Самый электропроводный металл в мире
Ценность металлов напрямую определяется их химическими и физическими свойствами. В случае с таким показателем, как электропроводимость, эта связь не так прямолинейна. Самый электропроводный металл, если измерять данный показатель при комнатной температуре (+20 °C), — серебро.
Но высокая стоимость ограничивает применение деталей из серебра в электротехнике и микроэлектронике. Серебряные элементы в таких приборах применяются только в случае экономической целесообразности.Физический смысл проводимости
Использование металлических проводников имеет давнишнюю историю. Ученые и инженеры, работающие в областях науки и техники, использующих электроэнергию, давно определились с материалами для проводов, клемм, контактов, печатных плат и т. д. Определить самый электропроводный металл в мире помогает физическая величина, называемая электрической проводимостью.
Понятие проводимости обратно электрическому сопротивлению. Количественное выражение проводимости связано с единицей сопротивления, которое в международной системе единиц (СИ) измеряется в Омах. Единица электрической проводимости в системе СИ – сименс. Русское обозначение этой единицы – См, интернациональное – S. Электрической проводимостью в 1 См обладает участок электрической сети с сопротивлением в 1 Ом.
Удельная проводимость
Мера способности вещества проводить электроток называется удельной электропроводностью. Самым высоким подобным показателем обладает самый электропроводный металл. Эта характеристика может быть определена для любого вещества или среды инструментально и имеет числовое выражение. Удельная электропроводность цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения связана с удельным сопротивлением данного проводника.
Системной единицей удельной проводимости является сименс на метр – См/м. Чтобы выяснить, какой из металлов самый электропроводный металл в мире, достаточно сравнить их удельную проводимость, определенную экспериментально. Можно определить удельное сопротивление при помощи специального прибора – микроомметра. Эти характеристики являются обратнозависимыми.
Проводимость металлов
Само понятие электрического тока как направленного потока заряженных частиц кажется более гармоничным для веществ, основанных на кристаллических решетках свойственных металлам. Носителями зарядов при возникновении электрического тока в металлах являются свободные электроны, а не ионы, как это бывает в жидких средах. Экспериментально установлено, что при возникновении тока в металлах не происходит переноса частиц вещества между проводниками.
Металлические вещества отличаются от других более свободными связями на атомарном уровне. Внутреннее устройство металлов отличается присутствием большого числа «одиноких» электронов. которые при малейшем воздействии электромагнитных сил образуют направленный поток. Поэтому не зря именно металлы являются лучшими проводниками электрического тока, и именно такие молекулярные взаимодействия отличают самый электропроводный металл. На особенностях структуры кристаллической решетки металлов основано еще одно их специфическое свойство — высокая теплопроводность.
Топ лучших проводников — металлов
4 металла, имеющие практическое значение для их применения в качестве электропроводников распределяются в следующем порядке относительно величины удельной проводимости, измеряемой в См/м:
- Серебро — 62 500 000.
- Медь – 59 500 000.
- Золото – 45 500 000.
- Алюминий — 38 000 000.
Видно, что самый электропроводный металл – серебро. Но подобно золоту, оно используется для организации электрической сети лишь в особых специфических случаях. Причина – высокая стоимость.
Зато медь и алюминий – самый распространенный вариант для электроприборов и кабельной продукции благодаря низкому сопротивлению электрическому току и ценовой доступности. Другие металлы применяются в качестве проводников редко.
Факторы, влияющие на проводимость металлов
Даже самый электропроводный металл снижает свою проводимость, если в нём присутствуют другие добавки и примеси. У сплавов иная, чем у «чистых» металлов, структура кристаллической решетки. Она отличается нарушением в симметрии, трещинами и другими дефектами. Снижается проводимость и при повышении температуры окружающей среды.
Повышенное сопротивление, присущее сплавам, находит применение в нагревательных элементах. Неслучайно для изготовления рабочих элементов электропечей, обогревателей применяют нихром, фехраль и другие сплавы.
Самый электропроводный металл — это драгоценное серебро, больше используемое ювелирами, для чеканки монет и т. д. Но и в технике и приборостроении его особые химические и физические свойства находят широкое применение. Например, кроме использования в узлах и агрегатах с пониженным сопротивлением, серебряное напыление предохраняет контактные группы от окисления. Уникальные свойства серебра и сплавов на его основе часто делают его применение оправданным, несмотря на высокую стоимость.
Электропроводность металлов
Классическая теория электропроводности металлов зародилась в начале ХХ века. ЕЕ основоположником стал немецкий физик Карл Рикке. Он опытным путем установил, что прохождение заряда через металл не сопряжено с переносом атомов проводника, в отличие от жидких электролитов. Однако это открытие не объяснило, что именно является носителем электрических импульсов в структуре металла.
Ответить на это вопрос позволили опыты ученых Стюарта и Толмена, проведенные в 1916 году. Им удалось установить, что за перенос электричества в металлах отвечают мельчайшие заряженные частицы — электроны. Это открытие легло в основу классической электронной теории электропроводности металлов. С этого момента началась новая эпоха исследований металлических проводников. Благодаря полученным результатам мы сегодня имеем возможность пользоваться бытовыми приборами, производственным оборудованием, станками и многими другими устройствами.
Как отличается электропроводность разных металлов?
Электронная теория электропроводности металлов получила развитие в исследованиях Паулю Друде. Он сумел открыть такое свойство как сопротивление, которое наблюдается при прохождении электрического тока через проводник. В дальнейшем это позволит классифицировать разные вещества по уровню проводимости. Из полученных результатов легко понять, какой металл подойдет для изготовления того или иного кабеля. Это очень важный момент, так как неправильно подобранный материал может стать причиной возгорания в результате перегрева от прохождения тока избыточного напряжения.
Наибольшей электропроводностью обладает металл серебро. При температуре +20 градусов по Цельсию она составляет 63,3*104 сантиметров-1. Но изготавливать проводку из серебра очень дорого, так как это довольно редкий металл, который используется в основном для производства ювелирных и декоративных украшений или инвестиционных монет.
Металл, обладающий самой высокой электропроводностью среди всех элементов неблагородной группы — медь. Ее показатель составляет 57*104 сантиметров-1 при температуре +20 градусов по Цельсию. Медь является одним из наиболее распространенных проводников, которые используются в бытовых и производственных целях. Она хорошо выдерживает постоянные электрические нагрузки, отличается долговечностью и надежностью. Высокая температура плавления позволяет без проблем работать долгое время в нагретом состоянии.
По распространенности с медью может конкурировать только алюминий, который занимает четвертое место по электропроводности после золота. Он используется в сетях с невысоким напряжением, так как имеет почти вдвое меньшую температуру плавления, чем медь, и не способен выдерживать предельные нагрузки. С дальнейшим распределением мест можно ознакомиться, взглянув на таблицу электропроводности металлов.
Стоит отметить, что любой сплав обладает гораздо меньшей проводимостью, чем чистое вещество. Это связано со слиянием структурной сетки и как следствие нарушением нормального функционирования электронов. Например, при производстве медного провода используется материал с содержанием примесей не более 0,1%, а для некоторых видов кабеля этот показатель еще строже — не более 0,05%. Все приведенные показатели являются удельной электропроводностью металлов, которая рассчитывается как отношение между плотностью тока и величиной электрического поля в проводнике.
Классическая теория электропроводности металлов
Основные положения теории электропроводности металлов содержат шесть пунктов. Первый: высокий уровень электропроводности связан с наличием большого числа свободных электронов. Второй: электрический ток возникает путем внешнего воздействия на металл, при котором электроны из беспорядочного движения переходят в упорядоченное.
Третий: сила тока, проходящего через металлический проводник, рассчитывается по закону Ома. Четвертый: различное число элементарных частиц в кристаллической решетке приводит к неодинаковому сопротивлению металлов. Пятый: электрический ток в цепи возникает мгновенно после начала воздействия на электроны. Шестой: с увеличением внутренней температуры металла растет и уровень его сопротивления.
Природа электропроводности металлов объясняется вторым пунктом положений. В спокойном состоянии все свободные электроны хаотическим образом вращаются вокруг ядра. В этот момент металл не способен самостоятельно воспроизводить электрические заряды. Но стоит лишь подключить внешний источник воздействия, как электроны мгновенно выстраиваются в структурированной последовательности и становятся носителями электрического тока. С повышением температуры электропроводность металлов снижается.
Это связано с тем, что слабеют молекулярные связи в кристаллической решетке, элементарные частицы начинают вращаться в еще более хаотичном порядке, поэтому построение электронов в цепь усложняется. Поэтому необходимо принимать меры по недопущению перегрева проводников, так как это негативно сказывается на их эксплуатационных свойствах. Механизм электропроводности металлов невозможно изменить ввиду действующих законов физики. Но можно нивелировать негативные внешние и внутренние воздействия, которые мешают нормальному протеканию процесса.
Металлы с высокой электопроводностью
Электропроводность щелочных металлов находится на высоком уровне, так как их электроны слабо привязаны к ядру и легко выстраиваются в нужной последовательности. Но эта группа отличается невысокими температурами плавления и огромной химической активностью, что в большинстве случаев не позволяет использовать их для изготовления проводов.
Металлы с высокой электропроводностью в открытом виде очень опасны для человека. Прикосновение к оголенному проводу приведет к получению электрического ожога и воздействию мощного разряда на все внутренние органы. Зачастую это влечет мгновенную смерть. Поэтому для безопасности людей используются специальные изоляционные материалы.
В зависимости от сферы применения они могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Но все типы предназначены для одной функции — изоляции электрического тока внутри цепи, чтобы он не мог оказывать воздействие на внешний мир. Электропроводность металлов используется практически во всех сферах современной жизни человека, поэтому обеспечение безопасности является первоочередной задачей.
Добро пожаловать под кат (ТРАФИК)
Ковыряясь в поисках ответов на свои вопросы в разных учебниках по материаловедению, методичках, научпоп книгах я ужасался, насколько академический стиль изложения возводит стену между желающим узнать и знаниями. Насколько стремление авторов обойти острые грани, тёмные места превращает учебники в однородную бескрайнюю пустыню скуки и отчаяния. При этом запредельный уровень абстракции делает крайне сложным для неофита использование полученных знаний в практике. Поэтому я решил сделать свое руководство, с блекджеком и блудными девицами.
Это руководство — живое, по мере получения новых материалов, уточнений, комментариев от вас, дорогие читатели оно будет дополняться, изменяться, становиться лучше. Всегда самая свежая версия руководства лежит у меня на сайте в бложике Я обеими руками поддерживаю движение Open Source и Open Hardware, считаю, что обмен знаниями должен быть свободным, это принесет пользу для всех, поэтому пособие распространяется под лицензией Creative Commons 3.0 BY-NC-SA, что значит, вы можете делать с ним что угодно: выкладывать, распространять, модифицировать, соблюдая только три ограничения:
- Ссылка на меня обязательна (в.т.ч. производных работах).
- Зарабатывать на моем пособии без договоренности со мной нельзя (запрет на использование в коммерческих целях).
- Все производные работы должны распространяться на тех же условиях.
Плюшки данного пособия:
- Весь текст написан мной, и дополнен замечательными людьми, упомянутыми в разделе Благодарности. Я не включал информацию, в достоверности или актуальности которой я бы сомневался. Поэтому доля брехни по тексту в среднем ниже, чем в маркетинговых текстах перепродавцов-поставщиков, но выше, чем в хорошем советском учебнике.
- Большую часть материалов я хотя бы щупал, использовал в своих конструкциях, а не видел только на картинке.
- Пособие полностью (Чтобы быть до конца честным — за исключением одной картинки, которую пришлось рисовать в чем умел.) подготовлено с использованием OpenSource продуктов (Linux, GIMP, LibreOffice, context). Просто из спортивного интереса.
- Некоторые разделы имеют пункт «Источники» — советы по поиску материалов — где купить, под какими названиями искать. Конечно, всё можно купить на Алиэкспресс и на Ebay, поэтому такой вариант не указывается. Пункт может быть полезен если материал нужен «здесь и сейчас».
