נחושת: מוליכות, תכונות, מאפיינים ויישומים

בענפים רבים של התעשייה המודרנית משמש מאוד נרחב בחומר כגון נחושת. המוליכות החשמלית של מתכת זו היא מאוד גבוהה. זה מסביר את הכדאיות של היישום שלה בעיקר בהנדסת החשמל. מוליכי נחושת מתקבלים עם ביצועים מצוינים. כמובן, מתכת זו משמשת לא רק בהנדסת חשמל, אלא גם בתעשיות אחרות. בשל הרלוונטיות שלה כולל איכויותיו כגון עמידות הרס מאכל בסביבות מאכל כלשהו, refractoriness, פלסטיות, וכו '

מידע היסטורי

נחושת היא מתכת הידועים לאדם מאז ימי קדם. זה מסביר את ההצגה המוקדמת של אנשים עם החומרים הללו השכיחים שלה בעיקר בטבע בצורת נאגטס. מדענים רבים מאמינים כי זה היה המתכת הנחושת הראשונה התאוששה האדם של תרכובות חמצן. לאחר הסלעים רק מחומם באש ו מקורר במהירות, דבר שגרם להם לפצח. בהמשך ההתאוששות הנחושה החלה לייצר על המוקד בתוספת פחם מפוח נושב. שיפור תהליך זה סוף סוף הביאה ליצירה של הכבשן הפיר. ובכל זאת מאוחר יותר, המתכת החלה לקבל על ידי חמצון עפרות להתכה.

נחושת: חומר מוליך

במצב השקט, כל כל אלקטרונים חופשיים מתכת סביב הגרעין. כאשר מקור חיצוני של חשיפה מסודרים ברצף ולהיות נשאים של הנוכחי. מידת יכולת מתכת לעבור אותו כינה האחרון מוליכה. יחידת המדידה סימנס SI הבינלאומי שלה מוגדר 1 ס"מ = 1 אוהם ^-1.

המוליכות של נחושת הן גבוהות מאוד. על פי מדד זה, זה עולה על כל המתכות היום הידועות. יותר טוב הנוכחי שלה עובר רק כסף. נחושת מחוון מוליכות היא 57h104 סנטימטר ^-1 בטמפרטורה של 20 מעלות צלסיוס בזכות הקניין שלה זה מתכת זו היא כיום נפוצה ביותר של כל מנצח המשמשים לצרכים תעשייתיים וביתיים.

קנס נחושת לעמוד בעומס חשמלי קבוע וגם הוא אמין ועמיד. בנוסף, מתכת זו מתאפיינת נקודת התכה גבוהה (1083,4 מעלות צלזיוס). זה, בתורו, מאפשר נחושת במשך זמן רב כדי לעבוד במצב מחומם. כפי המנצח הנוכחי השכיח כמו אלומיניום יכול להתחרות רק עם המתכת.

השפעת זיהומים על מוליכות של נחושת

כמובן, בימינו עבור להתכת מתכת אדום משמשים הרבה טכניקות מתוחכמות יותר בימי קדם. עם זאת, גם היום לקבל מאוד טהור Cu הוא כמעט בלתי אפשרי. הנחושת היא תמיד נוכחת כל מיני הטומאה. זה יכול להיות, למשל, סיליקון, ברזל או בריליום. בינתיים, זיהומים יותר נחושת, הרכיב החשמלי פחות שלה. לייצור חוטים, למשל, הוא מתאים רק מספיק מתכת טהורה. על פי מפרטים, למטרה זו ניתן להשתמש עם כמות הזיהומים נחושים שלא יעלו 0.1%.

לעתים קרובות במתכת זו הוא מכיל אחוז מסוים של גופרית, ארסן אנטימון. החומר הראשון מפחית באופן משמעותי את משיכות של החומר. המוליכות של נחושת וגופרית משתנות מאוד. תערובת זו לא להוליך זרם. כלומר מבודד טוב. עם זאת, את המוליכות החשמלית של גופרית נחושת אינה משפיעה כמעט בכל דרך. כנ"ל לגבי מוליכות התרמית. מאנטימון ארסן ההפך הוא נכון. אלמנטים אלו יכולים להפחית את המוליכות החשמלית של נחושת מאוד.

