النحاس: الموصلية، والخصائص، والخصائص والتطبيقات

في العديد من فروع الصناعة الحديثة يستخدم على نطاق واسع جدا المواد مثل النحاس. التوصيل الكهربائي من هذا المعدن عالية جدا. وهذا ما يفسر إمكانية تطبيقه في المقام الأول في الهندسة الكهربائية. ويتم الحصول على الموصلات النحاسية مع الأداء الممتاز. بالطبع، يتم استخدام هذا المعدن ليس فقط في مجال الهندسة الكهربائية، ولكن أيضا في غيرها من الصناعات. نظرا لأهميتها بما في ذلك صفاته مثل مقاومة الدمار تآكل في بعض البيئات تآكل، حران، والمطاوعة، الخ

معلومات تاريخية

النحاس هو معدن لرجل معروف منذ العصور القديمة. وهذا ما يفسر الأخذ في وقت مبكر من الناس مع هذه المواد في المقام الأول انتشاره في الطبيعة في شكل شذرات. ويعتقد كثير من العلماء أن ذلك كان أول معدن النحاس تعافى من شخص من مركبات الأكسجين. مرة واحدة الصخور ساخنة فقط في النار وتبرد بسرعة، مما يسبب لهم للقضاء. وفي وقت لاحق بدأ الانتعاش النحاس لإنتاج في كفة الميزان مع إضافة الفحم والكير تهب. تحسين هذه العملية أدت في النهاية إلى إنشاء فرن رمح. لا يزال في وقت لاحق، بدأ المعدن أن تستلم بواسطة المؤكسدة خامات الصهر.

النحاس: المواد الموصلية

في حالة سكون، عن أي الإلكترونات الحرة معدنية حول النواة. عندما يتم ترتيب مصدر خارجي للتعرض في تسلسل وتصبح حاملة للتيار. درجة القدرة المعدنية بالمرور عبره بالاتصال التوصيل. يتم تعريف وحدة القياس في SI سيمنز الدولية على النحو 1 سم = 1 أوم ^-1.

الموصلية من النحاس عالية جدا. وفقا لهذا المؤشر، فإنه يفوق كل المعادن الأساسية المعروفة اليوم. أفضل من لها التيار لا يمر الا على الميدالية الفضية. مؤشر الموصلية النحاس 57h104 سم ^-1 عند درجة حرارة +20 درجة مئوية. وبفضل هذه الخاصية في هذا المعدن هو حاليا الأكثر شيوعا من جميع الموصلات المستخدمة في الأغراض الصناعية والمنزلية.

النحاس غرامة الصمود الحمل الكهربائي المستمر، وكذلك موثوقة ودائمة. وبالإضافة إلى ذلك، يتميز هذا المعدن بفارق نقطة انصهار عالية و(1083،4 ° C). وهذا، بدوره، يسمح النحاس لفترة طويلة للعمل في حالة ساخنة. كما موصل الحالي انتشار مثل الألومنيوم يمكن أن تتنافس فقط مع المعدن.

تأثير الشوائب على الموصلية من النحاس

بطبيعة الحال، في عصرنا لصهر المعدن الأحمر وتستخدم تقنيات أكثر تطورا بكثير مما كانت عليه في العصور القديمة. ومع ذلك، وحتى اليوم الحصول نقية جدا النحاس يكاد يكون من المستحيل. النحاس هو الحاضر دائما كل أنواع النجاسة. ويمكن أن يكون، على سبيل المثال، والسيليكون والحديد أو البيريليوم. وفي الوقت نفسه، والمزيد من الشوائب في النحاس، وأقل المكون الكهربائي لها. لصناعة الأسلاك، على سبيل المثال، فإنه لا يصلح إلا بما فيه الكفاية المعدن النقي. وفقا للمواصفات، لهذا الغرض يمكن استخدامها مع كمية من الشوائب النحاس لا تتجاوز 0.1٪.

في كثير من الأحيان في هذا المعدن أنه يحتوي على نسبة معينة من الكبريت والزرنيخ والأنتيمون. المادة الأولى يقلل بشكل ملحوظ من ليونة للمادة. الموصلية من النحاس والكبريت بشكل كبير. لم هذا الخلط لا تجري الحالي. وهذا هو عازل جيد. ومع ذلك، فإن التوصيل الكهربائي للكبريت النحاس لا يؤثر تقريبا بأي شكل من الأشكال. وينطبق الشيء نفسه على التوصيل الحراري. مع الأنتيمون والزرنيخ العكس هو الصحيح. وهذه العناصر هي قادرة على الحد من الموصلية الكهربائية من النحاس إلى حد كبير.

