashladnoj opremi.

  • Talište: 1083 stupnja.
  • Vrelište 2567 stupnjeva.
  • Otpor pri 20 stupnjeva je 1, 68 · 10 -3 Ohm · m.
  • Gustoća 8, 92 g / cm.

Biti u prirodi

Nalazi se u prirodi u izvornom obliku i u obliku spojeva.

Najveća nalazišta zavičajnog bakra nalaze se u Sjedinjenim Američkim Državama, u jezeru Superior. Upravo na ovom području pronađena je najveća bakrena rolica teška 3.560 kilograma. A također se mnogo rudnog bakra nalazi u rudnim planinama Njemačke.

U Rusiji i bivšem Sovjetskom Savezu bakar se vadi vađenjem iz sulfidne rude . Može se dobiti ekstrakcijom iz bakrenih pirita ili halkopirita CuFeS2. Najpoznatija nalazišta su Udokan u Transbaikaliji i Dzhezkazgan u Kazahstanu.

Bakreni sulfiti najčešće nastaju u takozvanim hidrotermalnim venama srednje temperature. Također se mogu formirati u sedimentnim stijenama u obliku bakrenih pješčenjaka i škriljaca.

U pravilu se bakrena ruda uvijek iskopava u jamu. Postotak čistog bakra u rudi iznosi od 0, 2 do 1, 0 posto, ovisno o ležištu.

Legure bakra

Oni su prve metalne legure, čije je primanje čovječanstvo savladalo u zoru svog razvoja. Na kojoj temperaturi se bakar topi, ovisi o tome u kojoj se leguri nalazi. Trenutno najpoznatije i najtraženije legure su:

  • Mesing . Legura s dodatkom cinka, čiji sadržaj može doseći i do 40%. Cink povećava duktilnost i čvrstoću metala. Temperatura na kojoj se mjedenje topi je između 880 i 950 stupnjeva.
  • Brončana. Legura s kositrom, s dodatkom nekih drugih komponenti, kao što su silicij, berilij, olovo. Čovjek je naučio dobivati ​​broncu od bakra na samom početku brončanog doba. Bronza nije izgubila na važnosti ni s početkom željeznog doba, na primjer, već početkom 20. stoljeća, trupovi pištolja bili su izrađeni od takozvane bronzane bronce. Temperatura na kojoj se bronca počinje topiti je 930 - 1140 stupnjeva.
  • Cupronickel . Osim bakra, sadrži 5-30% nikla. Nikal povećava čvrstoću legure bakra i povećava njegov električni otpor. Uz to se znatno povećava otpornost na koroziju. Talište - 1170 stupnjeva. U pogledu svojih vanjskih karakteristika, Cupronickel je vrlo sličan srebru, ranije su ga nazivali bijeli bakar. Ali ima veću mehaničku čvrstoću od običnog srebra.
  • Dural, ili duralumin. Većina legura aluminija je 93%, bakar 5%, preostala 2% mangan, željezo i magnezij. Ime dolazi od imena njemačkog grada Düren, gdje je 1906. godine ta aluminijska legura visoke čvrstoće prvi put dobivena. Jedna od njegovih karakteristika je činjenica da se njegove karakteristike čvrstoće vremenom povećavaju. Stoga ne gubi snagu nakon nekoliko godina rada, kao i drugi metali. Trenutno je ta legura osnova konstrukcije zrakoplova.
  • Nakitne legure . Legure bakra sa zlatom. To povećava otpornost plemenitog metala na mehanički stres i abraziju.

Topljenje bakra kod kuće

Ovaj metal ima čitav niz korisnih svojstava koja ga čine vrlo poželjnim metalom u domaćinstvu. A relativno niska temperatura tijekom taljenja i prilična količina bakra, koji se mogu naći na najbližem odlagalištu, omogućuju postavljanje pitanja kako rastopiti bakar kod kuće, ne kao retorički, već sasvim stvarni i praktični.

Graf topljenja bakra

Taljenje bilo kojeg metala sastoji se u činjenici da se pod utjecajem visokih temperatura uništava kristalna rešetka i metal prelazi iz krutog u tekuće stanje. Možete istaknuti neke uzorke koji su karakteristični za bilo koji metal u procesu taljenja :

  • Tijekom zagrijavanja temperatura unutar metala raste, ali kristalna rešetka ne podliježe uništavanju. Metal zadržava čvrsto stanje.
  • Kad se dosegne talište, za bakar iznosi 1083 stupnja, temperatura unutar metala prestaje rasti, unatoč činjenici da se opće grijanje i prijenos topline nastavljaju.
  • Nakon što cijela masa metala pređe u rastopljeno stanje, temperatura unutar metala opet počinje naglo rasti.

U slučaju procesa hlađenja rastaljenog metala događa se ista stvar, ali obrnutim redoslijedom. Prvo, postoji oštar pad temperature unutar metala, a zatim pri vrijednosti od 1080 stupnjeva pad temperature prestaje sve dok cijela masa metala ne pređe u čvrsto stanje. Nakon toga temperatura ponovno počinje naglo padati dok ne dosegne temperaturu okolnog zraka i ne dovrši kristalizacija.

