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Rame: conduttività, proprietà, caratteristiche e applicazioni

In molti settori dell'industria moderna è molto usato materiali come il rame. La conducibilità elettrica di questo metallo è molto alta. Questo spiega la fattibilità della sua applicazione soprattutto nella ingegneria elettrica. conduttori in rame si ottengono con prestazioni eccellenti. Naturalmente, questo metallo è utilizzato non solo in ingegneria elettrica, ma anche in altri settori. Grazie alla sua rilevanza tra cui le sue qualità come la resistenza alla distruzione corrosivi in alcuni ambienti corrosivi, refrattarietà, la plasticità, ecc


informazioni storiche

Il rame è un metallo noto per l'uomo fin dai tempi antichi. Spiega l'introduzione precoce di persone con questi materiali in primo luogo la sua prevalenza in natura sotto forma di pepite. Molti scienziati ritengono che fu il primo metallo rame recuperato dalla persona di composti ossigenati. Una volta che le rocce appena riscaldate nel fuoco e raffreddato rapidamente, causando loro di crepa. Dopo il recupero del rame ha iniziato a produrre al palo con l'aggiunta di carbone e mantice soffia. Il miglioramento di questo processo, infine, ha portato alla creazione della fornace dell'albero. Ancora più tardi, il metallo ha cominciato a ricevere ossidando minerali fusione.

Rame: materiale conducibilità

Nello stato di riposo, tutti eventuali elettroni liberi metallo intorno al nucleo. Quando una sorgente esterna di esposizione sono disposti in sequenza e diventa portatori di corrente. Il grado di capacità del metallo di passare attraverso di essa ultima chiamata conducibilità. L'unità di misura nel suo SI Siemens internazionale è definita come 1 CM = 1 ohm -1.

La conducibilità del rame è molto elevata. Secondo questo indicatore, che supera tutte le note metalli di base oggi. Meglio di lei corrente passa soltanto l'argento. Indicatore di conduttività rame è 57h104 cm -1 a una temperatura di + 20 ° C. Grazie a questa sua proprietà questo metallo è attualmente il più comune di tutti i conduttore utilizzato per scopi industriali e domestici.

multa di rame sopportare carico elettrico costante ed è anche affidabile e durevole. Inoltre, questo metallo è caratterizzata da un elevato punto di fusione e (1083,4 ° C). Questo, a sua volta, permette il rame per lungo tempo a lavorare in uno stato riscaldato. Come il conduttore di prevalenza come alluminio può competere solo con il metallo.

L'effetto di impurità sulla conduttività del rame

Naturalmente, nel nostro tempo per la fusione del metallo rosso si utilizzano tecniche molto più sofisticati che in tempi antichi. Tuttavia, ancora oggi ottenere molto puro Cu è quasi impossibile. Il rame è sempre presente ogni tipo di impurità. Può essere, per esempio, silicio, ferro o berillio. Nel frattempo, i più impurità nel rame, minore è il suo componente elettrico. Per la fabbricazione di fili, per esempio, è adatto solo abbastanza metallo puro. Secondo le specifiche, per questo scopo può essere utilizzato con la quantità di impurezze in rame non superiore allo 0,1%.

Molto spesso in questo metallo contiene una certa percentuale di zolfo, arsenico e antimonio. La prima sostanza riduce significativamente la duttilità del materiale. La conducibilità del rame e zolfo varia notevolmente. questa commistione non conduce corrente. Questo è un buon isolante. Tuttavia, la conducibilità elettrica del rame zolfo non pregiudica qualsiasi modo. Lo stesso vale per la conducibilità termica. Con antimonio e arsenico è vero il contrario. Questi elementi sono in grado di ridurre la conduttività elettrica del rame notevolmente.

leghe

Tutti i tipi di additivi possono essere utilizzate soprattutto per migliorare la resistenza di tale materiale plastico quale rame. La sua conducibilità elettrica, ma anche ridurre. Ma il loro uso può estendere in modo significativo la vita di tutti i tipi di prodotti.

