Koper en aluminium in de elektrotechniek

Geen gidsen - nergens

Koper (lat. Cuprum) - een van de zeven metalen die bekend zijn uit de oudheid. Aanzienlijke reserves aan kopererts zijn te vinden in de VS, Chili, Rusland (Oeral), Kazachstan (Jezkazgan), Canada, Zambia en Zaïre.

Koper maakt deel uit van meer dan 150 mineralen, waarvan 17 industrieel gebruik hebben gevonden, waaronder: borniet (Cu5FeS4), chalcopyriet (koperpyriet - CuFeS2), chalcociet (koperglans - Cu2S), covelliet (CuS), malachiet (Cu2 ( OH ) 2 [CO3]). De verwerking van sulfide-ertsen levert ongeveer 80% van al het gewonnen koper.

Lokale honing komt ook voor in de natuur.

Zuiver koper - kneedbaar en zachtroze bros metaal, vrij zwaar, uitstekende geleider van warmte en elektriciteit, gemakkelijk te onderwerpen aan drukbehandeling. Het zijn deze eigenschappen die het gebruik van koperproducten in de elektrotechniek mogelijk maken - momenteel wordt meer dan 70% van al het geproduceerde koper gebruikt voor de productie van elektrische producten. Voor producten met maximale elektrische geleidbaarheid wordt het zogenaamde "zuurstofvrij" koper gebruikt. In andere gevallen is commercieel zuiver koper met 0,02-0,04% zuurstof ook geschikt.

De belangrijkste kenmerken van koper: soortelijk gewicht - 8,93 g / cm3, smeltpunt - 1083 ° C,elektrische weerstand koper bij 20°C 0,0167 Ohm * mm2/m. Zuiver koper heeft een hoge elektrische geleidbaarheid (de tweede alleen voor zilver). Deze kwaliteit koper wordt in de industrie gebruikt om elektrische rails van koper te maken.

Koperen rails worden geproduceerd in overeenstemming met GOST 434-78. De staat waarin de koperen rails aan de consument worden geleverd: onverwarmde (marking-T-hard), gegloeide (M-soft) en TV-harde rails van zuurstofvrij koper.

In vervormde toestand is de sterkte van koper hoger dan die van gegloeid metaal en worden de elektrische geleidbaarheidswaarden verlaagd.

Legeringen die de sterkte verhogen en andere eigenschappen van koper verbeteren, worden verkregen door er additieven aan toe te voegen, zoals zink, tin, silicium, lood, aluminium, mangaan en nikkel. Meer dan 30% koper wordt gebruikt voor legeringen.

Messing - legeringen van koper met zink (koper van 60 tot 90% en zink van 40 tot 10%) - sterker dan koper en minder vatbaar voor oxidatie. Met de toevoeging van silicium en lood aan messing worden de antiwrijvingseigenschappen verhoogd, met de toevoeging van tin, aluminium, mangaan en nikkel wordt de anticorrosieweerstand verhoogd. Platen en gegoten producten worden gebruikt in de machinebouw, vooral in de chemische industrie, in de optica en instrumentenbouw, in de productie van netten voor de pulp- en papierindustrie.

Brons... Vroeger werden legeringen van koper (80-94%) en tin (20-6%) brons genoemd. Lumenloze bronzen worden nu geproduceerd, genoemd naar het hoofdbestanddeel na koper.

Aluminiumbronzen bevatten 5-11% aluminium, hebben hoge mechanische eigenschappen gecombineerd met corrosieweerstand.

Loodbronzen met 25-33% lood worden voornamelijk gebruikt voor de productie van lagers die werken onder hoge druk en hoge glijsnelheden.

Siliciumbronzen met 4-5% silicium worden gebruikt als goedkope vervangers voor tinbronzen.

Beryllium-bronzen die 1,8-2,3% beryllium bevatten, worden gekenmerkt door hardheid na uitharding en hoge elasticiteit. Daar worden veren en veerproducten van gemaakt.

Cadmiumbronzen - koperlegeringen met een kleine hoeveelheid cadmium (tot 1%) - worden gebruikt bij de vervaardiging van rijtuigen voor trolleys, voor de vervaardiging van hulpstukken voor water- en gasleidingen en in de techniek.

Soldeer - legeringen van non-ferrometalen die worden gebruikt bij het solderen om een ​​monolithische lasnaad te verkrijgen. Van de hardsoldeermiddelen is een koper-zilverlegering (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; de rest is zink) bekend.

In Rusland worden koperen banden geproduceerd door verschillende fabrieken: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky.

De wereldproductie van koper steeg in 2007 met 2,5% ten opzichte van 2006 en bedroeg 17,76 miljoen ton. Het koperverbruik steeg met 4% in 2007, waarbij het koperverbruik in China met 25% steeg op jaarbasis, terwijl het koperverbruik in de VS scherp daalde met 20%.

