Kobber og aluminium i elektroteknikk

Ingen guider - ingen steder

Kobber (lat. Cuprum) — et av de syv metallene som er kjent fra antikken. Betydelige reserver av kobbermalm finnes i USA, Chile, Russland (Urals), Kasakhstan (Jezkazgan), Canada, Zambia og Zaire.

Kobber er en del av mer enn 150 mineraler, 17 av dem har funnet industriell bruk, inkludert: bornitt (Cu5FeS4), kalkopiritt (kobberkis – CuFeS2), kalkositt (kobberglans – Cu2S), kovellitt (CuS), malakitt (Cu2 (OH) ) 2 [CO3]). Behandlingen av sulfidmalm gir omtrent 80 % av alt utvunnet kobber.

Lokal honning finnes også i naturen.

Rent kobber — formbart og mykt rosa sprøtt metall, ganske tungt, utmerket leder av varme og elektrisitet, lett utsatt for trykkbehandling. Det er disse egenskapene som gjør det mulig å bruke kobberprodukter i elektroteknikk — i dag brukes mer enn 70 % av alt produsert kobber til produksjon av elektriske produkter. For produkter med maksimal elektrisk ledningsevne brukes såkalt «oksygenfritt» kobber. I andre tilfeller er kommersielt rent kobber som inneholder 0,02-0,04% oksygen også egnet.

De viktigste egenskapene til kobber: egenvekt - 8,93 g / cm3, smeltepunkt - 1083 ° C,elektrisk motstand kobber ved 20 ° C 0,0167 Ohm * mm2 / m. Rent kobber har høy elektrisk ledningsevne (nest etter sølv). Denne kvaliteten på kobber brukes i industrien for å lage elektriske samleskinner av kobber.

Kobberskinner er produsert i samsvar med GOST 434-78. Tilstanden kobberskinnene leveres til forbruker i: uoppvarmede (marking-T-hard), glødede (M-soft) og TV-harde samleskinner laget av oksygenfritt kobber.

I deformert tilstand er styrken til kobber høyere enn for glødet metall, og verdiene for elektrisk ledningsevne reduseres.

Legeringer som øker styrken og forbedrer andre egenskaper til kobber oppnås ved å introdusere tilsetningsstoffer i det, som sink, tinn, silisium, bly, aluminium, mangan og nikkel. Mer enn 30 % kobber brukes til legeringer.

Messing - legeringer av kobber med sink (kobber fra 60 til 90% og sink fra 40 til 10%) - sterkere enn kobber og mindre utsatt for oksidasjon. Med tilsetning av silisium og bly til messing økes anti-friksjonsegenskapene, med tilsetning av tinn, aluminium, mangan og nikkel økes anti-korrosjonsbestandigheten. Plater og støpte produkter brukes i maskinbygging, spesielt i kjemisk industri, i optikk og instrumentproduksjon, i produksjon av nett til tremasse- og papirindustrien.

Bronse... Tidligere ble legeringer av kobber (80-94%) og tinn (20-6%) kalt bronse. Det produseres nå lumenløse bronser, oppkalt etter hovedkomponenten etter kobber.

Aluminiumsbronser inneholder 5-11% aluminium, har høye mekaniske egenskaper kombinert med korrosjonsbestandighet.

Blybronse som inneholder 25-33 % bly brukes hovedsakelig til produksjon av lagre som opererer ved høyt trykk og høye glidehastigheter.

Silisiumbronser som inneholder 4-5 % silisium brukes som billige erstatninger for tinnbronser.

Berylliumbronser som inneholder 1,8-2,3% beryllium kjennetegnes av hardhet etter herding og høy elastisitet. Fjærer og fjærprodukter er laget av dem.

Kadmiumbronse - kobberlegeringer med en liten mengde kadmium (opptil 1%) - brukes til fremstilling av vogner for traller, til fremstilling av beslag for vann- og gassrør og i ingeniørfag.

Loddemetaller - legeringer av ikke-jernholdige metaller som brukes til lodding for å oppnå en monolittisk sveisesøm. Blant de harde loddene er det kjent en kobber-sølv-legering (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; resten er sink).

I Russland produseres kobberdekk av flere fabrikker: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky.

Verdensproduksjonen av kobber i 2007 økte med 2,5 % sammenlignet med 2006 og utgjorde 17,76 millioner tonn. Kobberforbruket økte med 4 % i 2007, og Kinas kobberforbruk økte med 25 % fra år til år, mens forbruket av kobber i USA falt kraftig med 20 %.