سبائك

جميع أنواع المواد المضافة يمكن استخدامها وخاصة لتحسين قوة مثل هذه المواد البلاستيكية مثل النحاس. في التوصيل الكهربائي، كما أنها تقلل. ولكن استخدامها يمكن أن تمتد إلى حد كبير حياة جميع أنواع المنتجات.

في معظم الحالات، كما المضافة المستخدمة النحاس وتعزيز قوة الكادميوم (0.9٪). والنتيجة هي البرونزية الكادميوم. التوصيل لها هو 90٪ من الموصلية من النحاس. في بعض الأحيان، بدلا من الكادميوم كما تستخدم المواد المضافة مثل الألومنيوم. الموصلية من هذا المعدن هو 65٪ من نفس الرقم النحاس. لزيادة قوة من الأسلاك في شكل إضافات يمكن استخدامها، وغيرها من المواد والمواد - القصدير والفوسفور والكروم، والبيريليوم. والنتيجة هي البرونزية من ماركة معينة. مركب من النحاس مع الزنك ودعا النحاس.

خصائص سبائك

تعتمد المعدن الموصلية الكهربائية لا يمكن إلا على عدد من الشوائب في نفوسهم، ولكن أيضا على مؤشرات أخرى. على سبيل المثال مع زيادة درجة حرارة التدفئة القدرة النحاس التيار المار من خلال ذلك النقصان. أنها تؤثر على التوصيل من سلك حتى أسلوبها في تصنيع. في البيت وفي الصناعة يمكن أن تستخدم الأسلاك النحاسية لينة صلب وتعادل الصعب. في الخيار الأول للقدرة على تمرير من خلال نفسها فوق الحالية.

ومع ذلك، فإن أثر جوهري، وبطبيعة الحال، وتستخدم المواد المضافة وكميتها من الموصلية الكهربائية من النحاس. ويعرض الجدول أدناه القارئ بمعلومات مفصلة حول قدرة التيار لتمرير سبائك الأكثر شيوعا من المعدن.

الموصلية الكهربائية من النحاس الأصفر والنحاس قابلة للمقارنة. ومع ذلك، فإن هذا الرقم أول معدن، بالطبع، أي أقل قليلا. لكنه وأعلى من البرونز. كما يتم استخدام الأسلاك النحاسية على نطاق واسع جدا. تيار يمر أقل من النحاس، ولكن في نفس الوقت وتكاليف أقل. في معظم الأحيان مصنوعة من النحاس إجراء اتصالات، والمشابك، والأجزاء المختلفة لأجهزة الراديو.

سبائك النحاس من مقاومة عالية

وتستخدم هذه المواد موصل بشكل رئيسي في تصنيع المقاومات، المقاومات المتغيرة والأدوات الكهربائية والأجهزة. غالبا ما تستخدم لهذا الغرض سبائك النحاس constantan وmanganin. المقاومة من أول (86٪ نحاس و 12٪ منغنيز، 2٪ ني) هي 0،42-0،48 micromhos / م، والثانية (60٪ نحاس و 40٪ نيكل) - 0،48-0،52 micromhos / م.

التواصل مع معامل التوصيل الحراري

الموصلية من النحاس - 59500000 / م. هذا الرقم، كما سبق ذكره، هو الصحيح، ولكن فقط في درجة حرارة تتراوح بين +20 ^° C التوصيل الحراري من أي معدن، وهناك سندات الموصلية. يحدد له القانون فيدمان - فرانز. يتم تنفيذ ذلك على المعادن في درجات حرارة عالية ويعبر عنها في الصيغة التالية: K / γ = π ^2/3 (ك / ه) ² T، حيث ذ - الموصلية، ك - ثابت، والبريد بولتزمان - تهمة الابتدائية.

وبطبيعة الحال، وجود مثل هذه العلاقة والمعادن مثل النحاس. الموصلية الحرارية والكهربائية لديه عالية جدا. في المرتبة الثانية بعد فمن الفضة على كل من هذه المؤشرات.

مجمع النحاس وأسلاك الألمنيوم

في السنوات الأخيرة في الأسر وصناعة بدأ استخدامها الطاقة الكهربائية عالية على نحو متزايد. خلال العهد السوفياتي، وقدم الأسلاك معظمهم من الألومنيوم رخيصة. المتطلبات الجديدة لأدائها، للأسف، لم تعد تلبي. اليوم، بالتالي، في الداخل وفي صناعة وغالبا ما تتغير إلى النحاس أسلاك الألمنيوم. والميزة الرئيسية لهذا الأخير، بالإضافة إلى حران، هو أنه في عملية الأكسدة من خصائصها الموصلة ليست مخفضة.

