Koppar och aluminium inom elektroteknik

Inga guider - ingenstans

Koppar (lat. Cuprum) — en av de sju metaller som är kända från antiken. Betydande reserver av kopparmalm finns i USA, Chile, Ryssland (Ural), Kazakstan (Jezkazgan), Kanada, Zambia och Zaire.

Koppar är en del av mer än 150 mineraler, 17 av dem har funnits industriellt bruk, inklusive: bornit (Cu5FeS4), kopparkis (kopparkis - CuFeS2), chalcocit (kopparglans - Cu2S), covellit (CuS), malakit (Cu2 (OH) ) 2 [CO3]). Bearbetningen av sulfidmalmer ger cirka 80 % av all utvunnen koppar.

Lokal honung finns också i naturen.

Ren koppar — formbar och mjuk rosa spröd metall, ganska tung, utmärkt ledare av värme och elektricitet, lätt att utsättas för tryckbehandling. Det är dessa egenskaper som gör det möjligt att använda kopparprodukter inom elektroteknik — för närvarande används mer än 70 % av all koppar som produceras för tillverkning av elektriska produkter. För produkter med maximal elektrisk ledningsförmåga används den så kallade "syrefria" kopparn. I andra fall är kommersiell ren koppar innehållande 0,02-0,04% syre också lämplig.

De viktigaste egenskaperna hos koppar: specifik vikt - 8,93 g / cm3, smältpunkt - 1083 ° C,elektrisk resistans koppar vid 20 ° C 0,0167 Ohm * mm2 / m. Ren koppar har en hög elektrisk ledningsförmåga (näst efter silver). Denna kopparkvalitet används inom industrin för att tillverka elektriska samlingsskenor av koppar.

Kopparskenor tillverkas i enlighet med GOST 434-78. Det tillstånd i vilket kopparskenorna levereras till konsumenten: ouppvärmda (märkning-T-hårda), glödgade (M-mjuka) och TV-hårda samlingsskenor av syrefri koppar.

I deformerat tillstånd är kopparstyrkan högre än för glödgad metall och de elektriska konduktivitetsvärdena reduceras.

Legeringar som ökar styrkan och förbättrar andra egenskaper hos koppar erhålls genom att tillsätta tillsatser i den, såsom zink, tenn, kisel, bly, aluminium, mangan och nickel. Mer än 30 % koppar används för legeringar.

Mässing - legeringar av koppar med zink (koppar från 60 till 90% och zink från 40 till 10%) - starkare än koppar och mindre mottagliga för oxidation. Med tillsats av kisel och bly till mässing ökas dess antifriktionsegenskaper, med tillsats av tenn, aluminium, mangan och nickel ökar korrosionsbeständigheten. Plåt och gjutna produkter används vid maskintillverkning, särskilt inom den kemiska industrin, inom optik och instrumenttillverkning, vid tillverkning av nät för massa- och pappersindustrin.

Brons... Tidigare kallades legeringar av koppar (80-94%) och tenn (20-6%) brons. Lumenfria bronser produceras nu, uppkallade efter huvudkomponenten efter koppar.

Aluminiumbronser innehåller 5-11% aluminium, har höga mekaniska egenskaper kombinerat med korrosionsbeständighet.

Blybrons som innehåller 25-33% bly används huvudsakligen för tillverkning av lager som arbetar med högt tryck och höga glidhastigheter.

Kiselbronser som innehåller 4-5 % kisel används som billiga ersättningar för tennbronser.

Berylliumbrons innehållande 1,8-2,3% beryllium kännetecknas av hårdhet efter härdning och hög elasticitet. Fjädrar och vårprodukter tillverkas av dem.

Kadmiumbrons - kopparlegeringar med en liten mängd kadmium (upp till 1%) - används vid tillverkning av vagnar för vagnar, för tillverkning av kopplingar för vatten- och gasrör och inom teknik.

Löd — legeringar av icke-järnmetaller som används vid lödning för att få en monolitisk svetsad söm. Bland hårdloden är en koppar-silverlegering (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; resten är zink) känd.

I Ryssland tillverkas koppardäck av flera fabriker: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky.

Världsproduktionen av koppar 2007 ökade med 2,5 % jämfört med 2006 och uppgick till 17,76 miljoner ton. Kopparkonsumtionen ökade med 4 % under 2007, där Kinas kopparkonsumtion ökade med 25 % på årsbasis, medan förbrukningen av koppar i USA sjönk kraftigt med 20 %.

