Медь электропроводность и теплопроводность: Свойства меди: плотность, теплоемкость, теплопроводность

Медь и ее сплавы — свойства и применение

Медь и ее сплавы — характеристики, свойства и применение

Медь (Cu) от латинского Cuprum — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой с желтовато-красным оттенком. Медь металл с повышенной тепло- и электропроводностью, второе место по электропроводности среди металлов после серебра. Удельная электропроводность при 20°C: 55,5-58 МСм/м. Металл с относительно большим температурным коэффициентом сопротивления: 0,4% / °С. Медь относится к металлам диамагнетикам. Получают из медных руд и минералов, методом пирометаллургии, гидрометаллургии и электролиза. Медь имеет низкий коэффициент трения и применяется в парах скольжения.

Химические свойства меди

Медь является сравнительно малоактивным металлом. В нормальных условиях на сухом воздухе её окисления не происходит. Она легко реагирует с галогенами, селеном и серой. Кислоты без окислительных свойств не оказывают воздействия на медь. С водородом, углеродом и азотом химических реакций нет. На влажном воздухе происходит окисление с образованием карбоната меди (II) – верхнего слоя платины.

Медь обладает амфотерностью, то есть в земной коре образует катионы и анионы. В зависимости от условий, соединения меди проявляют кислотные или основные свойства.

Химический состав катодной меди (ГОСТ 859-2014)



























Химический элементМассовая доля элемента для марок
М00кМ0кМ1к
Медь, не менее—99,9799,95
Примеси по группам, не более:


1Висмут0,000200,00050,001
Селен0,00020——
Теллур0,00020——
Сумма 1-й группы0,00030——

Хром———
Марганец———
Сурьма0,00040,0010,002
Кадмий———
Мышьяк0,00050,0010,002
Фосфор—0,0010,002
Сумма 2-й группы0,0015——
3Свинец0,00050,0010,003
4Сера0,00150,0020,004
5Олово—0,0010,002
Никель—0,0010,002
Железо0,00100,0010,003
Кремний———
Цинк—0,0010,003
Кобальт———
Сумма 5-й группы0,0020——
6Серебро0,00200,0020,003
Сумма перечисленных примесей0,0065——
Кислород, не более—0,0150,02

Физические свойства меди

На воздухе медь приобретает яркий желтовато-красный оттенок за счёт образования оксидной плёнки. Тонкие же пластинки при просвечивании зеленовато-голубого цвета. В чистом виде медь достаточно мягкая, тягучая и легко прокатывается, и вытягивается. Примеси способны повысить её твёрдость.

Высокую электропроводность меди можно назвать главным свойством, определяющим её преимущественное использование. Также медь обладает очень высокой теплопроводностью. Такие примеси как железо, фосфор, олово, сурьма и мышьяк влияют на базовые свойства и уменьшают электропроводность и теплопроводность. По данным показателям медь уступает лишь серебру.

Медь обладает высокими значениями плотности, температуры плавления и температуры кипения. Важным свойством также является хорошая стойкость по отношению к коррозии. К примеру, при высокой влажности железо окисляется значительно быстрее.

Медь хорошо поддаётся обработке: прокатывается в лист и пруток, протягивается в проволоку с толщиной, доведённой до тысячных долей миллиметра. Этот металл является диамагнетиком, то есть намагничивается против направления внешнего магнитного поля.

На нашем сайте, в каталоге медного проката, вы можете ознакомится и приобрести следующие виды продукции из меди:

  • Медный анод

  • Медный пруток

  • Медная лента

  • Медный лист

  • Медная проволока

  • Медная труба

  • Медные фитинги

  • Медная шина

  • Медно-никелевая труба

  • Медная труба для кондиционеров

Применение меди

Двухфазные сплавы с повышенной прочностью, однофазные пластичны. Медно-никелевые трубы используются в судостроении, трубки конденсаторов отработавшего пара турбин, охлаждаемых забортной водой, и областях с воздействием морской воды. Медь компонент твёрдых припоев, сплавов с температурой плавления 590-880°С, с повышенной адгезией к большинству металлов.

