Kobber og aluminium i elektroteknik

Ingen guider - ingen steder

Kobber (lat. Cuprum) - et af de syv metaller kendt fra oldtiden. Betydelige reserver af kobbermalm findes i USA, Chile, Rusland (Ural), Kasakhstan (Jezkazgan), Canada, Zambia og Zaire.

Kobber er en del af mere end 150 mineraler, 17 af dem har fundet industriel anvendelse, herunder: bornit (Cu5FeS4), chalcopyrit (kobberkis - CuFeS2), chalcocit (kobberglans - Cu2S), covellit (CuS), malakit (Cu2 (OH) ) 2 [CO3]). Forarbejdningen af ​​sulfidmalme giver omkring 80 % af alt udvundet kobber.

Lokal honning findes også i naturen.

Rent kobber — formbart og blødt pink skørt metal, ret tungt, fremragende leder af varme og elektricitet, let udsat for trykbehandling. Det er disse egenskaber, der gør det muligt at anvende kobberprodukter i elektroteknik — i øjeblikket bruges mere end 70% af alt produceret kobber til produktion af elektriske produkter. Til produkter med maksimal elektrisk ledningsevne anvendes det såkaldte "iltfrie" kobber. I andre tilfælde er kommercielt rent kobber indeholdende 0,02-0,04% oxygen også egnet.

De vigtigste egenskaber ved kobber: vægtfylde - 8,93 g / cm3, smeltepunkt - 1083 ° C,elektrisk modstand kobber ved 20 ° C 0,0167 Ohm * mm2 / m. Rent kobber har en høj elektrisk ledningsevne (kun efter sølv). Denne kvalitet af kobber bruges i industrien til at fremstille elektriske samleskinner af kobber.

Kobberskinner er produceret i overensstemmelse med GOST 434-78. Den tilstand, hvori kobberskinnerne leveres til forbrugeren: uopvarmede (markering-T-hårde), udglødede (M-bløde) og TV-hårde skinner lavet af iltfrit kobber.

I deformeret tilstand er styrken af ​​kobber højere end for udglødet metal, og de elektriske ledningsevneværdier reduceres.

Legeringer, der øger styrken og forbedrer andre egenskaber af kobber, opnås ved at indføre additiver i det, såsom zink, tin, silicium, bly, aluminium, mangan og nikkel. Mere end 30 % kobber bruges til legeringer.

Messing - legeringer af kobber med zink (kobber fra 60 til 90% og zink fra 40 til 10%) - stærkere end kobber og mindre modtagelige for oxidation. Med tilsætning af silicium og bly til messing øges dens anti-friktionsegenskaber, med tilsætning af tin, aluminium, mangan og nikkel øges anti-korrosionsbestandigheden. Plader og støbte produkter anvendes i maskinbygning, især i den kemiske industri, i optik og instrumentfremstilling, til fremstilling af net til papirmasse- og papirindustrien.

Bronze... Tidligere blev legeringer af kobber (80-94%) og tin (20-6%) kaldt bronze. Der produceres nu lumenløse bronzer, opkaldt efter hovedkomponenten efter kobber.

Aluminiumsbronzer indeholder 5-11% aluminium, har høje mekaniske egenskaber kombineret med korrosionsbestandighed.

Blybronzer indeholdende 25-33% bly bruges hovedsageligt til fremstilling af lejer, der arbejder ved højt tryk og høje glidehastigheder.

Siliciumbronzer indeholdende 4-5% silicium bruges som billige erstatninger for tinbronzer.

Berylliumbronzer indeholdende 1,8-2,3% beryllium er kendetegnet ved hårdhed efter hærdning og høj elasticitet. Fjedre og forårsprodukter fremstilles af dem.

Cadmiumbronzer - kobberlegeringer med en lille mængde cadmium (op til 1%) - bruges til fremstilling af vogne til vogne, til fremstilling af fittings til vand- og gasrør og i teknik.

Lodde - legeringer af ikke-jernholdige metaller, der anvendes til lodning for at opnå en monolitisk svejset søm. Blandt de hårde lodninger kendes en kobber-sølv-legering (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; resten er zink).

I Rusland produceres kobberdæk af flere fabrikker: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky.

Verdensproduktionen af ​​kobber steg i 2007 med 2,5 % i forhold til 2006 og udgjorde 17,76 millioner tons. Kobberforbruget steg med 4 % i 2007, hvor Kinas kobberforbrug steg 25 % år-til-år, mens forbruget af kobber i USA faldt markant med 20 %.

