Réz és alumínium az elektrotechnikában

Nincsenek útmutatók – sehol

Réz (lat. Cuprum) - az ókorból ismert hét fém egyike. Jelentős rézérckészletek találhatók az USA-ban, Chilében, Oroszországban (Urál), Kazahsztánban (Jezkazgan), Kanadában, Zambiában és Zaire-ben.

A réz több mint 150 ásvány része, ezek közül 17 talált ipari felhasználást, köztük: bornit (Cu5FeS4), kalkopirit (rézpirit – CuFeS2), kalkocit (rézfényű – Cu2S), covellit (CuS), malachit (Cu2 (OH)). ) 2 [CO3]). A szulfidércek feldolgozása biztosítja az összes bányászott réz mintegy 80%-át.

Helyi méz is megtalálható a természetben.

Tiszta réz - képlékeny és lágy rózsaszín törékeny fém, meglehetősen nehéz, kiváló hő- és elektromos vezető, könnyen kitéve nyomáskezelésnek. Ezek a tulajdonságok teszik lehetővé a réztermékek elektrotechnikai felhasználását – jelenleg az összes előállított réz több mint 70%-át elektromos termékek gyártására használják fel. A maximális elektromos vezetőképességű termékekhez az úgynevezett "oxigénmentes" rezet használják. Más esetekben a kereskedelemben kapható, 0,02-0,04% oxigént tartalmazó tiszta réz is megfelelő.

A réz fő jellemzői: fajsúly ​​- 8,93 g / cm3, olvadáspont - 1083 ° C,elektromos ellenállás réz 20 ° C-on 0,0167 Ohm * mm2 / m. A tiszta réznek magas az elektromos vezetőképessége (az ezüst után a második). Ezt a minőségű rézt az iparban használják rézből elektromos gyűjtősínek előállítására.

A réz gyűjtősíneket a GOST 434-78 szabvány szerint gyártják. A réz gyűjtősínek fogyasztóhoz való eljuttatásának állapota: fűtetlen (T-kemény), lágyított (M-soft) és TV-kemény gyűjtősínek oxigénmentes rézből.

A deformált állapotban a réz szilárdsága nagyobb, mint a lágyított fémé, és az elektromos vezetőképesség értékei csökkennek.

A réz szilárdságát növelő és egyéb tulajdonságait javító ötvözetek adalékanyagok, például cink, ón, szilícium, ólom, alumínium, mangán és nikkel hozzáadásával nyerhetők. Az ötvözetekhez több mint 30% rezet használnak.

Sárgaréz - rézötvözetek cinkkel (réz 60-90% és cink 40-10%) - erősebb, mint a réz és kevésbé érzékeny az oxidációra. Szilícium és ólom hozzáadásával a sárgaréz súrlódásgátló tulajdonságai javulnak, ón, alumínium, mangán és nikkel hozzáadásával a korrózióállóság nő. A lemezeket és az öntött termékeket a gépgyártásban, különösen a vegyiparban, az optikában és a műszergyártásban, a cellulóz- és papíripari hálók gyártásában használják.

Bronz... Korábban bronznak nevezték a réz (80-94%) és ón (20-6%) ötvözeteit. Manapság lumenmentes bronzokat gyártanak, amelyeket a réz főkomponenséről neveztek el.

Az alumíniumbronzok 5-11% alumíniumot tartalmaznak, magas mechanikai tulajdonságokkal és korrózióállósággal párosulnak.

A 25-33% ólmot tartalmazó ólombronzokat elsősorban nagy nyomáson és nagy csúszási sebességgel működő csapágyak gyártására használják.

A 4-5% szilíciumot tartalmazó szilíciumbronzokat az ónbronzok olcsó helyettesítőjeként használják.

Az 1,8-2,3% berilliumot tartalmazó berilliumbronzokat a keményedés utáni keménység és nagy rugalmasság jellemzi. Rugók és rugótermékek készülnek belőlük.

A kadmiumbronzokat – kis mennyiségű (legfeljebb 1%-os) kadmiumot tartalmazó rézötvözetek – kocsik kocsik gyártásához, víz- és gázvezetékek szerelvényeinek gyártásához és a mérnöki munkákhoz használják.

Forrasztóanyagok - színesfémötvözetek, amelyeket forrasztáshoz használnak monolitikus hegesztési varrat előállítására. A keményforraszok közül egy réz-ezüst ötvözet (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; a többi cink) ismert.

Oroszországban a réz gumiabroncsokat több gyár gyártja: OCM Kamensk-Uralsky, OCM Kolchuginsky, OCM Kirovsky.

A világ réztermelése 2007-ben 2,5%-kal nőtt 2006-hoz képest, és 17,76 millió tonnát tett ki. A rézfogyasztás 4%-kal nőtt 2007-ben, Kína rézfogyasztása 25%-kal ugrott meg éves szinten, míg az Egyesült Államok rézfogyasztása meredeken, 20%-kal esett vissza.

