Электрическая проводимость меди
Электрическая проводимость меди напрямую зависит от наличия в этом металле разнообразных примесей. Даже в случае добавления к нему небольшого количества мышьяка, сурьмы происходит резное падение величины электрической проводимости. Но не оказывает существенного влияния на эту физическую величину свинец, теллур, селен, мышьяк.
Особенности понятия
Электрическая проводимость меди ненамного меньше, чем у серебра, что делает этот металл востребованным в современной электротехнике.
Данная физическая величина является характеристикой способности вещества проводить электрический ток. Она связана с удельным электрическим сопротивлением металла прямо пропорциональной зависимостью.
Электрическое сопротивление меди в Ом⋅мм2/м составляет при температуре 20 градусов 0,017. По числовому значению это лишь незначительно меньше, чем у серебра.
Электрическая проводимость меди является величиной, обратной сопротивляемости, применяется для характеристики электротехнических свойств данного металла. Для ее измерения используют сименсы, соответствующие 1/Ом.
Получение меди
Поскольку медь проводит электричество, существует несколько способов изготовления данного металла. Полупроводниковую медь в настоящее время получают при гальванической очистке слитков в специальных электролитических ваннах. Большая часть медных изделий, применяемых в электротехнической промышленности, производится путем проката, волочения, прессовки.
При волочении создают провода, имеющие диаметр не больше 0,005 мм, тонкую фольгу, ленту до 0,1 мм.
Медная проводка востребована не только при возведении многоквартирных домов и офисных помещений, но и в частном строительстве.
Интересные сведения
Данный металл часто встречается в природе в виде крупных самородков. Еще в древние времена люди изготавливали из него украшения, посуду, оружие. Востребованность меди объясняется легкостью ее обработки, а также распространенностью в природе.
Первоначально процесс выделения металла из его соединений был достаточно примитивным, заключался в нагревании медной руды над костром, последующем резком охлаждении. Такая обработка приводила к растрескиванию кусков руды, что позволяло людям извлекать сам металл.
По мере совершенствования технологических процессов обработки металлических руд в костры стали подавать воздух, чтобы повышать температуру нагревания природного соединения. Постепенно процесс начали осуществлять в специальных конструкциях, которые стали прототипами современных шахтных печей.
Результаты археологических раскопок свидетельствую о том, что изделия из меди использовались уже в 10 тысячелетии до нашей эры.
Природные соединения
Медные провода для проводки в настоящее время изготавливают из нескольких видов руд, распространенных в природе. Например, в составе борнита — около 65 процентов металла, в халькозине – до 80 %, а в медном колчедане (халькопирите) количество меди не превышает 30 процентов.
Физические свойства
Высокая электрическая проводимость меди является одним из важнейших свойств данного металла. Его окраска меняется от бледно-розового оттенка до насыщенного красного цвета. Медь является переходным материалом, обладающим высокой тепло- и электропроводностью.
Линейное термическое расширение этого металла составляет 0,00000017 единицы. Медные изделия имеют при растяжении предел прочности 22 кг⋅с/мм2. Удельный вес металла — 8,94 г/см3, твердость по шкале Бринелля — 35 кгс/мм2. Среди важных физических характеристик данного металла следует отметить модуль упругости, составляющий 132 000 мН/м2.
Уникальными являются и магнитные свойства этого металла, являющегося полностью диамагнитным веществом.
Температурный коэффициент сопротивления меди при комнатной температуре равен 4,3 α (10-3/K).
Удельная проводимость, ковкость сделали данный металл востребованным в изготовлении различных элементов для электротехники. Схожими физическими характеристиками обладает алюминий, поэтому он является сырьем для создания кабелей, проводов в современном электротехническом производстве.
Химические свойства
Сопротивление меди, способность данного металла проводить электрический ток объясняются особенностями строения атома этого химического элемента. Медь располагается в побочной подгруппе первой группы таблицы Менделеева, является d-элементом.
Сопротивление меди связано с электронами, располагающимися на внешнем энергетическом уровне. Особенности строения объясняют и специфику химических свойств данного металла. При незначительной влажности медь является достаточно инертным веществом, не проявляет высокой химической активности.
При эксплуатации медных изделий в условиях высокой влажности и присутствия углекислого газа происходит окисление металла.
На поверхности изделия появляется зеленоватая пленка карбоната и гидроксида меди (2), а также разнообразные сернистые соединения. Данную пленку называют патиной, она помогает защищать изделие от последующего химического разрушения.
При повышении температурного значения происходит образование медной окалины (оксида), что негативно отражается на электрической проводимости.
Медь легко вступает во взаимодействие с элементами, относящимися к подгруппе галогенов.
Если внести в металл пары серы, наблюдается воспламенение. Медь инертна к азоту, водороду, углероду даже при повышенных температурных значениях.
Интерес с технической точки зрения представляет взаимодействие этого металла с солями железа, приводящими к его восстановлению. Это химическое свойство позволяет снимать с изделий медное напыление.
Медь образует разнообразные комплексные соединения, которые отличаются высокой стойкостью.
Области использования
Применение данного металла связано с его высокой электрической проводимостью. Например, из него выпускают кабель. Медь имеет небольшое сопротивление, уникальные магнитные свойства, легкую механическую обрабатываемость, поэтому востребована в инженерных коммуникациях и административных зданиях. Способность проводить тепло позволяет применять этот материал для создания тепловых трубок, систем охлаждения и отопления воздуха.
Именно медь – материал, который незаменим при производстве кулеров, используемых для понижения температуры персональных компьютеров. Металлические конструкции, которые содержат медные элементы, имеют незначительный вес, отличные декоративные свойства, поэтому подходят и для применения в архитектуре, и для изготовления разнообразных декоративных элементов в интерьере, и для создания электрических проводов.
Особенности проводников
Для того чтобы понять суть электрической проводимости, остановимся на характеристике проводников. К ним относятся материалы, способные проводить электрический ток. Медь относится к проводникам первого рода, поскольку при повышении температуры наблюдается снижение электрической проводимости. На качество проводникового материала влияют механические, тепловые, электрические свойства. Для такого металла, как медь, все эти показатели имеют неплохие значения, что делает металл востребованным в различных сферах электротехники.
Пластичность меди, легкость ее обработки, хорошая вязкость, химическая стойкость позволяют создавать из данного металла разные виды изделий для технических нужд.
Разновидности
Для изготовления черновой меди применяют электролитическое восстановление металла из раствора медного купороса. Чистый металл необходим для радио- и электротехники. В зависимости от процентного содержания примесей, выделяют марки: М0 и М1. В первом случае количественное содержание чистого металла составляет 99,95 процента, для второго варианта – 99,9 процента.
Среди основных физических свойств, которыми характеризуются данные марки меди, отметим:
- плотность 8900 кг/м3;
- температура плавления 1083 °С;
- высокая механическая прочность;
- отличная обрабатываемость;
- высокое удельное сопротивление 1,7241⋅10-8 Ом⋅м.
При введении примесей в состав чистого металла существенно увеличивается величина удельного сопротивления, при этом снижается электрическая проводимость.
Например, в случае введения 0,5 % алюминия и никеля удельное сопротивление возрастает на 40 процентов.
Заключение
Медь отличается от других проводников тока высокой электрической проводимостью, низким показателем сопротивления, что делает ее востребованной в современном электротехническом производстве.
Токопроводящие проводниковые жилы, кабели, фольгированный гетинакс для печатных устройств, листы, полосы, проволока — это далеко не полный перечень тех изделий, которые создают из меди.
Помимо широкого использования самого металла применение находят и ее основные сплавы. К примеру, кадмиевая бронза используется для создания коллекторных пластин и электрических контактов.
Фосфористая бронза нужна для производства пружин в аппаратах и электронных приборах. Смесь меди с бериллием позволяет создавать зажимы, скользящие контакты, токоведущие пружины.
Оловянистую бронзу называют телефонной, поскольку именно из нее создают проволоку, используемую для телефонного кабеля.
Из медно-цинковых сплавов производят полосы и листы. Данный материал имеет большее удельное электрическое сопротивление, поэтому сплав обладает большой прочностью.
Среди многочисленных сфер применения меди особое значение представляет электротехническая промышленность. Из этого металла создают электрические провода разного диаметра, размера, подходящие для изготовления современных электрических и радиоприборов высочайшей точности. Для повышения электрической проводимости инженеры следят за чистотой металла, не допускают проникновения дополнительных примесей.
характеристики, свойства и сферы применения
Одним из самых востребованных металлов в отраслях промышленности является медь. Наиболее широкое распространение она получила в электрике и электронике. Чаще всего ее применяют при изготовлении обмоток для электродвигателей и трансформаторов. Основная причина использования именно этого материала заключается в том, что медь обладает самым низким из существующих в настоящий момент материалов удельным электрическим сопротивлением. Пока не появится новый материал с более низкой величиной этого показателя, можно с уверенностью говорить о том, что замены у меди не будет.Общая характеристика меди
Говоря про медь, необходимо сказать, что еще на заре электрической эры она стала использоваться в производстве электротехники. Применять ее стали во многом по причине уникальных свойств, которыми обладает этот сплав. Сам по себе он представляет материал, отличающийся высокими свойствами в плане пластичности и обладающий хорошей ковкостью.Наряду с теплопроводностью меди, одним из самых главных ее достоинств является высокая электропроводность. Именно благодаря этому свойству медь и получила широкое распространение в энергетических установках, в которых она выступает в качестве универсального проводника. Наиболее ценным материалом является электролитическая медь, обладающая высокой степенью чистоты -99,95%. Благодаря этому материалу появляется возможность для производства кабелей.
Плюсы использования электролитической меди
Применение электролитической меди позволяет добиться следующего:- Обеспечить высокую электропроводность;
- Добиться отличной способности к уложению;
- Обеспечить высокую степень пластичности.
Сферы применения
Кабельная продукция, изготавливаемая из электролитической меди, получила широкое распространение в различных отраслях. Чаще всего она применяется в следующих сферах:- электроиндустрия;
- электроприборы;
- автомобилестроение;
- производство компьютерной техники.
Чему равно удельное сопротивление?
Чтобы понимать, что собой представляет медь и его характеристики, необходимо разобраться с основным параметром этого металла — удельным сопротивлением. Его следует знать и использовать при выполнении расчетов.Под удельным сопротивлением принято понимать физическую величину, которая характеризуется как способность металла проводить электрический ток.
Знать эту величину необходимо еще и для того, чтобы правильно произвести расчет электрического сопротивления проводника. При расчетах также ориентируются на его геометрические размеры. При проведении расчетов используют следующую формулу:
R = р l / S
Это формула многим хорошо знакома. Пользуясь ею, можно легко рассчитать сопротивление медного кабеля, ориентируясь только на характеристики электрической сети. Она позволяет вычислить мощность, которая неэффективно расходуется на нагрев сердечника кабеля. Кроме этого, подобная формула позволяет выполнить расчеты сопротивления любого кабеля. При этом не имеет значения, какой материал использовался для изготовления кабеля — медь, алюминий или какой-то другой сплав.
Такой параметр, как удельное электрическое сопротивление измеряется в Ом*мм2/м. Этот показатель для медной проводки, проложенной в квартире, составляет 0,0175 Ом*мм2/м. Если попробовать поискать альтернативу меди — материал, который можно было бы использовать вместо нее, то единственным подходящим можно считать только серебро, у которого удельное сопротивление составляет 0,016 Ом*мм2/м. Однако необходимо обращать внимание при выборе материала не только на удельное сопротивление, но еще и на обратную проводимость. Эта величина измеряется в Сименсах (См).Сименс = 1/ Ом.
У меди любого веса этот параметр состав равен 58 100 000 См/м. Что касается серебра, то величина обратной проводимости у нее равна 62 500 000 См/м.
