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Introdução: O cobre é utilizado pelas pessoas na forma de uma ampla variedade de metais, ligas e compostos, e penetrou profundamente em todos os aspectos da produção e da vida, tornando-se um metal indispensável e importante para a humanidade alcançar um rápido desenvolvimento no século XXI.
Definição de cobre
O cobre é um elemento químico, seu símbolo químico é Cu, seu número atômico é 29 e é um metal de transição. O uso mais comum do cobre é na fabricação de fios. Normalmente os fios usados hoje são feitos de cobre puro porque sua condutividade elétrica e térmica perde apenas para a prata, mas é muito mais barato que a prata.
Categorias comuns
Muitas pessoas pensam que existe apenas um tipo de cobre. É o único. Mas na verdade existem outros tipos diferentes de cobre. Por exemplo, liga de cobre; o latão é uma liga composta de cobre e zinco; o cobre branco é uma liga de cobre e níquel; o bronze é uma liga de cobre e outros elementos além do zinco e do níquel, incluindo principalmente bronze de estanho, bronze de alumínio, etc.; cobre vermelho é cobre com alto teor de cobre, o teor total de outras impurezas é inferior a 1%.
Categorias de materiais de processamento de cobre: sulfato de cobre, cloreto de cobre, barras de cobre, barras de cobre, lingotes de cobre, placas de cobre, fios de cobre, ligas de cobre, cobre grosso, tiras de cobre, óxido de cobre, folha de cobre, tubos de cobre, folha de cobre, lama de cobre , Fundições de cobre, cobre eletrolítico, outros materiais de liga de cobre.
Os materiais de cobre são feitos de cobre puro ou ligas de cobre em vários formatos, incluindo hastes, fios, placas, tiras, tiras, tubos, folhas, etc. O processamento de materiais de cobre inclui laminação, extrusão e trefilação. Entre os materiais de cobre, as placas e tiras são laminadas a quente e a frio; tiras e folhas são laminadas a frio; tubos e barras são divididos em São produtos extrudados e trefilados; fio-máquina são todos produtos trefilados.
1 cobre puro
O cobre puro é um metal vermelho-rosa, que fica roxo depois que uma película de óxido de cobre se forma na superfície. Portanto, o cobre puro industrial é frequentemente chamado de cobre vermelho ou cobre eletrolítico. A densidade é de 8 ~ 9g/cm² e o ponto de fusão é de 1083 graus. O cobre puro possui boa condutividade elétrica e é amplamente utilizado na fabricação de fios, cabos, escovas, etc.; possui boa condutividade térmica e é frequentemente usado para fabricar instrumentos e medidores magnéticos que devem ser protegidos contra interferência magnética. Tais como bússolas, instrumentos de aviação, etc.; possui excelente plasticidade e é fácil de ser prensado a quente e processado a frio. Pode ser transformado em materiais de cobre, como tubos de cobre, barras de cobre, fios de cobre, barras de cobre, tiras de cobre, placas de cobre e folhas de cobre. Os produtos de cobre puro incluem produtos fundidos e produtos processados.
Os materiais de processamento de cobre vermelho da China podem ser divididos em: cobre vermelho comum (T1, T2, T3, T4), cobre livre de oxigênio (TU1, TU2 e cobre livre de oxigênio a vácuo de alta pureza), cobre desoxidado (TUP, TUMn) , adicionando uma pequena quantidade de liga Existem quatro tipos de elementos especiais de cobre (cobre arsênico, cobre telúrio e cobre prateado).
A condutividade elétrica e a condutividade térmica do cobre puro perdem apenas para a prata e é amplamente utilizada na fabricação de equipamentos condutores elétricos e térmicos. O cobre tem boa resistência à corrosão na atmosfera, água do mar, certos ácidos não oxidantes (ácido clorídrico, ácido sulfúrico diluído), álcalis, soluções salinas e vários ácidos orgânicos (ácido acético, ácido cítrico) e é utilizado na indústria química. Além disso, o cobre vermelho tem boa soldabilidade e pode ser transformado em vários produtos semiacabados e produtos acabados por meio de processamento de plástico a frio e a quente. Na década de 1970, a produção de cobre vermelho excedeu a produção total de outros tipos de ligas de cobre.