Alumínium és ötvözetei

A jó elektromos vezetőképesség, a korrózióállóság, az alacsony fajsúly ​​és – ami fontos – a rézhez és vezetőképes ötvözeteihez képest alacsonyabb költsége miatt az alumíniumot és számos erre épülő ötvözetet alkalmaznak az elektrotechnikában.

Az elektromos ellenállás nagyságától függően az alumíniumötvözeteket vezetőképes és nagy elektromos ellenállású ötvözetekre osztják.

Az A7E és A5E típusú elektromos alumínium fajlagos elektromos vezetőképessége a nemzetközi szabvány szerinti izzított réz vezetőképességének körülbelül 60%-a. Az AD0 műszaki alumíniumot és az A5E elektromos alumíniumot vezetékek, kábelek és gumiabroncsok gyártásához használják. Az Al-Mg-Si AD31, AD31E rendszerek gyengén ötvözött alumíniumötvözeteit az elektromos iparban használják.

A földkéreg 8,8% alumíniumot tartalmaz. A természetben a harmadik legelterjedtebb elem az oxigén és a szilícium után, és az első a fémek között. Az agyagok, földpátok, csillámok része. Több száz Al-ásvány ismert (alumínium-szilikátok, bauxitok, alunitok és mások). A legfontosabb alumínium ásvány - a bauxit 28-60% alumínium-oxidot tartalmaz - alumínium-oxid Al2O3.

Tiszta formájában az alumíniumot először H. Oersted dán fizikus szerezte meg 1825-ben, bár ez a legelterjedtebb fém a természetben.

Az alumínium előállítása alumínium-oxid Al2O3 elektrolízisével történik NaAlF4 kriolit olvadékban 950 ° C hőmérsékleten.

Az alumínium fő jellemzői: sűrűség - 2,7 × 103 kg / m3, alumínium fajhője 20 ° C-on - 0,21 cal / fok, olvadáspont - 658,7 ° C, alumínium forráspontja - 2000 ° C, lineáris tágulási együttható alumínium (körülbelül 20 °C hőmérsékleten): — 22,9 × 106 (1 / fok)

Az alumíniumötvözetek, amelyek növelik a szilárdságát és javítják egyéb tulajdonságait, ötvöző adalékanyagok, például réz, szilícium, magnézium, cink, mangán hozzáadásával nyerhetők.

Duralumínium (duralumínium, duralumínium, annak a német városnak a nevéből, ahol az ötvözet ipari gyártása megkezdődött) - alumínium olvadék (bázis) rézzel (Cu: 2,2-5,2%), magnéziummal (Mg: 0,2-2,7%) mangánnal (Mn 0,2-1%). Edzett és öregített, gyakran alumíniummal bélelt. Ez egy szerkezeti anyag a repülés- és közlekedéstechnika számára.

Szilumin – könnyű alumíniumötvözetek (alap) szilíciummal (Si: 4-13%), néha akár 23%-ig és néhány egyéb elemmel: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Összetett konfigurációjú alkatrészeket gyárt, főként az autóiparban és a légi közlekedésben.

Magnalia — alumíniumötvözetek (alap) magnéziummal (Mg: 1-13%) és más elemekkel, magas korrózióállósággal, jó hegeszthetőséggel, nagy plaszticitással. Öntött öntvények (öntött magnália), lemezek, drótok, szegecsek stb. (Deformálható Magnalia).

Az alkalmazási kört tekintve az alumíniumötvözetek a második helyet foglalják el az acél és az öntöttvas után.

Néhány érdekesség az alumíniumról:

• legfeljebb 140 mg alumínium van jelen egy felnőtt szervezetében,

• 1 kg alumínium egy autóban több mint 10 liter benzint takarít meg 200 ezer kilométerenként,

• még az alma is tartalmaz alumíniumot – 150 mg/kg-ig,

• bolygónk felső héját alkotó atomok minden 20. része alumíniumatom,

• egy felnőtt napi alumíniumszükséglete a becslések szerint 2,45 mg.

Alacsonyabb fajlagos vezetőképességgel (az izzított réz körülbelül 56%-a) az alumínium vezetőötvözetek ugyanazt a célt szolgálják, mint az elektromos alumínium. Az ilyen ötvözetek nagy szilárdsági, kúszási és egyéb speciális követelmények teljesítésére szolgálnak.Az alumínium gumiabroncsokat a GOST 15176-89 szerint gyártják AD31 és AD31T, ritkábban AD0 ötvözetekből.