Aluminium og dets legeringer

Aluminium og en rekke legeringer basert på det brukes i elektroteknikk på grunn av god elektrisk ledningsevne, korrosjonsmotstand, lav egenvekt og, viktigere, lavere kostnader sammenlignet med kobber og dets ledende legeringer.

Avhengig av størrelsen på den elektriske motstanden, er aluminiumslegeringer delt inn i ledende og legeringer med høy elektrisk motstand.

Den spesifikke elektriske ledningsevnen til elektriske aluminiumskvaliteter A7E og A5E er omtrent 60% av ledningsevnen til glødet kobber i henhold til den internasjonale standarden. Teknisk aluminium AD0 og elektrisk aluminium A5E brukes til produksjon av ledninger, kabler og dekk. Lavlegerte aluminiumslegeringer av Al-Mg-Si AD31, AD31E-systemene brukes i den elektriske industrien.

Jordskorpen inneholder 8,8 % aluminium. Det er det tredje mest tallrike grunnstoffet i naturen etter oksygen og silisium og det første blant metaller. Det er en del av leire, feltspat, glimmer. Flere hundre Al-mineraler er kjent (aluminosilikater, bauxitter, alunitter og andre). Det viktigste aluminiummineralet - bauxitt inneholder 28-60% aluminiumoksyd - aluminiumoksyd Al2O3.

I sin rene form ble aluminium oppnådd for første gang av den danske fysikeren H. Oersted i 1825, selv om det er det vanligste metallet i naturen.

Produksjonen av aluminium utføres ved elektrolyse av aluminiumoksid Al2O3 i kryolittsmelte NaAlF4 ved en temperatur på 950 ° C.

De viktigste egenskapene til aluminium: tetthet - 2,7 × 103 kg / m3, spesifikk varme av aluminium ved 20 ° C - 0,21 cal / grader, smeltepunkt - 658,7 ° C, kokepunkt for aluminium - 2000 ° C, koeffisient for lineær utvidelse av aluminium (ved en temperatur på omtrent 20 ° C): — 22,9 × 106 (1 / grader)

Aluminiumslegeringer, som øker styrken og forbedrer andre egenskaper, oppnås ved å introdusere legerende tilsetningsstoffer som kobber, silisium, magnesium, sink, mangan.

Duralumin (duralumin, duralumin, fra navnet på den tyske byen der industriell produksjon av legeringen begynte) - aluminiumsmelte (base) med kobber (Cu: 2,2-5,2%), magnesium (Mg: 0,2-2,7%) mangan (Mn) : 0,2-1 %). Herdet og lagret, ofte foret med aluminium. Det er et konstruksjonsmateriale for luftfart og transportteknikk.

Silumin — lette legeringer av aluminium (base) med silisium (Si: 4-13%), noen ganger opptil 23% og noen andre elementer: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Deler av kompleks konfigurasjon produseres av den, hovedsakelig i bil- og luftfartsindustrien.

Magnalia — aluminiumslegeringer (base) med magnesium (Mg: 1-13%) og andre elementer med høy korrosjonsbestandighet, god sveisbarhet, høy plastisitet. De brukes til å lage støpte støpegods (støpt magnalia), ark, wire, nagler, etc. (Deformerbar Magnalia).

Når det gjelder bruksområde, inntar aluminiumslegeringer andreplassen etter stål og støpejern.

Noen interessante fakta om aluminium:

• opptil 140 mg aluminium er tilstede i kroppen til en voksen,

• 1 kg aluminium i en bil sparer mer enn 10 liter bensin hver 200 tusen kilometer,

• selv epler inneholder aluminium - opptil 150 mg / kg,

• hver 20. av atomene som utgjør det øvre skallet på planeten vår er et aluminiumatom,

• en voksens daglige behov for aluminium er beregnet til 2,45 mg.

Med en lavere spesifikk ledningsevne (ca. 56 % av glødet kobber), tjener aluminiumslederlegeringer samme formål som elektrisk aluminium. Slike legeringer brukes til å møte høy styrke, kryp og andre spesielle krav.Aluminiumsdekk er produsert i henhold til GOST 15176-89 fra legeringer AD31 og AD31T, sjeldnere AD0.