В нашем мире высоких технологий, когда в каждом доме имеется большое количество электротехнических устройств и установок, значение такого материала, как медь просто неоценимо. Этот материал используют для изготовления проводки, без которой не обходится ни одно помещение. Если бы меди не существовало, тогда человеку пришлось использовать провода из других доступных материалов, например, из алюминия. Однако в этом случае пришлось бы столкнуться с одной проблемой. Все дело в том, что у этого материала удельная проводимость гораздо меньше, чем у медных проводников.
Удельное сопротивление
Использование материалов с низкой электро- и теплопроводностью любого веса ведет к большим потерям электроэнергии. А это влияет на потерю мощности у используемого оборудования. Большинство специалистов в качестве основного материала для изготовления проводов с изоляцией называют медь. Она является главным материалом, из которого изготавливаются отдельные элементы оборудования, работающего от электрического тока.- Платы, устанавливаемые в компьютерах, оснащаются протравленными медными дорожками.
- Медь также используется для изготовления самых разных элементов, применяемых в электронных устройствах.
- В трансформаторах и электродвигателях она представлена обмоткой, которая изготавливается из этого материала.
Можно не сомневаться, что расширение сфер применения этого материала будет происходить с дальнейшим развитием технического прогресса. Хотя, кроме меди, существуют и другие материалы, но все же конструктора при создании оборудования и различных установок используют медь. Главная причина востребованности этого материала заключается в хорошей электрической и теплопроводности этого металла, которую он обеспечивает в условиях комнатной температуры.
Температурный коэффициент сопротивления
Свойством уменьшения проводимости с повышением температуры обладают все металлы с любой теплопроводностью. При понижении температуры проводимость возрастает. Особенно интересным специалисты называют свойство уменьшения сопротивления с понижением температуры. Ведь в этом случае, когда в комнате температура снижается до определенной величины, у проводника может исчезнуть электрическое сопротивление и он перейдет в класс сверхпроводников.Для того чтобы определить показатель сопротивления конкретного проводника определенного веса в условиях комнатной температуры, существует коэффициент критического сопротивления. Он представляет собой величину, которая показывает изменение сопротивления участка цепи при изменении температуры на один Кельвин. Для выполнения расчета электрического сопротивления медного проводника в определенном временном промежутке используют следующую формулу:
ΔR = α*R*ΔT, где α — температурный коэффициент электрического сопротивления.
Заключение
Медь — материал, который широко применяют в электронике. Его используют не только в обмотке и схемах, но и в качестве металла для изготовления кабельной продукции. Чтобы техника и оборудование работали эффективно, необходимо правильно рассчитать удельное сопротивление проводки, прокладываемой в квартире. Для этого существует определенная формула. Зная её, можно произвести расчет, который позволяет узнать оптимальную величину сечения кабеля. В этом случае можно избежать потери мощности оборудования и обеспечить эффективность его использования.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!Электрическая проводимость — медь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Электрическая проводимость — медь
Cтраница 1
Электрическая проводимость меди зависит от содержания примесей. При наличии даже небольшого количества примесей электрическая проводимость резко падает. [1]
Электрическая проводимость меди заметно не изменяется под влиянием висмута, свинца, серы, селена и теллура, сильно снижается под влиянием незначительных количеств мышьяка, а также сурьмы. [2]
В табл. 4 для сравнения приведена электрическая проводимость меди при комнатной температуре. Оказывается, что проводимость плазмы много меньше проводимости меди. Поэтому стенки канала и приходится набирать из изолированных друг от друга медных шайб. [3]
Ом 1 — cvr1), составляющая 57 % электрической проводимости меди. [4]
Проводниковую медь получают из слитков путем гальванической очистки в электролитических ваннах. Даже ничтожное количество примесей резко снижает электрическую проводимость меди. Почти все изделия из меди для электротехнической промышленности изготовляются путем проката, прессовки и волочения. Волочением получаются провода диаметром до 0 005 мм, ленты толщиной до 0 1 мм и фольга толщиной до 0 008 мм. При механических деформациях медь подвергается наклепу, который устраняется при термообработке. [6]
Удельный вес никеля, наносимого гальваническим путем, равен 8 9; точка плавления 1455 С. Электрическая проводимость никеля составляет лишь 15 % электрической проводимости меди. При высокой температуре на никеле появляются цвета побежалости, однако в окисляющей атмосфере при температуре до 800 С никель не изменяет своих свойств. В щелочах и органических кислотах никель не растворяется, в серной и соляной кислотах он растворяется медленно, в азотной кислоте хорошо. [7]
В виде чистого металла алюминий используется для изготовления химической аппаратуры, электрических проводов, конденсаторов. Хотя электрическая проводимость алюминия меньше, чем у меди ( около 60 % электрической проводимости меди), но это компенсируется легкостью алюминия, позволяющей делать провода более толстыми: при одинаковой электрической проводимости масса алюминиевого провода вдвое меньше медного. [9]
В виде чистого металла алюминий используется для изготовления химической аппаратуры, электрических проводов, конденсаторов. Хотя электрическая проводимость алюминия меньше, чем у меди ( около 60 % электрической проводимости меди), но это компенсируется легкостью алюминия, позволяющей делать провода более толстыми: при одинаковой электрической проводимости алюминиевый провод весит вдвое меньше медного. [10]
В виде чистого металла алюминий используется для изготовления химической аппаратуры, электрических проводов, конденсаторов. Хотя электрическая проводимость алюминия меньше, чем у меди ( около 60 %
В виде чистого металла алюминий используется для изготовления химической аппаратуры, электрических проводов, конденсаторов. Хотя электрическая проводимость алюминия — меньше, чем у меди ( около 60 % электрической проводимости меди), но это компенсируется легкостью алюминия, позволяющей делать провода более толстыми: при одинаковой электрической проводимости алюминиевый провод весит вдвое меньше медного. [12]
В нагревостойких проводах с асбестовой изоляцией широко используется биметаллическая проволока, где сердечником служит медь, а покрытием — никель. В качестве примера такого использования можно привести провода типа Heat ( фирма Continental Wire and Cable Co, США), рассчитанные на рабочую температуру 538 С. Их электрическая проводимость составляет 70 % электрической проводимости меди. Недостатком такого типа токо-проводящих жил является то, что при температуре, близкой к 500 С, начинается интенсивная взаимная диффузия металлов сердечника и оболочки ( меди и никеля), что приводит к значительному росту электрического сопротивления. Это явление сопровождается ростом зерен меди и окислением никелевой оболочки. В результате этого заметно ухудшаются механические параметры проволоки. Свойства биметаллической проволоки Си-Ni описаны и лоэтому в данной работе не приводятся. [13]
Он очень пластичен, легко прокатывается в фольгу к протягивается в проволоку. Прекрасный проводник электрического тока — его электрическая проводимость сравнима с электрической проводимостью меди. [14]
Кадмий сильно поглощает медленные нейтроны. Поэтому его используют в виде стержней в ядерных реакторах для регулирования скорости цепной реакции. Сплавы меди, содержащие — 1 % Cd, служат для изготовления проводов, подвергающихся трению от скольжения контактов; не снижая
Страницы: 1 2
Проводниковые металлы и сплавы
Проводниковые металлы и сплавы должны обладать высокой электропроводностью, достаточно высокими механическими свойствами, сопротивляемостью к атмосферной коррозии, способностью поддаваться обработке давлением в горячем и холодном состоянии.
После серебра наиболее высокой электропроводностью обладают медь и алюминий. Они и являются наиболее распространенными проводниковыми материалами. Проводимость отожженного проводникового алюминия составляет приблизительно 62% проводимости стандартной меди. Но плотность алюминия мала, поэтому проводимость 1 кг алюминия составляет 214% проводимости 1 кг меди. Следовательно, алюминий экономически более выгоден для использования в качестве проводникового материала.
Применяемые в настоящее время проводниковые материалы можно разделить на следующие группы: проводниковая медь, проводниковый алюминий, проводниковые сплавы, проводниковое железо, сверхпроводники.
Проводниковая медь. При наличии в меди даже небольшого количества примесей ее электропроводность быстро уменьшается (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 – Влияние примесей на электропроводность меди
Для изготовления электрических проводов применяют электролитическую (катодную) медь, с суммарным содержанием примесей не более 0,05%. Катоды переплавляются в слитки, при этом содержание примесей в меди повышается. Проводниковая медь марки Ml должна содержать не более 0,1% примесей, в том числе не более, %: 0,001 Bi; 0,002 Sb; 0,002 As; 0,005 Fe; 0,002 Ni; 0,005 Pb; 0,002 Sn; 0,005 S; 0,05 O; 0,003 Ag. Фосфор для раскисления меди марки М1 не применяется.
Проводниковая медь имеет в отожженном состоянии имеет предел прочности 270 МПа. Предел прочности меди может быть повышен до 480 МПа путем холодной деформации, но при этом ее удельное сопротивление увеличивается (рисунок 3.2).
Рисунок 3.2 – Зависимость механических свойств и удельного электрического сопротивления меди марки М1 от степени деформации
Проводниковый алюминий. Недостатком алюминия является его срав-нительно низкая прочность. Отожженный алюминий почти в три раза менее прочен на разрыв, чем медь. Поэтому при изготовлении проводов его упрочняют путем холодной деформации. В этом случае предел прочности составляет 250 МПа, что является недостаточным для сопротивления сильному натяжению, которое испытывают провода в линиях электропередач. Поэтому для линий электропередач применяют провода со стальной сердцевиной.
Для кабельных и токопроводящих изделий применяют алюминий марок А00, А0, Al, A2. Проводниковый алюминий обычно содержит десятые доли процента примесей, из которых основными являются железо и кремний (таблица 3.1).
Термическая обработка проводникового алюминия для снижения его сопротивления обычно не применяется, так как холодная обработка алюминия мало снижает его электропроводность. Так при обжатии до 95 – 98% электропроводность уменьшается не более чем на 1,2% электропроводности стандартной меди.
Проводниковые сплавы. В тех случаях, когда требуется повышенная прочность или специальные свойства (например, повышенное сопротивление истиранию), применяют сплавы на алюминиевой и медной основе. Композицию сплавов подбирают таким образом, чтобы легирующий металл не растворялся в основном металле, а упрочнение сплавов достигалось за счет интерметаллических фаз.
Проводниковое железо. Удельное электрическое сопротивление железа в 7 – 8 раз выше, чем у меди. Тем не менее, железо применяют в промышленности, т.к. оно является недефицитным материалом и имеет повышенную механическую прочность. При использовании железа в качестве проводникового материала оно должно быть достаточно чистым. Обычно для этих целей применяют армко-железо.
Железо используют при изготовлении биметаллических проводов, в этом случае сердцевину провода изготовляют из железа, а поверхностный слой из материала, имеющего более высокую электрическую проводимость (медь, алюминий).
Проводниковые материалы: медь, алюминий, бронза, латунь.
Проводниковые материалы
1. Общие сведения
К проводниковым материалам в электротехнике относятся металлы, их сплавы, контактные металлокерамические композиции и электротехнический уголь. Металлические вещества являются проводниками первого рода и характеризуются электронной проводимостью; основной параметр для них — удельное электрическое сопротивление в функции температуры.
Диапазон удельных сопротивлений металлических проводников весьма узок и составляет от 0,016 мкОм×м для серебра до 1,6 мкОм×м для жаростойких железохромоалюминиевых сплавов.
Электрическое сопротивление графита с увеличением температуры проходит через минимум с последующим постепенным повышением.
По роду применения проводниковые материалы подразделяются на группы:
· проводники с высокой проводимостью — металлы для проводов линий электропередачи и для изготовления кабелей, обмоточных и монтажных проводов для обмоток трансформаторов, электрических машин, аппаратуры, катушек индуктивности и пр.;
· конструкционные материалы — бронзы, латуни, алюминиевые сплавы и т.д., применяемые для изготовления различных токоведущих частей;
· сплавы высокого сопротивления — предназначаемые для изготовления дополнительных сопротивлений к измерительным приборам, образцовых сопротивлений и магазинов сопротивлений, реостатов и элементов нагревательных приборов, а также сплавы для термопар, компенсационных проводов и т.п.;
· контактные материалы — применяемые для пар неразъемных, разрывных и скользящих контактов;
· материалы для пайки всех видов проводниковых материалов.
