النحاس والألمنيوم في الهندسة الكهربائية

لا توجد أدلة - في أي مكان

النحاس (lat. Cuprum) - أحد المعادن السبعة المعروفة منذ العصور القديمة. توجد احتياطيات كبيرة من خام النحاس في الولايات المتحدة وتشيلي وروسيا (الأورال) وكازاخستان (جيزكازغان) وكندا وزامبيا وزائير.

النحاس جزء من أكثر من 150 معدنًا ، 17 منها وجدت استخدامًا صناعيًا ، بما في ذلك: بورنيت (Cu5FeS4) ، كالكوبايرايت (بيريت النحاس - CuFeS2) ، كالكوسايت (بريق النحاس - Cu2S) ، covellite (CuS) ، ملاكيت (Cu2 (OH ) 2 [CO3]). توفر معالجة خامات الكبريتيد حوالي 80٪ من إجمالي النحاس المستخرج.

يوجد العسل المحلي أيضًا في الطبيعة.

النحاس النقي - معدن هش وردي مرن وناعم ، ثقيل للغاية ، موصل ممتاز للحرارة والكهرباء ، يخضع بسهولة للمعالجة بالضغط. هذه الصفات هي التي تجعل من الممكن استخدام منتجات النحاس في الهندسة الكهربائية - حاليًا يتم استخدام أكثر من 70٪ من جميع النحاس المنتج لإنتاج المنتجات الكهربائية. بالنسبة للمنتجات ذات الموصلية الكهربائية القصوى ، يتم استخدام ما يسمى بالنحاس "الخالي من الأكسجين". في حالات أخرى ، يكون النحاس النقي التجاري الذي يحتوي على 0.02-0.04٪ أكسجين مناسبًا أيضًا.

الخصائص الرئيسية للنحاس: الثقل النوعي - 8.93 جم / سم 3 ، نقطة الانصهار - 1083 درجة مئوية ،المقاومة الكهربائية النحاس عند 20 درجة مئوية 0.0167 أوم * مم 2 / م. يتمتع النحاس النقي بموصلية كهربائية عالية (في المرتبة الثانية بعد الفضة). تُستخدم جودة النحاس هذه في الصناعة لصنع قضبان التوصيل الكهربائية من النحاس.

يتم إنتاج قضبان التوصيل النحاسية وفقًا لـ GOST 434-78. الحالة التي يتم فيها تسليم قضبان التوصيل النحاسية إلى المستهلك: غير مسخنة (وسم T-hard) ، وملدنة (M-soft) وقضبان توصيل صلبة تلفزيونية مصنوعة من نحاس خالٍ من الأكسجين.

في الحالة المشوهة ، تكون قوة النحاس أعلى من قوة المعدن الملدن وتنخفض قيم التوصيل الكهربائي.

يتم الحصول على السبائك التي تزيد من قوة النحاس وتحسن خواصه الأخرى عن طريق إدخال إضافات فيه ، مثل الزنك والقصدير والسيليكون والرصاص والألمنيوم والمنغنيز والنيكل. يستخدم أكثر من 30٪ من النحاس في صناعة السبائك.

النحاس - سبائك النحاس مع الزنك (النحاس من 60 إلى 90٪ والزنك من 40 إلى 10٪) - أقوى من النحاس وأقل عرضة للأكسدة. مع إضافة السيليكون والرصاص إلى النحاس ، تزداد خصائصه المضادة للاحتكاك ، مع إضافة القصدير والألمنيوم والمنغنيز والنيكل ، تزداد مقاومة التآكل. تستخدم الألواح ومنتجات الصب في بناء الآلات ، وخاصة في الصناعة الكيميائية ، وفي البصريات وصناعة الأدوات ، وفي إنتاج الشباك لصناعة اللب والورق.

البرونز ... في السابق ، كانت سبائك النحاس (80-94٪) والقصدير (20-6٪) تسمى البرونز. يتم الآن إنتاج البرونز الخالي من اللمعان ، والذي سمي على اسم المكون الرئيسي بعد النحاس.

تحتوي البرونز المصنوعة من الألومنيوم على 5-11٪ ألومنيوم ، ولها خصائص ميكانيكية عالية بالإضافة إلى مقاومة التآكل.

