Мед и алуминий в електротехниката

Без водачи — никъде

Мед (лат. Cuprum) — един от седемте метала, известни от древността. Значителни запаси от медни руди се намират в САЩ, Чили, Русия (Урал), Казахстан (Джезказган), Канада, Замбия и Заир.

Медта е част от повече от 150 минерала, 17 от тях са намерили промишлена употреба, включително: борнит (Cu5FeS4), халкопирит (меден пирит — CuFeS2), халкоцит (меден блясък — Cu2S), ковелит (CuS), малахит (Cu2 ( OH) 2 [CO3]). Преработката на сулфидни руди осигурява около 80% от цялата добита мед.

Местната мед се среща и в природата.

Чиста мед — ковък и мек розово счупен метал, доста тежък, отличен проводник на топлина и електричество, лесно се подлага на обработка под налягане. Именно тези качества правят възможно използването на медни изделия в електротехниката — в момента повече от 70% от цялата произведена мед се използва за производството на електрически продукти. За продукти с максимална електрическа проводимост се използва така наречената мед „без кислород“. В други случаи е подходяща и търговска чиста мед, съдържаща 0,02-0,04% кислород.

Основните характеристики на медта: специфично тегло — 8.93 g / cm3, точка на топене — 1083 ° С,електрическо съпротивление мед при 20 ° C 0,0167 Ohm * mm2 / m. Чистата мед има висока електрическа проводимост (на второ място след среброто). Това качество на медта се използва в индустрията за производството на електрически шини от мед.

Медните шини се произвеждат в съответствие с ГОСТ 434-78. Състоянието, в което медните шини се доставят на потребителя: не отгрята (маркировка-Т-твърда), отгрята (М-мека) и ТВ-твърди шини, изработени от безкислородна мед.

В деформирано състояние якостта на медта е по -висока от тази на отгрят метал и стойностите на електрическата проводимост се намаляват.

Сплави, които увеличават здравината и подобряват другите свойства на медта, се получават чрез въвеждане на добавки в нея, като цинк, калай, силиций, олово, алуминий, манган и никел. Повече от 30% мед се използва за сплави.

Месинг — медни сплави с цинк (мед от 60 до 90% и цинк от 40 до 10%) — по -здрави от медта и по -малко податливи на окисляване. С добавянето на силиций и олово към месинг, неговите антифрикционни качества се увеличават, с добавянето на калай, алуминий, манган и никел, антикорозионната устойчивост се увеличава. Листовете и отлитите продукти се използват в машиностроенето, особено в химическата промишленост, в оптиката и приборостроенето, в производството на мрежи за целулозно -хартиената промишленост.

Бронз… По-рано сплави от мед (80-94%) и калай (20-6%) се наричаха бронз. В момента се произвеждат безлуманени бронзи, кръстени на основния компонент след медта.

Алуминиеви бронзи съдържат 5-11% алуминий, имат високи механични свойства, съчетани с устойчивост на корозия.

Оловни бронзисъдържащи 25-33% олово се използват главно за производството на лагери, работещи при високо налягане и високи скорости на плъзгане.

Силиконови бронзисъдържащи 4-5% силиций се използват като евтини заместители на калаени бронзи.

Берилиеви бронзисъдържащи 1,8-2,3% берилий се характеризират с твърдост след втвърдяване и висока еластичност. От тях се правят пружини и пружинни изделия.

Кадмиеви бронзи — медни сплави с малко количество кадмий (до 1%) — използва се при производството на тележки за колички, за производство на фитинги за водопроводи и газопроводи и в машиностроенето.

Припои — сплави от цветни метали, използвани при спояване за получаване на монолитен споен шев. Сред твърдите спойки е известна медно-сребърна сплав (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; останалото е цинк).

В Русия медни гуми се произвеждат от няколко фабрики: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky.

Световното производство на мед през 2007 г. се е увеличило с 2,5% в сравнение с 2006 г. и възлиза на 17,76 милиона тона. Потреблението на мед се е увеличило с 4% през 2007 г., като потреблението на мед в Китай е скочило с 25% на годишна база, докато потреблението на мед в САЩ е спаднало рязко с 20%.