Медный анод используются как сырье, необходимого для образования защитного слоя меди на металлических поверхностях. Аноды изготавливаются из меди марок М1 или АМФ в составе фосфор — легирующая добавка для растворения анодов при электролизе.  Если в конце обозначения марки стоит буква «у», то это значит, что изготовленные из нее аноды характеризуются очень высоким качеством. Медно-фосфористые аноды, в составе которых железо, свинец и сера. В электролите образуется меньшее количество шлама, а значит, покрытие изделия будет прочным, надежным и долговечным.

Имея повышенную проводимость электричества, медная проволока получила распространение в электроэнергетике. Популярностью пользуется диаметр до 8 мм, из нее изготавливают проводники, провода, шнуры и кабели. Медный сортовой прокат применяется в электротехнике, криогенном оборудовании, трансформаторных подстанциях, используют как обмотку двигателей.

Медные шины применяются для монтажных магистральных шинопроводов. В низковольтном оборудовании электротехнические медные шины применяют для состыковки с электрическими цепями. В высоковольтном оборудовании используются в областях, требующих наличие малого реактивного и активного цепного сопротивления. Шины из бескислородной меди используются для космического и вакуумного оборудования. В основе распределительных устройств, линейных ускорителей, сверхпроводников и электронных приборов. Популярны и незаменимы в области микроэлектроники, в атомной энергетике.

В архитектуре для кровли фасадов применяется медная лента, из-за авто затухания процесса коррозии срок службы составляет 100-150 лет. В России используют медный лист для кровель и фасадов нормируется федеральным Сводом Правил СП 31-116-2006.

Также медь используется для бытовых и промышленных систем кондиционирования. Трубки для кондиционеров способны выдерживать повышенное давление без деформации и при этом оставаться гибкими. Медные трубы отожженного типа выпускаются метражом 15-50 метров, и имеют прочностью 210-220 тыс. кПа, разрывное удлинение 50-60%. Не отожженные трубы поставляются прутками, прочность 280-300 тыс. кПа, разрывное удлинение 10-15%. Диаметр выбирается исходя из мощности устройства, чем больше — тем выше уровень хладагента.

Повышенная механическая прочность бесшовных медных труб круглого сечения применяется для транспортировки жидкостей и газов: во внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и холодильных агрегатах. В таких странах как Франция, Великобритания и Австралия медные трубы используются для газоснабжения, а в Великобритании, США, Швеции и Гонконге для водоснабжения. В России производство водо-газопроводных труб из меди нормируется национальным стандартом ГОСТ Р 52318-2005, а применение в этом качестве федеральным Сводом Правил СП 40-108-2004.

При установке водопроводных систем как крепеж используются медные фитинги. Они применяются на местах стыков труб, при разветвлениях или на поворотах. Фитинг часто исполняет роль переходника от одного материала к другому. Лучше использовать детали фитинга из аналогового материала. Если используется медный трубопровод, то фитинг нужен из такого же материала или латуни, который совместим с медью. Фитинг соединяет трубы без сварки или нарезания резьбы, что сокращает время на установки трубопровода, а также повышает качество, надёжность и сроки эксплуатации.

В производстве деталей для приборостроения, автомобильной и машиностроительной промышленности используются медные прутки. Также они применяются при изготовлении украшений, домашней утвари, предметов интерьера. В электротехнике используется для изготовления токопроводящих конструкций, проводников, деталей корпуса, заземляющих и токоотводящих конструкций. Из медного прутка изготовляют: втулки, гвозди, заклепки, гайки, болты, шайбы, клапаны, шестерни, валы и т.д.

При классическом производстве отдельные результаты чистоты марок меди могут быть и выше заявленных в стандартах ГОСТ 859-2001 и ASTM B170, но гарантируется лишь то что там указано и для лучшей марки это только «не менее 99,99%»:  обеспечить гарантировано 99,99% по этим стандартам тоже не так просто, да и кроме общей чистоты по заявленным примесям необходимо соблюдать ограничения для каждой из них. Есть другие, не массовые технологии, но по этим стандартам крайне сложно достичь гарантированного результата выше  99,995-8%  (при корректном подсчете или за один технологический цикл). Поэтому, часто производители для меди 99,995-99,999% и выше устанавливают свои технические условия, описывающие свой список элементов для определения чистоты сильно отличающийся от ГОСТ 859-2001 и ASTM B170, а порой и правила как «высчитывать чистоту» когда пределы обнаруженных примесей считаются равными 0… В некоторых задачах (технологических процессах) допустимо не учитывать некоторые элементы, контролировать не входящие в общепринятые стандарты, которых и так как правило не бывает или существенно меньше…, но эти моменты надо различать, связывать с задачей. Например, в криогенике любая примесь оказывает влияние, в большей или меньшей степени…

