Бакар и алуминијум у електротехници

Нема водича — нигде

Бакар (лат. Цупрум) — један од седам метала познатих од антике. Значајне резерве руде бакра налазе се у САД, Чилеу, Русији (Урал), Казахстану (Џеказган), Канади, Замбији и Заиру.

Бакар је део више од 150 минерала, од којих је 17 нашло индустријску употребу, укључујући: борнит (Цу5ФеС4), халкопирит (бакарни пирит — ЦуФеС2), халкоцит (бакарни сјај — Цу2С), ковелит (ЦуС), малахит (Цу2 (ОХ ) 2 [ЦО3]). Прерадом сулфидних руда добија се око 80% укупног ископаног бакра.

Локални мед се такође налази у природи.

Чисти бакар — савитљив и меко ружичасти крхки метал, прилично тежак, одличан проводник топлоте и струје, лако се подвргава обради под притиском. Управо ови квалитети омогућавају употребу бакарних производа у електротехници — тренутно се више од 70% свих произведених бакра користи за производњу електричних производа. За производе са максималном електричном проводљивошћу користи се такозвани бакар "без кисеоника". У другим случајевима је такође погодан комерцијални чисти бакар који садржи 0,02-0,04% кисеоника.

Главне карактеристике бакра: специфична тежина - 8,93 г / цм3, тачка топљења - 1083 ° Ц,електрична отпорност бакар на 20 ° Ц 0,0167 Охм * мм2 / м. Чисти бакар има високу електричну проводљивост (други после сребра). Овај квалитет бакра се користи у индустрији за прављење електричних сабирница од бакра.

Бакарне сабирнице се производе у складу са ГОСТ 434-78. Стање у коме се бакарне сабирнице испоручују потрошачу: незагрејане (ознака-Т-тврде), жарене (М-меке) и ТВ-тврде сабирнице од бакра без кисеоника.

У деформисаном стању, чврстоћа бакра је већа од јачине жареног метала и вредности електричне проводљивости су смањене.

Легуре које повећавају чврстоћу и побољшавају друга својства бакра добијају се увођењем адитива у њега, као што су цинк, калај, силицијум, олово, алуминијум, манган и никл. Више од 30% бакра се користи за легуре.

Месинг - легуре бакра са цинком (бакар од 60 до 90% и цинк од 40 до 10%) - јаче од бакра и мање подложне оксидацији. Додатком силицијума и олова месингу повећавају се његова својства против трења, а додатком калаја, алуминијума, мангана и никла повећава се отпорност на корозију. Лимови и ливени производи се користе у машиноградњи, посебно у хемијској индустрији, у оптици и инструментарству, у производњи мрежа за целулозно-папирну индустрију.

Бронза... Раније су легуре бакра (80-94%) и калаја (20-6%) називане бронзом. Сада се производе бронзе без лумена, назване по главној компоненти по бакру.

Алуминијумске бронзе садрже 5-11% алуминијума, имају високе механичке особине у комбинацији са отпорношћу на корозију.

Оловне бронзе које садрже 25-33% олова се углавном користе за производњу лежајева који раде под високим притиском и великом брзином клизања.

Силицијумске бронзе које садрже 4-5% силицијума користе се као јефтине замене за лимене бронзе.

Берилијумске бронзе које садрже 1,8-2,3% берилијума одликују се тврдоћом након очвршћавања и високом еластичношћу. Од њих се праве опруге и пролећни производи.

Кадмијум бронзе — легуре бакра са малом количином кадмијума (до 1%) — користе се у производњи колица за колица, за производњу фитинга за водоводне и гасне цеви и у машинству.

Лемови — легуре обојених метала које се користе за лемљење за добијање монолитног завареног шава. Међу тврдим лемовима позната је легура бакра и сребра (44,5-45,5% Аг; 29-31% Цу; остатак је цинк).

У Русији, бакарне гуме производе неколико фабрика: ОЦМ Каменск-Уралски, ОЦМ Колцхугински, ОЦМ Кировски.