Алуминий и неговите сплави

Алуминият и редица сплави на негова основа се използват в електротехниката поради добрата електропроводимост, устойчивостта на корозия, ниското специфично тегло и, което е важно, по -ниската цена в сравнение с медта и нейните проводими сплави.

В зависимост от величината на електрическото съпротивление, алуминиевите сплави се подразделят на проводими и сплави с високо електрическо съпротивление.

Специфичната електрическа проводимост на електрическите алуминиеви марки A7E и A5E е около 60% от проводимостта на отгрята мед според международния стандарт. Технически алуминий AD0 и електрически алуминий A5E се използват за производството на проводници, кабели и гуми. Нисколегираните алуминиеви сплави на системите Al-Mg-Si AD31, AD31E са използвани в електрическата промишленост.

Земната кора съдържа 8,8% алуминий. Той е третият най -разпространен елемент в природата след кислорода и силиция и първият сред металите. Той е част от глини, фелдшпати, слюди. Известни са няколкостотин Al минерали (алумосиликати, боксити, алунити и други). Най -важният алуминиев минерал — бокситът съдържа 28-60% алуминиев оксид — алуминиев оксид Al2O3.

В чист вид алуминият е получен за първи път от датския физик Х. Ерстед през 1825 г., въпреки че е най -разпространеният метал в природата.

Производството на алуминий се извършва чрез електролиза на алуминиев оксид Al2O3 в криолитна стопилка NaAlF4 при температура 950 ° C.

Основните характеристики на алуминия: плътност — 2,7 × 103 кг / м3, специфична топлина на алуминия при 20 ° C — 0,21 кал / град, точка на топене — 658,7 ° C, точка на кипене на алуминий — 2000 ° C, коефициент на линейно разширение на алуминий (при температура около 20 ° C): — 22.9 × 106 (1 / град)

Алуминиеви сплави, които повишават неговата якост и подобряват други свойства, се получават чрез въвеждане на легиращи добавки като мед, силиций, магнезий, цинк, манган в него.

Duralumin (duralumin, duralumin, от името на германския град, където е започнало промишленото производство на сплавта)-алуминиева стопилка (основа) с мед (Cu: 2.2-5.2%), магнезий (Mg: 0.2-2.7%) манган ( Mn: 0,2-1%). Втвърдени и състарени, често облицовани с алуминий. Това е конструктивен материал за авиацията и транспортното инженерство.

Силумин — леки сплави от алуминий (основа) със силиций (Si: 4-13%), понякога до 23% и някои други елементи: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Части от сложна конфигурация се произвеждат от него, главно в автомобилната и авиационната индустрия.

Магналия — алуминиеви сплави (основа) с магнезий (Mg: 1-13%) и други елементи с висока корозионна устойчивост, добра заваряемост, висока пластичност. Те се използват за направата на формовани отливки (леещи магналии), листове, тел, нитове и др. (Деформируеми магналии).

По отношение на обхвата на приложение, алуминиевите сплави заемат второ място след стомана и чугун.

Някои интересни факти за алуминия:

• до 140 mg алуминий присъства в тялото на възрастен,

• 1 кг алуминий в автомобил спестява повече от 10 литра бензин на всеки 200 хиляди километра,

• дори ябълките съдържат алуминий — до 150 mg / kg,

• всеки 20 от атомите, които съставляват горната обвивка на нашата планета, е алуминиев атом,

• дневните нужди на възрастен за алуминий се оценяват на 2,45 mg.

При по -ниска специфична проводимост (около 56% от отгрята мед), алуминиевите проводникови сплави имат същата цел като електрическия алуминий. Такива сплави се използват, за да отговарят на изискванията за висока якост, пълзене и други специални изисквания. Алуминиевите гуми се произвеждат съгласно ГОСТ 15176-89 от сплави AD31 и AD31T, по-рядко AD0.