تستخدم برونز الرصاص المحتوي على 25-33٪ رصاص بشكل أساسي في إنتاج محامل تعمل بضغط عالٍ وسرعات انزلاق عالية.

تستخدم برونز السيليكون التي تحتوي على 4-5٪ سيليكون كبدائل رخيصة للبرونز القصدير.

البرونز البريليوم المحتوي على 1.8-2.3٪ بريليوم يتميز بالصلابة بعد التصلب والمرونة العالية. مصنوعة من الينابيع ومنتجات الربيع.

تستخدم برونز الكادميوم - سبائك نحاسية بكمية قليلة من الكادميوم (تصل إلى 1٪) - في صناعة عربات العربات ، وتصنيع تجهيزات أنابيب المياه والغاز وفي الهندسة.

الجنود - سبائك من المعادن غير الحديدية المستخدمة في اللحام للحصول على خط لحام متآلف. من المعروف أن سبائك النحاس والفضة (44.5-45.5٪ Ag ، 29-31٪ Cu ، الباقي هي الزنك).

في روسيا ، يتم إنتاج الإطارات النحاسية من قبل العديد من المصانع: OCM Kamensk-Uralsky و OCM Kolchuginsky و OCM Kirovsky.

ارتفع الإنتاج العالمي من النحاس في عام 2007 بنسبة 2.5٪ مقارنة بعام 2006 وبلغ 17.76 مليون طن. زاد استهلاك النحاس بنسبة 4٪ في عام 2007 ، حيث قفز استهلاك النحاس في الصين بنسبة 25٪ على أساس سنوي ، بينما انخفض استهلاك النحاس في الولايات المتحدة بشكل حاد بنسبة 20٪.

الألمنيوم وسبائكه

يستخدم الألمنيوم وعدد من السبائك المبنية عليه في الهندسة الكهربائية بسبب الموصلية الكهربائية الجيدة ، ومقاومة التآكل ، والجاذبية النوعية المنخفضة ، والأهم من ذلك ، التكلفة المنخفضة مقارنة بالنحاس وسبائكه الموصلة.

اعتمادًا على حجم المقاومة الكهربائية ، يتم تقسيم سبائك الألومنيوم إلى موصلة وسبائك ذات مقاومة كهربائية عالية.

تبلغ الموصلية الكهربائية المحددة لدرجات الألومنيوم الكهربائية A7E و A5E حوالي 60٪ من موصلية النحاس الملدن وفقًا للمعيار الدولي. يستخدم الألمنيوم التقني AD0 والألمنيوم الكهربائي A5E لإنتاج الأسلاك والكابلات والإطارات. تُستخدم سبائك الألومنيوم منخفضة السبائك لأنظمة Al-Mg-Si AD31 و AD31E في الصناعة الكهربائية.

تحتوي القشرة الأرضية على 8.8٪ من الألومنيوم. إنه ثالث أكثر العناصر وفرة في الطبيعة بعد الأكسجين والسيليكون والأول بين المعادن. إنه جزء من الطين ، الفلسبار ، الميكا. تُعرف عدة مئات من معادن Al (الألومينو سيليكات ، البوكسيت ، الألونيت وغيرها). أهم معدن الألمنيوم - البوكسيت يحتوي على 28-60٪ أكسيد الألومنيوم - أكسيد الألومنيوم Al2O3.

تم الحصول على الألومنيوم في شكله النقي لأول مرة من قبل الفيزيائي الدنماركي H. Oersted في عام 1825 ، على الرغم من أنه أكثر المعادن شيوعًا في الطبيعة.

يتم إنتاج الألمنيوم عن طريق التحليل الكهربائي لأكسيد الألومنيوم Al2O3 في ذوبان الكريوليت NaAlF4 عند درجة حرارة 950 درجة مئوية.

الخصائص الرئيسية للألمنيوم: الكثافة - 2.7 × 103 كجم / م 3 ، الحرارة النوعية للألمنيوم عند 20 درجة مئوية - 0.21 كالوري / درجة ، نقطة الانصهار - 658.7 درجة مئوية ، نقطة غليان الألومنيوم - 2000 درجة مئوية ، معامل التمدد الخطي الألومنيوم (عند درجة حرارة حوالي 20 درجة مئوية): - 22.9 × 106 (1 / درجة)

يتم الحصول على سبائك الألومنيوم ، التي تزيد من قوتها وتحسن الخصائص الأخرى ، عن طريق إدخال إضافات صناعة السبائك مثل النحاس ، والسيليكون ، والمغنيسيوم ، والزنك ، والمنغنيز.

