Zawartość
Miedź metalową możesz znać najlepiej ze starszych groszy, które są wykonane z miedzi i innych metali. Ale miedź odgrywa wiele kluczowych ról na całym świecie ze względu na swoje unikalne właściwości. Jedną z tych właściwości jest jej przewodność lub zdolność do przewodzenia elektryczności. Wysoka przewodność miedzi sprawia, że idealnie nadaje się do celów elektrycznych.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Miedź to nieszlachetny metal w kolorze czerwono-złotym o wysokiej przewodności elektrycznej. W rzeczywistości przewodność miedzi jest tak wysoka, że uważa się ją za standard, według którego porównuje się inne nieszlachetne metale i stopy. Na przewodnictwo miedzi wpływa dodatek innych metali do produkcji stopów.
Właściwości miedzi
Miedź to atrakcyjny metal w kolorze czerwono-złotym. Nazywa się miedź po staroangielskim słowie „coper”, które pochodzi od „Cyprium aes”, czyli łacińskiego słowa oznaczającego metal z Cypru. Symbolem atomowym miedzi jest „Cu”, a jej liczba atomowa wynosi 29. Miedź była pierwszym metalowym metalem, jaki kiedykolwiek stworzyli ludzie. W końcu ludzie odkryli, że łącząc miedź z metalową cyną, mogliby stworzyć nowy rodzaj metalu zwany brązem. To zapoczątkowało epokę brązu, w której cywilizacja skoczyła do przodu za pomocą metalowej miedzi. Brąz był używany w walucie i narzędziach, które pomogły zmienić społeczeństwo.
Miedź często znajduje się obok siarki. Ważnymi źródłami miedzi są chalkopiryt i bornit. Miedź jest wydobywana z wydobytej rudy siarczku miedzi przez wytapianie, a następnie rafinację przez elektrolizę.
Przydatną właściwością miedzi jest jej plastyczność lub zdolność do rozciągania. Miedź można ciągnąć i skręcać, ale się nie złamie. To sprawia, że idealnie nadaje się do stosowania jako drut. Miedź jest plastycznym metalem, co oznacza, że można go łatwo kształtować i manipulować. Jako taki jest nieco miękki. Kolejną właściwością miedzi jest jej doskonała zdolność przewodzenia ciepła. Miedź nie ulega korozji jak niektóre inne metale, nie utlenia się ani nie rdzewieje jak żelazo. Miedź jest w rzeczywistości odporna na wiele związków organicznych, a być może jej najcenniejszą właściwością jest jej wysoka przewodność.
Miedź jest doskonałym metalem do obróbki skrawaniem i łączenia, ponieważ jest łatwa do kształtowania i lutowania. Ponadto doskonałą i cenną właściwością miedzi jest jej zdolność do recyklingu. Nie ma znaczenia, czy źródło miedzi pochodzi z kopalni, czy z surowców wtórnych. Wiele przydatnych właściwości pozostaje niezaleŜnych od źródła.
Stopy są mieszaninami metali, takimi jak mieszanina miedzi i cyny w celu wytworzenia brązu, który jest twardszym metalem niż miedź. Stopy metali mają niektóre z tych samych właściwości swoich metali macierzystych, ale mogą się również znacznie różnić pod względem zachowania. Mieszaniny stopów mogą na przykład wpływać na przewodnictwo elektryczne metali. Połączenie różnych metali z miedzią daje unikalne cechy każdego stopu. Po połączeniu miedzi ze srebrem uzyskany stop ma wiele takich samych właściwości jak czysta miedź. Ale jeśli miedź jest połączona z fosforem, powstały stop zachowuje się w zupełnie inny sposób.
Różne stopy miedzi zapewniają różne zastosowania. Dość często stopy są wytwarzane w celu wzmocnienia miedzi lub zwiększenia jej przewodności elektrycznej.
Przewodnictwo miedzi
Przewodnictwo metali odnosi się do zdolności metali do przewodzenia elektryczności. Przewodność może się zmieniać wraz z dodawaniem innych metali, na przykład podczas produkcji stopów. Metal o największej przewodności jest metalem szlachetnym - srebrem. Koszt srebra uniemożliwia jego ekonomiczną opłacalność w zastosowaniach elektrycznych na dużą skalę. Spośród metali nieszlachetnych przewodność miedzi lub Cu jest najwyższa. Oznacza to, że miedź może przenosić więcej prądu elektrycznego niż inne metale nieszlachetne. W rzeczywistości przewodność innych metali nieszlachetnych porównuje się do miedzi, ponieważ miedź stała się najwyższym standardem.
