Đồng và nhôm trong kỹ thuật điện

Không có hướng dẫn - không nơi nào

Đồng (lat. Cuprum) — một trong bảy kim loại được biết đến từ thời cổ đại. Trữ lượng quặng đồng đáng kể được tìm thấy ở Mỹ, Chile, Nga (Urals), Kazakhstan (Jezkazgan), Canada, Zambia và Zaire.

Đồng là một phần của hơn 150 khoáng chất, 17 trong số đó đã được sử dụng trong công nghiệp, bao gồm: bornit (Cu5FeS4), chalcopyrit (pyrit đồng — CuFeS2), chalcocite (ánh đồng — Cu2S), covellite (CuS), malachit (Cu2 (OH) )2[CO3]). Việc xử lý quặng sunfua cung cấp khoảng 80% tổng lượng đồng được khai thác.

Mật ong địa phương cũng được tìm thấy trong tự nhiên.

Đồng nguyên chất — kim loại dễ uốn và mềm màu hồng giòn, khá nặng, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, dễ xử lý bằng áp lực. Chính những phẩm chất này giúp cho việc sử dụng các sản phẩm đồng trong kỹ thuật điện trở nên khả thi — hiện tại hơn 70% tổng lượng đồng sản xuất được sử dụng để sản xuất các sản phẩm điện. Đối với các sản phẩm có độ dẫn điện tối đa, cái gọi là đồng "không có oxy" được sử dụng. Trong các trường hợp khác, đồng nguyên chất thương mại chứa 0,02-0,04% oxy cũng phù hợp.

Các đặc điểm chính của đồng: trọng lượng riêng — 8,93 g / cm3, điểm nóng chảy — 1083 ° C,điện trở đồng ở 20°C 0,0167 Ohm * mm2/m. Đồng nguyên chất có tính dẫn điện cao (chỉ đứng sau bạc). Chất lượng đồng này được sử dụng trong công nghiệp để chế tạo thanh cái điện từ đồng.

Thanh cái bằng đồng được sản xuất theo GOST 434-78. Trạng thái mà các thanh cái bằng đồng được giao cho người tiêu dùng: không nung nóng (đánh dấu-T-cứng), ủ (M-mềm) và thanh cái cứng TV làm bằng đồng không có oxy.

Ở trạng thái biến dạng, độ bền của đồng cao hơn so với kim loại ủ và giá trị độ dẫn điện giảm.

Các hợp kim làm tăng độ bền và cải thiện các tính chất khác của đồng thu được bằng cách đưa các chất phụ gia vào nó, chẳng hạn như kẽm, thiếc, silicon, chì, nhôm, mangan và niken. Hơn 30% đồng được sử dụng cho hợp kim.

Đồng thau - hợp kim của đồng với kẽm (đồng từ 60 đến 90% và kẽm từ 40 đến 10%) - mạnh hơn đồng và ít bị oxy hóa hơn. Với việc bổ sung silicon và chì vào đồng thau, đặc tính chống ma sát của nó được tăng lên, với việc bổ sung thiếc, nhôm, mangan và niken, khả năng chống ăn mòn được tăng lên. Các tấm và sản phẩm đúc được sử dụng trong chế tạo máy, đặc biệt là trong công nghiệp hóa chất, trong quang học và chế tạo dụng cụ, trong sản xuất lưới cho ngành công nghiệp giấy và bột giấy.

Đồng... Trước đây, hợp kim của đồng (80-94%) và thiếc (20-6%) được gọi là đồng. Đồng thau không có ánh sáng hiện được sản xuất, được đặt tên theo thành phần chính sau đồng.

Đồng nhôm chứa 5-11% nhôm, có cơ tính cao kết hợp với khả năng chống ăn mòn.

Đồng chì chứa 25-33% chì chủ yếu được sử dụng để sản xuất ổ trục hoạt động ở áp suất cao và tốc độ trượt cao.