Traços de impurezas no cobre puro têm um sério impacto na condutividade elétrica e térmica do cobre. Entre eles, titânio, fósforo, ferro, silício, etc. reduzem significativamente a condutividade elétrica, enquanto cádmio, zinco, etc. têm pouco efeito. A solubilidade sólida de oxigênio, enxofre, selênio, telúrio, etc. no cobre é muito pequena e pode formar compostos frágeis com o cobre, que tem pouco efeito na condutividade, mas pode reduzir a plasticidade do processamento. Quando o cobre comum é aquecido em uma atmosfera redutora contendo hidrogênio ou monóxido de carbono, o hidrogênio ou monóxido de carbono interage facilmente com o óxido cuproso (Cu2O) no limite do grão para produzir vapor de água de alta pressão ou gás dióxido de carbono, o que pode causar o cobre rachar. Este fenômeno é frequentemente chamado de "doença do hidrogênio" do cobre. O oxigênio é prejudicial à soldabilidade do cobre. O bismuto ou o chumbo formam um eutético de baixo ponto de fusão com o cobre, fazendo com que o cobre se torne termicamente quebradiço; e quando o bismuto frágil é distribuído em uma película fina nos limites dos grãos, faz com que o cobre se torne quebradiço a frio. O fósforo pode reduzir significativamente a condutividade do cobre, mas pode aumentar a fluidez do líquido de cobre e melhorar a soldabilidade. Quantidades adequadas de chumbo, telúrio, enxofre, etc. podem melhorar a usinabilidade.
2 latão
Latão é uma liga de cobre e zinco. O latão mais simples é uma liga binária de cobre e zinco, chamada latão simples ou latão comum. Latão com diferentes propriedades mecânicas pode ser obtido alterando o teor de zinco no latão. Quanto maior o teor de zinco no latão, maior será sua resistência e menor plasticidade. O teor de zinco do latão utilizado na indústria não ultrapassa 45%. Qualquer teor mais elevado de zinco causará fragilidade e deteriorará as propriedades da liga. O latão pode ser dividido em duas categorias: produtos de fundição e processamento sob pressão.
O latão é dividido em:
1) Latão comum
É uma liga composta de cobre e zinco. Quando o teor de zinco é inferior a 39%, o zinco pode se dissolver no cobre para formar a monofásico, que é chamado de latão monofásico. Possui boa plasticidade e é adequado para processamento sob pressão quente e fria. Quando o teor de zinco é superior a 39%, existe uma solução sólida à base de cobre-zinco b, monofásica, chamada latão bifásico. b reduz a plasticidade e aumenta a resistência à tração, e é adequado apenas para processamento de pressão a quente.
O codinome é representado por "número H +", H representa latão e o número representa a fração de massa do cobre. Por exemplo, H68 significa latão com teor de cobre de 68% e teor de zinco de 32%; latão fundido tem um “Z” na frente do código, como ZH62.
H90 e H80 são monofásicos, amarelo dourado, por isso são chamados coletivamente de ouro e são chamados de revestimentos, decorações, medalhas, etc. H68 e H59 são latão duplex, amplamente utilizados em peças estruturais de aparelhos elétricos, como parafusos , porcas, arruelas, molas, etc.
Geralmente, o latão monofásico é usado para processamento de deformação a frio e o latão duplex é usado para processamento de deformação a quente.
2) Latão especial
Uma liga multicomponente formada pela adição de outros elementos de liga ao latão comum é chamada de latão. Os elementos comumente adicionados incluem chumbo, estanho, alumínio, etc., que podem ser chamados de latão de chumbo, latão de estanho e latão de alumínio. O objetivo de adicionar elementos de liga. O objetivo principal é aumentar a resistência à tração e melhorar o acabamento.
Código: “H + símbolo do elemento positivo principal (exceto zinco) + fração mássica de cobre + fração mássica do elemento positivo principal + fração mássica de outros elementos”.
Por exemplo: HPb59-1 significa que a fração mássica do cobre é 59%, a fração mássica do chumbo como principal elemento aditivo é 1% e o restante é zinco.
3 bronzes
O bronze é a liga mais antiga usada na história. Originalmente se referia à liga de cobre-estanho. É chamado de bronze por causa de sua cor cinza-azulada. A fim de melhorar o desempenho do processo e as propriedades mecânicas da liga, outros elementos de liga, como chumbo, zinco, fósforo, etc., são adicionados à maioria dos bronzes. Como o estanho é um elemento escasso, muitos bronzes sem estanho ainda são utilizados na indústria. Eles não são apenas baratos, mas também possuem as propriedades especiais necessárias. O bronze também é dividido em duas categorias: processamento sob pressão e produtos de fundição.
Código: O método de representação é "Q + principal mais símbolo do elemento e fração de massa + fração de massa de outros elementos". Para produtos fundidos, a palavra “Z” é adicionada antes do código. Por exemplo: Qal7 significa bronze de alumínio contendo 5% de alumínio e o restante é cobre. ZQsn10-1 significa que o teor de estanho é de 10%, os outros elementos de liga são de 1% e o restante é bronze de estanho fundido em cobre. O bronze pode ser dividido em duas categorias: bronze de estanho e bronze especial (ou seja, bronze Wuxi).
(1) É uma liga de cobre-estanho composta de estanho como principal elemento positivo, também chamada de bronze de estanho.