Verdensforbruket av primæraluminium i 2007 var 37,52 millioner tonn, som var 3,184 millioner tonn (eller 9,3%) mer enn i 2006. Verdensproduksjonen av primæraluminium økte i 2007 med 4,024 millioner tonn sammenlignet med 2006 og nådde 38,02 millioner tonn.

Produsenter av kobberprodukter

Den største produsenten av kobber på det russiske markedet - MMC Norilsk Nikkel

Den nest største honningprodusenten i vårt land er UMMC-bedriften.

Den tredje store aktøren på det russiske markedet er Russian Copper Company. CJSC "Russian Copper Company" inkluderer 11 foretak som opererer i fire regioner i Russland, så vel som på Kasakhstans territorium

Det er kobberdekk på markedet fra flere fabrikker: Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirovsky OCM. Kirovsky og Kolchuginsky OCM er en del av OJSC UMMC.

Teknologier og priser

Siden teknologien for produksjon av kobberbusser er kjent og praktisk talt lik i alle fabrikker, kommer pris/kvalitetsforholdet i forgrunnen for forbrukeren. Innenlandske bedrifter - industriledere produserer for tiden kvalitetsprodukter og konkurrerer med hverandre, hovedsakelig på pris. Men når vi snakker om kvaliteten på kobberskinner, er det verdt å merke seg at urenheter, selv i svært små mengder, reduserer den elektriske ledningsevnen til kobber betydelig. Derfor har ekteskapet ingen plass her.

Samtidig tilbyr utenlandske og lokale virksomheter innovative løsninger som lar dem produsere produkter med klart definerte kvalitetsparametere.Dessuten, i spesielt kritiske øyeblikk, foregår produksjonen av kobberdekk i henhold til våre egne, noen ganger originale løsninger.

For eksempel produserer OJSC «KUZOTSM» samlebånd av kobber-sølvlegering. En slik legering overgår kobber i driftsegenskaper og er, i motsetning til legeringen av kobber med kadmium, miljøvennlig. Anlegget produserer også en rekke kritiske elektriske profiler. Spesielt er dette rektangulære elektriske kobberprofiler, som halvstive dekk, solide dekk med økt overflatedekning: dekk med full avrunding av seksjonens små sider med forskjellig hardhet, etc.

Halvstive dekk er produsert for å oppfylle britiske BS1432 overflatekvalitetskrav og for å oppnå halvstive mekaniske egenskaper. Dekkene er laget av et presset emne i to trekkpassasjer med mellomgløding, og etterbehandling gjøres med redusert grad av deformasjon sammenlignet med den tradisjonelle solide dekkproduksjonsordningen.

Dekk med økt overflaterenhet, beregnet for deres påfølgende elektrolytiske belegg med sølv, gir den høyeste elektriske ledningsevnen ved kontaktpunktet, og dette dikterer spesielle krav til deres overflateruhet (Rz≤0,63 mikron i henhold til GOST 2789-73). Ruhetsindikatoren som kreves av kunden ble oppnådd hos KUZOTsM ved en rekke teknologiske metoder - bruk av økte totale reduksjoner under tegning, ekstra forberedelse av trekkoverflaten før ferdigstillelse av tegningen og tilsvarende bearbeiding av en spesialformet kanal fra kompositt- og monolittiske dyser . Ovennevnte garanterte ruhetsnivå (Rz≤0,63 mikron) tillater påføring av belegg med en gitt tykkelse jevnt på overflaten av dekket.På denne måten er det mulig å lage kontaktflater med lav kontaktmotstand og høy elektrisk ledningsevne.

Dekk med full avrunding av de små sidene av seksjonen, det vil si med en krumningsradius lik halvparten av dekkets tykkelse, har visse fordeler i forhold til tradisjonelle: slitestyrken til det isolerende belegget øker på grunn av fraværet av bøyninger i hjørnene av profilen oppnås betydelige besparelser av kobber, og indikatorene for fordelingen av gjeldende belastning på seksjonen er forbedrede dekk.

Om noen måneder bør forholdet mellom russiske produsenter av elektriske produkter og deres utenlandske konkurrenter flytte til et nytt stadium. Dette på grunn av inntreden i WTO. På den ene siden åpner tilslutning til WTO et utenlandsk marked for russiske produsenter. På den annen side betyr tilslutning til WTO en obligatorisk reduksjon av importavgifter, som bør reduseres med nesten en og en halv gang på 3 4 år. Hovedkonkurransen vil være i kvaliteten på produktene.

N. Alexandrov. Metaller og priser