Публикуя руководство здесь я очень надеюсь на обилие конструктивной критики и дополнений от вас, дорогие читатели. Содержание руководстваПроводники:
*Серебро
*Медь
*Алюминий
*Железо
*Золото
*Никель
*Вольфрам
*Ртуть
Так себе проводники:
*Углерод
*Нихромы
*Сплавы для изготовления термостабильных сопротивлений
*Припои
*Олово
*Легкоплавкие припои
Прочие проводники
*Термопарные сплавы
*Оксид Индия-Олова
Диэлектрики (Совсем не проводники):
*Неорганические диэлектрики
**Фарфор
**Стекло
**Слюда
**Алюмооксидные керамики
**Асбест
**Вода
*Органические диэлектрики полусинтетические
**Бумага, картон
**Шёлк
**Воск, парафин
**Трансформаторное масло
**Фанера, ДСП
*Органические диэлектрики синтетические
**Материалы на базе фенол-формальдегидных смол
**Карболит (бакелит)
**Гетинакс
**Текстолит
**Стеклотекстолит
**Лакоткань
**Резина
**Эбонит
**Полиэтилен
**Полипропилен
**Полистирол, АБС-пластик
**Фторопласт-4 (политетрафторэтилен PTFE)
**Поливинилхлорид — ПВХ
**Полиэтилентерефталат (ПЭТФ)
**Полиимид
**Полиамиды
**Полиметилметакрилат — ПММА
**Поликарбонат
*График истории промышленного применения полимеров
*Изоленты
**Прорезиненная тканевая изолента
**Тканевые изоленты
**Резиновые самовулканизирующиеся изоленты
**Силиконовые самослипающиеся ленты
**Полиимидная лента
**ПВХ изоленты
**Канцелярская липкая лента «скотч»
*Изоляционные трубки
**Трубка из ПВХ — «кембрик»
**Фторопластовая трубка
**Стеклотканевая с силиконом
**Термоусадочная трубка
*Дополнительные сведения о полимерах
Поехали!
Двадцатый век — век пластмасс. До появления широкого спектра синтетических полимерных материалов, человек использовал в конструировании металлы и материалы природного происхождения — дерево, кожу и т.д. Сегодня мы завалены пластмассовыми изделиями, начиная от одноразовой посуды, заканчивая тяжелонагруженными деталями двигателей автомобилей. Пластмассы во многом превосходят металлы, но никогда не вытеснят их полностью, поэтому рассказ начнется с металлов. Металлам посвящены сотни книг, дисциплина, посвященная им, называется «металловедение».
Нас интересуют металлы с точки зрения электронной техники. Как проводники, как часть электронных приборов. Все остальные применения — например такие, как конструкционные материалы, в данное пособие пока не вошли.
Главное для электронной техники свойство металлов — это способность хорошо проводить электрический ток. Посмотрим на таблицу удельного сопротивления различных металлов:
| Металл | Удельное сопротивление Ом*мм2/м |
|---|---|
| Серебро | 0,015…0,0162 |
| Медь | 0,01724…0,018 |
| Золото | 0,023 |
| Алюминий | 0,0262…0,0295 |
| Иридий | 0,0474 |
| Вольфрам | 0,053…0,055 |
| Молибден | 0,054 |
| Цинк | 0,059 |
| Никель | 0,087 |
| Железо | 0,098 |
| Платина | 0,107 |
| Олово | 0,12 |
| Свинец | 0,217…0,227 |
| Титан | 0,5562…0,7837 |
| Висмут | 1,2 |
Видим лидеров нашего списка: Ag, Cu, Au, Al.
Серебро
Ag — Серебро. Драгоценный металл. Серебро — самый дешевый из драгоценных металлов, но, тем не менее, слишком дорог, чтобы делать из него провода. На 5% лучшая электропроводность по сравнению с медью, при разнице в цене почти в 100 раз.
Примеры применения
В виде покрытий проводников в СВЧ технике. Ток высокой частоты, из-за скинэффекта течет по поверхности проводника, а не в его толще, поэтому тонкое покрытие волновода серебром дает бОльший прирост проводимости, чем покрытие серебром проводника для постоянного тока.
В сплавах контактных групп. Контакты силовых, сигнальных реле, рубильников, выключателей чаще всего изготовлены из сплава с содержанием серебра. Переходное сопротивление такого контакта получается ниже медного, он меньше подвержен окислению. Так как контакт обычно миниатюрен, стоимость этой малой добавки серебра к стоимости изделия незначительно. Хотя при утилизации большого количества реле, стоимость серебра делает целесообразным работу бокорезами по отделению контактов в кучку для последующего аффинажа.
Контакты силового реле на 16 Ампер. Согласно документации производителя
контакты содержат серебро и кадмий.
Различные реле. Верхнее реле имеет даже посеребренный корпус с характерной патиной. Содержание драгметаллов в изделиях, выпущенных в СССР было указано в паспортах на изделия.
В качестве присадки в припоях. Качественные припои (как твёрдые так и мягкие) часто содержат серебро.
Проводящие покрытия на диэлектриках. Например, для получения контактной площадки на керамике, на неё наносится суспензия из серебряных частиц с последующим запеканием в печи (метод «вжигания»).
Компонент электропроводящих клеев и красок. Электропроводящие чернила часто
содержат суспензию серебряных частиц. По мере высыхания таких чернил, растворитель
испаряется, частицы в растворе оказываются всё ближе, слипаясь и создавая проводящие
мостики, по которым может протекать ток. Хорошее видео с рецептом по созданию таких
чернил.
Недостатки
Несмотря на то, что серебро — благородный металл, он окисляется в среде с содержанием
серы:
4Ag + 2H2S + O2 → 2Ag2S + 2H2O
Образуется темный налет — «патина». Также источником серы может служить резина, по-
этому провод в резиновой изоляции и посеребренные контакты — плохое сочетание.
Потемневшее серебро можно очистить химически. В отличии от чистки абразивными пастами (в том числе зубной пастой) это самый нежный способ чистки, не оставляющий царапин.
Медь
Cu — медь. Основной металл проводников тока. Обмотки электродвигателей, провода в изоляции, шины, гибкие проводники — чаще всего это именно медь. Медь нетрудно узнать по характерному красноватому цвету. Медь достаточно устойчива к коррозии.
Примеры применения
Провода. Основное применение меди в чистом виде. Любые добавки снижают электропроводность, поэтому сердцевина проводов обычно — чистейшая медь.
Гибкие многожильные провода различного сечения.
Гибкие тоководы. Если проводники для стационарных устройств можно в принципе изготовить из любого металла, то гибкие проводники делают почти всегда только из меди, алюминий для этих целей слишком ломкий. Содержат множество тоненьких медных жилок.
Теплоотводы. Медь не только на 56% лучше алюминия проводит ток, но ещё имеет почти вдвое лучшую теплопроводность. Из меди изготавливают тепловые трубки, радиаторы, теплораспределяющие пластины. Так как медь дороже алюминия, часто радиаторы делают составными, сердцевина из меди, а остальная часть из более дешевого алюминия.
Радиаторы охлаждения процессора. Центральный стержень изготовлен из меди, он хорошо отводит тепло от кристалла процессора, а алюминиевый радиатор с развитым оребрением уже охлаждает сам стержень.
При изготовлении фольгированных печатных плат. Печатные платы, в любом электронном устройстве изготовлены из пластины диэлектрика, на который наклеена медная фольга. Все соединения между элементами печатной платы выполнены дорожками из медной фольги.
Техника сверхвысокого вакуума. Из металлов и сплавов только нержавеющая сталь и медь пригодны для камер сверхвысокого вакуума в таких приборах, как ускорители элементарных частиц или рентгеновские спектрометры. Все остальные металлы в вакууме слегка испаряются и портят вакуум.
Аноды рентгеновских трубок. В рентгеноструктурном анализе требуется монохроматическое рентгеновское излучение. Его источником зачастую является облучаемая электронами медь (спектральная линия Cu Kα), которая к тому же прекрасно отводит тепло. Если же требуется другое излучение (Co или Fe), его получают от маленького кусочка соответствующего металла на массивном медном теплоотводе. Такие аноды всегда охлаждаются проточной водой.
Интересные факты о меди
- Медь — достаточно дорогой металл, поэтому недобросовестные производители стараются экономить на нем. Занижают сечение проводов (когда написано 0,75 мм2, а фактически 0,11 мм2). Окрашивают алюминий «под медь» в обмотках, внешне обмотка выглядит как медная, а стоит соскрести изоляцию — оказывается, что она сделана из алюминия. Этим грешат и китайские, и отечественные производители, кабель сечением 2,5 мм2 вполне может оказаться сечением 2,3 мм2, поэтому запас прочности и входной контроль не будут лишними. Разумеется, надежность контакта в электроарматуре жилы сечением 2,3 мм2, рассчитанной на жилу 2,5 мм2, будет невысокой.
- Медь окрашивает пламя в зелёный цвет, это свойство использовали для обнаружения меди в руде, когда не был доступен химический анализ. Зеленый след в пламени — показатель наличия меди. (но не всегда, зеленую окраску пламени могут давать ионы бора)
- Медь — мягкий металл, но если добавить к меди хотя бы 10% олова, получается твёрдый, упругий сплав — бронза. Именно освоение получения бронзы послужило названием к исторической эпохе — бронзовому веку. Добавка к меди бериллия дает бериллиевую бронзу — прочный упругий сплав, из которого изготавливают пружинящие контакты.
- Медь — один из немногих мягких металлов с высокой температурой плавления, поэтому из меди изготавливают уплотнительные прокладки, например для высокотемпературной или вакуумной техники. Например, уплотнительная прокладка пробки картера двигателя автомобиля.
- При механической обработке (например волочении) медь уплотняется и становится жёсткой. Для восстановления исходной мягкости и пластичности медь «отжигают» в защитной атмосфере, нагревая до 500-700 °C и выдерживая некоторое время. Поэтому некоторые медные изделия твёрдые, а некоторые мягкие, например медные трубы.
- Медь не даёт искр. Для работы во взрывоопасных местах, например на газопроводе, используют искробезопасный инструмент, стальной инструмент покрытый слоем меди или инструмент изготовленный из сплавов меди — бронз. Если таким инструментом случайно чиркнуть по стальной поверхности он не даст опасных искр.
- Так как температурный коэффициент сопротивления для чистой меди известен, из меди изготавливают термометры сопротивления (тип ТСМ — Термометр Сопротивления Медный, есть еще ТСП — Термометр Сопротивления Платиновый). Термометр сопротивления — это точно изготовленный резистор, навитый из медной проволоки. Измерив его сопротивление, можно по таблице или по формуле определить его температуру достаточно точно.
Алюминий
Al — Алюминий. «Крылатый металл» четвертый по проводимости после серебра, золота и меди.
Алюминий хоть и проводит ток почти в полтора раза хуже меди, но он легче в 3,4 раза и в три
раза дешевле. А если посчитать проводимость, то эквивалентный медному проводник из
алюминия будет дешевле в 6,5 раз! Алюминий бы вытеснил медь, как проводник везде, если
бы не пара его противных свойств, но об этом в недостатках.
Чистый алюминий, как и чистое железо, в технике практически не применяется (исключения
— провода и фольга). Любой «алюминиевый» предмет состоит из какого-нибудь сплава алюминия. Сплавы могут содержать кремний, магний, медь, цинк и другие металлы. Их свойства отличаются очень сильно, и это необходимо учитывать при обработке. Ниже перечислены несколько самых распространенных марок алюминия:
- 1199. Чистый 99,99% алюминий. Бывает почти исключительно в виде фольги.
- 1050 и 1060. Чистый 99,5% и 99,6% соответственно. Из-за высокой теплопроводности иногда используется как материал для радиаторов. Мягок, легко гнется. Провода, пищевая фольга, посуда.