Nella maggior parte dei casi, come additivo utilizzato rame forza di miglioramento Cd (0,9%). Il risultato è un bronzo cadmio. La sua conducibilità è il 90% della conduttività del rame. A volte, invece di cadmio come additivi vengono utilizzati come alluminio. La conduttività di questo metallo è il 65% della stessa figura rame. Per aumentare la resistenza dei fili sotto forma di additivi possono essere utilizzati, e altri materiali e sostanze – stagno, fosforo, cromo, berillio. Il risultato è un bronzo di una certa marca. Un composto di rame con zinco chiamato ottone.

caratteristiche leghe

Dipenderà metallo conduttività elettrica può non solo dal numero di impurezze in essi, ma anche su altri indicatori. Ad esempio con l'aumento della temperatura di riscaldamento capacità rame corrente che fluisce attraverso di essa diminuisce. Influenza la conducibilità di un filo anche il suo metodo di fabbricazione. Nella casa e nel settore industriale può essere utilizzato come fili di rame ricotto e duro disegnato. Nella prima variante della capacità di passare attraverso se stesso al di sopra della corrente.

Tuttavia, l'effetto più significativo, naturalmente, utilizzato additivi e la loro quantità della conducibilità elettrica del rame. La tabella che segue presenta al lettore informazioni dettagliate sulla capacità di corrente di passare leghe più comuni di questo metallo.

La conducibilità elettrica di leghe di rame

lega

Condizione (D – ricotto, estratto duro-T)

Conducibilità (%)

rame puro

oh

101

T

98

bronzo allo stagno (0,75%)

oh

55-60

T

50-55

bronzo cadmio (0,9%)

oh

95

T

83-90

bronzo di alluminio (2,5% A1, 2% Sn)

oh

15-18

T

15-18

Bronzo di fosforo (7% Sn, 0,1% Ρ)

oh

10-15

T

10-15

La conducibilità elettrica di ottone e rame comparabili. Tuttavia, la prima figura metallo, naturalmente, un po 'più basso. Ma lui e superiore a quella del bronzo. Come un filo di ottone è usato molto ampiamente. Corrente passa meno di rame, ma allo stesso e costa meno. Il più delle volte in ottone fanno contatti, morsetti e le varie parti per le radio.

leghe di rame ad alta resistenza

Questi materiali conduttori sono utilizzati principalmente per la fabbricazione di resistori, reostati, strumenti elettrici e dispositivi. Molto spesso utilizzato per questo scopo e leghe di rame costantana manganina. La resistività del primo (86% Cu, Mn 12%, 2% Ni) è 0,42-0,48 micromhos / m, e la seconda (60% Cu, 40% Ni) – 0.48-0.52 micromhos / m.

La comunicazione con il coefficiente di conducibilità termica

La conducibilità del rame – 59,5 milioni / m. Questo dato, come già accennato, è corretto, ma solo ad una temperatura compresa tra + 20 ° C conducibilità termica di qualsiasi metallo, e non v'è un legame conducibilità. Stabilisce la sua legge Wiedemann – Franz. Viene eseguito per metalli ad alta temperatura ed è espressa nella seguente formula: K / γ = π 2/3 (k / e) 2 T, dove y – la conducibilità, k – costante, e di Boltzmann – carica elementare.

Naturalmente, una tale connessione esiste e un metallo come rame. conducibilità termica ed elettrica è molto elevata. In secondo luogo dopo che è d'argento su entrambi questi indicatori.

Il composto di fili di rame e alluminio

Negli ultimi anni nel settore domestico e cominciato ad essere utilizzato sempre elevata potenza elettrica. Durante il periodo sovietico, il cablaggio è stato fatto in gran parte in alluminio a basso costo. I nuovi requisiti di sue prestazioni, purtroppo, non soddisfano più. Oggi, dunque, in casa e nel settore sono spesso cambiato in rame filo di alluminio. Il vantaggio principale di quest'ultimo, oltre alla refrattarietà, è che nel processo ossidativo delle loro proprietà conduttive non sono ridotti.