Нами проведены НИОКР и создано экспериментальное производство. Мы получили устойчивые гарантируемые результаты и произвели экспериментальный продукт  Особо чистая и Сверхчистая бескислородная медь в слитках с высочайшими чистотой (по элементам из ГОСТ 859-2001, ASTM B170) и характеристиками :


 

Марки :

 

Cu, min 

 

Cu+Ag, min

 

% IACS 

 

RRR=R 293K / R 4. 2

 

λ 4.2К / λ 293K ~

—  Особо  чистая

  —

99.999   — 99.9995+%

99.9992 — …%

>103.5% 

>1000

15-30

—  Сверхчистая

Стандарт,  Экстра

99.9995 — 99.9999+%

99.9996 — … %

104-105% 

1500-3000

20-40

 

RRR — относительное остаточное сопротивление, отношение сопротивлений при 293К и 4,2К ( R293K/R4. 2K ), во сколько раз падает сопротивление или растет электропроводность при 4,2К по отношениюк значениям при комнатной температуре
λ — Теплопроводность, W  /m*K

Прогнозные ожидания  RRR и λ имеют под собой основания, нижние значения могут быть занижены… Есть исследования не противоречащие прогнозам, а также соображения, проистекающие из нашей Технологии. Прогнозные ожидания вполне обоснованы и вопрос скорей в статисическом интервальном распеределении данного прогноза для текущего продукта. В любом случае, такие результаты могут быть получены. Кратное увеличение характеристики RRR влечет также существенное улучшение и многих других характеристик, например Теплопроводность.

Особо чистая медь была получена в процессе исследований технологических параметров и далее пока не планируется к выпуску.

Электропроводность является мерой

легкость, с которой электрический заряд или тепло могут пройти через материал. А

проводник представляет собой материал, который оказывает очень небольшое сопротивление потоку

электрический ток или тепловую энергию. Материалы классифицируются как металлы,

полупроводники и изоляторы. Металлы – самые проводящие и изоляторы

(керамика, дерево, пластик) наименее проводящие.

Электропроводность

говорит нам, насколько хорошо материал пропускает через себя электричество.

Многие люди думают о медных проводах как о чем-то, что обладает отличными электрическими свойствами.

проводимость.

Теплопроводность

говорит нам о том, с какой легкостью можно использовать тепловую энергию (тепло для большинства целей).

двигаться через материал. Некоторые материалы, такие как металлы, пропускают тепло.

через них довольно быстро. Представьте, что одной рукой вы касаетесь

кусок металла, а другой кусок дерева. Какой материал будет

чувствовать себя холоднее? Если бы вы сказали «металл», вы были бы правы. Но,

на самом деле оба материала имеют одинаковую температуру. это относительно

теплопроводность. Металл обладает более высокой теплопроводностью, или термической

проводимость, чем древесина, позволяя теплу от вашей руки уйти быстрее. Если

вы хотите, чтобы что-то было холодным, лучше всего завернуть это во что-нибудь

не обладает высокой теплопроводностью или высокой теплопроводностью,

это будет 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 проектируете что-то, что будет сильно нагреваться, полимер

может расплавиться в зависимости от температуры плавления.

Электрическая и теплопроводность

тесно связаны. За

большая часть хороших электрических проводников является также хорошими теплопроводниками.

Многие продукты содержат оба проводника

и изоляторы — проводники принимают электричество или тепловую энергию

туда, где он нужен, и изоляторы не позволяют ему попасть туда, куда он

не разыскивается.

обладает самой высокой электропроводностью среди всех металлов.

На самом деле серебро определяет проводимость — все остальные металлы сравниваются с

Это. По шкале от 0 до 100 серебро занимает 100 место, медь — 97, а золото.

на 76. Из-за этого свойства, а также из-за того, что оно не легко воспламеняется, серебро

обычно используется в электрических цепях и контактах. Серебро также используется

в батареях, где надежность является обязательной и применяются ограничения по весу,

например, для портативных хирургических инструментов, слуховых аппаратов, кардиостимуляторов и

космическое путешествие.

Все

информация на этой странице предоставлена ​​U of C-Click on the University of Cambridge.

значок для благодарностей.