Aluminium en zijn legeringen

Aluminium en een aantal daarop gebaseerde legeringen worden in de elektrotechniek gebruikt vanwege het goede elektrische geleidingsvermogen, de corrosieweerstand, het lage soortelijk gewicht en, belangrijker nog, de lagere kosten in vergelijking met koper en zijn geleidende legeringen.

Afhankelijk van de grootte van de elektrische weerstand worden aluminiumlegeringen onderverdeeld in geleidende en legeringen met een hoge elektrische weerstand.

De specifieke elektrische geleidbaarheid van elektrische aluminiumsoorten A7E en A5E is ongeveer 60% van de geleidbaarheid van gegloeid koper volgens de internationale norm. Technisch aluminium AD0 en elektrisch aluminium A5E worden gebruikt voor de productie van draden, kabels en banden. Laaggelegeerde aluminiumlegeringen van de Al-Mg-Si AD31, AD31E systemen worden gebruikt in de elektrische industrie.

De aardkorst bevat 8,8% aluminium. Het is het derde meest voorkomende element in de natuur na zuurstof en silicium en het eerste onder metalen. Het maakt deel uit van klei, veldspaat, mica. Er zijn enkele honderden Al-mineralen bekend (aluminosilicaten, bauxieten, alunieten en andere). Het belangrijkste aluminiummineraal - bauxiet - bevat 28-60% aluminiumoxide - aluminiumoxide Al2O3.

In zijn pure vorm werd aluminium voor het eerst verkregen door de Deense natuurkundige H. Oersted in 1825, hoewel het het meest voorkomende metaal in de natuur is.

De productie van aluminium wordt uitgevoerd door elektrolyse van aluminiumoxide Al2O3 in cryolietsmelt NaAlF4 bij een temperatuur van 950°C.

De belangrijkste kenmerken van aluminium: dichtheid - 2,7 × 103 kg / m3, soortelijke warmte van aluminium bij 20 ° C - 0,21 cal / deg, smeltpunt - 658,7 ° C, kookpunt van aluminium - 2000 ° C, lineaire uitzettingscoëfficiënt van aluminium (bij een temperatuur van ongeveer 20 ° C): — 22,9 × 106 (1 / deg)

Aluminiumlegeringen, die de sterkte vergroten en andere eigenschappen verbeteren, worden verkregen door legeringsadditieven zoals koper, silicium, magnesium, zink en mangaan erin te introduceren.

Duralumin (duralumin, duralumin, van de naam van de Duitse stad waar de industriële productie van de legering begon) - aluminiumsmelt (basis) met koper (Cu: 2,2-5,2%), magnesium (Mg: 0,2-2,7%) mangaan ( Mn : 0,2-1%). Gehard en verouderd, vaak bekleed met aluminium. Het is een structureel materiaal voor luchtvaart- en transporttechniek.

Silumin - lichte legeringen van aluminium (basis) met silicium (Si: 4-13%), soms tot 23% en enkele andere elementen: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Het produceert onderdelen met een complexe configuratie, voornamelijk in de auto- en luchtvaartindustrie.

Magnalia — aluminiumlegeringen (basis) met magnesium (Mg: 1-13%) en andere elementen met een hoge corrosieweerstand, goede lasbaarheid, hoge plasticiteit. Ze worden gebruikt om gegoten gietstukken (gegoten magnalia), platen, draad, klinknagels, enz. Te maken. (Vervormbare Magnalia).

Aluminiumlegeringen komen qua toepassingsgebied op de tweede plaats na staal en gietijzer.

Enkele interessante feiten over aluminium:

• tot 140 mg aluminium is aanwezig in het lichaam van een volwassene,

• 1 kg aluminium in een auto bespaart meer dan 10 liter benzine per 200 duizend kilometer,

• zelfs appels bevatten aluminium - tot 150 mg / kg,

• elke 20e van de atomen waaruit de bovenste schil van onze planeet bestaat, is een aluminiumatoom,

• de dagelijkse behoefte van een volwassene aan aluminium wordt geschat op 2,45 mg.

Met een lager soortelijk geleidingsvermogen (ongeveer 56% van gegloeid koper), hebben geleidende aluminiumlegeringen hetzelfde doel als elektrisch aluminium. Dergelijke legeringen worden gebruikt om te voldoen aan hoge sterkte, kruip en andere speciale vereisten.Aluminiumbanden worden geproduceerd volgens GOST 15176-89 van legeringen AD31 en AD31T, minder vaak AD0.

Het wereldverbruik van primair aluminium bedroeg in 2007 37,52 miljoen ton, wat 3,184 miljoen ton (of 9,3%) meer was dan in 2006. De wereldproductie van primair aluminium steeg in 2007 met 4,024 miljoen ton ten opzichte van 2006 en bereikte 38,02 miljoen ton.

