ทองแดง: การนำคุณสมบัติลักษณะและการใช้งาน

ในหลายสาขาของอุตสาหกรรมที่ทันสมัยเป็นอย่างมากใช้กันอย่างแพร่หลายวัสดุเช่นทองแดง การนำไฟฟ้าของโลหะนี้จะสูงมาก นี้จะอธิบายถึงความเป็นไปได้ของการประยุกต์ใช้เป็นหลักในด้านวิศวกรรมไฟฟ้า ตัวนำทองแดงจะได้รับมีประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยม แน่นอนโลหะนี้จะใช้ไม่เพียง แต่ในด้านวิศวกรรมไฟฟ้า แต่ยังอยู่ในอุตสาหกรรมอื่น ๆ เนื่องจากความเกี่ยวข้องรวมทั้งคุณภาพของมันเช่นความต้านทานการกัดกร่อนทำลายในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนบาง refractoriness ปั้น ฯลฯ

ข้อมูลทางประวัติศาสตร์

ทองแดงเป็นโลหะที่รู้จักกันคนมาตั้งแต่สมัยโบราณ มันอธิบายการเปิดตัวในช่วงต้นของคนที่มีวัสดุเหล่านี้ส่วนใหญ่นิยมกันอย่างแพร่หลายในธรรมชาติในรูปแบบของแร่ทองคำ นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่ามันเป็นโลหะทองแดงแรกหายจากคนของสารประกอบออกซิเจน เมื่อหินเพียงความร้อนในกองไฟอย่างรวดเร็วและระบายความร้อนทำให้พวกเขาจะแตก ต่อมาในการกู้คืนทองแดงเริ่มการผลิตที่เดิมพันด้วยนอกเหนือจากถ่านหินและสูบลมเป่า การปรับปรุงกระบวนการนี้ในที่สุดก็นำไปสู่การสร้าง เตาเผาเพลา ยังคงภายหลังโลหะเริ่มที่จะได้รับโดยการออกซิไดซ์แร่ถลุง

ทองแดง: วัสดุการนำ

ในสภาวะนิ่งทั้งหมดของอิเล็กตรอนอิสระโลหะใด ๆ รอบนิวเคลียส เมื่อแหล่งภายนอกของแสงจะถูกจัดให้อยู่ในลำดับและกลายเป็นผู้ให้บริการในปัจจุบัน ระดับของความสามารถในโลหะเพื่อผ่านไปผ่านมาเรียกว่าการนำ หน่วยของการวัดในระหว่างประเทศ SI ซีเมนส์ถูกกำหนดให้เป็น 1 CM = 1 โอห์ม ^-1

การนำทองแดงสูงมาก ตามตัวบ่งชี้นี้มันเกินกว่าที่รู้จักกันทั้งหมดโลหะพื้นฐานในวันนี้ ดีกว่าปัจจุบันของเธอผ่านไปเพียงเงิน ดัชนีการนำทองแดง 57h104 ซม. ^-1 ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส ขอขอบคุณที่ทรัพย์สินนี้โลหะนี้ในขณะนี้เป็นที่พบมากที่สุดของทุกตัวนำที่ใช้ในอุตสาหกรรมและในประเทศ

ทองแดงดีทนต่อการโหลดไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องและยังมีความน่าเชื่อถือและความทนทาน นอกจากนี้โลหะนี้มีเอกลักษณ์เฉพาะด้วยจุดหลอมละลายสูงและ (1083,4 ° C) นี้ในการเปิดช่วยให้ทองแดงเป็นเวลานานในการทำงานในรัฐอุ่น ในฐานะที่เป็นตัวนำในปัจจุบันความชุกเป็นอลูมิเนียมเท่านั้นที่สามารถแข่งขันกับโลหะ

ผลของสิ่งสกปรกตกค้างบนการนำของทองแดง

แน่นอนในเวลาของเราสำหรับการหลอมโลหะสีแดงที่มีการใช้เทคนิคที่ซับซ้อนมากขึ้นกว่าในสมัยโบราณ อย่างไรก็ตามแม้ในวันนี้ได้รับความบริสุทธิ์มาก Cu เกือบเป็นไปไม่ได้ ทองแดงเป็นปัจจุบันอยู่เสมอทุกประเภทของการปนเปื้อน มันอาจจะเป็นตัวอย่างเช่นซิลิกอนเหล็กหรือเบริลเลียม ในขณะที่สิ่งสกปรกอื่น ๆ ในทองแดงน้อยส่วนประกอบไฟฟ้า สำหรับการผลิตของสายเช่นมันเหมาะโลหะบริสุทธิ์เท่านั้นพอ ตามรายละเอียดเพื่อการนี้สามารถใช้กับปริมาณของสิ่งสกปรกทองแดงไม่เกิน 0.1%