Кроме чисто электротехнических свойств, для проведения необходимой технологической обработки и обеспечения заданных сроков службы в эксплуатации, проводниковые материалы должны обладать достаточной нагревостойкостью, механической прочностью и пластичностью.
2. Медь
Чистая медь по электрической проводимости занимает следующее место после серебра, обладающего из всех известных проводников наивысшей проводимостью. Высокая проводимость и стойкость к атмосферной коррозии в сочетании с высокой пластичностью делают медь основным материалом для проводов.
На воздухе медные провода окисляются медленно, покрываясь тонким слоем окиси CuO, препятствующим дальнейшему окислению меди. Коррозию меди вызывают сернистый газ SO2, сероводород h3S, аммиак Nh4, окись азота NO, пары азотной кислоты и некоторые другие реактивы.
Проводниковую медь получают из слитков путем гальванической очистки ее в электролитических ваннах. Примеси даже в ничтожных количествах, резко снижают электропроводность меди, делая ее малопригодной для проводников тока, поэтому в качестве электротехнической меди применяют лишь две ее марки М0 и М1.
Почти все изделия из проводниковой меди изготавливаются путем проката, прессования и волочения. Так, волочением могут быть изготовлены провода диаметром до 0,005 мм, ленты толщиной до 0,1 мм и медная фольга толщиной до 0,008 мм.
Проводниковая медь применяется как в отожженном после холодной обработки виде (мягкая медь марки ММ), так и без отжига (твердая медь марки МТ).
При температурах термообработки выше 900 °C вследствие интенсивного роста зерна механические свойства меди резко ухудшаются.
В целях повышения предела ползучести и термической устойчивости медь легируют серебром в пределах 0,07—0,15%, а также магнием, кадмием, цирконием и другими элементами.
Медь с присадкой серебра применяется для обмоток быстроходных и нагревостойких машин большой мощности, а медь, легированная различными элементами, используется в коллекторах и контактных кольцах сильно нагруженных машин.
3. Латуни
Сплавы меди с цинком, называемые латунями, широко используются в электротехнике. Цинк растворяется в меди в пределах до 39%.
В различных марках латуни содержание цинка может доходить до 43%. Латуни, содержащие до 39% цинка, имеют однофазную структуру твердого раствора и называются a-латунями. Эти латуни обладают наибольшей пластичностью, поэтому из них изготавливают детали горячей или холодной прокаткой и волочением: листы, ленты, проволоку. Без нагрева из листовой латуни методом глубокой вытяжки и штамповкой можно изготовить детали сложной конфигурации.
Латуни с содержанием цинка свыше 39% называют a+b-латунями или двухфазными и применяют главным образом для фасонных отливок.
Двухфазные латуни являются более твердыми и хрупкими и обрабатываются давлением только в горячем состоянии.
Присадка к латуням олова, никеля и марганца повышает механические свойства и антикоррозионную устойчивость, а добавки алюминия в композиции с железом, никелем и марганцем сообщают латуням кроме улучшения механических свойств и коррозионной стойкости высокую твердость. Однако присутствие в латунях алюминия затрудняет пайку, а проведение пайки мягкими припоями становится практически невозможным.
· латуни марок Л68 и Л63 вследствие высокой пластичности хорошо штампуются и допускают гибку, легко паяются всеми видами припоев. В электромашиностроении широко применяются для различных токоведущих частей;
· латуни марок ЛС59-1 и ЛМЦ58-2 применяются для изготовления роторных (беличьих) клеток электрических двигателей и для токоведущих деталей, изготовленных резанием и штамповкой в горячем состоянии; хорошо паяются различными припоями;
· латунь ЛА67-2,5 применяется для литых токоведущих деталей повышенной механической прочности и твердости, не требующих пайки мягкими припоями;
· латуни ЛК80-3Л и ЛС59-1Л широко применяются для литых токоведущих деталей электрической аппаратуры, для щеткодержателей и для заливки роторов асинхронных двигателей. Хорошо воспринимают пайку различными припоями.
4. Проводниковые бронзы
Проводниковые бронзы относятся к медным сплавам, необходимость применения которых в основном вызвана недостаточной в ряде случаев механической прочностью и термической устойчивостью чистой меди.
Общая номенклатура бронз весьма обширна, но высокой электропроводностью обладают лишь немногие марки бронз.
· кадмиевая бронза относится к наиболее распространенным проводниковым бронзам. Из числа всех марок кадмиевая бронза обладает наивысшей электрической проводимостью. Вследствие повышенного сопротивления истиранию и более высокой нагревостойкости эта бронза широко применяется для изготовления троллейных проводов и коллекторных пластин;
· бериллиевая бронза относится к сплавам, приобретающим прочность в результате старения. Она обладает высокими упругими свойствами, устойчивыми при нагревании до 250 °C, и электрической проводимостью в 2—2,5 раза большей, чем проводимость других марок бронз общего назначения. Эта бронза нашла широкое применение для изготовления различных пружинных деталей, выполняющих одновременно и роль проводника тока, например: токоведущие пружины, отдельные виды щеткодержателей, скользящие контакты в различных приборах, штепсельные разъемы и т.п.;
· фосфористая бронза обладает высокой прочностью и хорошими пружинными свойствами, из-за малой электропроводности применяется для изготовления пружинных деталей с низкими плотностями тока.
Литые токоведущие детали изготовляются из различных марок машиностроительных литьевых бронз с проводимостью в пределах 8—15% проводимости чистой меди. Характерной особенностью бронз является малая усадка по сравнению с чугуном и сталью и высокие литейные свойства, поэтому они применяются для отливки различных токоведущих деталей сложной конфигурации, предназначенных для электрических машин и аппаратов.
Все марки литьевых бронз можно подразделить на оловянные и безоловянные, где основными легирующими элементами являются Al, Mn, Fe, Pb, Ni.
5. Алюминий
Характерными свойствами чистого алюминия является его малый удельный вес, низкая температура плавления, высокая тепловая и электрическая проводимость, высокая пластичность, очень большая скрытая теплота плавления и прочная, хотя и очень тонкая пленка окиси, покрывающая поверхность металла и защищающая его от проникновения кислорода внутрь.
Малая плотность делает алюминий основой легких конструкционных материалов; большая пластичность позволяет применять к алюминию все виды обработки давлением и получать из него листы, прутки, проволоку, трубы, тончайшую фольгу, штампованные детали с глубокой вытяжкой и др.
Хорошая электрическая проводимость обеспечивает широкое применение алюминия в электротехнике. Так как плотность алюминия в 3,3 раза ниже, чем у меди, а удельное сопротивление лишь в 1,7 раза выше, чем у меди, то алюминий, на единицу массы имеет вдвое более высокую проводимость, чем медь.
Прочная пленка окиси быстро покрывает свежий срез металла уже при комнатной температуре, обеспечивая алюминию высокую устойчивость против коррозии в атмосферных условиях.
Сернистый газ, сероводород, аммиак и другие газы, находящиеся в воздухе промышленных районов, не оказывают заметного влияния на скорость коррозии алюминия. Действие водяного пара на алюминий также незначительно. В контакте с большинством металлов и сплавов, являющихся благородными по электрохимическому ряду потенциалов, алюминий служит анодом и, следовательно, коррозия его в электролитах будет прогрессировать.
Чтобы избежать образования гальванопар во влажной атмосфере, место соединения алюминия с другими металлами герметизируется лакировкой или другим путем.
Длительные испытания проводов из алюминия показали, что они в отношении устойчивости против коррозии не уступают медным.
Таблица 1. Основные характеристики проводниковых материалов
Материал | Плотность, кг/м3·103 | Температура плавления, °C | Удельное электрическое сопротивление при 20 °C, Ом×м·10–6 | Средний температурный коэффициент сопротивления от 0 до 100 °C, 1/град | Примечание |
Алюминий | 2,7 | 660 | 0,026—0,028 | 4·10–3 | Провода, кабели, шины, проводники короткозамкнутых роторов, корпуса и подшипниковые щиты малых электромашин |
Бронза | 8,3—8,9 | 885—1050 | 0,021—0,052 | 4·10–3 | Кадмиевая бронза — контакты, фосфористая — пружины |
Латунь | 8,4—8,7 | 900—960 | 0,03—0,08 | 2·10–3 | Контакты, зажимы |
Медь | 8,7—8,9 | 1080 | 0,0175—0,0182 | 3·10–2 | Провода, кабели, шины |
Олово | 7,3 | 232 | 0,114—0,120 | 4,4·10–3 | Припои для лужения и пайки в сплаве со свинцом |
Свинец | 11,34 | 327 | 0,217—0,222 | 3,8·10–3 | Защитная обложка кабелей, вставки предохранителей, пластины аккумуляторов, припои в сплаве с оловом для лужения и пайки |
Серебро | 10,5 | 960 | 0,0160—0,0162 | 3,6·10–3 | Контакты электроприборов и аппаратов |
Сталь | 7,8 | 1400 | 0,103—0,137 | 62·10–2 | Шины заземления |
Таблица 2. Сопротивление металлов или сплавов по сравнению с медью
Металл или сплав | Сопротивление по сравнению с медью | Металл или сплав | Сопротивление по сравнению с медью |
Серебро | 0,9 | Олово | 8,5 |
Медь | 1,0 | Сталь | 12 |
Хром | 1,6 | Свинец | 13 |
Алюминий | 1,67 | Нейзильбер | 17 |
Магний | 2,8 | Никелин | 25 |
Молибден | 2,9 | Манганин | 26 |
Вольфрам | 3,6 | Реотан | 28 |
Цинк | 3,7 | Константан | 29 |
Латунь | 4,5 | Чугун | 30 |
Платина | 5,5 | Ртуть | 60 |
Кобальт | 6,0 | Нихром | 60 |
Никель | 6,5 | Уголь | 15000 |
Железо | 7,7 |
Таблица 3. Изменение сопротивления медных проводов при нагревании (сопротивление при 15 °C принято за единицу)
Температура, °C (десятки) | Температура, °C (единицы) | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
0 | 0,940 | 0,944 | 0,948 | 0,952 | 0,956 | 0,960 | 0,964 | 0,968 | 0,972 | 0,976 |
10 | 0,980 | 0,984 | 0,988 | 0,992 | 0,996 | 1,000 | 1,004 | 1,008 | 1,012 | 1,016 |
20 | 1,020 | 1,024 | 1,028 | 1,032 | 1,036 | 1,040 | 1,044 | 1,048 | 1,052 | 1,056 |
30 | 1,060 | 1,064 | 1,068 | 1,072 | 1,076 | 1,080 | 1,084 | 1,088 | 1,092 | 1,096 |
40 | 1,100 | 1,104 | 1,108 | 1,112 | 1,116 | 1,120 | 1,124 | 1,128 | 1,132 | 1,136 |
50 | 1,140 | 1,144 | 1,148 | 1,152 | 1,156 | 1,160 | 1,164 | 1,168 | 1,172 | 1,176 |
60 | 1,180 | 1,184 | 1,188 | 1,192 | 1,196 | 1,200 | 1,204 | 1,208 | 1,212 | 1,216 |
70 | 1,220 | 1,224 | 1,228 | 1,232 | 1,236 | 1,240 | 1,244 | 1,248 | 1,252 | 1,256 |
80 | 1,260 | 1,264 | 1,268 | 1,272 | 1,276 | 1,280 | 1,284 | 1,288 | 1,292 | 1,296 |
90 | 1,300 | 1,304 | 1,308 | 1,312 | 1,316 | 1,320 | 1,324 | 1,328 | 1,332 | 1,336 |
100 | 1,340 | 1,344 | 1,348 | 1,352 | 1,356 | 1,360 | 1,364 | 1,368 | 1,372 | 1,376 |
Примечание. Таблица служит для пересчета сопротивлений при температурах нагрева. Например, для подсчета сопротивления при температуре 44 °C надо по вертикали взять температуру 40 °C и по горизонтали поправку на 4 °C: получается изменение сопротивления в 1,116 раза. | ||||||||||
| Популярные металлы | Медь |
|    Вопросы и ответы |
| Часто во время осуществления сварки или пайки металлов и их сплавов возникают неожиданные проблемы. О многих из них мы и поговорим в разделе «вопросы и ответы» |
Перейти в раздел >>
|    Технологии работ |
| Как производится закалка и отпуск стали |
Способы резки металла под водой
Сварка угловых и тавровых соединений
| Обслуживание и уход за сварочным оборудованием |
Сварочные генераторы постоянного тока
Характеристики источников питания
Электрошлаковая сварка углеродистых сталей
| Эмалирование металлов – технология, которая позволяет наносить на поверхность изделий из стали специальный защитный слой, отличающийся великолепными эстетическими свойствами. |
Узнать подробности >>
| Технология производства покрытых электродов |
Электроды для дуговой сварки, наплавки, резки
Газоэлектрическая сварка в среде углекислого газа
Самоходные однодуговые сварочные головки
Электрическая сварочная дуга и ее свойства
Как нам известно из закона Ома, ток на участке цепи находится в следующей зависимости: I=U/R. Закон был выведен в результате серии экспериментов немецким физиком Георгом Омом в XIX веке. Он заметил закономерность: сила тока на каком-либо участке цепи прямо зависит от напряжения, которое к этому участку приложено, и обратно – от его сопротивления.