- 6061 и 6082. Сплавы: 6061 — Si 0,6%, Mg 1,0%, Cu 0,28%, 6082 — Si, Mg, Mn. Первый более распространен в США, второй — в Европе. Легко точить, фрезеровать. Наилучший материал для самоделок. Прочен. Легко поддается сварке, паяется твердыми припоями. Легко анодируется. Плохо гнется. Не годится для литья.
- 6060. Состав: Mg, Si. Более мягок, чем 6061 и 6082, при обработке резанием слегка «пластилиновый», за что его не любят токари. Распространен и дешев, других особых преимуществ не имеет. Дешевый алюминиевый профиль из непонятного сплава имеет хорошиешансы оказаться им.
- 5083. Сплав с магнием (>4% Mg). Отличная коррозионная стойкость, устойчив в морской воде. Один из лучших вариантов для деталей, работающих под дождем. Тоже может встретиться в магазине стройматериалов, наряду с другими подобными марками.
- 44400, он же «силумин». Сплав с большим процентом кремния (Si >8%). Литейный. Низкая температура плавления, при пайке твердыми припоями риск расплавить саму деталь. Хрупок, при изгибе ломается. На изломе видны характерные кристаллы.
- 7075. 2,1-2,9% Mg, 5,1-6,1% Zn, 1,2-1,6% Cu. Очень своеобразный сплав, отличается даже цветом (пленка окислов слегка золотистая). Неожиданно твердый для алюминия, по твердости сравним с мягкой сталью. Плохо анодируется. Не паяется вообще. Не сваривается вообще. Не гнется и не куется вообще. Не годится для литья. Резанием обрабатывает ся отлично, прекрасно полируется. Хорош для ответственных деталей. Используется для винтов в велосипедах, в оружии (материал многих деталей винтовки M16).
Относительно невысокая температура плавления (660 °C у чистого, меньше 600 °C у литейных сплавов) алюминия делает возможным отливку деталей в песочные формы в условиях
гаража/мастерской. Однако многие марки алюминия не годятся для литья.
Примеры применения
Провода. Алюминий дешев, поэтому толстые силовые кабели, СИП, ЛЭП выгодно делать из алюминия. В старых домах квартирная проводка сделана алюминиевым проводом (с 2001 года ПУЭ запрещает в квартирах использовать алюминиевый провод, только медный, см ПУЭ 7 издание п. 7.1.34) Также алюминий не используется как проводник в ответственных применениях.
Слева старый алюминиевый провод. Справа алюминиевые кабели различного сечения,
пригодные для укладки в грунт. В частности кабелем справа был подключен к электроэнергии целый этаж здания. Кабель помимо наружной резиновой оболочки имеет бронирующую стальную ленту, для защиты нижележащей изоляции от повреждений, к примеру лопатой при раскопке.
Теплоотводы. Не только домашние батареи делают из алюминия, но и радиаторы у
микросхем, процессоров, делают из алюминия.
Различные алюминиевые радиаторы.
Корпуса приборов. Корпус жёсткого диска в вашем компьютере отлит из алюминиевого сплава. Небольшая добавка кремния улучшает прочностные качества алюминия, сплав силумин — это корпуса жёстких дисков, бытовых приборов, редукторов и т. д.
Анодированный алюминий (алюминий, у которого электрохимическим путем окисная пленка
на поверхности сделана потолще и прочнее) хорошо окрашивается и просто красив. Окисная
пленка (Al2O3 — из того же вещества состоят драгоценные камни рубины и сапфиры) достаточно твёрдая и износостойкая, но к сожалению алюминий под ней мягок, и при сильном воздействии ломается как лёд на воде.
Экраны. Электромагнитное экранирование часто делается из алюминиевой фольги или тонкой алюминиевой жести. Можете провести простой эксперимент, мобильный телефон
завернутый в фольгу потеряет сеть — он будет заэкранирован.
Отражающее покрытие у зеркал. Тонкая пленка алюминия на стекле отражает 89% падающего света (примерное значение, зависит от условий) (Серебро 98%, но на воздухе темнеет из-за сернистых соединений). Любой лазерный принтер содержит вращающееся зеркало, покрытое тонким слоем алюминия.
Зеркала от оптической системы планшетного сканера. Обратите внимание, оптические зеркала имеют металлизацию стекла снаружи, в отличии от привычных бытовых зеркал, где отражающее покрытие для защиты за стеклом. Бытовые зеркала дают двойное отражение — от поверхности стекла и от отражающего покрытия, что не так критично в быту, как защищенность отражающего покрытия.
Электроды обкладок конденсаторов. Алюминиевая фольга, разделенная слоем диэлектрика и туго свернутая в цилиндр — часть электрических конденсаторов (впрочем, для уменьшения габаритов конденсаторов фольгу заменяют алюминиевым напылением). Тот факт, что пленка оксида алюминия тонкая, прочная и не проводит ток, используется в электролитических конденсаторах, обладающими огромными для своих габаритов электрическими емкостями.
Недостатки
Алюминий — металл активный, но на воздухе покрывается оксидной пленкой, которая предохраняет металл от разрушения и скрывает его активную натуру. Если не дать алюминию формировать стабильную защитную пленку, например капелькой ртути, алюминий активно реагирует с водой. В щелочной среде алюминий растворяется, попробуйте залить алюминиевую фольгу средством для прочистки труб — реакция будет бурная, с выделением взрывоопасного водорода. Химическая активность алюминия, в паре с большой разницей в электрооотрицательности с медью делает невозможным прямое соединение проводов из этих двух металлов. В присутствии влаги (а она в воздухе есть почти всегда) начинает протекать гальваническая коррозия с разрушением алюминия.
Два идентичных трансформатора от микроволновых печей. Левый вышел из строя по причине алюминиевых обмоток — отгорел провод от контакта — алюминий плохо паяется мягкими припоями, попытка обеспечить контакт также как и у медного провода привела к поломке.
Алюминий ползуч. Если алюминиевый провод очень сильно сжать, он деформируется
и сохранит новую форму — это называется «пластическая деформация». Если сжать его не
так сильно, чтобы он не деформировался, но оставить под нагрузкой надолго — алюминий
начнет «ползти» меняя форму постепенно. Это пакостное свойство ведет к тому, что хорошо
затянутая клемма с алюминиевым проводом спустя 5-10-20 лет постепенно ослабнет и будет
болтаться, не обеспечивая былого электрического контакта. Это одна из причин, почему ПУЭ
запрещает тонкий алюминиевый провод для разводки электроэнергии по потребителям в
зданиях. В промышленности не сложно обеспечить регламент — так называемая «протяжка»
щитка, когда электрик периодически проверяет затяжку всех клемм в щитке. В домашних же условиях, обычно пока розетка с дымом не сгорит — никто и не озаботится качеством контакта. А плохой контакт — причина пожаров.
Алюминий, по сравнению с медью, менее пластичный, риска от ножа на жиле, при сьёме изоляции с провода быстрее приведет к сломавшейся жиле, чем у меди, поэтому изоляцию с алюминиевых проводов надо счищать как с карандаша, под углом, а не в торец.
Интересные факты об алюминии
- Алюминий — хороший восстановитель, что используется для восстановления других металлов, например титана из состояния диоксида. Теодор Грей (Настоятельно рекомендую книги Теодора Грея «Элементы. Путеводитель по периодической таблице», «Научные опыты с периодической таблицей», «Эксперименты. Опыты с периодической таблицей». Они очень хорошо сделаны визуально, и опыты в них не приторно безопасные, как в большинстве современных пособий, могут и бабахнуть.) в домашних условиях проводил такой опыт. В смеси с окислом железа алюминиевая пудра образует термит— адская смесь, которая горит разогреваясь до 2400°С при этом восстанавливается железо и весело стекает вниз, что используется для сварки рельсов, иным способом такой кусок железа качественно и быстро не прогреть. Термитные карандаши позволяют в полевых условиях сваривать провода, а бравый спецназовец термитной горелкой пережжет дужку самого крепкого замка.
- Чтобы сделать бисквит нежным и воздушным используется пекарский порошок. Такой же порошок есть для того, что бы сделать пористым бетон — Алюминий + щелочь.
- Алюминий — активный металл, но он быстро покрывается окисной пленкой, которая защищает его от разрушения. Рубин, сапфир, корунд — это всё названия одного и того же вещества — оксида алюминия Al2O3 Белые точильные круги и бруски состоят из электрокорунда — оксида алюминия.
Можно убедиться в активности алюминия простым опытом. Нарежьте алюминиевую фольгу в стакан, добавьте медный купорос и поваренную соль, залейте холодной водой. Спустя некоторое время смесь закипит, алюминий будет окисляться, восстанавливая медь, с выделением тепла.
- Алюминий неплохо поддается экструзии. Корпуса приборов из нарезанного и обработанного экструдированного профиля значительно дешевле литых.
Алюминиевый корпус внешнего аккумулятора для телефона. Экструдированный анодированный окрашенный профиль. - Алюминий весьма посредственно паяется мягкими (оловянно-свинцовыми) припоями, неплохо паяется цинковыми припоями. При конструировании приборов это стоит помнить, соединить провод с алюминиевым шасси проще прикрутив винтом к запрессованной стойке, чем припаять. В твердых марках алюминия (6061, 6082, 7075) можно нарезать резьбу для винта непосредственно.
- Алюминий можно сваривать аргоновой сваркой, но качественный шов получается только при TIG-сварке на переменном токе. Непрерывная смена полярности измельчает пленку окислов, которая в противном случае может попасть в шов. Учитывайте это при выборе сварочного аппарата для мастерской, если вам может потребоваться варить и алюминий.
Еще раз важное замечание. Алюминиевые и медные проводники напрямую соединять нельзя! Для соединения проводников из меди и алюминия используйте промежуточный металл, например, стальную клемму.
Источники
В крупных строительных магазинах (OBI, Leroy Merlin, Castorama) обычно есть в наличии алюминиевый профиль разных размеров и форм. Неплохим источником может послужить штампованная алюминиевая посуда — она очень дешева и существует разных форм. Но обратите внимание на марки. Если нужен 6061 и тем более 7075, придется покупать его у фирмы, специализирующейся по металлам.
Ссылки на части руководства:
1: Проводники: Серебро, Медь, Алюминий.
2: Проводники: Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть.
3: Проводники: Углерод, нихромы, термостабильные сплавы, припои, прозрачные проводники.
4: Неорганические диэлектрики: Фарфор, стекло, слюда, керамики, асбест, элегаз и вода.
5: Органические полусинтетические диэлектрики: Бумага, щелк, парафин, масло и дерево.
6: Синтетические диэлектрики на базе фенолформальдегидных смол: карболит (бакелит), гетинакс, текстолит.
7: Диэлектрики: Стеклотекстолит (FR-4), лакоткань, резина и эбонит.
8: Пластики: полиэтилен, полипропилен и полистирол.
9: Пластики: политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат и силиконы.
10: Пластики: полиамиды, полиимиды, полиметилметакрилат и поликарбонат. История использования пластиков.
11: Изоляционные ленты и трубки.
12: Финальная
В данной статье мы подробно разберем что такое удельное сопротивление и электропроводность, ясно опишем все формулы с помощью примеров задач, а так же дадим вам таблицу удельных сопротивлений некоторых проводников.
Описание
Закон Ома гласит, что, когда источник напряжения (V) подается между двумя точками в цепи, между ними будет протекать электрический ток (I), вызванный наличием разности потенциалов между этими двумя точками. Количество протекающего электрического тока ограничено величиной присутствующего сопротивления (R). Другими словами, напряжение стимулирует протекание тока (движение заряда), но это сопротивление препятствует этому.
