金の性質について

Question

とある日本の伝統工芸の製作過程に「箔の焼き合わせ」が
あります。金箔を4枚ほど重ね合わせくっつけるそうです。
そのとき用いるのは昔は備長炭を赤くなるまで熱したもので、
現代はアイロンを使います。
で、本の解説には「熱で金が収縮してくっつく」とかいてありました。

そこで質問です
(1)金は金属として非常に安定していると学校で習ったのですが、、
熱で収縮する性質はあるのでしょうか？
(2)なぜ接着剤も使わずに箔同士をくっつけることができるのでしょうか？収縮したからといってくっつくといわれてもわかりません
(3)金・銀・銅・アルミの4種類の金属について「高熱を加えたとき」
という観点から違いを教えてください
どうやらアルミは金と違いアイロン程度の熱だと変化しないらしいのですが、、


ご回答をよろしくお願いします。
※すべての質問に答える必要はありません。1つだけでも結構です

Ivane · Accepted Answer

こんばんは。

＞（１）
金の加熱による収縮については、金の状態図が手元に無いので、金に関してはハッキリした回答は控えます。
また、金箔は種類により、様々な金属が添加された合金の箔ですので、一概には収縮するかは不明です。
高校、或いは大学一般教養課程では、温度に金属の体積が比例すると教科書に書かれていると思いますが実際は違います。
金属単体、合金の中には温度の上昇による結晶構造の変化（変態）により、収縮したり膨張したりする物は珍しくありません。
＞（２）
金に限らず融点以下で多くの金属に起こる現象です。
金属の平面は、金箔と言えども表面に無数の凹凸が存在し、金箔の間には無数の隙間があります。
しかし加圧されることによって凹凸が潰れて接触面が増加し、加熱されることによって金原子の電子や原子の運動が活発になり、
熱運動量が大きい金原子はお互いの金属の接触面を伝い、間を往復するようになります。（これを拡散と呼びます）
この金原子がお互いの金箔の間を行き来する（置き換えられる）うちに、お互いの金箔はひとつにまとまるように成り接合されます。
また、異種の金属（金属A、他方を金属B）の場合、金属Aの結晶の内部に金属Bが入り込んみ、一種の合金が
形成された場合は、接続後に金属Aと金属Bの体積の和よりも小さくなる可能性があります。
＞(3)
同じ金属同士では可能です。異種金属同士でも程度によりますが可能です。しかし、銅、アルミニウムや銅の場合、金属表面に酸化膜と言う、大気中の酸素等と結合し、反応性に乏しい（電子が移動しない）膜（酸化膜）が比較的厚く形成されます。この酸化膜を除去し、接触面積がある程度確保出来るうる圧が加わり、
加熱される温度、時間を積算すれば、理論上多くの金属（異種・同種に限らず）で接合は可能です。
アイロン程度（温度によりますが200℃？）ではどうかと言うことですが、アルミニウムの場合でも、アルミニウムと反応する
物質（酸素など）が存在せず、加圧する時間を長く取れば理論上可能です。
また、異種金属の接合をある程度の高温（600℃以上）で比較的短時間（数時間）で行うことは、工夫次第で家内工業レベルの設備で可能です。（例・木目金）

私は伝統工芸の人間ではなく、金属に関係する仕事をしていますので、経験者、参考意見としておきますね。
前の方々と併せて参考になれば。

BookerL · Answer

(2)
　金属をただ押しつけるだけでくっつく、ということはあります。金属の表面に酸化膜や汚れなどがなければ、押しつけられた金属のそれぞれの原子同士が、そのまま金属結合でくっつくのです。身近なものでは鉛の固まりで見られます。

http://www.kenko-trendy.com/science/000758.html

　今回の金箔の場合にあてはまるかどうかはわかりませんが、あり得ることに思えます。

shintaro-2 · Answer

(1)について
　安定しているというのは、化学的に安定していると言う意味で、特に酸化、硫化しないということです。銀や銅は酸化、硫化しやすいです。
アルミは表面に酸化アルミ皮膜が形成されるので、一旦皮膜が形成されれば安定します。

　熱で伸びることはあっても、樹脂ではないので収縮というのはないでしょう。

（３）について
　各種金属の融点については、↓を参照してください。
http://www4.ocn.ne.jp/~katonet/kagaku/atmdata.htm

本の解説が、言葉足らずな気がします。

金の性質について

こんばんは。

(2)

(1)について

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