Позже было установлено, что сопротивление участка зависит от его геометрических характеристик следующим образом: R=ρl/S,
где l- длина проводника, S – площадь его поперечного сечения, а ρ – некий коэффициент пропорциональности.
Таким образом, сопротивление определяется геометрией проводника, а также таким параметром, как удельное сопротивление (далее – у. с.) – так назвали этот коэффициент. Если взять два проводника с одинаковым сечением и длиной и поставить их в цепь по очереди, то, измеряя силу тока и сопротивление, можно увидеть, что в двух случаях эти показатели будут разными. Таким образом, удельное электрическое сопротивление – это характеристика материала, из которого сделан проводник, а если быть еще более точным, то вещества.
Проводимость и сопротивление
У.с. показывает способность вещества препятствовать прохождению тока. Но в физике есть и обратная величина — проводимость. Она показывает способность проводить электрический ток. Выглядит она так:
σ=1/ρ, где ρ – это и есть удельное сопротивление вещества.
Если говорить о проводимости, то она определяется характеристиками носителей зарядов в этом веществе. Так, в металлах есть свободные электроны. На внешней оболочке их не больше трех, и атому выгоднее их «отдать», что и происходит при химических реакциях с веществами из правой части таблицы Менделеева. В ситуации же, когда мы располагаем чистым металлом, он имеет кристаллическую структуру, в которой эти наружные электроны общие. Они-то и переносят заряд, если приложить к металлу электрическое поле.
В растворах носителями заряда являются ионы.
Если говорить о таких веществах, как кремний, то по своим свойствам он является полупроводником и работает несколько по иному принципу, но об этом позже. А пока разберемся, чем же отличаются такие классы веществ, как:
Проводники и диэлектрики
Есть вещества, которые ток почти не проводят. Они называются диэлектриками. Такие вещества способны поляризоваться в электрическом поле, то есть их молекулы могут поворачиваться в этом поле в зависимости от того, как распределены в них электроны. Но поскольку электроны эти не являются свободными, а служат для связи между атомами, ток они не проводят.
Проводимость диэлектриков почти нулевая, хотя идеальных среди них нет (это такая же абстракция, как абсолютно черное тело или идеальный газ).
Условной границей понятия «проводник» является ρ
Характерными свойствами чистого алюминия являются его малый удельный вес, низкая температура плавления, высокая тепловая и электрическая проводимость, высокая пластичность, очень большая скрытая теплота плавления и прочная, хотя и очень тонкая пленка окиси, покрывающая поверхности металла и защищающая его от проникновения кислорода внутрь.
Малая плотность делает алюминий основой легких конструкционных материалов; большая пластичность позволяет применять к алюминию все виды обработки давлением и получать из него листы, прутки, проволоку, трубы, тончайшую фольгу, штампованные детали с глубокой вытяжкой и др. Хорошая электрическая проводимость обеспечивает широкое применение алюминия в электротехнике. Так как плотность алюминия в 3,3 раза ниже, чем у меди, а удельное сопротивление лишь в 1,7 раза выше, чем у меди, то алюминий, на единицу массы имеет вдвое более высокую проводимость, чем медь. Прочная пленка окиси быстро покрывает свежий разрез металла уже при комнатной температуре, обеспечивая алюминию высокую устойчивость против коррозии в атмосферных условиях.
Сернистый газ, сероводород, аммиак и другие газы, находящиеся в воздухе промышленных районов, не оказывают заметного влияния на скорость коррозии алюминия. Действие пара на алюминий также не-значительно. Алюминий, не содержащий меди, достаточно стоек (в отсутствие элект-ческого тока) в естественной морской воде. В концентрированных азотной и серной кислотах алюминий также практически устойчив. В разбавленных кислотах и растворах едких щелочей алюминий быстро разрушается. Однако в растворах аммиака он достаточно стоек. В контакте с большинством металлов и сплавов, являющихся благородными по электрохимическому ряду потенциалов, алюминий служит анодом и, следовательно, коррозия его в электролитах будет прогрессировать. Чтобы избежать образования гальванопар во влажной атмосфере, место соединения алюминия, с другими металлами герметизируется лакировкой или другим путем.
Длительные испытания проводов из алюминия показали, что они в отношении устойчивости против коррозии не уступают медным.
Таблица 8-16 Химический состав технического алюминия (ГОСТ 11069-64)
Влияние примесей на электрическую проводимость алюминия различно. Примеси, образующие с алюминием твердые растворы, сильно снижают электропроводность; примеси, не входящие в твердые растворы, почти не оказывают влияния на снижение проводимости. На рис. 8-4 показано изменение проводимости алюминия в зависимости от содержания примесей.
Рис. 8-4. Изменение проводимости алюминия в зависимости от содержания примесей.
Физические свойства алюминия марок А5; А6 и АЕ, предназначенного для изготовления шин и проводов, приведены ниже:
Плотность при 20 °С, кг/м3 . 9700
Удельное электрическое сопротивление при 20 °С (не более), мкОм м:
проволока твердая и полутвердая . 0,0283
Температурный коэффициент сопротивления в интервале 0-150 °С, . 0,004
Температурный коэффициент линейного расширения (20-100 °С), .
Теплопроводность, Вт/(м °С). 2,05
Температура плавления, °С . 660-647
Теплота плавления, Дж/кг .
Температура отжига, °С . 350-400
Средняя теплоемкость (0-100 °С), Дж/(кг °С). 240
В табл. 8-17 приведена ориентировочная зависимость механических свойств алюминия от температуры.
Свинец проводимость — Справочник химика 21
Электрическая проводимость — одно из самых характерных свойств металлов (проводников первого рода), проводящих электрический ток без химических изменений. Лучшими проводниками электричества являются серебро и медь, худшими — свинец и ртуть. При нагревании металлов их электрическая проводимость падает, а при охлаждении растет около абсолютного нуля она стремится к бесконечности — явление сверхпроводимости. [c.256]В ряду С—51—Ое—5п—РЬ усиливаются металлические свойства. Углерод относится к неметаллам, кремний и германий — к полуметаллам. Германий внешне похож на металл (серебристобелый с желтоватым оттенком), характеризуется малой электрической проводимостью (в тысячу раз меньше, чем у ртути). Свинец и олово — металлы. [c.271]
Металлы — хорошие проводники тепла и электричества. При прохождении электрического тока через металлические проводники не происходит переноса частиц металла (электронная проводимость, или проводимость первого рода). По способности проводить тепло и электричество металлы располагаются приблизительно в одном и том же порядке лучшие проводники —серебро и медь, затем золото, алюминий, железо и худшие —свинец и ртуть. Следовательно, между теплопроводностью металлов и их электропроводностью наблюдается почти постоянное соотношение. [c.297]
Свинец — темно-серый мягкий металл, тяжелый, с невысокой температурой плавления и типичной для металлов электрической проводимостью. [c.275]
Были рассмотрены свойства полупроводников IV группы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. С увеличением порядкового номера элемента сверху вниз закономерно меняются их физикохимические и полупроводниковые свойства. Если первый элемент группы примыкает к изоляторам, то последний — свинец — представляет собой металл. В ряду алмаз — серое олово наблюдается падение температуры плавления и ширины запрещенной зоны, увеличение удельной проводимости и длины химической связи. Последнее обстоятельство играет существенную роль, так как увеличение длины кова- [c.116]
Анодом свинцового аккумулятора является свинец, рабочим веществом его катода — двуокись свинца, которая для обеспечения металлической проводимости находится в контакте со свинцом, его электролитом служит 25— 30%-ный водный раствор серной кислоты [c.217]
Так как свойства вещества — механические, электрические, оптические, химические — определяются энергетическим состоянием валентных электронов, то в первую очередь нас интересует соответствующий участок энергетического спектра. Параметры последнего — значения ширины валентной, запрещенной зон, зоны проводимости и положение различных локализованных уровней — могут быть определены путем изучения оптических спектров, электропроводности и других свойств твердого вещества (см. гл. IX). Зная эти параметры, можно решать обратную задачу определять по ним неизвестные нам свойства вещества. Не случайно общепринятое деление твердых веществ на изоляторы, проводники, полуметаллы и металлы основывается на значениях ширины запрещенной зоны. Возьмем, например, ряд простых веществ алмаз, кремний, германий, олово, свинец. Каждое из этих вещёств по-своему замечательно и каждое используется как незаменимый материал, но в совершенно различных областях техники, а кремний и германии находят применение в полупроводниковой технике. Природа данных веществ изменяется скачками, как атомные номера соответствующих элементов. Скачками изменяется и ширина запрещенной зоны при переходе от одного аналога к другому. Для алмаза эта величина составляет 5,6 эВ. Это — изолятор, самое твердое из веществ. Для кремния она равна 1,21 эВ. Такой энергетический барьер уже много доступнее для валентных элек- тронов отсюда полупроводниковые свойства данного вещества. Ширина запрещенной зоны германия 0,78 эВ — он полупроводник с высокой подвижностью носителей тока — электронов и дырок. Наконец, серое олово по ширине запрещенной зоны, равной всего 0,08 эВ, занимает последнее место в данном ряду и относится скорее к металлам, чем к полупроводникам, а белое олово — настоящий металл. Так с изменением ширины запрещенной зоны закономерно изменяется природа твердого вещества. [c.105]
Медь, получаемая из сульфидных руд пирометаллургическим способом, содержит около 1 % примесей — таких, как никель, сурьма, свинец, теллур, селен, висмут, мышьяк, сера, золото, серебро, а в ряде случаев и металлы платиновой группы. Наличие в меди даже небольших количеств примесей сильно понижает ее физические свойства (например, электрическую проводимость, пластичность и др.). Для получения меди высокой чистоты из пирометаллургической меди и попутного извлечения из нее благородных металлов в продукт, удобный для дальнейшей переработки, ее подвергают электрохимическому рафинированию. В настоящее время около 90 % всей добываемой меди обрабатывают таким образом. [c.120]
Разрушение металлических сооружений под влиянием электрокоррозии происходит со значительной скоростью, так как общая сила блуждающих токов находится в пределах от 10—20 до 200 А. При хорошей проводимости почвы и наличии повреждения в изоляции металлического сооружения плотность тока в отдельных точках анодной зоны может достигать очень высоких значений. Если сталь корродирует лишь в анодной зоне, то амфотерные металлы — свинец, алюминий и др. — разрушаются на катодных участках вследствие подщелачивания среды при протекании коррозионного процесса с кислородной деполяризацией. [c.32]
Этот метод можно также применять для разделения неорганических ионов. Для передачи электрического тока требуется наличие фонового электролита. Примером является разделение бария и лантана, а также радия, свинца и висмута, проводимое в 0,1 М растворе молочной кислоты при градиенте потенциала 3,5 в на 1 сж [40]. За 24 ч радий передвинулся на 100 см, барий — на 90 см, свинец — на 50 см и висмут— от 10 до 15 см. Положение ионов было определено методом радиоавтограф ий при помощи естественной радиоактивности и введенных индикаторов. Методом электрохроматографии оказалось возможным отделить литий от натрия и от других щелочных металлов в растворе цитрата аммония [15]. [c.261]
Суммарным результатом является растворение металла электрода. Долговечные электроды можно изготовить из благородных металлов (например, платины), однако их стоимость чрезмерно высока. В некоторых случаях /25/ оказываются удовлетворительными платиновые покрытия на таких металлах, как титан или тантал /26,27/. Для анодных покрытий используются также окислы некоторых металлов, таких, как свинец и рутений, обладающих достаточной проводимостью и нерастворимые в кислых средах. В процессе электродиализа были использованы также аноды из магнетита, хотя магнетит очень хрупкий материал. Дешевым и легко обрабатываемым материалом является графит, а продукты его окисления в некоторых процессах не загрязняют растворов. И хотя графит быстро изнашивается, его часто используют в качестве материала для анодов, [c.58]
Металлы — хорошие проводники тепла и электричества. При прохождении электрического тока через металлические проводники не происходит переноса частиц металла (электронная проводимость, или проводимость первого рода). По способности проводить тепло и электричество металлы располагаются приблизительно в одном и том же порядке лучшие проводники — серебро и медь, затем золото, алюминий, железо и худшие — свинец и ртуть. Следовательно, между теплопроводностью металлов и их электропроводностью наблюдается почти постоянное соотношение. Металлы имеют кристаллическое строение. Представляют собой совокупность множества кристалликов микроскопических размеров (кристаллиты) в 1 см металла их содержится многие миллионы. Отдельно взятый кристаллит анизотропен (гл. 7, 1). В результате многочисленности кристаллитов в единице объема металла векторы анизотропии, направленные хаотично, взаимно компенсируются, и кусок металла в итоге проявляет свойство изотропности — равенство свойств в различных направлениях. Такие тела называют квазиизотропными. Следовательно, металлы по своей внутренней структуре квазиизотропны. [c.327]