Đồng silicon chứa 4-5% silicon được sử dụng làm chất thay thế rẻ tiền cho đồng thiếc.

Đồ đồng beryllium chứa 1,8-2,3% berili được đặc trưng bởi độ cứng sau khi làm cứng và độ đàn hồi cao. Lò xo và các sản phẩm lò xo được làm từ chúng.

Đồng cadmium - hợp kim đồng với một lượng nhỏ cadmium (lên đến 1%) - được sử dụng trong sản xuất xe đẩy cho xe đẩy, để sản xuất phụ kiện cho đường ống dẫn nước và khí đốt và trong kỹ thuật.

Chất hàn - hợp kim của kim loại màu được sử dụng trong hàn để có được đường hàn nguyên khối. Trong số các chất hàn cứng, người ta biết đến hợp kim đồng-bạc (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; phần còn lại là kẽm).

Ở Nga, lốp đồng được sản xuất bởi một số nhà máy: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky.

Sản lượng đồng thế giới năm 2007 tăng 2,5% so với năm 2006 và đạt 17,76 triệu tấn. Tiêu thụ đồng tăng 4% trong năm 2007, trong đó tiêu thụ đồng của Trung Quốc tăng 25% so với cùng kỳ năm ngoái, trong khi tiêu thụ đồng của Mỹ giảm mạnh 20%.

Nhôm và hợp kim của nó

Nhôm và một số hợp kim dựa trên nó được sử dụng trong kỹ thuật điện do tính dẫn điện tốt, chống ăn mòn, trọng lượng riêng thấp và quan trọng là giá thành thấp hơn so với đồng và các hợp kim dẫn điện của nó.

Tùy thuộc vào độ lớn của điện trở, hợp kim nhôm được chia thành dẫn điện và hợp kim có điện trở cao.

Độ dẫn điện cụ thể của các loại nhôm điện A7E và A5E là khoảng 60% độ dẫn điện của đồng ủ theo tiêu chuẩn quốc tế. Nhôm kỹ thuật AD0 và nhôm điện A5E dùng để sản xuất dây điện, cáp điện và vỏ xe. Nhôm hợp kim thấp thuộc hệ Al-Mg-Si AD31, AD31E được sử dụng trong ngành điện.

Vỏ trái đất chứa 8,8% nhôm. Nó là nguyên tố phổ biến thứ ba trong tự nhiên sau oxy và silic và là nguyên tố đầu tiên trong số các kim loại. Nó là một phần của đất sét, fenspat, mica. Hàng trăm khoáng chất Al đã được biết đến (aluminosilicat, bôxit, alunit và các loại khác). Khoáng sản nhôm quan trọng nhất — bauxite chứa 28-60% nhôm oxit — nhôm oxit Al2O3.

Ở dạng nguyên chất, nhôm lần đầu tiên được nhà vật lý người Đan Mạch H. Oersted thu được vào năm 1825, mặc dù đây là kim loại phổ biến nhất trong tự nhiên.

Việc sản xuất nhôm được thực hiện bằng cách điện phân nhôm oxit Al2O3 trong criolit nóng chảy NaAlF4 ở nhiệt độ 950°C.

Các đặc điểm chính của nhôm: mật độ — 2,7 × 103 kg / m3, nhiệt dung riêng của nhôm ở 20 ° C — 0,21 cal / deg, nhiệt độ nóng chảy — 658,7 ° C, nhiệt độ sôi của nhôm — 2000 ° C, hệ số giãn nở tuyến tính của nhôm (ở nhiệt độ khoảng 20 ° C): — 22,9 × 106 (1 / độ)

Các hợp kim nhôm, giúp tăng cường độ và cải thiện các tính chất khác, thu được bằng cách đưa các chất phụ gia hợp kim như đồng, silicon, magiê, kẽm, mangan vào đó.