Aluminium og dets legeringer

Aluminium og en række legeringer baseret på det bruges i elektroteknik på grund af god elektrisk ledningsevne, korrosionsbestandighed, lav vægtfylde og, vigtigere, lavere omkostninger sammenlignet med kobber og dets ledende legeringer.

Afhængigt af størrelsen af ​​den elektriske modstand opdeles aluminiumslegeringer i ledende og legeringer med høj elektrisk modstand.

Den specifikke elektriske ledningsevne af elektriske aluminiumskvaliteter A7E og A5E er omkring 60% af ledningsevnen af ​​udglødet kobber i henhold til den internationale standard. Teknisk aluminium AD0 og elektrisk aluminium A5E anvendes til produktion af ledninger, kabler og dæk. Lavlegerede aluminiumslegeringer af Al-Mg-Si AD31, AD31E systemerne bruges i den elektriske industri.

Jordskorpen indeholder 8,8 % aluminium. Det er det tredje mest udbredte grundstof i naturen efter ilt og silicium og det første blandt metaller. Det er en del af ler, feldspat, glimmer. Der kendes adskillige hundrede Al-mineraler (aluminosilikater, bauxitter, alunitter og andre). Det vigtigste aluminiummineral — bauxit indeholder 28-60% aluminiumoxid — aluminiumoxid Al2O3.

I sin rene form blev aluminium for første gang opnået af den danske fysiker H. Ørsted i 1825, selvom det er det mest almindelige metal i naturen.

Produktionen af ​​aluminium udføres ved elektrolyse af aluminiumoxid Al2O3 i kryolitsmelte NaAlF4 ved en temperatur på 950 ° C.

De vigtigste egenskaber ved aluminium: massefylde - 2,7 × 103 kg / m3, specifik varme af aluminium ved 20 ° C - 0,21 cal / grader, smeltepunkt - 658,7 ° C, kogepunkt for aluminium - 2000 ° C, koefficient for lineær udvidelse af aluminium (ved en temperatur på omkring 20 ° C): — 22,9 × 106 (1 / grader)

Aluminiumslegeringer, som øger dens styrke og forbedrer andre egenskaber, opnås ved at indføre legeringsadditiver som kobber, silicium, magnesium, zink, mangan i det.

Duralumin (duralumin, duralumin, fra navnet på den tyske by, hvor industriel produktion af legeringen begyndte) - aluminiumsmelte (base) med kobber (Cu: 2,2-5,2%), magnesium (Mg: 0,2-2,7%) mangan (Mn) : 0,2-1 %). Hærdet og ældet, ofte foret med aluminium. Det er et strukturelt materiale til luftfarts- og transportteknik.

Silumin — lette legeringer af aluminium (base) med silicium (Si: 4-13%), nogle gange op til 23% og nogle andre elementer: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Dele af kompleks konfiguration produceres af det, hovedsageligt i bil- og luftfartsindustrien.

Magnalia — aluminiumslegeringer (base) med magnesium (Mg: 1-13%) og andre elementer med høj korrosionsbestandighed, god svejsbarhed, høj plasticitet. De bruges til at lave støbte støbegods (støbt magnalia), plader, tråd, nitter mv. (Deformerbar Magnalia).

Med hensyn til anvendelsesområdet indtager aluminiumslegeringer andenpladsen efter stål og støbejern.

Nogle interessante fakta om aluminium:

• op til 140 mg aluminium er til stede i en voksens krop,

• 1 kg aluminium i en bil sparer mere end 10 liter benzin for hver 200 tusinde kilometer,

• selv æbler indeholder aluminium - op til 150 mg / kg,

• hver 20. af de atomer, der udgør den øverste skal på vores planet, er et aluminiumsatom,

• en voksens daglige behov for aluminium skønnes at være 2,45 mg.

Med en lavere specifik ledningsevne (ca. 56% af udglødet kobber) tjener aluminiumslederlegeringer det samme formål som elektrisk aluminium. Sådanne legeringer bruges til at opfylde høj styrke, krybning og andre specielle krav.Aluminiumsdæk er produceret i henhold til GOST 15176-89 af legeringer AD31 og AD31T, sjældnere AD0.