В последнее время для катодной защиты морских сооружений широкое применение нашли аноды из свинца, легированного добавками серебра, сурьмы, висмута, теллура, которые способствуют образованию на поверхности анода пленки перекиси свинца. Этот окисел, обладая высокой проводимостью, препятствует пассивации св инца и обеспечивает прохождение така катодной защиты без особого увеличения напряжения станции. Однако при высокой плотности тока анодная поляризация свинца приводит к утолщению пленки и, как следствие, к образованию пузырей, при разрушении которых образуется хлористый свинец, усиливающий растворение анода на обнажившихся участках. [c.200]
Свинец — голубовато-белый, мягкий, тяжелый металл плотность 11,34 г/ш ( 11,34 10 кг/л1 ) т. пл. 327,4° С. Очень пластичен его можно расплющить при обычной температуре в тончайшую фольгу. Свинец сравнительно плохо проводит теплоту и электрический ток в 10—12 раз хуже меди при очень низкой температуре обладает высокой проводимостью. [c.260]
Электропроводящие полимерные материалы имеют ряд преимуществ по сравнению с металлическими проводниками возможность регулирования проводимости в широких пределах (рв = 10 -7-10 Ом-м), способность к переработке в изделия сложной формы, эластичность (особенно, когда полимерной матрицей является эластомер), коррозионная стойкость, небольшая плотность, доступность, низкая стоимость и т. п. Кроме того, они могут заменять цветные и драгоценные металлы медь, свинец, алюминий, серебро и др. [c.161]
Еще более сложным является вопрос управления проводимостью в пленках не элементарных полупроводников, а полупроводниковых соединений. В настоящее время имеется опыт по изготовлению пленок таких соединений, как сернистый кадмий, селенид кадмия, сернистый свинец и др. При осаждении полупроводниковых пленок в большинстве случаев имеет место частичное разложение исходного вещества на отдельные компоненты. В связи с этим практически невозможно получить пленку стехиометрического состава. [c.165]
Элементы, активируемые заливкой раствора электролита. К этой группе РЭ относятся элементы с растворимыми и нерастворимыми окислителями. Перед использованием в элемент заливается раствор электролита, обычно кислоты. Предложено большое число элементов, активируемых заливкой электролита. Обзор публикаций по автоматически активируемым элементам проведен в [50]. Разработано несколько элементов с двуокисью свинца. Двуокись свинца имеет высокий потенциал, легко активируется, быстро восстанавливается, имеет хорошую электронную проводимость, поэтому и нашла применение в РЭ. Анодами в элементах служат либо свинец, либо кадмий, либо цинк. [c.69]
Металлы, а) Валентная зона и зона проводимости перекрываются (рис. IV. 14, А) независимо от того, былп лп целиком заполнены электронами квантовые состояния валентной зоны электроны без энергии активации переходят на свободные состояния зоны проводимости (свинец). [c.278]
При очень низких температурах свинец обладает высокой проводимостью так, при —258,70° его сопротивление составляет 0,01311 мком — см. [c.333]
При оптимальной концентрации сверхстехиометрических атомов свинца электронный газ вырождается и в примесной области наступает металлический ход проводимости. Для очень большого количества избыточных атомов свинца возникают металлические мостики в сульфиде свинца. Такие образцы PbS в электрическом отношении ведут себя как металлический свинец. Для них, например, наблюдается сверхпроводимость, выражающаяся в крутом спаде сопротивления при [c.189]
Припоями называют сплавы, используемые при пайке металлов высокой проводимости. Для получения хорошего соединения припой должен иметь температуру плавления ниже, чем у металла, хорошо смачивать поверхность в расплавленном состоянии, иметь небольшое сопротивление контакта. Температурные коэффициенты линейного расширения металла и припоя должны быть близки друг к другу. Применяют припои оловянно-свинцовые (например ПОС-61, содержащий 61% олова, а остальное— свинец), оловяно-цинковые (ПОЦ-90 имеет температуру плавления 199 °С и используется для пайки алюминия и его сплавов), сплавы висмута со свинцом, оловом, кадмием (для температур нагрева меньше, чем 100 °С) и др. [c.637]
Для измерения полезной работы построим на основе реакции ( .44) гальванический элемент (рис. .8). Он состоит из двух полуэлементов, В первом (на рисунке слева) — на дне сосуда имеется свинцовый электрод, на котором расположен слой твердой соли РЬС1а. На дне второго налита ртуть (ртутный электрод), на которой имеется слой твердой каломели. Оба сосудика и соединительная трубка заполнены раствором хлористого калия, являющегося вспомогательной средой, поставляющей ионы хлора, и обеспечивающей проводимость. Опыт показывает, что свинец в такой системе заряжается отрицательно [c.113]
Широчайшее применение алюминия в технике основано на его ценных физических и химических свойствах и большой распространенности в земной коре. Благодаря высокой электрической проводимости (4 10 Ом м ) и малой плотности он используется для изготовления электрических проводов. Благодаря высокой пластичности алюминия из него изготовляют тончайшую фольгу, которую применяют в конденсаторах. Благодаря пластичности алюминием заменяют свинец в оболочках кабелей. Из-за ненамагничиваемости сплавы алюминия применяются в радиотехнике. [c.279]
Гальванические покрытия широко применяются во многих областях техники и имеют различные назначения а) защита от коррозии цинкование, кадмирование, лужение и др. б) защита от коррозии и придание красивого внеЩнего вида (защитнодекоративные) никелирование, хромирование, серебрение и золочение в) повышение электрической проводимости меднение, серебрение, золочение г) повышение твердости и износостойкости хромирование, родирование, палладирование д) получение магнитных пленок осаждение сплавов никель — кобальт и железо — никель е) улучшение отражательной способности поверхности серебрение, родирование, палладирование, хромирование ж) улучшение способности к пайке лужение, осаждение сплава олово — свинец з) уменьшение коэффициента трения свинцевание, хромирование, осаждение сплавов олово — свинец, индий — свинец и др. [c.424]
При выборе материалов токоотводов положительных электродов аккумуляторов важно обеспечить их практическую пассивность (при сохранении электрической проводимости) в условиях заряда (т. е. при анодной поляризации до весьма высоких потенциалов). Для этой цели широко применяются в растворах серной кислоты (в кислотных аккумуляторах) свинец или его сплавы в растворах щелочей (в различного типа аккумуляторах с положительным электродом на основе Ы100Н) — никелированная сталь или спеченный никелевый порошок. [c.58]
Лучи, испускаемые радиоактивными элементами, проникают в свинец на несколько сантиметров космические лучи имеют более короткую длину волны (а возможно, и другую природу) и проникают в землю на сотни метров. Радиоволны, характеризующиеся значительно большими длинами волн, не взаимодействуют с веществом, если оно не обладает проводимостью. Лауэ первый показал, что рентгеновские лучи имеют длину волны такого же порядка величины, как межатомные расстояния в кристаллах, и что эти расстояния MOHIHO вычислить из наблюдаемой интерференционной картины. [c.26]
Для электроосаждения меди промышленное значение имеют только щелочные электролиты, так как основным металлом является преимущественно железо. Несмотря на большую ядовитость, до сих пор еще употребляются цианистые растворы. Раньше, чтобы получить достаточно гладкое покрытие, приходилось работать при низких плотностях тока, теперь же с помощью так называемых электролитов высокой производительности можно получать толстые слои при более чем десятикратной плотности тока (табл. 14.1). Это стало возможным благодаря высокой концентрации ионов меди и повышению проводимости раствора добавкой едких щелочей. При этом, в отличие от обычной практики, необходимо работать при 80° С, если нужно полностью использовать раствор. Несмотря на высокую температуру, растворенные вещества не разлагаются, и при этом можно рассчитывать на 100%-ный выход по току. В обычных медных электролитах, как и в растворах Рошель , выход по току составляет 50—70%. Электроды должны быть чистыми и свободными от примесей растворимых солей посторонних металло1В. Для медных электролитов вредными считаются хромовая кислота, свинец (более 0,04 г/л) и цинк (более 1 г/л). Малые концентрации свинца (менее 0,04 г/л) в электролитах Рошель способствуют образованию блестящего покрытия [4]. [c.681]
Внутреннее сопротивление аккумулятора складывается из сопротивлений аккумуляторных пластин, сепараторов и электролита. Удельная проводимость активной массы пластин (двуокись свинца и губчатый свинец) в заряженном состоянии близки к проводимости металлического свинца. Активная масса разряженных пластин содержит большое количество сульфата свинца (сернокислый свинец РЬ504), являющегося плохим проводником электрического тока. Поэтому сопротивление пластин зависит от степени заряженности аккумулятора. Минимальное сопротивление пластин соответствует полной заряженности аккумулятора. По мере [c.30]
При введении 3 ат. % элементов IV группы у сплавов трех составов, содержащих кремний, германий и олово, наблюдается дальнейшее снижейие проводимости и повышение энергии активации электропроводности. У стеклообразного сплава, содержащего свинец, который может быть получен только в режиме быстрого охлаждения, наоборот, наблюдается повышение проводимости и снижение энергии активации электропроводности в результате участия в проводимости образовавшихся микровключений PbSe. [c.182]
В ряде работ, проведенных Е. К. Венстрем в нашей лаборатории [22, 23], было показано, что нри поляризации поверхности хрупких твердых тел, обладающих электронной проводимостью (пирит, графит), а также металлов (таллий, цинк, свинец, теллур) в водных растворах электролитов твердость Н изменяется в зависимости от скачка потенциала ф на границе твердое тело — раствор аналогично поверхностному натяжению а на поверхности ртуть — раствор соответственно клас-Оической электроканиллярно кривой а = а(ф) (электрокапиллярные кривые описываются уравнением Оа/Зф = в, где 1а— поверхностная плотность заряда) с характерным максимумом для незаряженной поверхности и спаданием Н или а при заряжении в обе стороны, независимо от знака заряда [22, 23]. [c.45]
Для многих твердых мембран создать контакт с металлом, входящим в виде иона в состав мембранной труднорастворимой соли, без существенного ухуд-щения их характеристик по ряду причин очень трудно. Поэтому перспективность полностью твердофазных электродов является дискуссионной. Особенно сложными в отнощении обратимого перехода от ионной к электродной проводимости мембраны к металлической проводимости внутреннего контакта являются монокристаллические ЬаРз-мембраны с анионной функцией. Для последних не подходит в качестве проводника ни металлический лантан, ни контакты, применяемые в галогенсеребряных электродах, а желателен внутренний контакт с анионной проводимостью. В работе [268] испытаны металлические слои, нанесенные на монокристаллическую мембрану напылением металлов Ад, Аи, А1, РЬ изучены также слои, полученные путем заливания внутрь мембраны низкотемпературных сплавов (олово и свинец). Использовали также и ртутный контакт. [c.113]
Электропроводность и электросопротивление. Свинец — плохой проводник электриче-смого тока, и по отношению к серебру его проводимость составляет меньше ОД. [c.333]
* Удельное сопротивление полупроводников сильно зависит от наличия примесей в материале, что делает их полезными в твердотельной электронике. Ссылки: 1. Джанколи, Дуглас К., Физика, 4-е изд., Прентис Холл, (1995). 2. Справочник CRC по химии и физике, 64-е изд. 3. Википедия, Удельное электрическое сопротивление и проводимость. | Индекс Таблицы Ссылка | |||||||||||
Промышленное: Руководство по проектированию — электрическая и теплопроводность
Фото © 1998 AMP INC.Электропроводность — это основная характеристика, отличающая медь от других металлов. Из коммерчески полезных металлов медь уступает только серебру. Но медные сплавы обладают широким диапазоном проводимости. Существуют сотни металлических лент из медных сплавов, из которых можно выбирать, и некоторые из них имеют такую же низкую проводимость, как у железа. Еще больше усложняет ситуацию то, что вариации термической и механической обработки могут вызвать глубокие изменения проводимости. А металлы с самой высокой прочностью часто имеют самую низкую проводимость.Такие сплавы могут не подходить для применения в сильноточных соединителях.