סגסוגות

כל מיני תוספות יכול לשמש בעיקר לשיפור כוח של חומר כזה פלסטיק כגון נחושת. המוליכות החשמלית שלה, הם גם להפחית. אבל השימוש בהם יכול להאריך את חיי כל מיני מוצרים באופן משמעותי.

ברוב המקרים, כמו נחושת כתוסף המשמש לשיפור חוזק Cd (0.9%). התוצאה היא ברונזה קדמיום. המוליכות שלה הן 90% של המוליכות של נחושת. לפעמים, במקום קדמיום כמו תוספים משמשים אלומיניום. המוליכות של מתכת זו היא 65% מאותו נחושת דמות. כדי להגדיל את כוחו של החוטים בצורת תוספים עשויים לשמש, וחומרים וחומרים אחרים - פח, זרחן, כרום, בריליום. התוצאה היא ברונזה של מותג מסוים. תרכובת של נחושת עם פליז שנקרא אבץ.

סגסוגות מאפיינים

תלוי מתכת מוליכות חשמלית לא יכול רק על מספר זיהומים בהם, אלא גם על אינדיקטורים אחרים. לדוגמא עם הגדלת נחושת יכולת טמפרטורת החימום הנוכחי זורמת דרך שהיא יורדת. זה משפיע על המוליכות של חוט אפילו שיטת הייצור שלה. בשנתי ה הביתה בתעשייה יכול לשמש חוטי נחושת רכים מרותקת וקשה נמשך. בחלופה הראשונה של היכולת לעבור עצמה מעל הנוכחי.

עם זאת, ההשפעה המשמעותית ביותר, כמובן, להשתמש תוספים והכמות שלהם של מוליכות חשמלית של נחושת. הטבלה שלהלן מציגה את הקורא עם מידע מפורט על היכולת של זרם לעבור סגסוגות הנפוצים ביותר של המתכת.

המוליכות החשמלית של פליז ונחושת דומה. עם זאת, נתון המתכת הראשון, כמובן, קצת נמוך. אבל הוא גבוה יותר מזה של ברונזה. כתוצאה חוט נחושת משמש די נרחב. נוכחי זה עובר פחות של נחושת, אבל באותו עולה פחות. לרוב עשוי פליז ליצור קשרים, מלחציים וחלקים שונים עבור מכשירי רדיו.

סגסוגות נחושת של התנגדות גבוהה

חומרים מנצחים אלה משמשים בעיקר בייצור של נגדים, ריאוסטטים, מכשירי חשמל ומכשירים. משמש לרוב עבור constantan סגסוגות נחושת למטרה זו Manganin. התנגדות של הראשון (86% Cu, 12% Mn, 2% ניקל) הוא 0.42-0.48 micromhos / m, ואת השני (60% Cu, 40% ניקל) - 0.48-0.52 micromhos / m.

תקשורת עם מקדם מוליכות תרמית

המוליכות של נחושת - 59.5 מיליון / m. דמות זו, כפי שכבר הוזכר, היא נכונה, אבל רק בטמפרטורה שבין 20 ^° C מוליכות תרמית של כל מתכת, ואין קשר מוליכות. קובע החוק שלו Wiedemann - פרנץ. הדבר מתבצע על מתכות בטמפרטורות גבוהות מתבטא הנוסחא הבאה: K / γ = π ^2/3 (k / ה) ² T, שבה y - המוליכות, k - הקבוע, הדואר של בולצמן - התשלום היסודי.

כמובן, שקשר כזה קיים מתכת כגון נחושת. יש מוליכות חום ומוליכות חשמלית גבוהות מאוד. במקום השני אחרי זה כסף משני המדדים הללו.

המתחם של חוטי נחושת ואלומיניום

בשנים האחרונות במשק הבית והתעשייה החל לשמש חשמל גבוה יותר ויותר. במהלך תקופה סובייטית, החיווט נעשה בעיקר אלומיניום זול. הדרישות החדשות של ביצועיו, לצערי, כבר לא נפגשות. היום, ולכן, בבית ובתעשייה קרוב הם שינו נחושת תיל אלומיניום. היתרון העיקרי של זה האחרון, בנוסף refractoriness, הוא כי בתהליך החמצונים של מאפייני המוליכות שלהם אינם מופחתים.