มากมักจะอยู่ในโลหะนี้จะมีอัตราร้อยละของกำมะถันสารหนูและพลวง สารนี้เป็นครั้งแรกอย่างมีนัยสำคัญจะช่วยลดความเหนียวของวัสดุ การนำของทองแดงและกำมะถันแตกต่างกันมาก ส่วนผสมนี้ไม่ได้ดำเนินการในปัจจุบัน นั่นคือฉนวนกันความร้อนที่ดี อย่างไรก็ตามการนำไฟฟ้าของกำมะถันทองแดงไม่ส่งผลกระทบเกือบทุกวิธี เช่นเดียวกับการนำความร้อน ด้วยพลวงสารหนูและตรงข้ามเป็นจริง องค์ประกอบเหล่านี้จะสามารถลดการนำไฟฟ้าทองแดงอย่างมาก

โลหะผสม

ทุกประเภทของสารเติมแต่งที่สามารถนำมาใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการปรับปรุงความแข็งแรงของวัสดุเช่นพลาสติกเช่นทองแดง การนำไฟฟ้าที่พวกเขายังช่วยลด แต่การใช้งานของพวกเขาอย่างมีนัยสำคัญสามารถยืดอายุของทุกประเภทของผลิตภัณฑ์

ในกรณีส่วนใหญ่เป็นสารเติมแต่งที่ใช้ทองแดงความแข็งแรงเพิ่ม Cd (0.9%) ผลที่ได้คือสีบรอนซ์แคดเมียม การนำของมันคือ 90% ของการนำของทองแดง บางครั้งแทนการแคดเมียมเป็นสารเติมแต่งที่ใช้เป็นอลูมิเนียม การนำของโลหะนี้คือ 65% ของทองแดงรูปเดียวกัน เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของสายในรูปแบบของสารเติมแต่งที่อาจจะนำมาใช้และวัสดุอื่น ๆ และสาร - ดีบุก, ฟอสฟอรัส, โครเมียมเบริลเลียม ผลที่ได้คือสีบรอนซ์ของบางยี่ห้อ สารประกอบของทองแดงกับสังกะสีทองเหลืองเรียกว่า

โลหะผสมลักษณะ

ขึ้นอยู่กับ โลหะนำไฟฟ้า ไม่เพียง แต่สามารถอยู่กับจำนวนของสิ่งสกปรกในพวกเขา แต่ยังเกี่ยวกับตัวชี้วัดอื่น ตัวอย่างเช่นมีการเพิ่มความสามารถในการให้ความร้อนที่อุณหภูมิทองแดงกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านมันลดลง มันมีผลต่อการนำลวดแม้กระทั่งวิธีการของการผลิต ในบ้านและในอุตสาหกรรมที่สามารถใช้เป็นสายทองแดงนุ่มอบอ่อนและยากที่วาด ในตัวแปรแรกของความสามารถในการผ่านตัวเองดังกล่าวข้างต้นในปัจจุบัน

อย่างไรก็ตามผลกระทบที่สำคัญที่สุดของหลักสูตรที่ใช้สารเติมแต่งและปริมาณของพวกเขาในการนำไฟฟ้าทองแดง ตารางด้านล่างนี้นำเสนอผู้อ่านที่มีข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับความสามารถในปัจจุบันที่จะผ่านการผสมที่พบมากที่สุดของโลหะ

การนำไฟฟ้าจากทองเหลืองและทองแดงเทียบเคียง อย่างไรก็ตามรูปโลหะแรกของหลักสูตรลดลงเล็กน้อย แต่เขาและสูงกว่าที่บรอนซ์ ในฐานะที่เป็นลวดทองเหลืองที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากทีเดียว ปัจจุบันมันผ่านไปน้อยทองแดง แต่ในเวลาเดียวกันและค่าใช้จ่ายน้อย ส่วนใหญ่มักจะทำจากทองเหลืองทำการติดต่อ, ที่หนีบและชิ้นส่วนต่างๆสำหรับวิทยุ