Standard przewodnictwa nazywa się Międzynarodowym Standardem Miedzianej Wyżarzonej lub IACS. Procent IACS substancji odnosi się do jej przewodności elektrycznej, a procent IACS czystej miedzi jest uważany za 100 procent. W przeciwieństwie do tego przewodność aluminium wynosi 61% IACS. Na przewodnictwo Cu ma wpływ dodatek różnych metali w celu utworzenia stopów. Stopy miedzi o zawartości miedzi przekraczającej 99,3 procent są nazywane „miedziami”. Niektóre stopy zawierają bardzo wysoki procent miedzi, a te są nazywane „wysokimi stopami miedzi”. Podczas gdy procent miedzi wpływa na przewodnictwo Cu, najbardziej uderzające jest to, co rodzaj materiałów, z którymi jest łączony. Kompromis występuje na ogół, gdy stopy miedzi stają się silniejsze. Ogólnie stopy te mają niższą przewodność.
Cu-ETP (Electronic Touch Pitch) ma 100 procent IACS i jest oznaczeniem rodzaju miedzi stosowanej w drutach, kablach i szynach zbiorczych. Odlewana miedź lub Cu-C ma 98 procent IACS, więc ma również wysoką przewodność. Kiedy dodaje się cynę, magnez, chrom, żelazo lub cyrkon w celu wytworzenia stopów z miedzią, siła metalu rośnie, ale jego przewodność maleje. Na przykład miedź-cyna lub CuSnO.15 ma przewodnictwo Cu tak niskie, jak 64 procent IACS. W zależności od funkcji stopu przewodność Cu może znacznie spaść. Nadal istnieją stopy zapewniające zarówno dobrą obrabialność, jak i wysoką przewodność. Przykłady jego obejmują stopy miedzi z tellurem (CuTep) i stopy miedzi z siarką (CuSP). Ich przewodnictwo wynosi od 64 do 98 procent IACS. Stopy te okazują się bardzo przydatne w mocowaniach półprzewodnikowych i końcówkach do zgrzewania oporowego. Czasami materiały na bazie miedzi wymagają wysokiej twardości i wytrzymałości przy umiarkowanym przewodnictwie Cu; przykładem jest mieszanina miedzi, niklu i krzemu, która daje przewodność Cu od 45 do 60 procent IACS. Na końcu skali o niskim przewodnictwie mosiądzy są stopami miedzi, które doskonale nadają się do odlewania. Ich procent IACS oscyluje wokół 20. Jednym przykładem takich stopów o niskiej przewodności Cu jest miedź-cynk. Czasami zrównoważony stop zapewnia niskie do umiarkowanego przewodnictwo Cu, co jest przydatne do potrzeb elektrycznych. Mosiądz cynkowo-miedziowy należy do tej kategorii, a jego przewodnictwo wynosi od 28 do 56 procent IACS. Sama wszechstronność miedzi i jej zdolność do tworzenia użytecznych stopów z tyloma różnymi metalami jest niesamowita.
Ponieważ przewodnictwo Cu jest tak wysokie, jego zdolność do przenoszenia ciepła jest również dość wysoka. Wytwarzanie stopów miedzi o wysokiej przewodności wymaga uczynienia stopów odpornymi na przegrzanie, gdy przewodzą prąd elektryczny. Ma to kluczowe znaczenie w przesyłaniu energii, ponieważ wyższe ciepło wpłynie na opór.
Zastosowania miedzi
Miedź jest wykorzystywana na wiele sposobów, zarówno fizycznie, jak i biologicznie. Jest również stosowany w rolnictwie jako trucizna. Roztwory miedzi są powszechnie stosowane jako część testów chemicznych. W organizmie miedź odgrywa istotną rolę jako niezbędny element do transferu energii w komórkach. Niektóre skorupiaki używają nawet miedzi zamiast żelaza jako głównego nośnika tlenu.
Miedź jest oczywiście używana do robienia monet; starsze grosze są jednym z przykładów. W rzeczywistości większość monet zawiera co najmniej trochę miedzi.
Miedź jest najczęściej wykorzystywana do przesyłania i dostarczania energii elektrycznej do wszystkich codziennych rzeczy, z których korzystasz. Miedź jest szeroko stosowana w instalacjach elektrycznych, budownictwie, maszynach, telekomunikacji, przesyle energii, transporcie i innych zastosowaniach przemysłowych. Może być stosowany do kabli, transformatorów i części złącz. Miedź jest również stosowana w komputerach i mikroukładach.
Wraz ze wzrostem rynku zrównoważonej energii rośnie zapotrzebowanie na miedź. Miedź jest niezwykle przydatna w wielu obszarach, a także może być wielokrotnie poddawana recyklingowi. Dlatego jest to kluczowy element systemów energii odnawialnej. W rzeczywistości branże pojazdów słonecznych, wiatrowych i elektrycznych polegają na miedzi do łączenia ich z siecią energetyczną. Pojazdy elektryczne wymagają znacznie więcej miedzi niż pojazdy napędzane gazem. Wysoka przewodność miedzi sprawia, że jest ona bardzo wydajna. Wydaje się słuszne, że najstarszy metal używany przez ludzi będzie nadal oferował korzyści również w przyszłości.