Световното потребление на първичен алуминий през 2007 г. възлиза на 37,52 милиона тона, което е с 3,184 милиона тона (или 9,3%) повече в сравнение с 2006 г. Световното производство на първичен алуминий се увеличава през 2007 г. с 4,024 милиона тона в сравнение с 2006 г. и достига 38,02 милиона тона .

Производители на медни продукти

Най -големият производител на мед на руския пазар — MMC Norilsk Nickel

Вторият по големина производител на мед у нас е холдингът UMMC.

Третият основен играч на руския пазар е руската медна компания. ЗАО „Руска медна компания“ включва 11 предприятия, работещи в четири региона на Русия, както и на територията на Казахстан

На пазара има медни гуми от няколко завода: Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirovsky OCM. Kirovsky и Kolchuginsky OCM са част от OJSC UMMC.

Технологии и цени

Тъй като технологията за производство на медни автобуси е известна и е практически еднаква във всички фабрики, съотношението цена / качество излиза на преден план за потребителя. Вътрешните предприятия — лидери в индустрията в момента произвеждат качествени продукти и се конкурират помежду си, главно по отношение на цената. Но като говорим за качеството на медните шини, заслужава да се отбележи, че примесите, дори в много малки количества, значително намаляват електрическата проводимост на медта. Следователно бракът няма място тук.

В същото време чуждестранните и местните предприятия предлагат иновативни решения, които им позволяват да произвеждат продукти с ясно определени параметри за качество. Нещо повече, в особено критични моменти производството на медни гуми става според нашите собствени, понякога оригинални решения.

Например, ОАО «KUZOTSM» произвежда колекторни ленти от медно-сребърна сплав. Такава сплав надминава медта по експлоатационни характеристики и за разлика от сплавта мед с кадмий е екологична. Заводът произвежда и редица критични електрически профили. По-специално това са правоъгълни медни електрически профили, като полутвърди гуми, плътни гуми с повишено покритие на повърхността: гуми с пълно закръгляване на малките страни на участъка с различна твърдост и т.н.

Полутвърдите гуми се произвеждат, за да отговарят на британските изисквания за качество на повърхността BS1432 и да получат полутвърди механични свойства. Гумите се изработват от пресована заготовка в два прохода за изтегляне с междинно отгряване, а завършването се извършва с намалена степен на деформация в сравнение с традиционната схема за производство на плътни гуми.

Гуми с повишена повърхностна чистота, предназначени за последващото им електролитно покритие със сребро, осигуряващо най-висока електропроводимост в точката на контакт, а това диктува специални изисквания за повърхностната им грапавост (Rz≤0,63 микрона съгласно ГОСТ 2789-73). Индикаторът за грапавост, изискван от клиента, беше постигнат в KUZOTsM чрез редица технологични методи — използването на увеличени общи намаления по време на теглене, допълнителна подготовка на повърхността на протягането преди завършване на чертежа и съответната обработка на специално оформен канал от композитен и монолитен умира. Горното гарантирано ниво на грапавост (Rz≤0,63 микрона) позволява нанасянето на покрития с дадена дебелина, равномерна върху повърхността на гумата. По този начин е възможно да се създадат контактни повърхности с ниско съпротивление на контакта и висока електрическа проводимост.

Гумите с пълно закръгляване на малките страни на участъка, тоест с радиус на кривина, равен на половината от дебелината на гумата, имат определени предимства пред традиционните: устойчивостта на износване на изолационното покритие се увеличава поради липсата на завои в ъглите на профила се постига значителна икономия на мед, а показателите за разпределението на текущото натоварване по участъка са подобрени гуми.

След няколко месеца отношенията между руските производители на електрически продукти и техните чуждестранни конкуренти трябва да преминат на нов етап. Това се дължи на влизането в СТО. От една страна, присъединяването към СТО отваря чуждестранен пазар за руските производители. От друга страна, присъединяването към СТО означава задължително намаляване на вносни вносни мита, които трябва да бъдат намалени с почти един и половина пъти за 3 4 години. Основната конкуренция ще бъде в качеството на продуктите.

Н. Александров. Метали и цени