โลหะผสมทองแดงของความต้านทานสูง

วัสดุตัวนำเหล่านี้จะใช้หลักในการผลิตตัวต้านทาน Rheostats เครื่องมือไฟฟ้าและอุปกรณ์ ส่วนใหญ่มักจะใช้เพื่อวัตถุประสงค์นี้โลหะผสมทองแดงและ constantan แมงกานิน ความต้านทานแรก (86% Cu, Mn 12%, 2% Ni) เป็น 0.42-0.48 micromhos / m และครั้งที่สอง (60% ทองแดง 40% Ni) - 0.48-0.52 micromhos / m

การสื่อสารกับค่าสัมประสิทธิ์ของการนำความร้อน

การนำ ทองแดง - 59500000 / m รูปนี้เป็นที่กล่าวถึงแล้วถูกต้อง แต่เพียงที่อุณหภูมิระหว่าง 20 ^° C การนำความร้อนของโลหะใด ๆ และมีพันธะการนำ กำหนดกฎหมายของเขา Wiedemann - ฟรานซ์ จะดำเนินการกับโลหะที่อุณหภูมิสูงและมีการแสดงออกในสูตรการคำนวณดังนี้ K / γ = π ^2/3 (k / E) ² T, โดยที่ y - การนำ, k - ค่าคงตัวของ Boltzmann, E - ค่าใช้จ่ายในระดับประถมศึกษา

แน่นอนเช่นการเชื่อมต่อที่มีอยู่และโลหะเช่นทองแดง ความร้อนและไฟฟ้าการนำมีสูงมาก ในสถานที่ที่สองหลังจากที่มันเป็นเงินทั้งของตัวชี้วัดเหล่านี้

สารประกอบของทองแดงและอลูมิเนียมสาย

ในปีที่ผ่านมาในครัวเรือนและอุตสาหกรรมเริ่มที่จะใช้พลังงานไฟฟ้าสูงมากขึ้น ในช่วงเวลาของสหภาพโซเวียตการเดินสายไฟที่ถูกสร้างขึ้นส่วนใหญ่มาจากอลูมิเนียมราคาถูก ข้อกำหนดใหม่ของประสิทธิภาพการทำงานของมันโชคไม่ดีที่ไม่ตอบสนอง วันนี้ดังนั้นในบ้านและในอุตสาหกรรมมักจะเปลี่ยนไปเป็นลวดทองแดงอลูมิเนียม ประโยชน์หลักของหลังนอกเหนือไปจาก refractoriness ที่อยู่ในกระบวนการออกซิเดชันของคุณสมบัตินำไฟฟ้าของพวกเขาก็ไม่ได้ลดลง

บ่อยครั้งที่ความทันสมัยของการผลิตไฟฟ้าอลูมิเนียมและทองแดงสายไฟจะต้องมีการเชื่อมต่อ การทำเช่นนี้จะไม่ได้โดยตรง ที่จริงแล้วการนำของอลูมิเนียมและทองแดงแตกต่างกันไม่มากเกินไป แต่เฉพาะภายในโลหะเหล่านี้ ออกซิไดซ์ฟิล์มอลูมิเนียมและทองแดงมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน ด้วยเหตุนี้การนำไฟฟ้าจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญในการเชื่อมต่อ ฟิล์มออกซิเดอลูมิเนียมมีความแตกต่างที่มีความต้านทานสูงกว่าทองแดง ดังนั้นการรวมกันของทั้งสองชนิดของตัวนำจะต้องดำเนินการเฉพาะผ่านอะแดปเตอร์พิเศษ มันอาจจะเป็นเช่นคลิปวางที่มีโลหะการปกป้องจากที่เกิดขึ้นออกไซด์ ศูนย์รวมนี้โดยปกติจะใช้กับอะแดปเตอร์ เชื่อมต่อสายไฟ บนท้องถนน ในห้องที่ใช้บ่อยบีบชุม การออกแบบของพวกเขารวมถึงจานพิเศษที่ช่วยลดการติดต่อโดยตรงระหว่างอลูมิเนียมและทองแดง ในกรณีที่ไม่มีของตัวนำดังกล่าวในสภาพแวดล้อมในประเทศแทนการบิดสายแนะนำให้ใช้เครื่องซักผ้าและถั่วโดยตรงกับการเป็นสื่อกลาง "สะพาน"