Электропроводность полосовых металлов из медного сплава измеряется относительно стандартного слитка из «чистой» меди, которому давно присвоено значение 100. Таким образом, когда говорят, что латунь содержит 28% IACS, это означает, что удельная электропроводность составляет 28% от этот стандарт. [«IACS» — это международный стандарт отожженной меди]. Благодаря усовершенствованию технологий рафинирования металлов технически чистая медь сегодня имеет немного лучшую проводимость (101% IACS), чем стандартная.
Единая система нумерации (UNS) не классифицирует медные сплавы напрямую на группы с аналогичной проводимостью. Но он определяет «медь» как «медь, у которой установленное минимальное содержание меди составляет 99,3% или выше». Далее в нем говорится, что «сплавы с высоким содержанием меди» — это «… сплавы с… менее 99,3%, но более 96%…». Содержание меди имеет фундаментальное значение для проводимости медных сплавов. Однако различные легирующие элементы, добавленные в медь, по-разному влияют на проводимость меди.Серебро, например, не вызывает измеримого эффекта, тогда как незначительное количество фосфора может сильно снизить проводимость.
Теплопроводность также является важным параметром в конструкции разъема. Внутри семейств сплавов теплопроводность обычно связана с электропроводностью. Сплавы с более высокой электропроводностью будут иметь более высокую теплопроводность. Это удобно, так как теплопроводность довольно сложно измерить, в то время как электропроводность или обратное ей удельное сопротивление легко измерить.
Сплавы с более высоким удельным сопротивлением (r) будут тратить больше энергии, поскольку тепло, выделяемое электрическим током (I), пропорционально I 2 , умноженному на сопротивление. Что еще более важно, выделяемое тепло приведет к повышению температуры разъема с потенциально неблагоприятными последствиями для характеристик разъема и его окружения. Сплавы с более высокой теплопроводностью позволяют конструктору рассеивать часть этого тепла, сводя к минимуму повышение температуры. Такая высокая проводимость обычно является востребованным свойством сплавов соединителей.
| Атомный номер | 29 | |||
| Атомный вес | 63,54 | |||
| Структура решетки: гранецентрированная кубическая | ||||
| Плотность | ||||
| Стандартное значение IEC (1913) | 8.89 | г / см 3 | 0,321 | фунт / дюйм 3 |
| Типичное значение при 20 ° C | 8,92 | г / см 3 | 0,322 | фунт / дюйм 3 |
| при 1083 ° C (твердый) | 8,32 | г / см 3 | 0,300 | фунт / дюйм 3 |
| при 1083 (жидкость) | 7,99 | г / см 3 | 0.288 | фунт / дюйм 3 |
| Температура плавления | 1083 | ° С | 1981 | ° F |
| Температура кипения | 2595 | ° С | 4703 | ° F |
| Линейный коэффициент теплового расширения при: | ||||
|---|---|---|---|---|
| -253 ° C, -423 ° F | 0,3 х 10 -6 | ° С | 0,17 x 10 -6 | ° F |
| -183 ° C, -297 ° F | 9.5 х 10 -6 | ° С | 5,28 x 10 -6 | ° F |
| от -191 ° C до 16 ° C, -312-61 ° F | 14,1 х 10 -6 | ° С | 7,83 х 10 | ° F |
| от 25 ° C до 100 ° C, 77-212 ° F | 16,8 х 10 -6 | ° С | 9,33 x 10 -6 | ° F |
| от 20 ° C до 200 ° C, 68-392 ° F | 17.3 х 10-6 | ° С | 9,61 x 10 -6 | ° F |
| от 20 ° C до 300 ° C, 68-572 ° F | 17,7 x 10 -6 | ° С | 9,83 x 10 -6 | ° F |
| Удельная теплоемкость (теплоемкость) при: | ||||
| -253 ° C. -425 ° F | 0,013 | Дж / г ° C | 0,0031 | БТЕ / фунт ° F |
| -150 ° C, -238 ° F | 0.282 | Дж / г ° C | 0,0674 | БТЕ / фунт ° F |
| -50 ° C, -58 ° F | 0,361 | Дж / г ° C | 0,0862 | БТЕ / фунт ° F |
| 20 ° C, 68 ° F | 0,386 | Дж / г ° C | 0,0921 | БТЕ / фунт ° F |
| 100 ° C, 212 ° F | 0,393 | Дж / г ° C | 0,0939 | БТЕ / фунт ° F |
| 200 ° C, 392 ° F | 0,403 | Дж / г ° C | 0.0963 | БТЕ / фунт ° F |
| Теплопроводность при: | ||||
| -253 ° C, -425 ° F | 12,98 | Вт-см / см 2 · ° C | 750 | БТЕ / фут / фут 2 ч ° F |
| -200 ° C, -328 ° F | 5,74 | Вт-см / см 2 · ° C | 330 | БТЕ / фут / фут 2 ч ° F |
| -183 ° C, -297 ° F | 4,73 | Вт-см / см 2 · ° C | 270 | БТЕ / фут / фут 2 ч ° F |
| -100 ° C, -148 ° F | 4.35 | Вт-см / см 2 · ° C | 252 | БТЕ / фут / фут 2 ч ° F |
| 20 ° C, 68 ° F | 3,94 | Вт-см / см 2 · ° C | 227 | БТЕ / фут / фут 2 ч ° F |
| 100 ° C, 212 ° F | 3,85 | Вт-см / см 2 · ° C | 223 | БТЕ / фут / фут 2 ч ° F |
| 200 ° C, 392 ° F | 3,81 | Вт-см / см 2 · ° C | 220 | БТЕ / фут / фут 2 ч ° F |
| 300 ° C, 572 ° F | 3.77 | Вт-см / см 2 · ° C | 217 | БТЕ / фут / фут 2 ч ° F |
| Электропроводность (объем) при: | ||||
| 20 ° C, 68 ° F (отожженный) | 58,0-58,9 | МС / м (мОм · мм 2 ) | 100,0-101,5 | % МАКО |
| 20 ° C, 68 ° F (полностью холодная деформация) | 56,3 | МС / м (мОм · мм 2 ) | 97.0 | % МАКО |
| Удельное электрическое сопротивление (объем) при: | ||||
| 20 ° C, 68 ° F (отожженный) | 0,017241-0,0170 | Ом · мм 2 / м | 10,371-10,2 | Ом (круговых мил / фут) |
| 20 ° C, 68 ° F (отожженный) | 1,7241–1,70 | мкОм · см | 0,6788-0,669 | мкОм-дюйм |
| 20 ° C, 68 ° F (полностью холодная деформация) | 0.0178 | Ом · мм 2 / м | 10,7 | Ом (круговых мил / фут) |
| 20 ° C, 68 ° F (полностью холодная деформация) | 1,78 | мкОм · см | 0,700 | мкОм-дюйм |
| Удельное электрическое сопротивление (масса) при 20 ° C, 68 ° F (отожженный) | ||||
| Обязательный максимум | 0,15328 | Ом · г / м 2 | 875,4 | Ом · фунт / миля 2 |
| Температурный коэффициент электрического сопротивления (a) при 20 ° C ° F: Отожженная медь , 100% IACS (применимо от от -100 ° C до 200 ° C, от 212 ° F до 392 ° F) | 0.00393 | ° С | 0,00218 | ° F |
| Полностью холодная деформация Медь 97% IACS (применимо от 0 ° C до 100 ° C, 68-212 ° F) | 0,00381 | ° С | 0,00238 | ° F |
| Модуль упругости (растяжения) при 20 ° C :, 68 ° F | ||||
| Отожженный | 118 000 | МПа | 17 х 103 | KSi |
| Холодная обработка | 118 000–132 000 | МПа | 17-19 х 10 3 | KSi |
| Модуль жесткости (кручение) при 20 ° C, 68 ° F | ||||
| Отожженный | 44 000 | МПа | 6.4 х 10 3 | KSi |
| Холодная обработка | 44 000–49 000 | МПа | 6,4-7 x 10 3 | KSi |
| Скрытая теплота плавления | 205 | Дж / г | ||
| Электрохимический эквивалент для: | ||||
| Cu ++ | 0,329 | мг / ц | ||
| Cu + | 0.659 | мг / ц | ||
| Нормальный потенциал электрода (водородный электрод) для: | ||||
| Cu ++ | -0,344 | В | ||
| Cu + | -0,470 | В |
Медь устанавливает стандарт проводимости — Leonardo Energy
Медь — лучший выбор для электрических проводников, поскольку она имеет самую высокую электрическую и теплопроводность среди коммерческих металлов
Фактически, все металлы проверяются по электропроводности меди — в 1913 году Международная электротехническая комиссия определила Международный стандарт отожженной меди (IACS) с точки зрения электропроводности меди, установив его на уровне 100% IACS (= 58.00 мс / м). С 1913 года технология обработки улучшилась до такой степени, что коммерчески производимая медь с высокой проводимостью (HCC) обычно достигает или превышает электрическую проводимость 102% IACS. Только серебро при 106% IACS является более проводящим. Однако его высокая стоимость в сочетании с низким пределом прочности на разрыв ограничивает его использование в особых случаях. Для сравнения, чистый алюминий имеет электропроводность всего 61% по шкале IACS, а алюминиевые сплавы работают еще хуже.
Относительные характеристики металлов аналогичны, когда дело доходит до теплопроводности — серебро на 9% проводнее, чем медь, а алюминий — на 63%.