Fabrikanten van koperproducten

De grootste producent van koper op de Russische markt is MMC Norilsk Nickel

De op een na grootste honingproducent van ons land is de holding UMMC.

De derde grote speler op de Russische markt is de Russian Copper Company. CJSC "Russian Copper Company" omvat 11 ondernemingen die actief zijn in vier regio's van Rusland, evenals op het grondgebied van Kazachstan

Er zijn koperen banden op de markt van verschillende fabrieken: Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirovsky OCM. Kirovsky en Kolchuginsky OCM maken deel uit van OJSC UMMC.

Technologieën en prijzen

Aangezien de techniek voor de productie van koperen bussen bekend is en in alle fabrieken praktisch hetzelfde is, komt de prijs/kwaliteit verhouding voor de consument op de voorgrond. Binnenlandse ondernemingen - marktleiders produceren momenteel kwaliteitsproducten en concurreren met elkaar, voornamelijk op prijs. Maar als we het hebben over de kwaliteit van koperen rails, is het vermeldenswaard dat onzuiverheden, zelfs in zeer kleine hoeveelheden, de elektrische geleidbaarheid van koper aanzienlijk verminderen. Daarom heeft het huwelijk hier geen plaats.

Tegelijkertijd bieden buitenlandse en lokale ondernemingen innovatieve oplossingen waarmee ze producten kunnen produceren met duidelijk gedefinieerde kwaliteitsparameters.Bovendien gebeurt de productie van koperen banden op bijzonder kritieke momenten volgens onze eigen, soms originele oplossingen.

OJSC «KUZOTSM» produceert bijvoorbeeld verzamelbanden van een koper-zilverlegering. Zo'n legering overtreft koper in operationele eigenschappen en is, in tegenstelling tot de legering van koper met cadmium, milieuvriendelijk. De fabriek produceert ook een aantal kritische elektrische profielen. Dit zijn met name rechthoekige koperen elektrische profielen, zoals halfstijve banden, massieve banden met een grotere oppervlaktedekking: banden met volledige afronding van de smalle zijden van de sectie met verschillende hardheid, enz.

Halfstijve banden worden vervaardigd om te voldoen aan de Britse BS1432-eisen voor oppervlaktekwaliteit en om halfstijve mechanische eigenschappen te verkrijgen. De banden worden gemaakt van een geperst blok in twee trekgangen met tussentijdse uitgloeiing, en de afwerking gebeurt met een verminderde mate van vervorming in vergelijking met het traditionele fabricageschema voor massieve banden.

Banden met een verhoogde oppervlaktezuiverheid, bedoeld voor hun daaropvolgende elektrolytische coating met zilver, die de hoogste elektrische geleidbaarheid bieden op het contactpunt, en dit stelt speciale eisen aan hun oppervlakteruwheid (Rz≤0,63 micron volgens GOST 2789-73). De door de klant vereiste ruwheidsindicator werd bij KUZOTsM bereikt door een aantal technologische methoden: het gebruik van grotere totale reducties tijdens het trekken, extra voorbereiding van het trekoppervlak voordat het trekken voltooid is en de overeenkomstige verwerking van een speciaal gevormd kanaal van composiet en monolithische matrijzen . Het bovenvermelde gegarandeerde ruwheidsniveau (Rz≤0,63 micron) maakt het mogelijk coatings van een bepaalde dikte gelijkmatig op het oppervlak van de band aan te brengen.Op deze manier is het mogelijk om contactvlakken te creëren met een lage contactweerstand en een hoge elektrische geleidbaarheid.

Banden met volledige afronding van de kleine zijden van de sectie, dat wil zeggen met een kromtestraal gelijk aan de helft van de dikte van de band, hebben bepaalde voordelen ten opzichte van traditionele: de slijtvastheid van de isolerende coating neemt toe door de afwezigheid van bochten in de hoeken van het profiel worden aanzienlijke koperbesparingen bereikt en de indicatoren voor de verdeling van de huidige belasting op de sectie zijn verbeterde banden.

Over een paar maanden zouden de betrekkingen tussen Russische fabrikanten van elektrische producten en hun buitenlandse concurrenten naar een nieuwe fase moeten gaan. Dit komt door de toetreding tot de WTO. Aan de ene kant opent toetreding tot de WTO een buitenlandse markt voor Russische fabrikanten. Aan de andere kant betekent toetreding tot de WTO een verplichte verlaging van invoerrechten, die in 3 4 jaar bijna anderhalf keer zo laag zouden moeten zijn. De belangrijkste concurrentie zal de kwaliteit van de producten zijn.

N. Alexandrov. Metalen en prijzen