Meď a hliník v elektrotechnike

Žiadni sprievodcovia – nikde

Meď (lat. Cuprum) — jeden zo siedmich kovov známych zo staroveku. Významné zásoby medenej rudy sa nachádzajú v USA, Čile, Rusku (Ural), Kazachstane (Jezkazgan), Kanade, Zambii a Zairu.

Meď je súčasťou viac ako 150 minerálov, z ktorých 17 našlo priemyselné využitie, vrátane: bornitu (Cu5FeS4), chalkopyritu (pyrit medi — CuFeS2), chalkocitu (lesk medi — Cu2S), covelitu (CuS), malachitu (Cu2 ( OH )2 [C03]). Spracovanie sulfidických rúd poskytuje asi 80 % všetkej vyťaženej medi.

Miestny med sa nachádza aj v prírode.

Čistá meď — kujný a mäkký ružový krehký kov, pomerne ťažký, výborný vodič tepla a elektriny, ľahko podlieha tlakovému spracovaniu. Práve tieto vlastnosti umožňujú využitie medených výrobkov v elektrotechnike — v súčasnosti sa viac ako 70 % všetkej vyrobenej medi používa na výrobu elektrotechnických výrobkov. Pre výrobky s maximálnou elektrickou vodivosťou sa používa takzvaná „bezkyslíková“ meď. V iných prípadoch je vhodná aj komerčná čistá meď obsahujúca 0,02 až 0,04 % kyslíka.

Hlavné vlastnosti medi: špecifická hmotnosť - 8,93 g / cm3, teplota topenia - 1083 ° C,elektrický odpor meď pri 20 ° C 0,0167 Ohm * mm2 / m. Čistá meď má vysokú elektrickú vodivosť (druhá po striebre). Táto kvalita medi sa používa v priemysle na výrobu elektrických prípojníc z medi.

Medené prípojnice sa vyrábajú v súlade s GOST 434-78. Stav, v ktorom sú medené prípojnice dodávané spotrebiteľovi: neohrievané (označenie-T-tvrdé), žíhané (M-soft) a TV-tvrdé prípojnice vyrobené z bezkyslíkatej medi.

V deformovanom stave je pevnosť medi vyššia ako pevnosť žíhaného kovu a hodnoty elektrickej vodivosti sú znížené.

Zliatiny, ktoré zvyšujú pevnosť a zlepšujú ďalšie vlastnosti medi, sa získavajú pridaním prísad do nej, ako je zinok, cín, kremík, olovo, hliník, mangán a nikel. Viac ako 30 % medi sa používa na zliatiny.

Mosadz - zliatiny medi so zinkom (meď od 60 do 90% a zinok od 40 do 10%) - pevnejšie ako meď a menej náchylné na oxidáciu. Pridaním kremíka a olova do mosadze sa zvyšujú jeho vlastnosti proti treniu, pridaním cínu, hliníka, mangánu a niklu sa zvyšuje odolnosť proti korózii. Plechy a liate výrobky sa používajú v strojárstve, najmä v chemickom priemysle, v optike a výrobe nástrojov, pri výrobe sietí pre celulózový a papierenský priemysel.

Bronz... Predtým sa zliatiny medi (80-94%) a cínu (20-6%) nazývali bronz. Teraz sa vyrábajú bezlúmenové bronzy pomenované podľa hlavnej zložky po medi.

Hliníkové bronzy obsahujú 5-11% hliníka, majú vysoké mechanické vlastnosti kombinované s odolnosťou proti korózii.

Olovené bronzy s obsahom 25-33% olova sa používajú najmä na výrobu ložísk pracujúcich pri vysokom tlaku a vysokých klzných rýchlostiach.

Kremíkové bronzy s obsahom 4-5% kremíka sa používajú ako lacné náhrady cínových bronzov.

Berýliové bronzy s obsahom 1,8-2,3% berýlia sa vyznačujú tvrdosťou po vytvrdnutí a vysokou elasticitou. Vyrábajú sa z nich pružiny a pružinové výrobky.

Kadmiové bronzy — zliatiny medi s malým množstvom kadmia (do 1 %) — sa používajú pri výrobe vozíkov na vozíky, na výrobu armatúr pre vodovodné a plynové potrubia a v strojárstve.

Spájky — zliatiny neželezných kovov používané pri spájkovaní na získanie monolitického zvarového švu. Medzi tvrdými spájkami je známa zliatina medi a striebra (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; zvyšok je zinok).

V Rusku medené pneumatiky vyrába niekoľko tovární: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky.

Svetová produkcia medi v roku 2007 vzrástla o 2,5 % v porovnaní s rokom 2006 a dosiahla 17,76 milióna ton. Spotreba medi vzrástla v roku 2007 o 4 %, pričom spotreba medi v Číne medziročne vyskočila o 25 %, zatiaľ čo spotreba medi v USA prudko klesla o 20 %.