في كثير من الأحيان تحديث الكهرباء والألومنيوم والنحاس الأسلاك يجب أن تكون متصلا. القيام بذلك لن تقوم مباشرة. في الواقع، والتوصيل من الألومنيوم والنحاس تختلف ليس كثيرا. ولكن فقط ضمن هذه المعادن. المؤكسدة الفيلم من الألومنيوم والنحاس لها خصائص مختلفة. وبسبب هذا، يتم تقليل التوصيل بشكل ملحوظ في الاتصال. الأكسدة فيلم الألومنيوم يختلف مقاومة أعلى بكثير من النحاس. ولذلك، فإن الجمع بين هذين النوعين من الموصلات يجب أن يؤديها بشكل حصري من خلال محول خاص. ويمكن أن يكون، على سبيل المثال، مقطع، معجون يحتوي على حماية المعادن من الحدوث أكسيد. ويستخدم هذا التجسيد عادة مع محولات توصيل الأسلاك في الشوارع. في الغرف التي يكثر استخدامها تقاطع عصر. ويشمل تصميمها لوحة خاصة أن يقضي على الاتصال المباشر بين الألومنيوم والنحاس. في غياب مثل هذه الموصلات في البيئة المحلية، بدلا من الأسلاك التواء المستحسن استخدام مباشرة غسالة والجوز إلى "جسر" وسيطة.

الخصائص الفيزيائية

وهكذا، وجدنا ما الموصلية الكهربائية من النحاس. قد تختلف هذه النسبة حسب الماكياج من الشوائب المعدنية. ومع ذلك، يتم تحديد الطلب على النحاس في صناعة وخصائص مفيدة أخرى على المادية، لتلقي المعلومات التي من الممكن من الجدول أدناه.

الخواص الكيميائية

وفقا لهذه الخصائص من النحاس، والتوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري وهي نسبة مرتفعة جدا وسيطة بين عناصر المجموعة الأولى الثالوث الثامن، ومجموعة قلوية الأولى من الجدول الدوري. حسب الخصائص الكيميائية الأساسية ما يلي:

• الميل إلى المجمعات شكل من الأشكال؛

• القدرة على إنتاج مركبات ملونة وكبريتيد غير قابلة للذوبان.

السمة الأكثر النحاس هي دولة ثنائية التكافؤ. أوجه التشابه مع الفلزات القلوية انه ليس لديها عمليا. التفاعل في منخفض أيضا. في ظل وجود CO ₂ أو الفيلم المياه تشكل كربونات الخضراء على سطح النحاس. جميع أملاح النحاس هي مواد سامة. وأحادية وثنائية التكافؤ الدولة المعدن يشكل مستقرة جدا المركبات المعقدة. أعلى قيمة لصناعة الأمونيا.

نطاق الاستخدام

الموصلية الحرارية والكهربائية عالية من النحاس يحدد تطبيق على نطاق واسع في مختلف الصناعات. وبطبيعة الحال، ويستخدم معظم المعادن في الهندسة الكهربائية. ومع ذلك، ليس هذا هو المجال الوحيد تطبيقه. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام النحاس:

• في المجوهرات.

• في الهندسة المعمارية.

• عند بناء شبكات المياه والتدفئة.

• في خطوط أنابيب الغاز.

لإنتاج أنواع مختلفة من المجوهرات تستخدم أساسا سبائك النحاس مع الذهب. وهذا يزيد من مقاومة إلى تشويه الحلي والكشط. العمارة يمكن استخدامها لالكسوة النحاس من الأسطح والواجهات. والميزة الرئيسية لمثل هذه النهاية هو دائم. على سبيل المثال، ورقة من هذا المعدن معين يرتدون سقف هي المعالم المعمارية المعروفة - الكاتدرائية الكاثوليكية في المدينة الألمانية هيلدسهايم. سقف النحاس من المبنى يحمي الفضاء الداخلي لما يقرب من 700 سنة.

الخدمات الهندسية

المزايا الرئيسية لأنابيب المياه النحاس هي أيضا المتانة والموثوقية. وبالإضافة إلى ذلك، والمعادن غير قادرة على تولي الممتلكات الخاصة فريدة من المياه، مما يجعلها مفيدة للكائن الحي. لتجميع خطوط الأنابيب وتسخين أنابيب النحاس أيضا مناسبة بشكل مثالي - ويرجع ذلك أساسا إلى مقاومته للتآكل وليونة. عندما زيادة الضغط الطوارئ هذه الخطوط قادرة على تحمل قدر أكبر من حمولة من الصلب. والعيب الوحيد من الأنابيب النحاسية من حيث التكلفة العالية.