Aluminium och dess legeringar

Aluminium och ett antal legeringar baserade på det används inom elektroteknik på grund av god elektrisk ledningsförmåga, korrosionsbeständighet, låg specifik vikt och, viktigare, lägre kostnad jämfört med koppar och dess ledande legeringar.

Beroende på storleken på det elektriska motståndet delas aluminiumlegeringar in i ledande och legeringar med hög elektrisk resistans.

Den specifika elektriska ledningsförmågan för elektriska aluminiumkvaliteter A7E och A5E är cirka 60 % av ledningsförmågan hos glödgat koppar enligt den internationella standarden. Tekniskt aluminium AD0 och elektriskt aluminium A5E används för tillverkning av ledningar, kablar och däck. Låglegerade aluminiumlegeringar av Al-Mg-Si AD31, AD31E-systemen används inom den elektriska industrin.

Jordskorpan innehåller 8,8 % aluminium. Det är det tredje vanligaste grundämnet i naturen efter syre och kisel och det första bland metaller. Det är en del av leror, fältspat, glimmer. Flera hundra Al-mineraler är kända (aluminatsilikater, bauxiter, aluniter och andra). Det viktigaste aluminiummineralet — bauxit innehåller 28-60% aluminiumoxid — aluminiumoxid Al2O3.

I sin rena form erhölls aluminium för första gången av den danske fysikern H. Oersted 1825, även om det är den vanligaste metallen i naturen.

Framställningen av aluminium utförs genom elektrolys av aluminiumoxid Al2O3 i kryolitsmälta NaAlF4 vid en temperatur av 950 ° C.

De viktigaste egenskaperna hos aluminium: densitet - 2,7 × 103 kg / m3, specifik värme för aluminium vid 20 ° C - 0,21 cal / grader, smältpunkt - 658,7 ° C, kokpunkt för aluminium - 2000 ° C, linjär expansionskoefficient av aluminium (vid en temperatur på cirka 20 ° C): — 22,9 × 106 (1 / grader)

Aluminiumlegeringar, som ökar dess styrka och förbättrar andra egenskaper, erhålls genom att införa legeringstillsatser som koppar, kisel, magnesium, zink, mangan i den.

Duralumin (duralumin, duralumin, från namnet på den tyska staden där industriell tillverkning av legeringen började) - aluminiumsmälta (bas) med koppar (Cu: 2,2-5,2%), magnesium (Mg: 0,2-2,7%) mangan (Mn) : 0,2-1 %). Härdad och åldrad, ofta fodrad med aluminium. Det är ett konstruktionsmaterial för flyg- och transportteknik.

Silumin — lätta legeringar av aluminium (bas) med kisel (Si: 4-13%), ibland upp till 23% och några andra element: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Delar av komplex konfiguration produceras av den, främst inom fordons- och flygindustrin.

Magnalia — aluminiumlegeringar (bas) med magnesium (Mg: 1-13%) och andra element med hög korrosionsbeständighet, bra svetsbarhet, hög plasticitet. De används för att tillverka gjutna gjutgods (gjutna magnalia), ark, tråd, nitar, etc. (Deformerbar Magnalia).

När det gäller tillämpningsområdet kommer aluminiumlegeringar på andra plats efter stål och gjutjärn.

Några intressanta fakta om aluminium:

• upp till 140 mg aluminium finns i en vuxens kropp,

• 1 kg aluminium i en bil sparar mer än 10 liter bensin var 200 tusen kilometer,

• även äpplen innehåller aluminium - upp till 150 mg / kg,

• var 20:e av atomerna som utgör det övre skalet på vår planet är en aluminiumatom,

• en vuxens dagliga behov av aluminium uppskattas till 2,45 mg.

Med en lägre specifik konduktivitet (ca 56 % av glödgat koppar) tjänar aluminiumledarlegeringar samma syfte som elektriskt aluminium. Sådana legeringar används för att möta hög hållfasthet, krypning och andra speciella krav.Aluminiumdäck tillverkas enligt GOST 15176-89 av legeringar AD31 och AD31T, mer sällan AD0.