Hliník a jeho zliatiny

Hliník a množstvo zliatin na jeho báze sa v elektrotechnike používa vďaka dobrej elektrickej vodivosti, odolnosti proti korózii, nízkej špecifickej hmotnosti a čo je dôležité, nižšej cene v porovnaní s meďou a jej vodivými zliatinami.

Podľa veľkosti elektrického odporu sa hliníkové zliatiny delia na vodivé a zliatiny s vysokým elektrickým odporom.

Špecifická elektrická vodivosť elektrických hliníkových tried A7E a A5E je asi 60% vodivosti žíhanej medi podľa medzinárodnej normy. Technický hliník AD0 a elektrohliník A5E sa používa na výrobu drôtov, káblov a pneumatík. Nízkolegované hliníkové zliatiny systémov Al-Mg-Si AD31, AD31E sa používajú v elektrotechnickom priemysle.

Zemská kôra obsahuje 8,8 % hliníka. Je to tretí najrozšírenejší prvok v prírode po kyslíku a kremíku a prvý medzi kovmi. Je súčasťou ílov, živcov, sľud. Je známych niekoľko stoviek Al minerálov (hlinitosilikáty, bauxity, alunity a iné). Najdôležitejší minerál hliníka — bauxit obsahuje 28-60 % oxidu hlinitého — oxidu hlinitého Al2O3.

V čistej forme hliník prvýkrát získal dánsky fyzik H. Oersted v roku 1825, hoci je to najbežnejší kov v prírode.

Výroba hliníka prebieha elektrolýzou oxidu hlinitého Al2O3 v kryolitovej tavenine NaAlF4 pri teplote 950°C.

Hlavné charakteristiky hliníka: hustota - 2,7 × 103 kg / m3, špecifické teplo hliníka pri 20 ° C - 0,21 cal / deg, teplota topenia - 658,7 ° C, teplota varu hliníka - 2000 ° C, koeficient lineárnej rozťažnosti hliník (pri teplote asi 20 °C): — 22,9 × 106 (1/deg)

Zliatiny hliníka, ktoré zvyšujú jeho pevnosť a zlepšujú ďalšie vlastnosti, sa získavajú pridaním legujúcich prísad, ako je meď, kremík, horčík, zinok, mangán.

Duralumin (dural, dural, z názvu nemeckého mesta, kde sa začala priemyselná výroba zliatiny) - hliníková tavenina (základ) s meďou (Cu: 2,2-5,2%), horčík (Mg: 0,2-2,7%) mangán ( Mn : 0,2-1 %). Kalené a zostarnuté, často obložené hliníkom. Je to konštrukčný materiál pre letectvo a dopravné strojárstvo.

Silumín — ľahké zliatiny hliníka (základ) s kremíkom (Si: 4-13%), niekedy až 23% a niektorými ďalšími prvkami: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Vyrábajú sa ňou časti komplexnej konfigurácie najmä v automobilovom a leteckom priemysle.

Magnalia — zliatiny hliníka (základ) s horčíkom (Mg: 1-13%) a ďalšími prvkami s vysokou odolnosťou proti korózii, dobrou zvariteľnosťou, vysokou plasticitou. Vyrábajú sa z nich tvarované odliatky (liata magnálie), plechy, drôty, nity atď. (Deformovateľná Magnalia).

Z hľadiska rozsahu použitia sú hliníkové zliatiny na druhom mieste po oceli a liatine.

Niekoľko zaujímavých faktov o hliníku:

• v tele dospelého človeka je prítomných až 140 mg hliníka,

• 1 kg hliníka v aute ušetrí viac ako 10 litrov benzínu každých 200 tisíc kilometrov,

• dokonca aj jablká obsahujú hliník – až 150 mg/kg,

• každý 20. atóm, ktorý tvorí horný obal našej planéty, je atóm hliníka,

• denná potreba hliníka u dospelého človeka sa odhaduje na 2,45 mg.

S nižšou mernou vodivosťou (asi 56 % žíhanej medi) slúžia hliníkové zliatiny vodičov na rovnaký účel ako elektrický hliník. Takéto zliatiny sa používajú na splnenie vysokej pevnosti, tečenia a iných špeciálnych požiadaviek.Hliníkové pneumatiky sa vyrábajú podľa GOST 15176-89 zo zliatin AD31 a AD31T, menej často AD0.

Svetová spotreba primárneho hliníka v roku 2007 bola 37,52 milióna ton, čo bolo o 3,184 milióna ton (alebo o 9,3 %) viac ako v roku 2006. Svetová produkcia primárneho hliníka vzrástla v roku 2007 o 4,024 milióna ton oproti roku 2006 a dosiahla 38,02 milióna ton.