Светска производња бакра у 2007. години порасла је за 2,5% у односу на 2006. годину и износила је 17,76 милиона тона. Потрошња бакра је порасла за 4% у 2007, при чему је потрошња бакра у Кини скочила за 25% у односу на претходну годину, док је потрошња бакра у САД нагло пала за 20%.

Алуминијум и његове легуре

Алуминијум и бројне легуре на његовој бази се користе у електротехници због добре електричне проводљивости, отпорности на корозију, мале специфичне тежине и, што је важно, ниже цене у поређењу са бакром и његовим проводним легурама.

У зависности од величине електричног отпора, легуре алуминијума се деле на проводне и легуре са високим електричним отпором.

Специфична електрична проводљивост електричних алуминијумских разреда А7Е и А5Е је око 60% проводљивости жареног бакра према међународном стандарду. За производњу жица, каблова и гума користе се технички алуминијум АД0 и електрични алуминијум А5Е. Нисколегиране алуминијумске легуре система Ал-Мг-Си АД31, АД31Е користе се у електроиндустрији.

Земљина кора садржи 8,8% алуминијума. То је трећи најзаступљенији елемент у природи после кисеоника и силицијума и први међу металима. Део је глина, фелдспатова, лискуна. Познато је неколико стотина Ал минерала (алуминосиликати, боксити, алунити и други). Најважнији минерал алуминијума — боксит садржи 28-60% алуминијум-оксида — алуминијум-оксида Ал2О3.

У чистом облику, алуминијум је први пут добио дански физичар Х. Ерстед 1825. године, иако је то најчешћи метал у природи.

Производња алуминијума се врши електролизом алуминијум оксида Ал2О3 у растопљеном криолиту НаАлФ4 на температури од 950°Ц.

Главне карактеристике алуминијума: густина — 2,7 × 103 кг / м3, специфична топлота алуминијума на 20 ° Ц — 0,21 цал / дег, тачка топљења — 658,7 ° Ц, тачка кључања алуминијума — 2000 ° Ц, коефицијент линеарне експанзије алуминијум (на температури од око 20 ° Ц): — 22,9 × 106 (1/дег)

Легуре алуминијума, које повећавају његову чврстоћу и побољшавају друга својства, добијају се увођењем легирајућих адитива као што су бакар, силицијум, магнезијум, цинк, манган.

Дуралумин (дуралумин, дуралумин, од имена немачког града где је почела индустријска производња легуре) - талина алуминијума (база) са бакром (Цу: 2,2-5,2%), магнезијумом (Мг: 0,2-2,7%) манганом (Мн : 0,2-1%). Очврсли и стари, често обложени алуминијумом. То је конструктивни материјал за ваздухопловство и транспортну технику.

Силумин — лаке легуре алуминијума (база) са силицијумом (Си: 4-13%), понекад и до 23% и неким другим елементима: Цу, Мн, Мг, Зн, Ти, Бе). Он производи делове сложене конфигурације, углавном у аутомобилској и авио индустрији.

Магналиа — легуре алуминијума (база) са магнезијумом (Мг: 1-13%) и другим елементима високе отпорности на корозију, добре заварљивости, високе пластичности. Користе се за израду ливених одливака (ливених магналија), лимова, жице, заковица итд. (Деформабилна магналија).

По обиму примене, легуре алуминијума заузимају друго место после челика и ливеног гвожђа.

Неке занимљиве чињенице о алуминијуму:

• до 140 мг алуминијума је присутно у телу одрасле особе,

• 1 кг алуминијума у ​​аутомобилу штеди више од 10 литара бензина на сваких 200 хиљада километара,

• чак и јабуке садрже алуминијум - до 150 мг / кг,

• сваки 20. атома који чине горњу љуску наше планете је атом алуминијума,

• дневна потреба одрасле особе за алуминијумом се процењује на 2,45 мг.

Са нижом специфичном проводљивошћу (око 56% жареног бакра), легуре алуминијумских проводника служе истој сврси као и електрични алуминијум. Такве легуре се користе за испуњавање високе чврстоће, пузања и других посебних захтева.Алуминијумске гуме се производе према ГОСТ 15176-89 од легура АД31 и АД31Т, ређе АД0.