Мы всегда измеряем электрическое сопротивление в Омах, где Ом обозначается греческой буквой Омега, Ω. Так, например: 50 Ом, 10 кОм или 4,7 МОм и т.д. Проводники (например, провода и кабели) обычно имеют очень низкие значения сопротивления (менее 0,1 Ом), и, таким образом, мы можем пренебречь ими, как мы предполагаем в расчетах анализа цепи, что провода имеют ноль сопротивление. С другой стороны, изоляторы (например, пластиковые или воздушные), как правило, имеют очень высокие значения сопротивления (более 50 МОм), поэтому мы можем их игнорировать и для анализа цепи, поскольку их значение слишком велико.
Но электрическое сопротивление между двумя точками может зависеть от многих факторов, таких как длина проводников, площадь их поперечного сечения, температура, а также фактический материал, из которого он изготовлен. Например, давайте предположим, что у нас есть кусок провода (проводник), который имеет длину L, площадь поперечного сечения A и сопротивление R, как показано ниже.
Электрическое сопротивление R этого простого проводника является функцией его длины, L и площади поперечного сечения A. Закон Ома говорит нам, что для данного сопротивления R ток, протекающий через проводник, пропорционален приложенному напряжению, поскольку I = V / R. Теперь предположим, что мы соединяем два одинаковых проводника вместе в последовательной комбинации, как показано на рисунке.
Здесь, соединив два проводника вместе в последовательной комбинации, то есть, к концу, мы фактически удвоили общую длину проводника (2L), в то время как площадь поперечного сечения A остается точно такой же, как и раньше. Но помимо удвоения длины, мы также удвоили общее сопротивление проводника, дав 2R как: 1R + 1R = 2R.
Таким образом , мы можем видеть , что сопротивление проводника пропорционально его длину, то есть: R ∝ L. Другими словами, мы ожидаем, что электрическое сопротивление проводника (или провода) будет пропорционально больше, чем оно длиннее.
Отметим также, что, удваивая длину и, следовательно, сопротивление проводника (2R), чтобы заставить тот же ток I, чтобы течь через проводник, как и раньше, нам нужно удвоить (увеличить) приложенное напряжение I = (2 В) / (2R). Далее предположим, что мы соединяем два идентичных проводника вместе в параллельной комбинации, как показано.
Здесь, соединяя два проводника в параллельную комбинацию, мы фактически удвоили общую площадь, дающую 2А, в то время как длина проводников L остается такой же, как у исходного одиночного проводника. Но помимо удвоения площади, путем параллельного соединения двух проводников мы фактически вдвое сократили общее сопротивление проводника, получив 1 / 2R, поскольку теперь каждая половина тока протекает через каждую ветвь проводника.
Таким образом, сопротивление проводника обратно пропорционально его площади, то есть: R 1 / ∝ A или R ∝ 1 / A. Другими словами, мы ожидаем, что электрическое сопротивление проводника (или провода) будет пропорционально меньше, чем больше его площадь поперечного сечения.
Кроме того, удваивая площадь и, следовательно, вдвое увеличивая суммарное сопротивление ветви проводника (1 / 2R), для того же тока, чтобы I протекал через параллельную ветвь провода, как раньше, нам нужно только наполовину уменьшить приложенное напряжение I = (1 / 2V) / (1 / 2R).
Надеемся, мы увидим, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине (L) проводника, то есть: R ∝ L, и обратно пропорционально его площади (A), R ∝ 1 / A. Таким образом, мы можем правильно сказать, что сопротивление это:
Пропорциональность сопротивления
Но помимо длины и площади проводника, мы также ожидаем, что электрическое сопротивление проводника будет зависеть от фактического материала, из которого он изготовлен, потому что разные проводящие материалы, медь, серебро, алюминий и т.д., имеют разные физические и электрические свойства. Таким образом, мы можем преобразовать знак пропорциональности (∝) вышеприведенного уравнения в знак равенства, просто добавив «пропорциональную константу» в вышеприведенное уравнение, давая:
Уравнение удельного электрического сопротивления
Где: R — сопротивление в омах (Ω), L — длина в метрах (м), A — площадь в квадратных метрах (м 2 ), и где известна пропорциональная постоянная ρ (греческая буква «rho») — удельное сопротивление .
Удельное электрическое сопротивление
Удельное электрическое сопротивление конкретного материала проводника является мерой того, насколько сильно материал противостоит потоку электрического тока через него. Этот коэффициент удельного сопротивления, иногда называемый его «удельным электрическим сопротивлением», позволяет сравнивать сопротивление различных типов проводников друг с другом при определенной температуре в соответствии с их физическими свойствами без учета их длины или площади поперечного сечения. Таким образом, чем выше значение удельного сопротивления ρ, тем больше сопротивление, и наоборот.
Например, удельное сопротивление хорошего проводника, такого как медь, составляет порядка 1,72 х 10 -8 Ом (или 17,2 нОм), тогда как удельное сопротивление плохого проводника (изолятора), такого как воздух, может быть значительно выше 1,5 х 10 14 или 150 трлн.
Такие материалы, как медь и алюминий, известны низким уровнем удельного сопротивления, благодаря чему электрический ток легко проходит через них, что делает эти материалы идеальными для изготовления электрических проводов и кабелей. Серебро и золото имеют очень низкие значения удельного сопротивления, но по понятным причинам дороже делать из них электрические провода.
Тогда факторы, которые влияют на сопротивление (R) проводника в омах, могут быть перечислены как:
- Удельное сопротивление (ρ) материала, из которого сделан проводник.
- Общая длина (L) проводника.
- Площадь поперечного сечения (А) проводника.
- Температура проводника.
Пример удельного сопротивления № 1
Рассчитайте общее сопротивление постоянному току 100-метрового рулона медного провода 2,5 мм 2, если удельное сопротивление меди при 20 o C составляет 1,72 x 10 -8 Ом метр.
Приведенные данные: удельное сопротивление меди при 20 o C составляет 1,72 x 10 -8 , длина катушки L = 100 м, площадь поперечного сечения проводника составляет 2,5 мм 2, что дает площадь: A = 2,5 x 10 -6 м 2 .
Ответ: 688 МОм или 0,688 Ом.
Удельное электрическое сопротивление материала
Ранее мы говорили, что удельное сопротивление — это электрическое сопротивление на единицу длины и на единицу площади поперечного сечения проводника, таким образом, показывая, что удельное сопротивление ρ имеет размеры в Ом-метрах или Ом · м, как это обычно пишется. Таким образом, для конкретного материала при определенной температуре его удельное электрическое сопротивление определяется как.
Электрическая проводимость
Хотя как электрическое сопротивление (R), так и удельное сопротивление ρ, являются функцией физической природы используемого материала, а также его физической формы и размера, выраженных его длиной (L) и площадью его сечения ( А), Проводимость или удельная проводимость относится к легкости, с которой электрический ток проходит через материал.
Проводимость (G) является обратной величиной сопротивления (1 / R) с единицей проводимости, являющейся сименсом (S), и ей дается перевернутый символ омов mho, ℧. Таким образом, когда проводник имеет проводимость 1 сименс (1S), он имеет сопротивление 1 Ом (1 Ом). Таким образом, если его сопротивление удваивается, проводимость уменьшается вдвое, и наоборот, как: Сименс = 1 / Ом, или Ом = 1 / Ом.
В то время как сопротивление проводников дает степень сопротивления потоку электрического тока, проводимость проводника указывает на легкость, с которой он пропускает электрический ток. Таким образом, металлы, такие как медь, алюминий или серебро, имеют очень большие значения проводимости, что означает, что они являются хорошими проводниками.
Проводимость, σ (греческая буква сигма), является обратной величиной удельного сопротивления. Это 1 / ρ и измеряется в сименах на метр (S / m). Поскольку электропроводность σ = 1 / ρ, предыдущее выражение для электрического сопротивления R можно переписать в виде:
Электрическое сопротивление как функция проводимости
Тогда мы можем сказать, что проводимость — это эффективность, посредством которой проводник пропускает электрический ток или сигнал без потери сопротивления. Поэтому материал или проводник, который имеет высокую проводимость, будет иметь низкое удельное сопротивление, и наоборот, поскольку 1 сименс (S) равен 1 Ом -1 . Таким образом, медь, которая является хорошим проводником электрического тока, имеет проводимость 58,14 x 10 6 Симен на метр.
Пример удельного сопротивления №2
Кабель длиной 20 метров имеет площадь поперечного сечения 1 мм 2 и сопротивление 5 Ом. Рассчитать проводимость кабеля.
Приведенные данные: сопротивление постоянному току, R = 5 Ом, длина кабеля, L = 20 м, а площадь поперечного сечения проводника составляет 1 мм 2, что дает площадь: A = 1 x 10 -6 м 2 .
Ответ: 4 мега-симена на метр длины.
Таблица удельных сопротивлений проводников
| Проводник | Удельное сопротивление ρ | Температурный коэффициент α |
| Алюминий | 0,028 | 4,2 |
| Бронза | 0,095 — 0,1 | — |
| Висмут | 1,2 | — |
| Вольфрам | 0,05 | 5 |
| Железо | 0,1 | 6 |
| Золото | 0,023 | 4 |
| Иридий | 0,0474 | — |
| Константан | 0,5 | 0,05 |
| Латунь | 0,025 — 0,108 | 0,1-0,4 |
| Магний | 0,045 | 3,9 |
| Манганин | 0,43 — 0,51 | 0,01 |
| Медь | 0,0175 | 4,3 |
| Молибден | 0,059 | — |
| Нейзильбер | 0,2 | 0,25 |
| Натрий | 0,047 | — |
| Никелин | 0,42 | 0,1 |
| Никель | 0,087 | 6,5 |
| Нихром | 1,05 — 1,4 | 0,1 |
| Олово | 0,12 | 4,4 |
| Платина | 0.107 | 3,9 |
| Ртуть | 0,94 | 1,0 |
| Свинец | 0,22 | 3,7 |
| Серебро | 0,015 | 4,1 |
| Сталь | 0,103 — 0,137 | 1-4 |
| Титан | 0,6 | — |
| Фехраль | 1,15 — 1,35 | 0,1 |
| Хромаль | 1,3 — 1,5 | — |
| Цинк | 0,054 | 4,2 |
| Чугун | 0,5-1,0 | 1,0 |
Где: удельное сопротивление ρ измеряется в Ом*мм2/м и температурный коэффициент электрического сопротивления металлов α измеряется в 10 -3*C-1(или K -1) .
Краткое описание удельного сопротивления
Мы поговорили в этой статье об удельном сопротивлении, что удельное сопротивление — это свойство материала или проводника, которое указывает, насколько хорошо материал проводит электрический ток. Мы также видели, что электрическое сопротивление (R) проводника зависит не только от материала, из которого сделан проводник, меди, серебра, алюминия и т.д., но также от его физических размеров.
Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине (L) как R ∝ L. Таким образом, удвоение его длины удвоит его сопротивление, в то время как последовательное удвоение проводника уменьшит вдвое его сопротивление. Также сопротивление проводника обратно пропорционально его площади поперечного сечения (A) как R ∝ 1 / A. Таким образом, удвоение его площади поперечного сечения уменьшило бы его сопротивление вдвое, тогда как удвоение его площади поперечного сечения удвоило бы его сопротивление.
Мы также узнали, что удельное сопротивление (символ: ρ) проводника (или материала) связано с физическим свойством, из которого он изготовлен, и варьируется от материала к материалу. Например, удельное сопротивление меди обычно дается как: 1,72 х 10 -8 Ом · м. Удельное сопротивление конкретного материала измеряется в единицах Ом-метров (Ом), которое также зависит от температуры.
В зависимости от значения удельного электрического сопротивления конкретного материала его можно классифицировать как «проводник», «изолятор» или «полупроводник». Обратите внимание, что полупроводники — это материалы, в которых их проводимость зависит от примесей, добавляемых в материал.
Удельное сопротивление также важно в системах распределения электроэнергии, так как эффективность системы заземления для системы электропитания и распределения сильно зависит от удельного сопротивления земли и материала почвы в месте расположения системы.