Verdensforbruget af primæraluminium i 2007 var 37,52 millioner tons, hvilket var 3,184 millioner tons (eller 9,3%) mere end i 2006. Verdensproduktionen af ​​primæraluminium steg i 2007 med 4,024 millioner tons sammenlignet med 2006 og nåede 38,02 millioner tons.

Producenter af kobberprodukter

Den største producent af kobber på det russiske marked - MMC Norilsk Nikkel

Den næststørste honningproducent i vores land er UMMC-bedriften.

Den tredje store spiller på det russiske marked er Russian Copper Company. CJSC "Russian Copper Company" omfatter 11 virksomheder, der opererer i fire regioner i Rusland såvel som på Kasakhstans territorium

Der er kobberdæk på markedet fra flere fabrikker: Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirovsky OCM. Kirovsky og Kolchuginsky OCM er en del af OJSC UMMC.

Teknologier og priser

Da teknologien til fremstilling af kobberbusser er kendt og praktisk talt den samme på alle fabrikker, kommer pris/kvalitetsforholdet i højsædet for forbrugeren. Indenlandske virksomheder - industriledere producerer i øjeblikket kvalitetsprodukter og konkurrerer med hinanden, hovedsageligt på pris. Men når vi taler om kvaliteten af ​​kobberskinner, er det værd at bemærke, at urenheder, selv i meget små mængder, reducerer kobbers elektriske ledningsevne betydeligt. Derfor hører ægteskabet ikke hjemme her.

Samtidig tilbyder udenlandske og lokale virksomheder innovative løsninger, der giver dem mulighed for at producere produkter med klart definerede kvalitetsparametre.Desuden foregår produktionen af ​​kobberdæk i særligt kritiske øjeblikke efter vores egne, nogle gange originale løsninger.

For eksempel producerer OJSC «KUZOTSM» samlebånd af kobber-sølvlegering. En sådan legering overgår kobber i driftsegenskaber og er i modsætning til legeringen af ​​kobber med cadmium miljøvenlig. Anlægget producerer også en række kritiske elektriske profiler. Det drejer sig især om rektangulære elektriske kobberprofiler, såsom halvstive dæk, massive dæk med øget overfladedækning: dæk med fuld afrunding af sektionens små sider med forskellig hårdhed mv.

Halvstive dæk er fremstillet for at opfylde britiske BS1432 overfladekvalitetskrav og for at opnå halvstive mekaniske egenskaber. Dækkene er lavet af en presset barre i to trækgange med mellemudglødning, og efterbehandlingen udføres med en reduceret grad af deformation sammenlignet med den traditionelle solide dækfremstillingsordning.

Dæk med øget overfladerenhed, beregnet til deres efterfølgende elektrolytiske belægning med sølv, der giver den højeste elektriske ledningsevne ved kontaktpunktet, og dette dikterer særlige krav til deres overfladeruhed (Rz≤0,63 mikron i henhold til GOST 2789-73). Ruhedsindikatoren, som kunden krævede, blev opnået hos KUZOTsM ved en række teknologiske metoder — brugen af ​​øgede samlede reduktioner under tegning, yderligere forberedelse af trækfladen før færdiggørelse af tegningen og den tilsvarende bearbejdning af en specialformet kanal fra komposit- og monolitiske matricer . Ovenstående garanterede ruhedsniveau (Rz≤0,63 mikron) tillader påføring af belægninger af en given tykkelse ensartet på dækkets overflade.På denne måde er det muligt at skabe kontaktflader med lav kontaktmodstand og høj elektrisk ledningsevne.

Dæk med fuld afrunding af de små sider af sektionen, det vil sige med en krumningsradius svarende til halvdelen af ​​dækkets tykkelse, har visse fordele i forhold til traditionelle: slidstyrken af ​​den isolerende belægning øges på grund af fraværet af bøjninger i hjørnerne af profilen opnås betydelige besparelser af kobber, og indikatorerne for fordelingen af ​​den aktuelle belastning på sektionen er forbedrede dæk.

Om et par måneder bør forholdet mellem russiske producenter af elektriske produkter og deres udenlandske konkurrenter flytte til en ny fase. Det skyldes optagelsen i WTO. På den ene side åbner tilslutning til WTO et udenlandsk marked for russiske producenter. På den anden side betyder tiltrædelsen af ​​WTO en obligatorisk nedsættelse af importafgifterne, som bør reduceres med næsten halvanden gang på 3 4 år. Den største konkurrence vil være i kvaliteten af ​​produkterne.

N. Alexandrov. Metaller og priser