Электропроводность медь: Электропроводность меди

alexxlab | 09.06.2023 | 0 | Разное

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 элемент Массовая доля элемента для марок
М00к М0к М1к
Медь, не менее — 99,97 99,95
Примеси по группам, не более:
1 Висмут 0,00020 0,0005 0,001
Селен 0,00020 — —
Теллур 0,00020 — —
Сумма 1-й группы 0,00030 — —
Хром — — —
Марганец — — —
Сурьма 0,0004 0,001 0,002
Кадмий — — —
Мышьяк 0,0005 0,001 0,002
Фосфор — 0,001 0,002
Сумма 2-й группы 0,0015 — —
3 Свинец 0,0005 0,001 0,003
4 Сера 0,0015 0,002
0,004
5 Олово — 0,001 0,002
Никель — 0,001 0,002
Железо 0,0010 0,001 0,003
Кремний — — —
Цинк — 0,001 0,003
Кобальт — — —
Сумма 5-й группы 0,0020 — —
6 Серебро 0,0020 0,002 0,003
Сумма перечисленных примесей 0,0065 — —
Кислород, не более — 0,015 0,02

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.

Подписаться

Таблица 5 . Физические свойства меди
Свойство Значение Единицы Значение Единицы
Атомный номер 29
Атомный вес 63,54
Решетчатая структура: гранецентрированная кубическая
Плотность
Стандартное значение МЭК
(1913)		 8,89 г/см 3 0,321 фунтов/дюйм 3
Типичное значение при 20°C 8,92 г/см 3 0,322 фунтов/дюйм 3
при 1083°C (твердый) 8,32 г/см 3 0,300 фунтов/дюйм 3
в 1083 (жидкость) 7,99 г/см 3 0,288 фунтов/дюйм 3
Температура плавления 1083 °С 1981 °F
Температура кипения 2595 °С 4703 °F
Коэффициент линейного теплового расширения при:
-253°C, -423°F 0,3 х 10 -6
°С		 0,17 х 10 -6 °F
-183°C, -297°F 9,5 х 10 -6 °С 5,28 x 10 -6 °F
-191°C до 16°C,
-312-61°F		 14,1 x 10 -6 °С 7,83 х 10 °F
от 25°C до 100°C,
77-212 °F		 16,8 x 10 -6 °С 9,33 x 10 -6 °F
от 20°C до 200°C,
68-392 °F		 17,3 х 10-6 °С 9,61 x 10 -6 °F
от 20°C до 300°C,
68-572 °F		 17,7 x 10 -6 °С 9,83 x 10 -6 °F
Удельная теплоёмкость (теплоёмкость) по:
-253°C.
-425°F		 0,013 Дж/г°С 0,0031 БТЕ/фунт°F
-150°C, -238°F 0,282 Дж/г°С 0,0674 БТЕ/фунт°F
-50°C, -58°F 0,361 Дж/г°С 0,0862 БТЕ/фунт°F
20°С, 68°F 0,386 Дж/г°С 0,0921 БТЕ/фунт°F
100°C, 212°F 0,393 Дж/г°С 0,0939 БТЕ/фунт°F
200°С, 392°F 0,403 Дж/г°С 0,0963 БТЕ/фунт°F
Теплопроводность при:
-253°C, -425 °F 12,98 Вт-см/см 2 ·°С 750 БТЕ/фут/фут 2 ч°F
-200°C, -328°F 5,74 Вт-см/см 2 ·°C 330 БТЕ/фут/фут 2 ч°F
-183°C, -297°F 4,73 Вт-см/см 2 ·°C 270 БТЕ/фут/фут 2 ч°F
-100°C, -148°F 4,35 Вт-см/см 2 ·°C 252 БТЕ/фут/фут 2 ч°F
20°C, 68°F 3,94 Вт-см/см 2 ·°C 227 БТЕ/фут/фут 2 ч°F
100°C, 212°F 3,85 Вт-см/см 2 ·°C 223 БТЕ/фут/фут 2 ч°F
200°C, 392°F 3,81 Вт-см/см 2 ·°C 220 БТЕ/фут/фут 2 ч°F
300°C, 572°F 3,77 Вт-см/см 2 ·°C 217 БТЕ/фут/фут 2
ч°F
Электропроводность (объемная) при:
20°C, 68 °F
(отожженный)		 58,0-58,9 МС/м (мОммм 2 ) 100,0-101,5 % МАКО
20°C, 68°F
(полностью холодная обработка)		 56,3 МС/м (мОм·мм 2 ) 97,0 % МАКО
Удельное электрическое сопротивление (объемное) при:
20°C, 68 °F
(отожженный)		 0,017241-0,0170 Ом·мм 2 /м 10. 371-10.2 Ом (окрмил/фут)
20°C, 68°F
(отожженный)		 1,7241-1,70 мкОм·см 0,6788-0,669 мкОм-in
20°C, 68°F
(полностью холодная обработка)		 0,0178 Ом·мм 2 /м 10,7 Ом (окрмил/фут)
20°C, 68°F
(полностью холодная обработка)		 1,78 мкОм·см 0,700 мкОм-вход
Удельное электрическое сопротивление (масса) при 20 °C, 68 °F (отожженный)
Обязательный максимум 0,15328 Ом·г/м 2 875,4 Ом·фунт/миля 2
Температурный коэффициент
электрического сопротивления
(a) при 20°C °F: Отожженная медь
из 100% IACS
(применимо от
-100°C до 200°C,
от 212°F до 392°F)		 0,00393 °С 0,00218 °F
Полностью холоднодеформированная медь
с содержанием 97% IACS
(применимо от 0°C
до 100°C, 68-212°F)		 0,00381 °С 0,00238 °F
Модуль упругости (растяжение) при 20°C:, 68 °F
Отожженный 118 000 МПа 17 х 103 КСи
Холодная обработка 118 000–132 000 МПа 17-19 x 10 3 КСи
Модуль жесткости (кручение) при 20°C, 68°F
Отожженный 44 000 МПа 6,4 x 10 3 КСи
Холодная обработка 44 000–49 000 МПа 6,4-7 х 10 3 КСи
Скрытая теплота плавления 205 Дж/г
Электрохимический эквивалент для:
Медь ++ 0,329 Мг/Кл
Медь + 0,659 Мг/Кл
Нормальный электродный потенциал (водородный электрод) для:
Cu ++ -0,344 В
Медь + -0,470 В
Таблица 6 . Физические и механические свойства электрических сортов меди и алюминия (тип 1350) по сравнению с
Свойство Единицы Медь
(высокая проводимость)		 Алюминий (1350)
Электропроводность (отожженная) %IACS 101 61
Удельное электрическое сопротивление (отожженный) мкОм-см 1,72 2,83
Теплопроводность при 20°C Вт/м·К 397 230
Коэффициент расширения °С
°F		 17 x 10 -6
9,4 x 10 -6 		23 x 10 -6
12,8 x 10 -6
Прочность на растяжение
(отожженный)		 KSi
МПа		 29,0-36,2
200-250		 7,2-8,7
50-60
Прочность на растяжение
(полутвердый)		 KSi
МПа		 37,7-43,5
260-300		 12,3-14,5
85-100
предел текучести 0,2 % (отожженный) KSi
МПа		 7,25-7,98
50-55		 2,9-4,3
20-30
0,2% предел текучести (полутвердый) KSi
МПа		 24,6-29,0
170-200		 8,7-9,4
60-65
Модуль упругости KSi
МПа		 16,8-18,8
116-130		 10,1
70
Усталостная прочность (отожженный) KSi
МПа		 9,0
62		 5,07
35
Усталостная прочность (полутвердый) KSi
МПа		 16,9
117		 7,25
50
Удельная теплоемкость БТЕ/фунт 0 F
Дж/кг·K		 0,092
385		 0,215
900
Плотность г/см 3
фунт/дюйм 3 		8,91
0,322		 2,70
0,0975
Точка плавления °С
°F		 1083
1981		 660
1220
Примечание : Указанные значения являются типичными для электролитической меди с высокой проводимостью (ETP). Значения для других марок могут отличаться от указанных (см. «Медь с высокой проводимостью — Технические данные». Полный и доступный для поиска список физических и механических свойств кованой и литой меди и медных сплавов можно найти в разделе «Свойства кованой и литой меди»). Поиск сплавов)