Проводимость — это имя, данное движению свободных электронов в форме электрического тока. Проводимость, σ является обратной величиной удельного сопротивления. Это 1 / ρ и имеет единицу измерения сименс на метр, S / m. Проводимость варьируется от нуля (для идеального изолятора) до бесконечности (для идеального проводника). Таким образом, сверхпроводник имеет бесконечную проводимость и практически нулевое омическое сопротивление.
Применение золота серебра — Знаешь как
Золото сыграло важную роль в развитии капитализма и формировании его хозяйственного механизма. Положение золота, исторически являющегося денежным металлом, изменялось с развитием капиталистических отношений. Каждой стадии капиталистического производства более или менее полно соответствовала определенная денежная система при общей тенденции уменьшения объема денежных функций золота. В настоящее время золото юридически устранено из денежного обращения и формально утратило всякую связь с денежной системой. Тем не менее, как бывший денежный металл золото продолжает сохранять ряд важных свойств, выделяющих его из остальной товарной массы.
Прежде всего, золото остается материалом, хранящимся в государственных резервах и частном накоплении, что связано с его высокой мобильностью и ликвидностью, т.е. способностью служить абсолютным покупательным и платежным средством. Для капиталистических государств золото является страховым и резервным фондом, позволяющим в случае крайней необходимости получить платежные средства в любой национальной валюте. И, хотя эти же средства могут быть получены при реализации и других валютных товаров, например, нефти, леса, зерна и т. д., золото по сравнению с ними обладает рядом преимуществ: высокой удельной ценностью, компактностью, транспортабельностью.
Золото обладает уникальным комплексом физических и химических свойств, которого не имеет ни один другой металл. Оно отличается высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред, по электро- и теплопроводности уступает лишь серебру и меди. Золото очень технологично, из него легко изготовить сверхтонкую фольгу и микронную проволоку, оно хорошо паяется и сваривается под давлением, золотые покрытия легко наносятся на металлы и керамику. Золото почти полностью отражает инфракрасные лучи, в сплавах обладает каталитической активностью. Такая совокупность полезных свойств золота является причиной его широкого использования в важнейших отраслях современной техники: электронике, технике связи, космической и авиационной технике, ядерной энергетике и т. д.
Золото и его сплавы широко применяют для изготовления контактов в слаботочной технике (современные системы связи и управления, ЭВМ). Хорошая электропроводность и неокисляемость золота обеспечивает надежную работу таких контактов в течение длительного срока службы.
В виде тонких покрытий на стекле, керамике, кварце золото широко используют в электронных устройствах, полупроводниковых элементах, микросхемах для передачи электрического тока. Такие пленки: отличаются высокой электропроводностью и коррозионной стойкостью.
Ценными свойствами обладают припои на основе золота. Они могут смачивать самые различные материалы, имеют высокую коррозионную стойкость, технологичность, обеспечивают большую прочность и жаропрочность паяных соединений. Низкое давление пара этих припоев позволяет использовать их для пайки вакуумноплотных швов. Основным потребителем золотых припоев является электронная промышленность, где их применяют для пайки деталей и узлов волноводов, электронных трубок и ламп, радарного оборудования, вакуумных приборов, при монтаже полупроводниковых интегральных схем. Припои; на основе золота используют также для пайки наиболее ответственных узлов ядерных энергетических установок, самолетных и ракетных двигателей, космической аппаратуры и т. д.
Золото и его сплавы употребляют для изготовления прецизионных потенциометров, термопар, термометров сопротивления.
Благодаря высокой отражательной способности по отношению к инфракрасным лучам, покрытия золотом используют для защиты космических аппаратов от солнечной радиации. Так, некоторые детали космических кораблей «Аполлон» и снаряжения космонавтов были покрыты тонким слоем золота.
В химической промышленности плакированные золотом стальные трубы служат для транспортирования особо агрессивных жидкостей, Некоторые сплавы золота применяют в качестве катализаторов.
Значительные количества золота потребляет стоматология: коронки и зубные протезы изготовляют из сплавов золота с серебром, медью, никелем, платиной, цинком. Такие сплавы сочетают коррозионную стойкость с высокими механическими свойствами.
Соединения золота входят в состав некоторых медицинских препаратов, используемых для лечения ряда заболеваний (туберкулеза, ревматических артритов и т.д.). Радиактивное золото используют при лечении злокачественных опухолей.
Традиционным и самым крупным потребителем золота является ювелирная промышленность. Ювелирные изделия изготовляют не из чистого золота, а из его сплавов с другими металлами, значительно превосходящими золото по механической прочности и стойкости. В настоящее время для этого служат сплавы Au—Ag—Сu, которые могут содержать добавки цинка, никеля, кобальта, палладия. Стойкость к коррозии таких сплавов определяется, в основном, содержанием в них золота, а цветовые оттенки и механические свойства — соотношением серебра и меди.
Важнейшей характеристикой ювелирных изделий является их проба, характеризующая содержание в них золота (для серебряных или платиновых изделий — соответственно серебра или платины). В нашей стране установлена метрическая система проб, в которой содержание золота обозначается числом частей по массе в 1000 частях сплава. Эта же система принята в большинстве стран. В соответствии с ней чистое золото имеет пробу 1000. До 1927 г. в России существовала золотниковая система обозначения проб, по которой содержание золота выражалось числом золотников в одном фунте сплава. По этой системе чистому золоту соответствовала проба 96. В ряде стран (США, Великобритания, Швейцария) принята каратная система, по которой чистое золото (проба 1000) соответствует 24 условным единицам — каратам. Пробность сплавов в различных системах приведена ниже.
Метрическая….. 1000 958 750 583 375
Золотниковая …. 96 92 72 56 36
Каратная…… 24 23 18 4 9
В СНГ основную массу ювелирных изделий выпускают из сплавов проб 750, 583 и 375. За рубежом широко используют 18- и 14-каратные сплавы, а также применяют 10- и 12-каратные сплавы для плакирования неблагородных металлов.
Довольно значительное количество золота идет на чеканку монет и медалей, декоративные покрытия и т. п.
Следует отметить, что хотя в общем объеме промышленного потребления, включая ювелирную промышленность и стоматологию, доля золота, расходуемого на чисто промышленные цели (электроника, техника связи, ядерная энергетика, космическая техника и т. п.) составляет всего 10—15 %, значение золота в развитии новейших отраслей техники весьма существенно и неуклонно возрастает несмотря на высокую стоимость 2 этого металла.
Серебро. Подобно золоту, серебро обладает замечательными техническими свойствами, благодаря которым его широко применяют в промышленности. Серебро отличается самой высокой среди металлов электро- и теплопроводностью, сочетающейся с низкой химической активностью пластичностью большой отражательной способностью. Весьма ценными свойствами обладают некоторые соединения серебра, В отличие от золота, основную массу которого используют в ювелирной и связанной с ней отраслях промышленности, серебро, в основном расходуют на чисто технические цели.
Важнейшей сферой потребления серебра является производство светочувствительных материалов для кино- и фотопромышленности. Расход серебра на производство кино- и фотоматериалов неуклонно возрастает, однако, несмотря на все усилия ученых, полноценных заменителей серебра для этих целей пока не найдено.
Крупной областью применения серебра является электротехника и электроника, где высокая электропроводность серебра в сочетании с химической стойкостью предопределили широкое использование его дли изготовления контактов и проводников.
Значительное количество серебра расходуется на изготовление-припоев для пайки различных металлов и сплавов. Серебряные припои дают прочные и пластичные спаи, противостоящие ударам и вибрации. Стойкость к окислению обусловила широкое применение серебряных припоев в авиационной и космической технике, а хорошая электропроводность — в электротехнике.
Высокими разрядными характеристиками обладают серебряно-цинковые и серебряно-кадмиевые аккумуляторы, применяемые в ракетной технике, подводном флоте и т. д. Миниатюрные батареи, содержащие хлорид серебра, используют в электронных наручных часах, кинокамерах, калькуляторах.
Из сплава серебра с кадмием и индием изготавливают регулирующие стержни в ядерной технике. Серебро применяют также для производства антифрикционных сплавов, нанесения покрытий, в медицине и т. д. Давно известны бактерицидные свойства серебра, благодаря которым этот металл применяют в установках обеззараживания питьевой воды. Каталитические свойства серебра и его соединений необходимы в современной химии при получении ряда веществ.
Традиционной сферой применения серебра является производство украшений, столовой посуды, памятных медалей, предметов коллекционирования и т. д.
Вы читаете, статья на тему применение золота серебра
Экология познания. Технологии: Публикуем по частям руководство по материалам, используемым не только в электротехнике, но и вообще в технике, в том числе самодельщиками. С описанием, примерами применения, заметками по работе. Руководство написано максимально просто, и будет понятно всем, от школьника до пенсионера.
Публикуем по частям руководство по материалам, используемым не только в электротехнике, но и вообще в технике, в том числе самодельщиками. С описанием, примерами применения, заметками по работе. Руководство написано максимально просто, и будет понятно всем, от школьника до пенсионера.
В этой части начинаем разбирать проводники — Серебро, Медь, Алюминий.
Проводники
Двадцатый век — век пластмасс. До появления широкого спектра синтетических полимерных материалов, человек использовал в конструировании металлы и материалы природного происхождения — дерево, кожу и т.д. Сегодня мы завалены пластмассовыми изделиями, начиная от одноразовой посуды, заканчивая тяжелонагруженными деталями двигателей автомобилей. Пластмассы во многом превосходят металлы, но никогда не вытеснят их полностью, поэтому рассказ начнется с металлов. Металлам посвящены сотни книг, дисциплина, посвященная им, называется «металловедение».
Нас интересуют металлы с точки зрения электронной техники. Как проводники, как часть электронных приборов. Все остальные применения — например такие, как конструкционные материалы, в данное пособие пока не вошли.
Главное для электронной техники свойство металлов — это способность хорошо проводить электрический ток. Посмотрим на таблицу удельного сопротивления различных металлов:
|
Металл |
Удельное сопротивление Ом*мм2/м |
|---|---|
|
Серебро |
0,015…0,0162 |
|
Медь |
0,01724…0,018 |
|
Золото |
0,023 |
|
Алюминий |
0,0262…0,0295 |
|
Иридий |
0,0474 |
|
Вольфрам |
0,053…0,055 |
|
Молибден |
0,054 |
|
Цинк |
0,059 |
|
Никель |
0,087 |
|
Железо |
0,098 |
|
Платина |
0,107 |
|
Олово |
0,12 |
|
Свинец |
0,217…0,227 |
|
Титан |
0,5562…0,7837 |
|
Висмут |
1,2 |
Видим лидеров нашего списка: Ag, Cu, Au, Al.
Серебро
Ag — Серебро. Драгоценный металл. Серебро — самый дешевый из драгоценных металлов, но, тем не менее, слишком дорог, чтобы делать из него провода. На 5% лучшая электропроводность по сравнению с медью, при разнице в цене почти в 100 раз.
Примеры применения
В виде покрытий проводников в СВЧ технике. Ток высокой частоты, из-за скинэффекта течет по поверхности проводника, а не в его толще, поэтому тонкое покрытие волновода серебром дает больший прирост проводимости, чем покрытие серебром проводника для постоянного тока.
В сплавах контактных групп. Контакты силовых, сигнальных реле, рубильников, выключателей чаще всего изготовлены из сплава с содержанием серебра. Переходное сопротивление такого контакта получается ниже медного, он меньше подвержен окислению. Так как контакт обычно миниатюрен, стоимость этой малой добавки серебра к стоимости изделия незначительно. Хотя при утилизации большого количества реле, стоимость серебра делает целесообразным работу бокорезами по отделению контактов в кучку для последующего аффинажа.
Контакты силового реле на 16 Ампер. Согласно документации производителя контакты содержат серебро и кадмий.
Различные реле. Верхнее реле имеет даже посеребренный корпус с характерной патиной. Содержание драгметаллов в изделиях, выпущенных в СССР было указано в паспортах на изделия.
В качестве присадки в припоях. Качественные припои (как твёрдые так и мягкие) часто содержат серебро.