Преимущество превосходной электропроводности меди состоит в том, что поперечное сечение проводника, необходимое для проведения заданного тока, как минимум на 40% меньше. Для сборных шин, изолированных проводов и кабелей это дополнительно означает меньшее использование материала для изоляции, оболочки и брони, а также меньшие размеры защитной оболочки, что является большим преимуществом в конструкциях с ограниченным пространством. Для эмалированных проводов, используемых в электродвигателях и трансформаторах, это означает меньшие щели и окна обмоток, что приводит к меньшему количеству магнитного материала, меньшим размерам оборудования, меньшим размерам строительных фундаментов и меньшим требованиям к пространству.
Когда учитывается и теплопроводность, тепло, выделяемое при прохождении электрического тока, намного быстрее рассеивается медным проводником, что приводит к более однородным температурам по его поперечному сечению, что позволяет избежать горячих точек. Это особенно важно в условиях перегрузки, например, при пуске двигателей непосредственно от сети, когда токи могут возрастать до 6 раз и за короткий период выделяется большое количество тепла. Меньший диаметр проводника также означает, что тепло должно проходить более короткий путь к поверхности, что делает передачу еще более быстрой.Вместе с гораздо более высокой температурой плавления металла проводники из меди могут, таким образом, выдерживать более высокие условия перегрузки без размягчения или потери механических свойств, таких как рекристаллизация или ползучесть, которые являются термоактивированными процессами и масштабируются примерно в соответствии с абсолютной температурой плавления. Эти свойства также полезны в таких приложениях, как коммутаторы. Легирование небольшим количеством серебра может еще больше повысить температуру размягчения.
Еще один аспект, который следует учитывать, — это совершенно другое влияние на проводимость из-за оксидов, которые неизбежно образуются на поверхности как меди, так и алюминия при воздействии воздуха на соединения и выводы.Оксиды алюминия — твердые, стойкие и эффективные электроизоляционные материалы, тогда как оксиды меди более мягкие и проводящие. В результате соединения и концевые заделки с медью редко перегреваются и не требуют подготовки поверхности для использования соединений, ингибирующих образование оксидов.
Список литературы
- Медь с высокой проводимостью для электротехники, публикация ECI No. Cu0232, февраль 2016 г. Информационный документ
- — Сравнительная оценка медных и алюминиевых проводов и кабелей в строительных системах, публикация ECI No.Cu0172, декабрь 2015 г.
Почему медь является выбором №1 для электрических соединителей
На протяжении почти 200 лет медь была предпочтительным материалом для электрических соединителей. Медь использовалась в электропроводке с момента изобретения электромагнита и телеграфа в начале 1800-х годов и получила еще большее распространение с изобретением телефона в 1876 году. Сегодня медные электрические соединители все еще используются в телекоммуникациях, а также в электроснабжении. генерация, распределение и передача.
Почему медь используется в большинстве электрических проводов?
Все металлы обладают некоторым сопротивлением электрическому току, поэтому для протекания тока им требуется источник питания. Чем ниже уровень удельного сопротивления, тем больше у металла электропроводность. Медь имеет низкое удельное сопротивление и поэтому является отличным проводником.
Медь также обладает меньшей окислительной способностью, чем другие металлы. Окисление происходит, когда кислород и влага в воздухе вступают в реакцию с поверхностью металла.Эта реакция разъедает металл и образует пленочное покрытие, подобное ржавчине на стали. Медь не ржавеет, но образует зеленоватую патину, называемую оксидом меди. Однако, в отличие от ржавчины, это покрытие фактически защищает металл от дальнейшей коррозии и не влияет на проводимость.
Чем отличается алюминиевая проводка от медной?
В то время как алюминий можно использовать для электрических нужд, медь во многих отношениях лучше. Во-первых, алюминий имеет более низкую проводимость, чем медь, а также более склонен к окислению.Оксид алюминия, образующийся на поверхности, не является проводящим, как оксид меди, а это означает, что он будет мешать прохождению электричества. Чтобы бороться с этим окислением, алюминий необходимо покрыть антиоксидантным кремом.
Алюминиевые электрические разъемы также могут вызывать проблемы с безопасностью. Алюминий расширяется и сжимается при нагревании и охлаждении, поэтому алюминиевая проводка со временем может расшататься, создавая опасность пожара. Эти проблемы безопасности можно уменьшить, но для этого требуются особые соображения, такие как специальные приспособления, предназначенные для алюминиевой проводки, прерыватели дугового замыкания и медный провод «скругления» к концам алюминиевых проводов.Напротив, медная проводка более безопасна в использовании и требует меньших мер предосторожности.
Какие лучшие практики для медных электрических соединителей?
Хотя у меди меньше проблем с безопасностью, чем у алюминия, все же электричество опасно. Работая над проектом электропроводки, обязательно соблюдайте соответствующие меры безопасности.
При использовании медных электрических проводов убедитесь, что:
- Используйте медный соединитель, соответствующий размеру и количеству подключаемых проводов.
- Используйте только электрические разъемы, внесенные в список UL (Underwriters Laboratories).
- Убедитесь, что концы проводов полностью закрыты разъемом. Изолента не является безопасной альтернативой для покрытия оголенного провода.
- При подключении ранее соединенных проводов можно повредить концы. Обрежьте концы и заново снимите изоляцию, чтобы обеспечить максимально безопасное соединение.
- По завершении проверьте надежность соединения, осторожно потянув за провода.
Mead Metals, Inc. предлагает медные изделия различных размеров и форм. Мы также можем поддерживать объемы для удовлетворения больших и малых потребностей в меди. Если вам нужна медная катушка или медный лист, компания Mead Metals вам поможет.
Электропроводность деформируемой меди и медных сплавов
При определении использования меди и медных сплавов наиболее важными свойствами являются электрическая проводимость, теплопроводность, коррозионная стойкость, обрабатываемость, усталостные характеристики, пластичность, формуемость и прочность.Кроме того, медь приятного цвета, немагнитна и легко покрывается гальваническим покрытием или лаком. Медь также удовлетворительно поддается сварке, пайке и пайке.
Когда желательно улучшить некоторые из этих основных свойств, особенно прочность, и когда такое улучшение не может быть достигнуто без ущерба для каких-либо других свойств, кроме тех, которые имеют ограниченное значение для предполагаемого применения, легирование часто решает проблему, и такие широко используемые Вследствие этого были разработаны такие коммерческие материалы, как латунь, свинцовая латунь, бронза, медно-никелевые сплавы, никелевые ленты и специальные бронзы.
При определении использования меди и медных сплавов свойства основных значение имеют электропроводность, теплопроводность, коррозионная стойкость, обрабатываемость, усталостные характеристики, пластичность, формуемость и прочность. В Кроме того, медь приятного цвета, немагнитна и легко обрабатывается покрытие или лакировка. Медь также удовлетворительно поддается сварке, пайке и пайке.
Когда желательно улучшить некоторые из этих основных свойств, особенно прочность, и когда такое улучшение может быть достигнуто без ущерба для других свойств за исключением тех, которые имеют ограниченное значение для предполагаемого применения, легирование часто решает проблема, и такие широко используемые коммерческие материалы, как латунь, свинцовые латуни, разработаны бронзы, медно-никелевые сплавы, никелевая лента и специальные бронзы. в результате.Номинальный состав основных сплавов приведен в таблице 1.
Наибольшая область применения меди связана с высоким электрическим током. проводимость металла. Причины использования меди в электротехнике проводников и в производстве всех видов электрического оборудования так часто понял, что в подробном обсуждении нет необходимости. Однако даже в электрическом промышленность, одна только высокая проводимость не придает меди большой экономической ценности; это скорее сочетание этого свойства с высокой устойчивостью к коррозии и простотой формуемость.Даже с очень высокой электропроводностью материал, который не может легко вытягиваться или изготавливаться или подвергаться быстрой коррозии при воздействии нормальные атмосферные условия были бы непрактичными в электротехнической промышленности.
Медь с твердой электролитической смолой является предпочтительным материалом для токопроводящих члены. Электропроводность составляет 101% IACS (таблица 2) в мягком состоянии при 220 МПа. предел прочности при растяжении и 97% в подпружиненном состоянии при растяжении от 345 до 380 МПа сила.
Температура выше 200 ° C приведет к размягчению меди с твердой смолой до предела прочности. от 300 до 240 МПа. Три серебросодержащих меди сопротивляются размягчению до около 340 ° C и менее подвержены разрыву при ползучести в сильно нагруженных такие детали, как обмотки турбогенераторов и высокоскоростные коммутаторы. Смягчение характеристики важны для таких приложений, как запекаемые коммутаторы. или «выдержанные» при повышенной температуре, чтобы слюда между медью бары.Эта обработка не должна смягчать медь.
Если электролитическая вязкая смола подвергается воздействию температур выше 370 ° C и восстановительные газы, особенно осветительный газ и водород, охрупчивание почти обязательно состоится. Бескислородная медь или медь, раскисленная фосфором, затем указано, по более высокой цене.
Прочность на растяжение всех котлов одинакова при комнатной температуре, хотя небольшие отличия могут повлиять на выбор конкретного проводника.Раскисленная медь без остаточного раскислителя (бескислородная медь) имеет отличную пластичность и используется для глубокой вытяжки и холодной обработки.
Сочетание прочности на разрыв 480 МПа с проводимостью 80% и выше, подходит для точечной сварки и колес для шовной сварки, может быть получен с помощью нагрева обработанная хромом медь. Где предел прочности на разрыв примерно до 1350 МПа и усталость прочность 240 МПа, где штраф 17% проводимости и высокий стоимость терпимая, термообработанная бериллиевая медь может быть использована, если комбинированный эффект температуры окружающей среды и электрического сопротивления детали выдерживает температуры ниже 370 ° C.
Проведение пружин, контактов и тому подобных высоконагруженных элементов, которые также могут должны быть сформированы, может использовать либо хром-медь, либо бериллий-медь. Части формируется мягко, а затем укрепляется термической обработкой. Детали, которые должны быть механически обработанные и высокопроводящие изготавливаются из свободно обрабатываемых котлов. Широко используемый представляет собой теллуровую медь с минимальной проводимостью 90% и обрабатываемостью. от 80 до 90 (автоматная латунь = 100).Свинцованная медь (1% Pb) или сульфидированная медь также используется из-за рейтинга обрабатываемости 80% с большинством других свойств похож на медь. Если требуется предел прочности на разрыв от 440 до 525 МПа при 80% обрабатываемость, термообработанные и твердотянутые формы теллур-никелевой меди могут следует выбирать при условии, что электрическая проводимость составляет 50%.
Детали электросвязи, несущие малые токи, но требующие хороших усталостных свойств из-за сотен тысяч контактов, которые установлены и нарушены, могут быть изготовлен из патронной латуни, чтобы обеспечить подходящий компромисс между прочностью и e электрическая проводимость.Если необходимо учитывать коррозию или сильную усталость, более дорогие, но более прочные никель, фосфорная бронза или бериллиевая медь будет служить.