Točka ključanja

Bakar počinje aktivno emitirati ugljik u obliku plinskih mjehurića na temperaturi od 2560 stupnjeva. Izvana je vrlo slična kipućoj vodi. U stvari, to je proces aktivne oksidacije bakra, kao rezultat toga metal gubi gotovo sva svoja jedinstvena svojstva. Dijelovi lijevani iz vrenja bakra imaju veliki broj pora u svojoj strukturi, što će smanjiti mehaničku čvrstoću materijala i pogoršati njegova dekorativna svojstva. Stoga je u procesu topljenja potrebno pažljivo nadzirati temperaturu i spriječiti vrenje bakra.

Metode taljenja

Otpad bakra može se sanirati kod kuće na različite načine, ovisno o tehničkoj opremljenosti kućne radionice. U ovom slučaju mora se imati na umu da će se bakar morati zagrijavati ne do tališta, već malo više - do oko 1100–1200 stupnjeva.

Sljedeći su uređaji prikladni za ove svrhe:

  • Muška peć . Najracionalnije rješenje problema taljenja bakra, budući da takva peć omogućuje podešavanje temperature tijekom postupka taljenja, što je vrlo povoljno. Takve su laboratorijske peći opremljene posebnim prozorom izrađenim od stakla otpornog na toplinu, koji omogućava stalnu vizualnu kontrolu cijelog postupka.
  • Plinski plamenik . Ručni plinski plamenik postavljen je ispod dna spremnika vatrostalnog materijala, koji će izravno sadržavati bakreni otpad. Ova metoda pretpostavlja prisutnost bliskog kontakta rastaljene mase metala sa zrakom, što će poboljšati oksidaciju rastaljenog metala. Da bismo se nekako oduprli tome, na sloj rastopljene mase nalijeva se sloj drvenog ugljena.
  • Puhač . Metoda se praktički ne razlikuje od topljenja plinskim plamenikom. Ali u ovom je slučaju nemoguće postići relativno visoke temperature, pa je pogodno za ponovno taljenje bakrenih legura koje imaju niže talište od čistog bakra.
  • Kovačnica . Vatrostalni lončić s brušenim metalom postavlja se na vruće drvene ugljene posebne vatre. Da bi se ubrzao proces taljenja, koristi se obični kućni usisivač, koji je uključen u načinu puhanja. Cijev usisavača treba biti malog promjera i imati metalni vrh, inače će se rastopiti. Ova metoda je pogodna za one koji se bave topljenjem bakra kod kuće redovito i bave se velikim količinama izvornog materijala koji se moraju žariti.
  • Mikrovalna pećnica . Snažna mikrovalna pećnica u kućanstvu s malim promjenama dizajna lako može rastopiti prilično velike količine bakra. Da biste to učinili, uklonite rotirajuću ploču iz mikrovalne, a umjesto toga stavite lonac odgovarajuće veličine, koji mora biti izrađen od vatrostalnog materijala, na primjer, vatrogasne opeke.

Korak po korak upute

Postupak taljenja bilo kog metala odvija se u fazama i slijedi određeni algoritam, koji je isti i za industrijsku i zanatsku proizvodnju. Za one koji su zbunjeni pitanjem topljenja bakra kod kuće, detaljna uputa izgledat će ovako:

  • Potrebno je uzeti vatrostalni lončić. Metal u zdrobljenom stanju ulijeva se u lončić. Nakon toga, lončić se stavlja u prethodno zagrijanu mužnu peć. Pomoću posebnog prozora promatrajte postupak topljenja.
  • Nakon što se cjelokupni volumen bakrenog ostatka potpuno rastopi, lončić se uklanja iz peći pomoću posebnih dugačkih kliješta.
  • Na površini rastaljenog metala formira se film njegovog oksida. Taj se film mora pažljivo pomaknuti na jednu stranu zida lonca. U te svrhe koristite posebnu kuku napravljenu od vatrostalnog metala.
  • Nakon što je metal oslobođen oksidnog filma, potrebno ga je vrlo brzo sipati u unaprijed pripremljene oblike.

Praktične preporuke

Talište bakra kod kuće ovisi o tome kakvu leguru sadrži.

Tehnički čisti bakar sadržan je u žicama i kablovima, kao i u namotima transformatora, elektromotora i generatora. Treba imati na umu da se kemijski čisti bakar nalazi samo u priborima za jelo i u ostalim kuhinjskim priborom. U svim ostalim slučajevima sadrži određene štetne komponente.

U svom čistom obliku ima povećanu viskoznost u rastopljenom stanju, pa je vrlo teško iz njega lijevati proizvode složene konfiguracije i male veličine. Mnogo je lakše koristiti mesing u te svrhe.

U bronzanim legurama izrađenim početkom i sredinom prošlog stoljeća, arsen i antimoni korišteni su kao komponente. Stoga treba izbjegavati topljenje takozvane drevne bronce jer para arsena može dovesti do trovanja tijela .

Kategorija:

Tehnologije