לעתים קרובות המודרניזציה של חשמל, חוטי אלומיניום ונחושת צריכה להיות מחוברת. פעולה זו לא ישירות. למעשה, את המוליכות של אלומיניום ונחושת נבדלים לא יותר מדי. אבל רק בתוך מתכות אלה. חמצון הסרט של אלומיניום ויש נחושת מאפיינים שונים. מסיבה זו, מוליכות מצטמצם משמעותית על הקשר. סרט של אלומיניום חמצונים שונה בהרבה התנגדות גבוהה יותר מאשר נחושת. לכן, השילוב של שני אלה סוגים של מוליכים חייבת להתבצע אך ורק באמצעות מתאם מיוחד. זה יכול להיות, למשל, קליפ, רסק המכיל הגנת מתכות התרחשות תחמוצת. התגלמות זו משמשת בדרך כלל עם מתאמים לחיבור חוטים ברחובות. בחדרים ששימשו סחיטה צומת לעיתים קרובות. העיצוב שלהם כולל צלחת מיוחדת כי מבטלת מגע ישיר בין האלומיניום ונחושת. בהעדר שרביטם בסביבה המקומית, במקום חוטי מתפתל מומלץ ישירות להשתמש מכונת כביסה אגוז אל "גשר" ביניים.

תכונות פיסיקליות

לפיכך, גילינו מה את המוליכות החשמלית של נחושת. נתון זה עשוי להשתנות בהתאם האיפור של זיהומי המתכת. עם זאת, הביקוש נחוש בתעשיית הנקבעת והמאפיינים הפיסיים היתרון האחרים שלה, כדי לקבל מידע על אשר אפשר מהטבלה להלן.

תכונות כימיות

על פי מאפיינים כגון נחושת, המוליכות החשמליות ו מוליכות תרמית שהוא גבוה מאוד והוא ביניים בין האלמנטים של הקבוצה בשלישייה הראשונה השמינית, וקבוצת אלקליין הראשונה של הטבלה המחזורית. לפי המאפיינים הכימיים הבסיסיים כוללים:

• נטיית מתחמי טופס;

• היכולת לייצר תרכובות בצבע סולפידים מסיסים.

רוב המאפיין עבור נחושת הוא מדינת divalent. דמיון עם מתכות אלקליות זה אין כמעט. תגובתיות שלה היא גם נמוכה. בנוכחות CO ₂ או סרט המים נוצרו קרבונט ירוק על משטח נחושת. כל מלחי נחושת הם חומרים רעילים. מונו ו divalent להצהיר המתכת יוצרת מאוד יציבות תרכובות מורכבות. הערך הגבוה ביותר עבור התעשייה הם אמוניה.

היקף השימוש

מוליכות תרמית חשמל הגבוהות של נחושת קובעות יישום הרחב שלה בתעשיות שונות. כמובן, רוב משמשת המתכת בהנדסת חשמל. עם זאת, זה לא התחום היחיד של היישום שלה. בנוסף, נחושת עלולה לשמש:

• ב תכשיטים;

• באדריכלות;

• בעת בניית מערכות מים וחימום;

• ב צינורות גז.

כדי לייצר סוגים שונים של תכשיטים המשמשים בעיקר סגסוגת נחושת עם זהב. זה מגביר את ההתנגדות דפורמציה של קישוטים שחיקה. הארכיטקטורה יכולה לשמש חיפוי נחושת של גגות וחזיתות. היתרון העיקרי של גימור כזה הוא עמיד. לדוגמא, יריעות המתכת המסוימת הזה בלבוש גג היא ציוניות דרך אדריכלית ידועה - הקתדרלה הקתולית בעיר הגרמניה של הילדסהיים. גג נחושת של בניין מגן החלל הפנימי שלה במשך כמעט 700 שנים.

שירותי הנדסה

היתרונות העיקריים של צינורות מים נחושת הם גם עמידות ואמינות. בנוסף, המתכת היא מסוגלת לצרף מאפיינים ייחודיים מיוחדים של מים, מה שהופך אותו לשימושי עבור האורגניזם. כדי להרכיב צינורות חימום צינור נחושת גם מתאים באופן אידיאלי - בעיקר בשל התנגדות משיכות קורוזיה שלה. כאשר קווים כזה בלחץ עליית חירום מסוגל לעמוד בעומס גדול בהרבה מפלדה. החיסרון היחיד של צינורות נחושת היא העלות הגבוהה שלהם.