Таблица 1. Номинальный состав кованых медных материалов.| Сплав | Состав |
| Котлы | |
| Электролитическая вязкая смола (ETP) | 99.90 Cu — 0,04 O |
| Фосфорированный. высокий остаточный фосфор (DHP) | 99,90 Cu — 0,02 P |
| Фосфорированный, с низким содержанием остаточного фосфора (DLP) | 99,90 Cu — 0,005 P |
| озеро | Cu — 8 унций / т Ag |
| Серебрянные (10-15) | Cu — от 10 до 15 унций / т Ag |
| Подшипник со стружкой (25-30) | Cu — от 25 до 30 унций / т Ag |
| Без кислорода (OF) (без остаточных раскислителей) | 99.92 Cu (мин) |
| Бесплатная резка | 99Cu — 1 Pb |
| Бесплатная резка | 99,5 Cu — 0,5 Те |
| Бесплатная резка | 99,4 Cu — 0,6 Se |
| Хром медь (термообработка) | Cu + Cr и Ag или Zn |
| Кадмий медь | 99 Cu — 1 кд |
| Теллур-никелевая медь (термообработка) | 98.4 Cu — 1,1 Ni — 0,5 Те |
| Бериллиевая медь (термообработанная) | Cu — 2 Be — 0,25 Co или 0,35 Ni |
| Обычная латунь | |
| Скольжение% | 95 Cu — 5 Zn |
| Техническая бронза 90% | 90 Cu — 10 Zn |
| Красная латунь 85% | 85 Cu — 15 Zn |
| Низкая латунь 80% | 80 Cu — 20 Zn |
| Картридж латунь 70% | 70 Cu — 30 Zn |
| Желтая латунь 65% | 65 Cu — 35 Zn |
| Muntz metal | 60 Cu — 40 Zn |
| Саморезные латуни | |
| Свинцованная техническая бронза (пруток) | 89 Cu — 9.25 Zn — 1,75 Pb |
| Лента с выводами из латуни (B121-3) | 65 Cu — 34 Zn — 1 Pb |
| Лента с выводами из латуни (B121-5) | 65 Cu — 33 Zn — 2 Pb |
| Трубка из свинцовой латуни (B135-3) | 66 Cu — 33,5 Zn — 0,5 Pb |
| Трубка из свинцовой латуни (B135-4) | 66 Cu — 32.4 Zn — 1,6 Pb |
| Латунный стержень со средними выводами | 64,5 Cu — 34,5 Zn — 1 Pb |
| Латунный прут с высоким содержанием свинца | 62,5 Cu — 35,75 Zn — 1,75 Pb |
| Пруток латунный автоматный (B16) | 61,5 Cu — 35,5 Zn — 3 Pb |
| Ковка из латуни | 60 Cu — 38 Zn — 2 Pb |
| Архитектурная бронза | 57 Cu — 40 Zn — 3 Pb |
| Разные латуни | |
| Адмиралтейство (заторможено) | 71 Cu — 28 Zn -1 Sn |
| Морская латунь | 60 Cu — 39.25 Zn — 0,75 Sn |
| Свинцовая морская латунь | 60 Cu — 37,5 Zn — 1,75 Pb — 0,75 Sn |
| Алюминиевая латунь (ингибированная) | 76 Cu — 22 Zn — 2 Al |
| Марганцевая латунь | 70 Cu — 28,7 Zn — 1,3 Mn |
| Пруток из марганцевой бронзы A (B138) | 58.5 Cu — 39 Zn — 1,4 Fe — 1 Sn — 0,1 Mn |
| Пруток из марганцевой бронзы B (B138) | 65,5 Cu — 23,3 Zn — 4,5 Al — 3,7 Mn — 3 Fe |
| Фосфорная бронза | |
| Оценка отлично | 95 Cu — 5 Sn |
| Марка В (пруток, В139, сплав В1) | 94 Cu — 5 Sn — 1 Pb |
| Оценка C | 92 Cu — 8 Sn |
| Оценка D | 90 Cu — 10 Sn |
| Оценка E | 98.75 Cu — 1,25 Sn |
| 444 бронзовый стержень (B139, сплав B2) | 88 Cu — 4 Zn — 4 Sn — 4 Pb |
| Разные бронзы | |
| Кремниевая бронза А | Cu — 3 Si — 1 Mn |
| Кремниевая бронза B | Cu — 1,75 Si — 0,3 Mn |
| Алюминиевая бронза, 5% | 95Cu — 5 Al |
| Алюминиевая бронза, 7% | 91 Cu — 7 Al — 2 Fe |
| Алюминиевая бронза, 10% | Cu — 9.5 Al |
| Алюминиево-кремниевая бронза | 91 Cu — 7 Al — 2 Si |
| Никельсодержащие сплавы | |
| Медно-никель, 10% | 88,5 Cu — 10 Ni — 1,5 Fe |
| Медно-никель, 30% | 69,5 Cu — 30 Ni — 0,5 Fe |
| Нейзильбер А | 65 Cu — 17 Zn — 18 Ni |
| Нейзильбер B | 55 Cu — 27 Zn — 18 Ni |
| Пруток из никелевого серебра со свинцом (B151) | 62 Cu — 19 Zn — 18 N — 1 Pb |
| Сплав | % МАКО |
| Котлы | |
| Электролитический (ETP) | 101 |
| Серебро, 8 унций / т | 101 |
| Серебрянные, от 10 до 15 унций / т | 101 |
| Серебрянные, от 25 до 30 унций / т | 101 |
| Бескислородный (OF) | 101 |
| Фосфорированный (DLP) | 97 к 100 |
| Автоматическая резка (S, Te или Pb) | От 90 до 98 |
| Хромовые котлы | От 80 до 90 |
| Фосфорированный (DHP) | От 80 до 90 |
| Кадмий медь (1%) | От 80 до 90 |
| Теллур-никелевая медь | 50 |
| Медные сплавы | |
| Латунь | От 25 до 50 |
| Фосфорная бронза E | От 25 до 50 |
| Морская латунь | От 25 до 50 |
| Адмиралтейство | От 25 до 50 |
| Фосфорная бронза A, C, D | От 10 до 20 |
| Алюминиевая бронза, 5% | От 10 до 20 |
| Кремниевая бронза B | От 10 до 20 |
| Бериллиевая медь | От 10 до 20 |
| Медно-никель, 30% | От 5 до 15 |
| Нейзильбер | От 5 до 15 |
| Алюминиевая бронза (более 5% Al) | От 5 до 15 |
| Кремниевая бронза А | От 5 до 15 |
Все значения приведены для отожженного состояния.Холоднодеформированные сплавы могут быть до 5 пунктов ниже. Составы приведены в таблице 1.
Что такое электропроводность медных сплавов — определение
Медные сплавы — это сплавы на основе меди, в которых основными легирующими элементами являются Zn, Sn, Si, Al, Ni. Сплавы на основе меди представляют собой в основном твердые растворы замещения, в которых растворенные или примесные атомы заменяют или замещают основные атомы. Некоторые особенности атомов растворенного вещества и растворителя определяют степень растворения первых во втором.Они выражаются в виде правил Юма – Ротери . Существует 400 различных составов меди и медных сплавов свободно сгруппированных по категориям: медь, сплавы с высоким содержанием меди, латуни, бронзы, медно-никелевый сплав, медь-никель-цинк (нейзильбер), свинцовая медь и специальные сплавы. Кроме того, ограниченное количество медных сплавов может быть упрочнено термической обработкой; следовательно, для улучшения этих механических свойств необходимо использовать холодную обработку и / или легирование твердым раствором.
Медь и ее сплавы обладают отличной электропроводностью . Электропроводность меди составляет 97% от проводимости серебра. Из-за своей гораздо более низкой стоимости и большего количества медь традиционно была стандартным материалом, используемым для передачи электроэнергии. Однако алюминий обычно используется в воздушных высоковольтных линиях электропередачи, поскольку он имеет примерно половину веса и более низкую стоимость по сравнению с медным кабелем с сопоставимым сопротивлением. При заданной температуре теплопроводности и удельной электропроводности металлов равны пропорционально , но повышение температуры увеличивает теплопроводность при уменьшении электропроводности.Это поведение количественно выражено в законе Видемана – Франца .
Типы медных сплавов
Как уже было написано, существует около 400 различных составов меди и медных сплавов, которые свободно сгруппированы по категориям: медь, сплав с высоким содержанием меди, латунь, бронза, медь-никель, медь-никель-цинк (нейзильбер), свинцовая медь и специальные сплавы. В следующих пунктах мы суммируем ключевые свойства выбранных материалов на основе меди.
- Электролитическая смола (ЭТП) медь .Электролитическая вязкая пековая медь UNS C11000 — это чистая медь (с максимальным содержанием примесей 0,0355%), очищенная методом электролитического рафинирования, и это наиболее широко используемый сорт меди во всем мире. ETP имеет минимальный рейтинг проводимости 100% IACS и должен иметь чистоту 99,9%. Он содержит от 0,02% до 0,04% кислорода (типичное). Электропроводка — самый важный рынок для медной промышленности. Сюда входят структурная силовая проводка, силовой распределительный кабель, приборный провод, коммуникационный кабель, автомобильный провод и кабель, а также магнитный провод.Примерно половина всей добываемой меди используется для изготовления электрических проводов и кабельных жил. Чистая медь имеет лучшую электрическую и теплопроводность из всех промышленных металлов. Электропроводность меди составляет 97% от проводимости серебра. Из-за своей гораздо более низкой стоимости и большего количества медь традиционно была стандартным материалом, используемым для передачи электроэнергии.
- Латунь . Латунь — это общий термин для диапазона медно-цинковых сплавов . Латунь может быть легирована цинком в различных пропорциях, что приводит к получению материала с различными механическими, коррозионными и термическими свойствами.Повышенное количество цинка придает материалу повышенную прочность и пластичность. Латуни с содержанием меди более 63% являются наиболее пластичными из всех медных сплавов и формуются с помощью сложных операций холодной штамповки. Латунь имеет более высокую пластичность, чем бронза или цинк. Относительно низкая температура плавления латуни и ее текучесть делают ее относительно легким в литье материалом. Цвет поверхности латуни может варьироваться от красного до желтого в зависимости от содержания цинка. Некоторые из распространенных применений латунных сплавов включают бижутерию, замки, петли, шестерни, подшипники, шланговые соединения, гильзы для боеприпасов, автомобильные радиаторы, музыкальные инструменты, электронную упаковку и монеты.Латунь и бронза являются общими инженерными материалами в современной архитектуре и в основном используются для кровли и облицовки фасадов из-за их внешнего вида.
- Бронза . Бронзы представляют собой семейство сплавов на основе меди, традиционно легированных оловом, но могут относиться к сплавам меди и других элементов (например, алюминия, кремния и никеля). Бронза несколько прочнее латуни, но при этом обладает высокой степенью коррозионной стойкости. Обычно они используются, когда помимо коррозионной стойкости требуются хорошие свойства при растяжении.Например, бериллиевая медь обладает наибольшей прочностью (до 1400 МПа) из всех сплавов на основе меди.
- Медно-никелевый сплав . Мельхиор — это медно-никелевый сплав, который обычно содержит от 60 до 90 процентов меди и никеля в качестве основного легирующего элемента. Два основных сплава — 90/10 и 70/30. Также могут содержаться другие упрочняющие элементы, такие как марганец и железо. Мельхиор обладают отличной устойчивостью к коррозии, вызываемой морской водой. Несмотря на высокое содержание меди, мельхиор имеет серебристый цвет.Добавление никеля к меди также улучшает прочность и коррозионную стойкость, но сохраняет хорошую пластичность.
- Нейзильбер . Нейзильбер, известный также как немецкое серебро, никелевая латунь или альпакка, представляет собой сплав меди с никелем и часто цинком. Например, медный сплав UNS C75700 Нейзильбер 65-12 имеет хорошую коррозионную стойкость и устойчивость к потускнению, а также высокую формуемость. Нейзильбер назван из-за его серебристого цвета, но он не содержит элементарного серебра, если не покрыт металлическим покрытием.
Электропроводность медных сплавов
Электропроводность меди с твердой электролитической смолой (ЭТП) составляет 101% по шкале IACS (около 58.6 мс / м).
Электропроводность картриджной латуни UNS C26000 составляет около 30% IACS (около 17 MS / м).
Удельное электрическое сопротивление и его обратное значение, Электропроводность , является фундаментальным свойством материала, которое количественно определяет, насколько сильно он сопротивляется или проводит электрический ток. Низкое удельное сопротивление указывает на материал, который легко пропускает электрический ток. Символом удельного сопротивления обычно является греческая буква ρ (ро).Единица измерения удельного электрического сопротивления в системе СИ — ом-метр (Ом⋅м). Обратите внимание, что удельное электрическое сопротивление — это не то же самое, что электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление выражается в Ом. В то время как удельное сопротивление — это свойство материала, сопротивление — это свойство объекта.
.