คุณสมบัติทางกายภาพ

ดังนั้นเราจึงพบสิ่งการนำไฟฟ้าทองแดง ตัวเลขนี้อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการแต่งหน้าของสิ่งสกปรกโลหะ อย่างไรก็ตามความต้องการสำหรับทองแดงในอุตสาหกรรมที่มีความมุ่งมั่นและคุณสมบัติทางกายภาพอื่น ๆ ประโยชน์ที่จะได้รับข้อมูลเกี่ยวกับการที่มันเป็นไปได้จากตารางด้านล่าง

คุณสมบัติทางเคมี

ตามลักษณะดังกล่าวของทองแดงการนำไฟฟ้าและการนำความร้อนที่สูงมากและเป็นสื่อกลางระหว่างองค์ประกอบแรกสามกลุ่ม VIII และกลุ่มอัลคาไลน์แรกของตารางธาตุ โดยคุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานของมันรวมถึง:

• แนวโน้มที่จะคอมเพล็กซ์รูปแบบ;

• ความสามารถในการผลิตสารสีและซัลไฟด์ที่ไม่ละลายน้ำ

ลักษณะส่วนใหญ่ทองแดงเป็นรัฐ divalent ความคล้ายคลึงกันกับโลหะอัลคาไลมันมีจริงไม่มี การเกิดปฏิกิริยาของมันคือยังต่ำ ในการปรากฏตัวของ CO ₂ หรือฟิล์มน้ำที่เกิดขึ้นคาร์บอเนตสีเขียวบนพื้นผิวทองแดง เกลือทองแดงทั้งหมดเป็นสารพิษ ขาวดำและ divalent รัฐโลหะรูปแบบมีเสถียรภาพมาก สารประกอบที่ซับซ้อน ค่าสูงสุดสำหรับอุตสาหกรรมที่มีแอมโมเนีย

ขอบเขตของการใช้

การนำความร้อนและไฟฟ้าสูงของทองแดงกำหนดประยุกต์กว้างในอุตสาหกรรมต่างๆ แน่นอนที่สุดของโลหะที่ใช้ในวิศวกรรมไฟฟ้า แต่นี้ไม่ได้เป็นเพียงพื้นที่ของการประยุกต์ใช้ นอกจากทองแดงอาจจะใช้:

• ในเครื่องประดับ;

• ในงานสถาปัตยกรรม;

• เมื่อมีการสร้างน้ำและระบบทำความร้อน;

• ในระบบท่อส่งก๊าซ

ในการผลิตที่แตกต่างกันของอัญมณีที่ใช้โลหะผสมทองแดงส่วนใหญ่ด้วยทองคำ นี้จะเพิ่มความต้านทานต่อการเสียรูปของเครื่องประดับและรอยขีดข่วน สถาปัตยกรรมที่สามารถใช้สำหรับหุ้มทองแดงของหลังคาและอาคาร ประโยชน์หลักของการดังกล่าวเสร็จสิ้นมีความทนทาน ยกตัวอย่างเช่นแผ่นโลหะนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งหุ้มหลังคาเป็นที่รู้จักกันดีสถาปัตยกรรมสถานที่สำคัญ - โบสถ์คาทอลิกในเยอรมันเมืองฮันโนเวอร์ หลังคาทองแดงของอาคารปกป้องพื้นที่ภายในเป็นเวลาเกือบ 700 ปี

บริการด้านวิศวกรรม

ข้อดีหลักของท่อน้ำทองแดงนอกจากนี้ยังมีความทนทานและความน่าเชื่อถือ นอกจากนี้โลหะสามารถแนบคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์พิเศษของน้ำทำให้มันมีประโยชน์สำหรับสิ่งมีชีวิต เพื่อประกอบท่อและเครื่องทำความร้อนท่อทองแดงนอกจากนี้ยังเหมาะ - ส่วนใหญ่เนื่องจากความต้านทานการกัดกร่อนและความเหนียวของมัน เมื่อเกิดเหตุฉุกเฉินความกดดันเพิ่มเส้นดังกล่าวสามารถที่จะทนต่อการโหลดมากขึ้นกว่าเหล็ก ข้อเสียเปรียบเพียงของท่อทองแดงเป็นค่าใช้จ่ายสูงของพวกเขา