Светска потрошња примарног алуминијума у ​​2007. години износила је 37,52 милиона тона, што је за 3,184 милиона тона (или 9,3%) више него у 2006. Светска производња примарног алуминијума порасла је у 2007. за 4,024 милиона тона у односу на 2006. годину и достигла је 38,02 милиона тона.

Произвођачи производа од бакра

Највећи произвођач бакра на руском тржишту — ММЦ Норилск Ницкел

Други највећи произвођач меда у нашој земљи је холдинг УММЦ.

Трећи велики играч на руском тржишту је Руска бакарна компанија. ЗАО „Руска бакарна компанија“ обухвата 11 предузећа која послују у четири региона Русије, као и на територији Казахстана

На тржишту постоје бакарне гуме из неколико фабрика: Каменск-Уралски ОЦМ, Колцхугински ОЦМ, Артемовски ОЦМ, Кировски ОЦМ. Кировски и Колцхугински ОЦМ су део ОЈСЦ УММЦ.

Технологије и цене

Пошто је технологија производње бакарних аутобуса позната и практично иста у свим фабрикама, за потрошача долази до изражаја однос цена/квалитет. Домаћа предузећа - лидери у индустрији тренутно производе квалитетне производе и такмиче се једни са другима, углавном по цени. Али говорећи о квалитету бакарних сабирница, вреди напоменути да нечистоће, чак иу врло малим количинама, значајно смањују електричну проводљивост бакра. Дакле, браку овде није место.

Истовремено, страна и домаћа предузећа нуде иновативна решења која им омогућавају да производе производе са јасно дефинисаним параметрима квалитета.Штавише, у посебно критичним тренуцима, производња бакарних гума се одвија по сопственим, понекад оригиналним решењима.

На пример, ОЈСЦ «КУЗОТСМ» производи колекторске траке од легуре бакра и сребра. Таква легура надмашује бакар у оперативним карактеристикама и, за разлику од легуре бакра са кадмијумом, еколошки је прихватљива. Фабрика такође производи бројне критичне електричне профиле. Конкретно, то су правоугаони бакарни електрични профили, као што су полукруте гуме, чврсте гуме са повећаном покривеношћу површине: гуме са пуним заобљеним малим страницама пресека различите тврдоће итд.

Полукруте гуме се производе да задовоље британске захтеве за квалитет површине БС1432 и да добију полукруте механичке особине. Гуме се израђују од пресоване гредице у два пролаза извлачења са средњим жарењем, а завршна обрада се врши са смањеним степеном деформације у поређењу са традиционалном шемом производње чврстих гума.

Гуме повећане површинске чистоће, намењене за њихово накнадно електролитско пресвлачење сребром, обезбеђујући највећу електричну проводљивост на месту контакта, а то диктира посебне захтеве за њихову храпавост површине (Рз≤0,63 микрона према ГОСТ 2789-73). Показатељ храпавости који је захтевао купац је у КУЗОТсМ-у ​​постигнут низом технолошких метода — коришћењем повећаних укупних редукција током извлачења, додатном припремом површине за извлачење пре завршетка извлачења и одговарајућом обрадом посебно обликованог канала од композитних и монолитних калупа. . Горњи гарантовани ниво храпавости (Рз≤0,63 микрона) омогућава равномерно наношење премаза задате дебљине на површини пнеуматика.На овај начин је могуће креирати контактне површине са малим контактним отпором и високом електричном проводљивошћу.

Гуме са потпуним заобљењем малих страна пресека, односно са радијусом закривљености једнаким половини дебљине гуме, имају одређене предности у односу на традиционалне: отпорност на хабање изолационог премаза се повећава због одсуства кривина. у угловима профила постижу се значајне уштеде бакра, а индикатори расподеле тренутног оптерећења на деоници су побољшане гуме.

За неколико месеци односи између руских произвођача електричних производа и њихових иностраних конкурената требало би да пређу у нову фазу. То је због уласка у СТО. С једне стране, приступање СТО отвара страно тржиште за руске произвођаче. С друге стране, приступање СТО значи обавезно смањење увозних дажбина, које би требало да буду смањене скоро један и по пута за 3 4 године. Главна конкуренција биће у квалитету производа.

Н. Алекандров. Метали и цене