Spesso la modernizzazione di cavi di energia elettrica, di alluminio e di interconnessione in rame stanno arrivando. Questa operazione non direttamente. In realtà, la conducibilità di alluminio e rame non troppo differenti. Ma solo all'interno di questi metalli. Ossidare la pellicola di alluminio e rame hanno proprietà differenti. Per questo motivo, la conducibilità è significativamente ridotta in corrispondenza della connessione. pellicola ossidativa di alluminio differisce resistenza molto superiore rame. Pertanto, la combinazione di questi due tipi di conduttori deve essere eseguita esclusivamente tramite un apposito adattatore. Può essere, per esempio, clip, paste contenenti metalli proteggendo il verificarsi di ossido. Questa forma di realizzazione è normalmente utilizzato con schede di fili di collegamento per le strade. Nei locali di uso frequente di giunzione spremitura. Il loro design include una targa speciale che elimina il contatto diretto tra l'alluminio e il rame. In assenza di tali conduttori nell'ambiente domestico, non via cavo torsione raccomandate utilizzare direttamente la rondella e il dado ad un "ponte" intermedio.

proprietà fisiche

Così, abbiamo scoperto quanto la conducibilità elettrica del rame. Questo dato può variare a seconda della composizione delle impurità metalliche. Tuttavia, la domanda di rame nel settore è determinato e le altre proprietà fisiche vantaggiose, per ricevere informazioni su cui è possibile dalla tabella sottostante.

Le caratteristiche fisiche sono come Cu

parametro

valore

griglia

Un cubico a facce centrate, a = 3,6074 Å

raggio atomico

1.28 Å

calore specifico

385.48 J / (kg · K) a 20 C.

conducibilità termica

394,279 watt / (m · K) a 20 C.

resistenza elettrica

1.68 · 10-8 ohm · m

Il coefficiente di dilatazione lineare

17.0 · 10 -6

fermezza

350 MN / m 2

resistenza alla trazione

220 MN / m 2

proprietà chimiche

Secondo tali caratteristiche del rame, la conduttività elettrica e la conducibilità termica che è molto alto ed è intermedia tra gli elementi del primo gruppo triade VIII, e il primo gruppo alcalino della tavola periodica. Con le sue proprietà chimiche di base includono:

  • tendenza ad formano complessi;

  • capacità di produrre composti colorati e solfuri insolubili.

Più caratteristico per il rame è stato bivalente. Somiglianze con metalli alcalini non ha praticamente alcuna. La sua reattività è anche basso. In presenza di CO 2 o il velo d'acqua formata carbonato verde sulla superficie di rame. Tutti i sali di rame sono sostanze velenose. Mono e bivalente affermano il metallo forma molto stabile composti complessi. Il valore più alto per l'industria sono ammoniaca.

Ambito di utilizzo

L'elevata conducibilità termica ed elettrica del rame determina la sua ampia applicazione in vari settori. Naturalmente, la maggior parte del metallo è utilizzato in ingegneria elettrica. Tuttavia, questo non è l'unica area della sua applicazione. Inoltre, il rame può essere utilizzato:

  • in gioielleria;

  • nell'architettura;

  • la creazione dei sistemi acqua e riscaldamento;

  • in gasdotti.

Per produrre diversi tipi di gioielli usati prevalentemente in lega di rame con l'oro. Questo aumenta la resistenza alla deformazione di ornamenti e abrasione. L'architettura può essere utilizzato per il rivestimento di tetti e facciate in rame. Il vantaggio principale di un tale rivestimento è durevole. Ad esempio, fogli di questo particolare metallo tetto rivestito è un noto monumenti architettonici – La Cattedrale cattolica nella città tedesca di Hildesheim. tetto in rame dell'edificio protegge il suo spazio interno per quasi 700 anni.

servizi di ingegneria

I principali vantaggi di tubi di acqua di rame sono anche durata e affidabilità. Inoltre, il metallo è in grado di collegare particolari proprietà uniche di acqua, che lo rende utile per l'organismo. Per assemblare tubazioni e riscaldando il tubo di rame ideale anche – principalmente per la sua resistenza alla corrosione e duttilità. Quando l'aumento di pressione di emergenza tali linee in grado di sopportare molto più carico rispetto all'acciaio. L'unico inconveniente dei tubi di rame è il loro elevato costo.