Duralumin (duralumin, duralumin, từ tên của thành phố Đức nơi bắt đầu sản xuất công nghiệp hợp kim) - nhôm nấu chảy (cơ sở) với đồng (Cu: 2,2-5,2%), magiê (Mg: 0,2-2,7%) mangan ( Mn : 0,2-1%). Cứng và lâu năm, thường được lót bằng nhôm. Nó là một vật liệu kết cấu cho kỹ thuật hàng không và vận tải.

Silumin—hợp kim nhẹ của nhôm (bazơ) với silic (Si: 4-13%), có khi tới 23% và một số nguyên tố khác: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Các bộ phận có cấu hình phức tạp được sản xuất bởi nó, chủ yếu trong ngành công nghiệp ô tô và hàng không.

Magnalia — hợp kim nhôm (cơ sở) với magiê (Mg: 1-13%) và các nguyên tố khác có khả năng chống ăn mòn cao, khả năng hàn tốt, độ dẻo cao. Chúng được sử dụng để làm khuôn đúc (cast magnalia), tấm, dây, đinh tán, v.v. (Magnalia biến dạng).

Về phạm vi ứng dụng, hợp kim nhôm chiếm vị trí thứ hai sau thép và gang.

Một số sự thật thú vị về nhôm:

• lên đến 140 mg nhôm có trong cơ thể của một người trưởng thành,

• 1 kg nhôm trên ô tô tiết kiệm hơn 10 lít xăng sau mỗi 200 nghìn km,

• ngay cả táo cũng chứa nhôm — lên tới 150 mg / kg,

• cứ 20 nguyên tử tạo nên lớp vỏ trên của hành tinh chúng ta là một nguyên tử nhôm,

• nhu cầu hàng ngày của một người trưởng thành đối với nhôm được ước tính là 2,45 mg.

Với độ dẫn điện riêng thấp hơn (khoảng 56% so với đồng ủ), hợp kim nhôm dẫn điện có cùng mục đích như nhôm điện. Các hợp kim như vậy được sử dụng để đáp ứng các yêu cầu về độ bền cao, độ rão và các yêu cầu đặc biệt khác.Lốp nhôm được sản xuất theo GOST 15176-89 từ hợp kim AD31 và AD31T, ít thường xuyên hơn AD0.

Lượng tiêu thụ nhôm sơ cấp của thế giới năm 2007 là 37,52 triệu tấn, cao hơn 3,184 triệu tấn (hay 9,3%) so với năm 2006. Sản lượng nhôm sơ cấp của thế giới năm 2007 tăng 4,024 triệu tấn so với năm 2006 và đạt 38,02 triệu tấn.

Các nhà sản xuất sản phẩm đồng

Nhà sản xuất đồng lớn nhất trên thị trường Nga - MMC Norilsk Nickel

Nhà sản xuất mật ong lớn thứ hai ở nước ta là UMMC đang nắm giữ.

Công ty lớn thứ ba tại thị trường Nga là Công ty Đồng Nga. CJSC "Công ty đồng Nga" bao gồm 11 doanh nghiệp hoạt động tại bốn khu vực của Nga, cũng như trên lãnh thổ Kazakhstan

Có lốp đồng trên thị trường từ một số nhà máy: Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirovsky OCM. Kirovsky và Kolchuginsky OCM là một phần của OJSC UMMC.

Công nghệ và giá cả

Vì công nghệ sản xuất xe buýt bằng đồng đã được biết đến và thực tế là giống nhau ở tất cả các nhà máy, nên tỷ lệ giá / chất lượng được người tiêu dùng đặt lên hàng đầu. Các doanh nghiệp trong nước - đầu ngành hiện đang sản xuất các sản phẩm có chất lượng và cạnh tranh với nhau chủ yếu bằng giá. Nhưng nói về chất lượng của thanh cái đồng, điều đáng chú ý là các tạp chất, dù chỉ với số lượng rất nhỏ, cũng làm giảm đáng kể tính dẫn điện của đồng. Do đó, hôn nhân không có chỗ ở đây.