Duralumin (duralumin ، duralumin ، من اسم المدينة الألمانية حيث بدأ الإنتاج الصناعي للسبائك) - ذوبان الألومنيوم (القاعدة) بالنحاس (Cu: 2.2-5.2٪) ، المغنيسيوم (Mg: 0.2-2.7٪) المنغنيز (Mn) : 0.2-1٪). تصلب وتتقدم في العمر ، وغالبًا ما تكون مبطنة بالألمنيوم. إنها مادة هيكلية لهندسة الطيران والنقل.

Silumin - سبائك خفيفة من الألومنيوم (قاعدة) مع السيليكون (Si: 4-13٪) ، تصل أحيانًا إلى 23٪ وبعض العناصر الأخرى: Cu ، Mn ، Mg ، Zn ، Ti ، Be). يتم إنتاج أجزاء من التكوين المعقد بواسطته ، خاصة في صناعات السيارات والطيران.

Magnalia - سبائك الألومنيوم (القاعدة) مع المغنيسيوم (Mg: 1-13٪) وعناصر أخرى ذات مقاومة عالية للتآكل ، وقابلية لحام جيدة ، ودونة عالية. يتم استخدامها لصنع المسبوكات المقولبة (ماغناليا المصبوب) ، والألواح ، والأسلاك ، والمسامير ، إلخ. (مشوه ماجنوليا).

من حيث نطاق التطبيق ، تحتل سبائك الألومنيوم المرتبة الثانية بعد الفولاذ والحديد الزهر.

بعض الحقائق الشيقة عن الألمنيوم:

• يوجد ما يصل إلى 140 مجم من الألومنيوم في جسم شخص بالغ ،

• كيلوغرام واحد من الألمنيوم في السيارة يوفر أكثر من 10 لترات من البنزين كل 200 ألف كيلومتر ،

• حتى التفاح يحتوي على الألومنيوم - ما يصل إلى 150 مجم / كجم ،

• كل عشرين من الذرات التي تشكل الغلاف العلوي لكوكبنا عبارة عن ذرة من الألومنيوم ،

• تقدر الاحتياجات اليومية للبالغين من الألمنيوم بـ 2.45 مجم.

مع الموصلية النوعية المنخفضة (حوالي 56٪ من النحاس الملدن) ، تخدم سبائك الألمنيوم الموصلة نفس الغرض مثل الألومنيوم الكهربائي. تُستخدم هذه السبائك لتلبية متطلبات القوة العالية والزحف والمتطلبات الخاصة الأخرى.يتم إنتاج إطارات الألمنيوم وفقًا لـ GOST 15176-89 من السبائك AD31 و AD31T ، وغالبًا ما يكون AD0.

بلغ الاستهلاك العالمي من الألمنيوم الأولي في عام 2007 37.52 مليون طن ، بزيادة 3.184 مليون طن (أو 9.3٪) عن عام 2006. وزاد الإنتاج العالمي من الألمنيوم الأولي في عام 2007 بمقدار 4.024 مليون طن مقارنة بعام 2006 وبلغ 38.02 مليون طن.

مصنعي منتجات النحاس

أكبر منتج للنحاس في السوق الروسية - MMC Norilsk Nickel

ثاني أكبر منتج للعسل في بلدنا هو القابضة UMMC.

ثالث لاعب رئيسي في السوق الروسية هو شركة النحاس الروسية. تضم "شركة النحاس الروسية" CJSC 11 شركة تعمل في أربع مناطق في روسيا ، وكذلك في أراضي كازاخستان

هناك إطارات نحاسية في السوق من عدة مصانع: Kamensk-Uralsky OCM ، Kolchuginsky OCM ، Artemovsky OCM ، Kirovsky OCM. Kirovsky و Kolchuginsky OCM جزء من OJSC UMMC.