Výrobcovia medených výrobkov

Najväčší výrobca medi na ruskom trhu — MMC Norilsk Nickel

Druhým najväčším producentom medu u nás je holding UMMC.

Tretím významným hráčom na ruskom trhu je Russian Copper Company. CJSC „Russian Copper Company“ zahŕňa 11 podnikov pôsobiacich v štyroch regiónoch Ruska, ako aj na území Kazachstanu

Na trhu sú medené pneumatiky z niekoľkých tovární: Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirovsky OCM. Kirovsky a Kolchuginsky OCM sú súčasťou OJSC UMMC.

Technológie a ceny

Keďže technológia výroby medených autobusov je známa a je prakticky rovnaká vo všetkých továrňach, pre spotrebiteľa sa do popredia dostáva pomer cena / kvalita. Domáce podniky – lídri v odvetví v súčasnosti vyrábajú kvalitné produkty a navzájom si konkurujú najmä cenou. Ale keď už hovoríme o kvalite medených prípojníc, stojí za zmienku, že nečistoty, dokonca aj vo veľmi malých množstvách, výrazne znižujú elektrickú vodivosť medi. Preto tu manželstvo nemá miesto.

Zahraničné a domáce podniky zároveň ponúkajú inovatívne riešenia, ktoré im umožňujú vyrábať produkty s jasne definovanými kvalitatívnymi parametrami.Navyše v obzvlášť kritických momentoch prebieha výroba medených pneumatík podľa našich vlastných, niekedy originálnych riešení.

Napríklad OJSC «KUZOTSM» vyrába zberateľské pásky zo zliatiny medi a striebra. Takáto zliatina prevyšuje meď v prevádzkových vlastnostiach a na rozdiel od zliatiny medi s kadmiom je šetrná k životnému prostrediu. Závod tiež vyrába množstvo kritických elektrických profilov. Ide najmä o obdĺžnikové medené elektrické profily, ako sú polotuhé pneumatiky, plné pneumatiky so zvýšeným pokrytím povrchu: pneumatiky s úplným zaoblením malých strán sekcie s rôznou tvrdosťou atď.

Polotuhé pneumatiky sú vyrábané tak, aby spĺňali britské požiadavky na kvalitu povrchu BS1432 a aby získali polotuhé mechanické vlastnosti. Pneumatiky sú vyrobené z lisovaného ingotu v dvoch ťahových priechodoch so stredným žíhaním a konečná úprava sa vykonáva so zníženým stupňom deformácie v porovnaní s tradičnou schémou výroby pevných pneumatík.

Pneumatiky so zvýšenou povrchovou čistotou, určené na ich následné elektrolytické potiahnutie striebrom, poskytujúce najvyššiu elektrickú vodivosť v mieste dotyku, čo si vyžaduje špeciálne požiadavky na drsnosť ich povrchu (Rz≤0,63 mikrónov podľa GOST 2789-73). Zákazníkom požadovaný ukazovateľ drsnosti bol v KUZOTsM dosiahnutý viacerými technologickými metódami — použitím zvýšených celkových redukcií pri ťahaní, dodatočnou prípravou ťahacej plochy pred dokončením ťahania a zodpovedajúcim spracovaním špeciálne tvarovaného žľabu z kompozitných a monolitických zápustiek. . Vyššie uvedená garantovaná úroveň drsnosti (Rz≤0,63 mikrónov) umožňuje nanášanie povlakov danej hrúbky rovnomerne na povrch pneumatiky.Týmto spôsobom je možné vytvárať kontaktné plochy s nízkym prechodovým odporom a vysokou elektrickou vodivosťou.

Pneumatiky s úplným zaoblením malých strán profilu, to znamená s polomerom zakrivenia rovným polovici hrúbky pneumatiky, majú určité výhody oproti tradičným: odolnosť izolačného povlaku proti opotrebovaniu sa zvyšuje v dôsledku absencie ohybov. v rohoch profilu sa dosahuje výrazná úspora medi a indikátormi rozloženia aktuálneho zaťaženia na úseku sú vylepšené pneumatiky.

O niekoľko mesiacov by sa vzťahy medzi ruskými výrobcami elektrotechnických výrobkov a ich zahraničnými konkurentmi mali posunúť do novej etapy. Dôvodom je vstup do WTO. Na jednej strane vstup do WTO otvára ruským výrobcom zahraničný trh. Na druhej strane vstup do WTO znamená povinné zníženie dovozných ciel, ktoré by sa za 3 4 roky mali znížiť takmer jedenapolkrát. Hlavná konkurencia bude v kvalite produktov.

N. Alexandrov. Kovy a ceny