Проводящие покрытия на диэлектриках. Например, для получения контактной площадки на керамике, на неё наносится суспензия из серебряных частиц с последующим запеканием в печи (метод «вжигания»).
Компонент электропроводящих клеев и красок. Электропроводящие чернила часто
содержат суспензию серебряных частиц. По мере высыхания таких чернил, растворитель
испаряется, частицы в растворе оказываются всё ближе, слипаясь и создавая проводящие
мостики, по которым может протекать ток.
Недостатки
Несмотря на то, что серебро — благородный металл, он окисляется в среде с содержанием
серы:
4Ag + 2H2S + O2 → 2Ag2S + 2H2O
Образуется темный налет — «патина». Также источником серы может служить резина, по-
этому провод в резиновой изоляции и посеребренные контакты — плохое сочетание.
Потемневшее серебро можно очистить химически. В отличии от чистки абразивными пастами (в том числе зубной пастой) это самый нежный способ чистки, не оставляющий царапин.
Медь
Cu — медь. Основной металл проводников тока. Обмотки электродвигателей, провода в изоляции, шины, гибкие проводники — чаще всего это именно медь. Медь нетрудно узнать по характерному красноватому цвету. Медь достаточно устойчива к коррозии.
Примеры применения
Провода. Основное применение меди в чистом виде. Любые добавки снижают электропроводность, поэтому сердцевина проводов обычно — чистейшая медь.
Гибкие многожильные провода различного сечения.
Гибкие тоководы. Если проводники для стационарных устройств можно в принципе изготовить из любого металла, то гибкие проводники делают почти всегда только из меди, алюминий для этих целей слишком ломкий. Содержат множество тоненьких медных жилок.
Теплоотводы. Медь не только на 56% лучше алюминия проводит ток, но ещё имеет почти вдвое лучшую теплопроводность. Из меди изготавливают тепловые трубки, радиаторы, теплораспределяющие пластины. Так как медь дороже алюминия, часто радиаторы делают составными, сердцевина из меди, а остальная часть из более дешевого алюминия.
Радиаторы охлаждения процессора. Центральный стержень изготовлен из меди, он хорошо отводит тепло от кристалла процессора, а алюминиевый радиатор с развитым оребрением уже охлаждает сам стержень.
При изготовлении фольгированных печатных плат. Печатные платы, в любом электронном устройстве изготовлены из пластины диэлектрика, на который наклеена медная фольга. Все соединения между элементами печатной платы выполнены дорожками из медной фольги.
Техника сверхвысокого вакуума. Из металлов и сплавов только нержавеющая сталь и медь пригодны для камер сверхвысокого вакуума в таких приборах, как ускорители элементарных частиц или рентгеновские спектрометры. Все остальные металлы в вакууме слегка испаряются и портят вакуум.
Аноды рентгеновских трубок. В рентгеноструктурном анализе требуется монохроматическое рентгеновское излучение. Его источником зачастую является облучаемая электронами медь (спектральная линия Cu Kα), которая к тому же прекрасно отводит тепло. Если же требуется другое излучение (Co или Fe), его получают от маленького кусочка соответствующего металла на массивном медном теплоотводе. Такие аноды всегда охлаждаются проточной водой.
Интересные факты о меди
-
Медь — достаточно дорогой металл, поэтому недобросовестные производители стараются экономить на нем. Занижают сечение проводов (когда написано 0,75 мм2, а фактически 0,11 мм2). Окрашивают алюминий «под медь» в обмотках, внешне обмотка выглядит как медная, а стоит соскрести изоляцию — оказывается, что она сделана из алюминия. Этим грешат и китайские, и отечественные производители, кабель сечением 2,5 мм2 вполне может оказаться сечением 2,3 мм2, поэтому запас прочности и входной контроль не будут лишними. Разумеется, надежность контакта в электроарматуре жилы сечением 2,3 мм2, рассчитанной на жилу 2,5 мм2, будет невысокой.
-
Медь окрашивает пламя в зелёный цвет, это свойство использовали для обнаружения меди в руде, когда не был доступен химический анализ. Зеленый след в пламени — показатель наличия меди. (но не всегда, зеленую окраску пламени могут давать ионы бора)
-
Медь — мягкий металл, но если добавить к меди хотя бы 10% олова, получается твёрдый, упругий сплав — бронза. Именно освоение получения бронзы послужило названием к исторической эпохе — бронзовому веку. Добавка к меди бериллия дает бериллиевую бронзу — прочный упругий сплав, из которого изготавливают пружинящие контакты.
-
Медь — один из немногих мягких металлов с высокой температурой плавления, поэтому из меди изготавливают уплотнительные прокладки, например для высокотемпературной или вакуумной техники. Например, уплотнительная прокладка пробки картера двигателя автомобиля.
-
При механической обработке (например волочении) медь уплотняется и становится жёсткой. Для восстановления исходной мягкости и пластичности медь «отжигают» в защитной атмосфере, нагревая до 500-700 °C и выдерживая некоторое время. Поэтому некоторые медные изделия твёрдые, а некоторые мягкие, например медные трубы.
-
Медь не даёт искр. Для работы во взрывоопасных местах, например на газопроводе, используют искробезопасный инструмент, стальной инструмент покрытый слоем меди или инструмент изготовленный из сплавов меди — бронз. Если таким инструментом случайно чиркнуть по стальной поверхности он не даст опасных искр.
-
Так как температурный коэффициент сопротивления для чистой меди известен, из меди изготавливают термометры сопротивления (тип ТСМ — Термометр Сопротивления Медный, есть еще ТСП — Термометр Сопротивления Платиновый). Термометр сопротивления — это точно изготовленный резистор, навитый из медной проволоки. Измерив его сопротивление, можно по таблице или по формуле определить его температуру достаточно точно.
Алюминий
Al — Алюминий. «Крылатый металл» четвертый по проводимости после серебра, золота и меди.
Алюминий хоть и проводит ток почти в полтора раза хуже меди, но он легче в 3,4 раза и в три
раза дешевле. А если посчитать проводимость, то эквивалентный медному проводник из
алюминия будет дешевле в 6,5 раз! Алюминий бы вытеснил медь, как проводник везде, если
бы не пара его противных свойств, но об этом в недостатках.
Чистый алюминий, как и чистое железо, в технике практически не применяется (исключения
— провода и фольга). Любой «алюминиевый» предмет состоит из какого-нибудь сплава алюминия. Сплавы могут содержать кремний, магний, медь, цинк и другие металлы. Их свойства отличаются очень сильно, и это необходимо учитывать при обработке. Ниже перечислены несколько самых распространенных марок алюминия:
-
1199. Чистый 99,99% алюминий. Бывает почти исключительно в виде фольги.
-
1050 и 1060. Чистый 99,5% и 99,6% соответственно. Из-за высокой теплопроводности иногда используется как материал для радиаторов. Мягок, легко гнется. Провода, пищевая фольга, посуда.
-
6061 и 6082. Сплавы: 6061 — Si 0,6%, Mg 1,0%, Cu 0,28%, 6082 — Si, Mg, Mn. Первый более распространен в США, второй — в Европе. Легко точить, фрезеровать. Наилучший материал для самоделок. Прочен. Легко поддается сварке, паяется твердыми припоями. Легко анодируется. Плохо гнется. Не годится для литья.
-
6060. Состав: Mg, Si. Более мягок, чем 6061 и 6082, при обработке резанием слегка «пластилиновый», за что его не любят токари. Распространен и дешев, других особых преимуществ не имеет. Дешевый алюминиевый профиль из непонятного сплава имеет хорошиешансы оказаться им.
-
5083. Сплав с магнием (>4% Mg). Отличная коррозионная стойкость, устойчив в морской воде. Один из лучших вариантов для деталей, работающих под дождем. Тоже может встретиться в магазине стройматериалов, наряду с другими подобными марками.
-
44400, он же «силумин». Сплав с большим процентом кремния (Si >8%). Литейный. Низкая температура плавления, при пайке твердыми припоями риск расплавить саму деталь. Хрупок, при изгибе ломается. На изломе видны характерные кристаллы.
-
7075. 2,1-2,9% Mg, 5,1-6,1% Zn, 1,2-1,6% Cu. Очень своеобразный сплав, отличается даже цветом (пленка окислов слегка золотистая). Неожиданно твердый для алюминия, по твердости сравним с мягкой сталью. Плохо анодируется. Не паяется вообще. Не сваривается вообще. Не гнется и не куется вообще. Не годится для литья. Резанием обрабатывает ся отлично, прекрасно полируется. Хорош для ответственных деталей. Используется для винтов в велосипедах, в оружии (материал многих деталей винтовки M16).
Относительно невысокая температура плавления (660 °C у чистого, меньше 600 °C у литейных сплавов) алюминия делает возможным отливку деталей в песочные формы в условиях
гаража/мастерской. Однако многие марки алюминия не годятся для литья.
Примеры применения
Провода. Алюминий дешев, поэтому толстые силовые кабели, СИП, ЛЭП выгодно делать из алюминия. В старых домах квартирная проводка сделана алюминиевым проводом (с 2001 года ПУЭ запрещает в квартирах использовать алюминиевый провод, только медный, см ПУЭ 7 издание п. 7.1.34) Также алюминий не используется как проводник в ответственных применениях.
Слева старый алюминиевый провод. Справа алюминиевые кабели различного сечения,
пригодные для укладки в грунт. В частности кабелем справа был подключен к электроэнергии целый этаж здания. Кабель помимо наружной резиновой оболочки имеет бронирующую стальную ленту, для защиты нижележащей изоляции от повреждений, к примеру лопатой при раскопке.
Теплоотводы. Не только домашние батареи делают из алюминия, но и радиаторы у
микросхем, процессоров, делают из алюминия.
Различные алюминиевые радиаторы.
Корпуса приборов. Корпус жёсткого диска в вашем компьютере отлит из алюминиевого сплава. Небольшая добавка кремния улучшает прочностные качества алюминия, сплав силумин — это корпуса жёстких дисков, бытовых приборов, редукторов и т. д.
Анодированный алюминий (алюминий, у которого электрохимическим путем окисная пленка
на поверхности сделана потолще и прочнее) хорошо окрашивается и просто красив. Окисная
пленка (Al2O3 — из того же вещества состоят драгоценные камни рубины и сапфиры) достаточно твёрдая и износостойкая, но к сожалению алюминий под ней мягок, и при сильном воздействии ломается как лёд на воде.
Экраны. Электромагнитное экранирование часто делается из алюминиевой фольги или тонкой алюминиевой жести. Можете провести простой эксперимент, мобильный телефон
завернутый в фольгу потеряет сеть — он будет заэкранирован.
Отражающее покрытие у зеркал. Тонкая пленка алюминия на стекле отражает 89% падающего света (примерное значение, зависит от условий) (Серебро 98%, но на воздухе темнеет из-за сернистых соединений). Любой лазерный принтер содержит вращающееся зеркало, покрытое тонким слоем алюминия.
Зеркала от оптической системы планшетного сканера. Обратите внимание, оптические зеркала имеют металлизацию стекла снаружи, в отличии от привычных бытовых зеркал, где отражающее покрытие для защиты за стеклом. Бытовые зеркала дают двойное отражение — от поверхности стекла и от отражающего покрытия, что не так критично в быту, как защищенность отражающего покрытия.
Электроды обкладок конденсаторов. Алюминиевая фольга, разделенная слоем диэлектрика и туго свернутая в цилиндр — часть электрических конденсаторов (впрочем, для уменьшения габаритов конденсаторов фольгу заменяют алюминиевым напылением). Тот факт, что пленка оксида алюминия тонкая, прочная и не проводит ток, используется в электролитических конденсаторах, обладающими огромными для своих габаритов электрическими емкостями.