التقنيات والأسعار

نظرًا لأن تقنية إنتاج الحافلات النحاسية معروفة وهي عمليا هي نفسها في جميع المصانع ، فإن نسبة السعر / الجودة تأتي في المقدمة بالنسبة للمستهلك. الشركات المحلية - ينتج قادة الصناعة حاليًا منتجات عالية الجودة ويتنافسون مع بعضهم البعض ، بشكل أساسي على السعر. لكن عند الحديث عن جودة قضبان النحاس ، تجدر الإشارة إلى أن الشوائب ، حتى بكميات صغيرة جدًا ، تقلل بشكل كبير من التوصيل الكهربائي للنحاس. لذلك ، لا مكان للزواج هنا.

في الوقت نفسه ، تقدم الشركات الأجنبية والمحلية حلولًا مبتكرة تسمح لها بإنتاج منتجات ذات معايير جودة محددة بوضوح.علاوة على ذلك ، في اللحظات الحرجة بشكل خاص ، يتم إنتاج الإطارات النحاسية وفقًا لحلولنا الأصلية في بعض الأحيان.

على سبيل المثال ، تنتج شركة OJSC «KUZOTSM» أشرطة تجميع سبائك النحاس والفضة. تتفوق هذه السبيكة على النحاس في الخصائص التشغيلية ، وعلى عكس سبائك النحاس مع الكادميوم ، فهي صديقة للبيئة. ينتج المصنع أيضًا عددًا من الملامح الكهربائية الهامة. على وجه الخصوص ، هذه هي المقاطع الكهربائية النحاسية المستطيلة ، مثل الإطارات شبه الصلبة ، والإطارات الصلبة ذات تغطية السطح المتزايدة: الإطارات ذات الدوران الكامل للجوانب الصغيرة للقسم بصلابة مختلفة ، إلخ.

يتم تصنيع الإطارات شبه الصلبة لتلبية متطلبات جودة السطح البريطانية BS1432 وللحصول على خصائص ميكانيكية شبه صلبة. الإطارات مصنوعة من قضبان مضغوطة في مسارين رسم مع تلدين متوسط ​​، ويتم التشطيب بدرجة منخفضة من التشوه مقارنة بنظام تصنيع الإطارات الصلبة التقليدية.

الإطارات ذات النقاوة السطحية المتزايدة ، مخصصة لطلائها الإلكتروليتي اللاحق بالفضة ، مما يوفر أعلى موصلية كهربائية عند نقطة التلامس ، وهذا يفرض متطلبات خاصة لخشونة سطحها (Rz≤0.63 ميكرون وفقًا لـ GOST 2789-73). تم تحقيق مؤشر الخشونة المطلوب من قبل العميل في KUZOTsM من خلال عدد من الأساليب التكنولوجية - استخدام التخفيضات الإجمالية المتزايدة أثناء الرسم ، والتحضير الإضافي لسطح السحب قبل اكتمال الرسم والمعالجة المقابلة لقناة ذات شكل خاص من القوالب المركبة والمتجانسة . يسمح مستوى الخشونة المضمون أعلاه (Rz≤0.63 ميكرون) بتطبيق طلاء بسماكة معينة بشكل موحد على سطح الإطار.بهذه الطريقة ، يمكن إنشاء أسطح تلامس ذات مقاومة تلامس منخفضة وموصلية كهربائية عالية.

تتمتع الإطارات ذات الدوران الكامل للجوانب الصغيرة للقسم ، أي بنصف قطر انحناء يساوي نصف سماكة الإطار ، بمزايا معينة مقارنة بالإطارات التقليدية: تزداد مقاومة التآكل للطلاء العازل بسبب عدم وجود الانحناءات في زوايا الملف الشخصي ، يتم تحقيق وفورات كبيرة من النحاس ، ومؤشرات توزيع الحمل الحالي على المقطع إطارات محسنة.

في غضون أشهر قليلة ، يجب أن تنتقل العلاقات بين الشركات المصنعة للمنتجات الكهربائية الروسية ومنافسيها الأجانب إلى مرحلة جديدة. هذا يرجع إلى الانضمام إلى منظمة التجارة العالمية. من ناحية أخرى ، يفتح الانضمام إلى منظمة التجارة العالمية سوقًا أجنبية للمصنعين الروس. من ناحية أخرى ، يعني الانضمام إلى منظمة التجارة العالمية التخفيض الإلزامي لرسوم الاستيراد ، والتي ينبغي تخفيضها بمقدار مرة ونصف تقريبًا في 3 4 سنوات. ستكون المنافسة الرئيسية في جودة المنتجات.

ن. الكسندروف. المعادن والأسعار