Đồng thời, các doanh nghiệp nước ngoài và địa phương đưa ra các giải pháp sáng tạo cho phép họ sản xuất các sản phẩm với các thông số chất lượng được xác định rõ ràng.Hơn nữa, trong những thời điểm đặc biệt quan trọng, việc sản xuất lốp xe bằng đồng diễn ra theo các giải pháp của riêng chúng tôi, đôi khi là nguyên bản.

Ví dụ, OJSC «KUZOTSM» sản xuất băng thu hợp kim đồng-bạc. Một hợp kim như vậy vượt qua đồng về đặc tính vận hành và không giống như hợp kim của đồng với cadmium, thân thiện với môi trường. Nhà máy cũng sản xuất một số hồ sơ điện quan trọng. Đặc biệt, đây là các cấu hình điện bằng đồng hình chữ nhật, chẳng hạn như lốp bán cứng, lốp đặc có độ che phủ bề mặt tăng: lốp có các cạnh nhỏ của tiết diện được làm tròn hoàn toàn với độ cứng khác nhau, v.v.

Lốp bán cứng được sản xuất để đáp ứng các yêu cầu về chất lượng bề mặt BS1432 của Anh và để đạt được các đặc tính cơ học bán cứng. Lốp xe được làm từ phôi ép trong hai lần kéo với quá trình ủ trung gian, và quá trình hoàn thiện được thực hiện với mức độ biến dạng giảm so với sơ đồ sản xuất lốp đặc truyền thống.

Lốp có độ tinh khiết bề mặt tăng lên, dành cho lớp phủ điện phân tiếp theo bằng bạc, mang lại độ dẫn điện cao nhất tại điểm tiếp xúc và điều này đưa ra các yêu cầu đặc biệt đối với độ nhám bề mặt của chúng (Rz≤0,63 micron theo GOST 2789-73). Chỉ số độ nhám theo yêu cầu của khách hàng đã đạt được tại KUZOTsM bằng một số phương pháp công nghệ — sử dụng tăng tổng mức giảm trong quá trình vẽ, chuẩn bị thêm bề mặt vẽ trước khi hoàn thành bản vẽ và xử lý kênh có hình dạng đặc biệt tương ứng từ khuôn composite và khuôn nguyên khối . Mức độ nhám được đảm bảo ở trên (Rz≤0,63 micron) cho phép áp dụng các lớp phủ có độ dày nhất định đồng đều trên bề mặt lốp.Bằng cách này, có thể tạo ra các bề mặt tiếp xúc có điện trở tiếp xúc thấp và độ dẫn điện cao.

Lốp có các cạnh nhỏ của mặt cắt được làm tròn hoàn toàn, tức là có bán kính cong bằng một nửa độ dày của lốp, có những ưu điểm nhất định so với lốp truyền thống: khả năng chống mài mòn của lớp cách điện tăng lên do không có vết uốn ở các góc của mặt cắt, tiết kiệm đáng kể đồng và các chỉ số phân bổ tải trọng hiện tại trên mặt cắt là lốp xe được cải thiện.

Trong một vài tháng nữa, mối quan hệ giữa các nhà sản xuất sản phẩm điện của Nga và các đối thủ cạnh tranh nước ngoài của họ sẽ chuyển sang một giai đoạn mới. Điều này là do việc gia nhập WTO. Một mặt, việc gia nhập WTO mở ra thị trường nước ngoài cho các nhà sản xuất Nga. Mặt khác, gia nhập WTO đồng nghĩa với việc bắt buộc phải giảm thuế nhập khẩu, mức thuế này sẽ giảm gần 1,5 lần trong 3 4 năm. Sự cạnh tranh chính sẽ là chất lượng sản phẩm.

N. Aleksandrov. Kim loại và giá cả