A világ primer alumínium felhasználása 2007-ben 37,52 millió tonna volt, ami 3,184 millió tonnával (9,3%-kal) több, mint 2006-ban. A világ primer alumínium termelése 2007-ben 4,024 millió tonnával nőtt 2006-hoz képest, és elérte a 38,02 millió tonnát.

Réztermékek gyártói

Az orosz piac legnagyobb rézgyártója az MMC Norilsk Nickel

Hazánk második legnagyobb méztermelője az UMMC holding.

Az orosz piac harmadik jelentős szereplője a Russian Copper Company. A CJSC "Russian Copper Company" 11 vállalkozást foglal magában Oroszország négy régiójában, valamint Kazahsztán területén.

A piacon több gyárból származó réz gumiabroncsok találhatók: Kamensk-Uralsky OCM, Kolchuginsky OCM, Artemovsky OCM, Kirovsky OCM. Kirovsky és Kolchuginsky OCM az OJSC UMMC részei.

Technológiák és árak

Mivel a rézbuszok gyártásának technológiája ismert és gyakorlatilag minden gyárban azonos, a fogyasztó számára az ár/minőség arány kerül előtérbe. A hazai vállalkozások - az iparág vezetői jelenleg minőségi termékeket állítanak elő és versenyeznek egymással, elsősorban az árakon. De ha a rézsínek minőségéről beszélünk, érdemes megjegyezni, hogy a szennyeződések még nagyon kis mennyiségben is jelentősen csökkentik a réz elektromos vezetőképességét. Ezért a házasságnak itt nincs helye.

Ugyanakkor a külföldi és helyi vállalkozások olyan innovatív megoldásokat kínálnak, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy egyértelműen meghatározott minőségi paraméterekkel rendelkező termékeket állítsanak elő.Sőt, különösen kritikus pillanatokban a réz gumiabroncsok gyártása saját, esetenként eredeti megoldásaink szerint történik.

Például az OJSC «KUZOTSM» réz-ezüst ötvözet gyűjtőszalagokat gyárt. Az ilyen ötvözet működési jellemzőiben felülmúlja a rezet, és a réz és kadmium ötvözetével ellentétben környezetbarát. Az üzem számos kritikus elektromos profilt is gyárt. Ezek különösen a téglalap alakú réz elektromos profilok, mint például a félmerev gumiabroncsok, a megnövelt felületi lefedettségű tömör abroncsok: a szelvény kis oldalait teljesen lekerekített, eltérő keménységű abroncsok stb.

A félmerev gumiabroncsokat úgy gyártják, hogy megfeleljenek a brit BS1432 felületminőségi követelményeknek, és félmerev mechanikai tulajdonságokat érjenek el. Az abroncsok préselt tuskóból készülnek két húzási menetben, közbenső izzítással, a kikészítés pedig a hagyományos tömör gumiabroncs gyártási sémához képest csökkentett alakváltozással történik.

Megnövelt felületi tisztaságú gumiabroncsok, amelyeket utólagos ezüst elektrolitikus bevonattal látnak el, amelyek a legnagyobb elektromos vezetőképességet biztosítják az érintkezési ponton, és ez speciális követelményeket támaszt a felületi érdességükre (Rz≤0,63 mikron a GOST 2789-73 szerint). A vevő által megkívánt érdességmutatót a KUZOTsM-nél számos technológiai módszerrel érték el – a húzás során megnövelt összcsökkentést, a húzófelület további előkészítését a rajz befejezése előtt, valamint egy speciálisan kialakított csatorna megfelelő feldolgozását kompozit és monolit matricákból. . A fenti garantált érdességi szint (Rz≤0,63 mikron) lehetővé teszi az adott vastagságú bevonatok egyenletes felvitelét a gumiabroncs felületén.Ily módon alacsony érintkezési ellenállású és nagy elektromos vezetőképességű érintkezési felületek hozhatók létre.

A keresztmetszet kis oldalait teljesen lekerekített, azaz a gumiabroncs vastagságának felével egyenlő görbületi sugárral rendelkező abroncsok bizonyos előnyökkel rendelkeznek a hagyományosakhoz képest: a szigetelő bevonat kopásállósága nő a hajlítások hiánya miatt. a profil sarkaiban jelentős rézmegtakarítás érhető el, és a szakaszon az áramterhelés eloszlásának mutatói a javított gumiabroncsok.

Néhány hónapon belül az orosz elektromos termékek gyártói és külföldi versenytársai közötti kapcsolatok új szakaszba lépnek. Ennek oka a WTO-ba való belépés. Egyrészt a WTO-hoz való csatlakozás külföldi piacot nyit az orosz gyártók számára. Másrészt a WTO-csatlakozás az importvámok kötelező csökkentését jelenti, amit 3 4 év alatt közel másfélszeresére kellene csökkenteni. A fő verseny a termékek minőségében lesz.

N. Alekszandrov. Fémek és árak