Världskonsumtionen av primäraluminium 2007 var 37,52 miljoner ton, vilket var 3,184 miljoner ton (eller 9,3%) mer än 2006. Världsproduktionen av primäraluminium ökade 2007 med 4,024 miljoner ton jämfört med 2006 och nådde 38,02 miljoner ton.

Tillverkare av kopparprodukter

Den största tillverkaren av koppar på den ryska marknaden - MMC Norilsk Nickel

Den näst största honungsproducenten i vårt land är UMMC-företaget.

Den tredje stora aktören på den ryska marknaden är Russian Copper Company. CJSC "Russian Copper Company" inkluderar 11 företag som verkar i fyra regioner i Ryssland, såväl som på Kazakstans territorium

Det finns koppardäck på marknaden från flera fabriker: Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirovsky OCM. Kirovsky och Kolchuginsky OCM är en del av OJSC UMMC.

Teknik och priser

Eftersom tekniken för tillverkning av kopparbussar är känd och praktiskt taget densamma i alla fabriker kommer pris/kvalitetsförhållandet i förgrunden för konsumenten. Inhemska företag - branschledare producerar för närvarande kvalitetsprodukter och konkurrerar med varandra, främst på pris. Men när vi talar om kvaliteten på kopparskenor är det värt att notera att föroreningar, även i mycket små mängder, avsevärt minskar kopparns elektriska ledningsförmåga. Därför har äktenskapet ingen plats här.

Samtidigt erbjuder utländska och lokala företag innovativa lösningar som gör att de kan producera produkter med tydligt definierade kvalitetsparametrar.Dessutom, i särskilt kritiska ögonblick, sker tillverkningen av koppardäck enligt våra egna, ibland originallösningar.

Till exempel producerar OJSC «KUZOTSM» samlarband av koppar-silverlegering. En sådan legering överträffar koppar i driftsegenskaper och är, till skillnad från legeringen av koppar med kadmium, miljövänlig. Anläggningen producerar också ett antal kritiska elektriska profiler. I synnerhet är det rektangulära elektriska kopparprofiler, såsom halvstyva däck, solida däck med ökad yttäckning: däck med full avrundning av sektionens små sidor med olika hårdhet, etc.

Halvstyva däck tillverkas för att uppfylla brittiska BS1432 ytkvalitetskrav och för att erhålla halvstyva mekaniska egenskaper. Däcken är gjorda av ett pressat ämne i två dragpassager med mellanglödgning, och efterbehandlingen görs med en minskad grad av deformation jämfört med det traditionella tillverkningsschemat för solida däck.

Däck med ökad ytrenhet, avsedda för deras efterföljande elektrolytiska beläggning med silver, ger den högsta elektriska ledningsförmågan vid kontaktpunkten, och detta dikterar speciella krav för deras ytjämnhet (Rz≤0,63 mikron enligt GOST 2789-73). Den råhetsindikator som kunden krävde uppnåddes hos KUZOTsM genom ett antal tekniska metoder - användningen av ökade totala minskningar under ritningen, ytterligare förberedelse av dragytan innan ritningen färdigställs och motsvarande bearbetning av en specialformad kanal från komposit- och monolitformar . Ovanstående garanterade råhetsnivå (Rz≤0,63 mikron) tillåter applicering av beläggningar med en given tjocklek jämnt på däckets yta.På så sätt är det möjligt att skapa kontaktytor med lågt kontaktmotstånd och hög elektrisk ledningsförmåga.

Däck med full avrundning av sektionens små sidor, det vill säga med en krökningsradie lika med halva däckets tjocklek, har vissa fördelar jämfört med traditionella: slitstyrkan hos den isolerande beläggningen ökar på grund av frånvaron av böjningar i profilens hörn uppnås betydande besparingar av koppar, och indikatorerna för fördelningen av den nuvarande belastningen på sektionen är förbättrade däck.

Om några månader bör relationerna mellan ryska tillverkare av elektriska produkter och deras utländska konkurrenter gå till ett nytt stadium. Detta på grund av inträdet i WTO. Å ena sidan öppnar inträdet i WTO upp en utländsk marknad för ryska tillverkare. Å andra sidan innebär anslutningen till WTO en obligatorisk sänkning av importtullarna, som bör sänkas med nästan en och en halv gånger på 3 4 år. Den största konkurrensen kommer att vara i kvaliteten på produkterna.

N. Alexandrov. Metaller och priser