Недостатки
Алюминий — металл активный, но на воздухе покрывается оксидной пленкой, которая предохраняет металл от разрушения и скрывает его активную натуру. Если не дать алюминию формировать стабильную защитную пленку, например капелькой ртути, алюминий активно реагирует с водой. В щелочной среде алюминий растворяется, попробуйте залить алюминиевую фольгу средством для прочистки труб — реакция будет бурная, с выделением взрывоопасного водорода. Химическая активность алюминия, в паре с большой разницей в электроотрицательности с медью делает невозможным прямое соединение проводов из этих двух металлов. В присутствии влаги (а она в воздухе есть почти всегда) начинает протекать гальваническая коррозия с разрушением алюминия.
Два идентичных трансформатора от микроволновых печей. Левый вышел из строя по причине алюминиевых обмоток — отгорел провод от контакта — алюминий плохо паяется мягкими припоями, попытка обеспечить контакт также как и у медного провода привела к поломке.
Алюминий ползуч. Если алюминиевый провод очень сильно сжать, он деформируется
и сохранит новую форму — это называется «пластическая деформация». Если сжать его не
так сильно, чтобы он не деформировался, но оставить под нагрузкой надолго — алюминий
начнет «ползти» меняя форму постепенно. Это пакостное свойство ведет к тому, что хорошо
затянутая клемма с алюминиевым проводом спустя 5-10-20 лет постепенно ослабнет и будет
болтаться, не обеспечивая былого электрического контакта. Это одна из причин, почему ПУЭ
запрещает тонкий алюминиевый провод для разводки электроэнергии по потребителям в
зданиях. В промышленности не сложно обеспечить регламент — так называемая «протяжка»
щитка, когда электрик периодически проверяет затяжку всех клемм в щитке. В домашних же условиях, обычно пока розетка с дымом не сгорит — никто и не озаботится качеством контакта. А плохой контакт — причина пожаров.
Алюминий, по сравнению с медью, менее пластичный, риска от ножа на жиле, при сьёме изоляции с провода быстрее приведет к сломавшейся жиле, чем у меди, поэтому изоляцию с алюминиевых проводов надо счищать как с карандаша, под углом, а не в торец.
Интересные факты об алюминии
-
Алюминий — хороший восстановитель, что используется для восстановления других металлов, например титана из состояния диоксида. Теодор Грей (Настоятельно рекомендую книги Теодора Грея «Элементы. Путеводитель по периодической таблице», «Научные опыты с периодической таблицей», «Эксперименты. Опыты с периодической таблицей». Они очень хорошо сделаны визуально, и опыты в них не приторно безопасные, как в большинстве современных пособий, могут и бабахнуть.) в домашних условиях проводил такой опыт. В смеси с окислом железа алюминиевая пудра образует термит— адская смесь, которая горит разогреваясь до 2400°С при этом восстанавливается железо и весело стекает вниз, что используется для сварки рельсов, иным способом такой кусок железа качественно и быстро не прогреть. Термитные карандаши позволяют в полевых условиях сваривать провода, а бравый спецназовец термитной горелкой пережжет дужку самого крепкого замка.
-
Чтобы сделать бисквит нежным и воздушным используется пекарский порошок. Такой же порошок есть для того, что бы сделать пористым бетон — Алюминий + щелочь.
-
Алюминий — активный металл, но он быстро покрывается окисной пленкой, которая защищает его от разрушения. Рубин, сапфир, корунд — это всё названия одного и того же вещества — оксида алюминия Al2O3 Белые точильные круги и бруски состоят из электрокорунда — оксида алюминия.
Можно убедиться в активности алюминия простым опытом. Нарежьте алюминиевую фольгу в стакан, добавьте медный купорос и поваренную соль, залейте холодной водой. Спустя некоторое время смесь закипит, алюминий будет окисляться, восстанавливая медь, с выделением тепла.
-
Алюминий неплохо поддается экструзии. Корпуса приборов из нарезанного и обработанного экструдированного профиля значительно дешевле литых.
Алюминиевый корпус внешнего аккумулятора для телефона. Экструдированный анодированный окрашенный профиль. -
Алюминий весьма посредственно паяется мягкими (оловянно-свинцовыми) припоями, неплохо паяется цинковыми припоями. При конструировании приборов это стоит помнить, соединить провод с алюминиевым шасси проще прикрутив винтом к запрессованной стойке, чем припаять. В твердых марках алюминия (6061, 6082, 7075) можно нарезать резьбу для винта непосредственно.
-
Алюминий можно сваривать аргоновой сваркой, но качественный шов получается только при TIG-сварке на переменном токе. Непрерывная смена полярности измельчает пленку окислов, которая в противном случае может попасть в шов. Учитывайте это при выборе сварочного аппарата для мастерской, если вам может потребоваться варить и алюминий.
Еще раз важное замечание. Алюминиевые и медные проводники напрямую соединять нельзя! Для соединения проводников из меди и алюминия используйте промежуточный металл, например, стальную клемму.
Источники
В крупных строительных магазинах (OBI, Leroy Merlin, Castorama) обычно есть в наличии алюминиевый профиль разных размеров и форм. Неплохим источником может послужить штампованная алюминиевая посуда — она очень дешева и существует разных форм. Но обратите внимание на марки. Если нужен 6061 и тем более 7075, придется покупать его у фирмы, специализирующейся по металлам. опубликовано econet.ru
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet
В таблице представлены свойства золота — такие, как плотность, удельная теплоемкость, коэффициент температуропроводности, теплопроводность и удельное электрическое сопротивление.
Золото относится к тяжелым металлам и имеет высокую плотность, значение которой близко к плотности урана. Известны случаи подмены золотых слитков слитками из урана с позолотой. По массе и внешнему виду такие слитки практически идентичны золотым. Плотность золота равна 19300 кг/м3, а плотность урана 19100 кг/м3 (значения даны при температуре 300 К или 27°С).
С ростом температуры плотность золота уменьшается. Например, при 1000 К она принимает значение 18650 кг/м3. Золото начинает плавится при температуре около 1100°С. При переходе в жидкое состояние плотность золота резко снижается — плотность жидкого золота при этой температуре равна 17170 кг/м3.
Удельная теплоемкость золота, как и других тяжелых металлов — невысока. При температуре 27°С теплоемкость золота равна 128,7 Дж/(кг·град). При нагревании золота его удельная теплоемкость растет. Зависимость теплоемкости золота от температуры подобна таковой для меди и серебра, хотя при плавлении у золота скачек теплоемкости отсутствует. Теплоемкость жидкого золота при дальнейшем росте его температуры снижается. Коэффициент электронной теплоемкости золота равен 764 кДж/(моль·К2).
Золото относится к металлам с высоким значением коэффициента теплопроводности. Теплопроводность золота равна 317 Вт/(м·град). В таблице даны два значения теплопроводности для каждой температуры (по данным разных авторов). Для расчетов можно взять среднее значение. Температурная зависимость коэффициента теплопроводности золота подобна аналогичным зависимостям для серебра и меди, хотя значение теплопроводности золота несколько меньше. Теплопроводность золота уменьшается при нагревании.
Температуропроводность золота при нагревании также уменьшается. При температуре 300 К она равна 128·10-6 м2/с (погрешность данных в таблице по температуропроводности 5%). Удельное электрическое сопротивление золота больше чем у меди и серебра. При комнатной температуре оно составляет величину 2,27·10-8 Ом·м. С повышением температуры золота его удельное электрическое сопротивление растет, а при переходе золота в жидкое состояние значительно увеличивается (в 2-3 раза).
Источник:
В.Е. Зиновьев. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.
Проводимость
проводимость| Проводимость является мерой легкость, при которой электрический заряд или тепло могут проходить через материал. проводник представляет собой материал, который очень мало сопротивляется потоку электрический ток или тепловая энергия. Материалы классифицируются как металлы, полупроводники и изоляторы.Металлы самые проводящие и изоляторы (керамика, дерево, пластик) наименее проводящий. |
| Электропроводность говорит нам, насколько хорошо материал позволит электричеству проходить через него. Многие люди думают о медных проводах как о чем-то отличном проводимость. | |
| Теплопроводность говорит нам о легкости, с которой тепловая энергия (тепло для большинства целей) может двигаться через материал.Некоторые материалы, такие как металлы, позволяют теплу путешествовать через них довольно быстро. Представьте, что одной рукой вы касаетесь кусок металла, а с другой — кусок дерева. Какой материал будет чувствовать себя холоднее? Если бы вы сказали «металл», вы были бы правы. Но, фактически оба материала имеют одинаковую температуру. Это относительно теплопроводность. Металл имеет более высокую теплопередачу, или термический проводимость, чем древесина, позволяя жару от вас уйти быстрее.Если Вы хотите держать что-то холодным, лучшая идея, чтобы обернуть это во что-то который не имеет высокой теплопередачи или высокой теплопроводности, это был бы изолятор. Керамика и полимеры обычно являются хорошими изоляторами, но вы должны помнить, что полимеры обычно имеют очень низкую температуру плавления. Это означает, что если вы разрабатываете что-то, что сильно нагревает полимер может плавиться, в зависимости от температуры плавления. | |
| Серебро | обладает самой высокой электропроводностью среди всех металлов. Фактически, серебро определяет проводимость — все остальные металлы сравниваются с Это. По шкале от 0 до 100 серебро занимает 100 место, медь — 97 и золото на 76. Из-за этого свойства, а также потому, что это не так легко искриться, серебро обычно используется в электрических цепях и контактах.Серебро также используется в батареях, где надежность является обязательной и применяются ограничения по весу, такие как для портативных хирургических инструментов, слуховых аппаратов, кардиостимуляторов и космическое путешествие. |
ССЫЛКИ
http://www.physics4kids.com/files/elec_conduct.html
План урока для учителей о проводимости — http://www.infinitepower.org/pdf/09-Lesson-Plan.pdf
| Все информация на этой странице от U C -Click на Университет Кембриджа значок для подтверждения. |
— Angstrom Sciences
Справочная таблица электропроводности элементов — Angstrom SciencesПерейти к навигации
| Электропроводность | Имя | Символ | # |
|---|---|---|---|
| 5.0E -24 10 6 / см Ω | Сера | S | 16 |
| 1,0E -17 10 6 / см Ω | Фосфор | P | 15 |
| 8,0E -16 10 6 / см Ω | йода | I | 53 |
| 1,0E -12 10 6 / см Ω | селен | Se | 34 |
| 1.0E -12 10 6 / см Ω | бор | B | 5 |
| 2,52E -12 10 6 / см Ω | Кремний | Si | 14 |
| 1,45E -8 10 6 / см Ω | германий | Ge | 32 |
| 2,0E -6 10 6 / см Ω | теллур | Те | 52 |
| 0.00061 10 6 / см Ω | Carbon | С | 6 |
| 0,00666 10 6 / см Ω | Плутоний | Pu | 94 |
| 0,00695 10 6 / см Ω | марганец | млн | 25 |
| 0,00736 10 6 / см Ω | гадолиний | Gd | 64 |
| 0,00822 10 6 / см Ω | Нептуний | Np | 93 |
| 0.00867 10 6 / см Ω | висмут | Bi | 83 |
| 0,00889 10 6 / см Ω | Тербиум | ТБ | 65 |
| 0,00956 10 6 / см Ω | Самарий | см | 62 |
| 0,0104 10 6 / см Ω | Меркурий | рт.ст. | 80 |
| 0,0108 10 6 / см Ω | Диспрозий | Dy | 66 |
| 0.0112 10 6 / см Ω | европий | Eu | 63 |
| 0,0115 10 6 / см Ω | церий | Се | 58 |
| 0,0117 10 6 / см Ω | Эрбий | Er | 68 |
| 0,0124 10 6 / см Ω | гольмий | Ho | 67 |
| 0,0126 10 6 / см Ω | лантан | La | 57 |
| 0.0148 10 6 / см Ω | празеодим | Pr | 59 |
| 0,015 10 6 / см Ω | тулия | тм | 69 |
| 0,0157 10 6 / см Ω | неодим | Nd | 60 |
| 0,0166 10 6 / см Ω | иттрий | Y | 39 |
| 0,0177 10 6 / см Ω | Скандий | Sc | 21 |
| 0.0185 10 6 / см Ω | Лютеция | Лу | 71 |
| 0,0219 10 6 / см Ω | полоний | Po | 84 |
| 0,022 10 6 / см Ω | америций | утра | 95 |
| 0,0234 10 6 / см Ω | Титан | Ti | 22 |
| 0,0236 10 6 / см Ω | цирконий | Zr | 40 |
| 0.0288 10 6 / см Ω | сурьма | сб | 51 |
| 0,03 10 6 / см Ω | Франций | франков | 87 |
| 0,03 10 6 / см Ω | барий | Ва | 56 |
| 0,0312 10 6 / см Ω | гафний | Hf | 72 |
| 0,0345 10 6 / см Ω | мышьяк | как | 33 |
| 0.0351 10 6 / см Ω | иттербий | Yb | 70 |
| 0,038 10 6 / см Ω | Уран | U | 92 |
| 0,0481 10 6 / см Ω | Свинец | Pb | 82 |
| 0,0489 10 6 / см Ω | Ванадий | В | 23 |
| 0,0489 10 6 / см Ω | цезий | Cs | 55 |
| 0.0529 10 6 / см Ω | протактиния | Па | 91 |
| 0,0542 10 6 / см Ω | рений | Re | 75 |
| 0,0617 10 6 / см Ω | Таллий | Tl | 81 |
| 0,0653 10 6 / см Ω | торий | тыс. | 90 |
| 0,067 10 6 / см Ω | Технеций | Tc | 43 |
| 0.0678 10 6 / см Ω | галлий | га | 31 |
| 0,0693 10 6 / см Ω | ниобий | Nb | 41 |
| 0,0761 10 6 / см Ω | Тантал | Та | 73 |
| 0,0762 10 6 / см Ω | Стронций | Sr | 38 |
| 0,0774 10 6 / см Ω | хром | Cr | 24 |
| 0.0779 10 6 / см Ω | рубидий | руб. | 37 |
| 0,0917 10 6 / см Ω | Олово | Sn | 50 |
| 0,095 10 6 / см Ω | Палладий | Pd | 46 |
| 0,0966 10 6 / см Ω | Платина | Pt | 78 |
| 0,0993 10 6 / см Ω | Железо | Fe | 26 |
| 0.108 10 6 / см Ω | Литий | Li | 3 |
| 0,109 10 6 / см Ω | Осмий | Os | 76 |
| 0,116 10 6 / см Ω | Индий | В | 49 |
| 0,137 10 6 / см Ω | рутений | Ру | 44 |
| 0,138 10 6 / см Ω | кадмий | кд | 48 |
| 0.139 10 6 / см Ω | калий | К | 19 |
| 0,143 10 6 / см Ω | никель | Ni | 28 |
| 0,166 10 6 / см Ω | цинк | Zn | 30 |
| 0,172 10 6 / см Ω | кобальт | Co | 27 |
| 0,187 10 6 / см Ω | молибден | Мо | 42 |
| 0.189 10 6 / см Ω | Вольфрам | Вт | 74 |
| 0,197 10 6 / см Ω | Иридий | Ir | 77 |
| 0,21 10 6 / см Ω | Натрий | Na | 11 |
| 0,211 10 6 / см Ω | родий | Rh | 45 |
| 0,226 10 6 / см Ω | Магний | Mg | 12 |
| 0.298 10 6 / см Ω | Кальций | Ca | 20 |
| 0,313 10 6 / см Ω | Бериллий | Be | 4 |
| 0,377 10 6 / см Ω | Алюминий | Al | 13 |
| 0,452 10 6 / см Ω | золото | Au | 79 |
| 0,596 10 6 / см Ω | Медь | Cu | 29 |
| 0.63 10 6 / см Ω | Серебро | Ag | 47 |
Электропроводность материалов
Электропроводность материаловРазличия в электропроводности различных Материалы, используемые в морской электротехнической продукции, часто недостаточно понятны. Делать предположения об электропроводности материала, потому что это похож на другой проводящий материал с известной емкостью может привести к катастрофические результаты.
Возможно, наиболее распространенной формой этой ошибки является замена меди или бронзы медью в электротехнике.Латунь только 28% проводящих, как медь. Некоторые бронзы имеют всего 7% проводимости медь!
Медь является стандартом, по которому электрические материалы номинальные и электропроводные показатели выражены в виде относительного измерения к меди. Эти рейтинги будут часто выражаться как «28 IACS». МАКО это аббревиатура для Международного стандарта отожженной меди и номер предшествующий «IACS» — это процент проводимости материала относительно меди, которая считается на 100% проводящей.Это не Конечно, означает, что медь не имеет сопротивления (на 100% является проводящей в абсолютном смысл), а скорее это стандарт, по которому другие материалы измеряется. Чем выше% IACS, тем более проводящий материал. это Стандарт основан на отожженной медной проволоке, имеющей плотность 8,89 г / см3, 1 метр длиной, весом 1 грамм, с сопротивлением 0,15328 Ом. Этот стандарт присвоено значение 100 при 20 ° С (68 ° F). Вооружившись этими знаниями, интересно изучить МАКО значения проводимости некоторых распространенных материалов.
 | Материал IACS% Проводимость
|
Пожалуй, самый интересный факт, выявленный этим Диаграмма показывает, насколько низкое большинство материалов из медных сплавов имеет относительную проводимость. Один можно легко предположить, что сплавы, такие как латунь и бронза, потому что они в основном медные, почти такие же проводящие, как медь.Это не вариант. небольшой процент олова, алюминия, никеля, цинка и фосфора, составляющих эти сплавы значительно ухудшают электрические характеристики получаемого сплава. больший процент, чем их композиционный процент в сплаве.
Однако из этого не следует заключать, что медь никогда не должен использоваться в электрических приложениях. Есть случаи, когда Превосходные характеристики латуни при растяжении и обработке делают ее лучшим выбором чем медь, пока площади сечения увеличиваются пропорционально достичь проводимости, которую медная часть имела бы в приложении.Размер однако по размерам медь превосходит только серебро среди материалов обычно используется для электрических применений.
Оригинальная версия от Blue Sea Systems 
Последнее изменение: 31 декабря 1969 г. 19:00
,Медный прибор проводимостиЦифровой портативный медный вихретоковый измеритель электрической проводимости 102
Подробное описание продукта
единиц измерения электрического тока, 10000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 ЕДЖ-ст для быстрого и удобного измерения свойств материала, таких как раздельный материал, контроль качества, проверка состояния материала и так далее.Продукты используют принцип тестирования электромагнетизма, могут тестировать объекты сосредоточиться на неферромагнитных материалах.
Продукты серии HEC-100 используют 60 кГц (авиационный отраслевой стандарт) для вдохновения, данные тестирования могут быть считаны в двух типах единиц (% IACS и MS / m). Продукты могут одновременно проверять электрическую проводимость и удельное сопротивление, и они включают интеллектуальную компенсацию температуры и отрыва, что может гарантировать точность тестирования каждого измерения.Большая гарнитура и подсветка задней панели позволяют пользователям получать данные испытаний даже в условиях низкой освещенности. В продуктах используется батарея с высокими эксплуатационными характеристиками, которая обеспечивает более продолжительное время работы, а из-за их миниатюрных размеров вы можете легко носить их с собой и держать в руках. Дизайн продуктов имеет больше преимуществ, например, пользователи могут заменить датчик на улице, не нужно возвращать компанию, чтобы настроить датчик в соответствии с измерителем. О HEC-100, два вида рабочих языков (английский и китайский) удовлетворяют различные национальные требования.Он может хранить 1000 данных измерений, кроме того, пользователи могут использовать USB-подключение счетчика к ПК для создания отчета о тестировании.
Применение:
Абсолютное измерение электропроводности практически всех цветных металлов; (Ti — Ag)
В аэрокосмической и автомобильной промышленности контролируют процесс термической обработки, прочность и твердость алюминия сплав;
Испытание проводимости, если алюминий не был окислен;
Измерение чистоты цветных металлов;
Испытание удельного сопротивления проводящих материалов;
Анализ тепловых свойств материалов.
HEC-102 Технические параметры
НАИМЕНОВАНИЕ | СОДЕРЖАНИЕ | ПРИМЕЧАНИЕ | |
Измерительная техника | 9645 | ||
Рабочая частота | 60 кГц | ||
Экран дисплея | 240X320 пикселей TFT-LCD | 4 вида цвета фона | |
L * B * H | 180 * 80 * 35 мм | ||
Приборный корпус | Противоинтенсивный ударопрочный, водостойкий полиэстер | Совместите фиксированный ремень с кожаным защитным покрытием | |
Вес 9006 4 | 245g | Содержит батарею | |
Источник питания | Высокопроизводительная литий-полимерная батарея высокой производительности | Не работающая подсветка может работать до 100 часов. | |
Диапазон измерения | 1% IACS — 105% IACS (0,58 мс / м -61MS / м) | ||
Коэффициент отличия | 0,01% IACS | ||
Зонд с компенсацией | 0.05 мм | ||
Точность измерения | 0 ° C до 50 ° C 23% IACS: ± 0.25% IACS 100% IACS: ± 0,5% IACS | ||
Температурная компенсация | 0 ° C ~ 50 ° C | Функция автоматической компенсации | |
Нормальная рабочая среда | Относительная влажность | 0 ~ 95% | |
Рабочая температура | 0 ° C ~ 50 ° C | ||
Language | Китайский, английский | ||
Связь с ПК | USB | ||
Фитинг | Переносная коробка; зонд; зонд в кабеле; руководство по эксплуатации; стандартный образец проводимости; Адаптер | Образец проводимости устанавливается в прибор для проверки и гарантии температурной компенсации. | |
Диаметр зонда | 12.7 мм (Применимо для минимального диаметра области измерения при 60 кГц: 13 мм.) | ||
Readingstorage | Сохранение данных 1000 исследований |
000000 Проведен вихретоковый тестер проводимости для NF-металлов с автоматической нормализацией значений электропроводности до 20 ° C через датчик температуры.
Наши услуги
Сотрудники HUATEC Group включают в себя высококвалифицированный персонал инженеров по продажам и обслуживанию, которые стремятся предлагать удовлетворительные продукты и оперативное обслуживание для всех клиентов в стране и за рубежом.
Группа компаний HUATEC, основанная на самых передовых технологиях в Китае, является известной в Китае отраслевой группой, специализирующейся на разработке, исследованиях и точном производстве различного испытательного оборудования. Группа имеет две собственные фабрики и две дочерние фабрики, расположенные в районе Пекина, Ляонина, Шаньдуна и Гуанчжоу. Все продукты производятся в соответствии с нормами ISO9001, и в последние годы продукция экспортировалась на большинство мировых рынков.
Наше обещание: Надежное качество, конкурентоспособные цены, быстрая доставка, удовлетворительное обслуживание.
FAQ
Q: Каково ваше гарантийное и послегарантийное обслуживание?
A: Мы обещаем нести следующую ответственность при обнаружении дефектного товара:
1,12 месяца гарантии с первого дня получения товара;
2. Замены будут отправлены с товарами вашего следующего заказа;
3. Возврат денег за дефектную продукцию, если этого требуют покупатели.
Q: Вы принимаете заказы OEM?
A: Да, мы предоставляем услуги OEM для клиентов по всему миру.
Q: Что такое MOQ?
A: MOQ составляет 10 шт. Для стандартизированных продуктов; Для индивидуальных продуктов, MOQ следует обсудить заранее. Там нет MOQ для образцов заказов.
Q: как долго это время?
A: Срок поставки для одного заказа составляет 1-3 дня, для оптовых заказов — 3-10 дней.
Q: Как разместить заказ?
A: 1. Отправьте нам по электронной почте модель и количество, информацию о грузополучателе, способ доставки и условия оплаты;
2.Счет-проформа составлен и отправлен вам;
3. Завершите оплату после подтверждения ИП;
4. Подтвердите оплату и организуйте производство.