Quando o teor de estanho é inferior a 5~6%, o estanho se dissolve no cobre para formar uma solução sólida e a plasticidade aumenta. Quando o teor de estanho é superior a 5 ~ 6%, a resistência à tração diminui devido ao surgimento de uma solução sólida à base de Cu31Sb 8-, portanto, bronze de estanho O teor de estanho está principalmente entre 3 e 14%. Quando o teor de estanho é inferior a 5%, é adequado para processamento de deformação a frio. Quando o teor de estanho é de 5 a 7%, é adequado para processamento de deformação a quente. Quando o teor de estanho é superior a 10%, é adequado para fundição.
Como a está próximo do potencial do eletrodo e o estanho na composição é nitretado para formar uma película densa de dióxido de estanho, a resistência à corrosão da atmosfera, da água do mar, etc. é aumentada, mas a resistência ao ácido é fraca.
Como o bronze de estanho tem uma ampla faixa de temperatura de cristalização e baixa fluidez, não é fácil formar cavidades de contração concentradas, mas é propenso à segregação de dendritos e cavidades de contração dispersas. A retração da fundição é pequena, o que favorece a obtenção de peças fundidas com dimensões muito próximas do molde de fundição, sendo adequadas para fundição. As condições de formato complexo e grande espessura de parede não são adequadas para peças fundidas que requerem alta densidade e boa vedação. O bronze de estanho tem boas propriedades de redução de atrito, propriedades antimagnéticas e resistência a baixas temperaturas. De acordo com o método de produção, o bronze de estanho pode ser dividido em duas categorias: bronze de estanho de processamento sob pressão e bronze de estanho fundido.
A. Processamento de pressão de bronze de estanho
O teor de estanho é geralmente inferior a 8% e deve ser processado por pressão a quente e a frio em placas, tiras, varetas, tubos e outros perfis. Após o endurecimento por trabalho, sua resistência à tração e dureza aumentam, mas sua plasticidade diminui. Após o recozimento, a plasticidade pode ser melhorada mantendo alta resistência à tração, obtendo especialmente um alto limite elástico. Para instrumentos que exigem peças resistentes à corrosão e ao desgaste, peças elásticas, peças antimagnéticas e rolamentos e buchas deslizantes em máquinas, Qsn4-3Qsn6.5~0.1 são comumente usados.
B. Bronze de estanho fundido
É fornecido na forma de lingotes e utilizado em oficinas de fundição. É adequado para fundir peças fundidas com formas complexas, mas com requisitos de baixa densidade, como rolamentos deslizantes, engrenagens, etc. Os comumente usados são ZQsn10-1ZQsn6-6-3.
2)Bronze especial
Adicione outros elementos para substituir o estanho ou use bronze sem estanho. A maioria dos bronzes especiais tem propriedades mecânicas, resistência ao desgaste e resistência à corrosão mais altas do que o bronze de estanho. Os comumente usados incluem bronze de alumínio (QAL7QAL5), bronze de chumbo (ZQPB30), etc.
As ligas à base de cobre com níquel como principal elemento adicionado são brancas prateadas e são chamadas de cobre branco. O teor de níquel é geralmente 10%, 15%, 20%. Quanto maior o conteúdo, mais branca é a cor. A liga binária de cobre-níquel é chamada de cobre branco comum, e a liga de cobre-níquel com elementos como manganês, ferro, zinco e alumínio é chamada de cobre branco complexo. Adicionar níquel ao cobre puro pode melhorar significativamente a resistência, resistência à corrosão, resistência e termoeletricidade. De acordo com diferentes características de desempenho e usos, o cobre branco industrial é dividido em dois tipos: cobre branco estrutural e cobre branco elétrico, que atendem respectivamente a diversas resistências à corrosão e propriedades elétricas e térmicas especiais.
4 cobre branco
As ligas à base de cobre com níquel como principal elemento adicionado são brancas prateadas e são chamadas de cobre branco. A liga binária de cobre-níquel é chamada de cobre branco comum, e a liga de cobre-níquel com elementos como manganês, ferro, zinco e alumínio é chamada de cobre branco complexo. Adicionar níquel ao cobre puro pode melhorar significativamente a resistência, resistência à corrosão, resistência e termoeletricidade. De acordo com diferentes características de desempenho e usos, o cobre branco industrial é dividido em dois tipos: cobre branco estrutural e cobre branco elétrico, que atendem respectivamente a diversas resistências à corrosão e propriedades elétricas e térmicas especiais.
Como identificar
Cobre branco, latão, cobre vermelho (também chamado de "cobre roxo") e bronze (azul-cinza ou cinza-amarelo) são diferenciados pela cor. Entre eles, o cobre branco e o latão são fáceis de distinguir; cobre vermelho é cobre puro (impurezas<1%), and bronze (other alloy components are about 5%) is slightly difficult to distinguish. When not oxidized, the color of red copper is brighter than that of bronze, while bronze is slightly cyan or yellowish and darker; after oxidation, red copper turns black, while bronze becomes turquoise (harmful oxidation of too much water) or chocolate color.
O cobre é o metal mais antigo usado pelos ancestrais humanos. Possui muitas características excelentes e funções maravilhosas. Não só deu um contributo indelével para o progresso da sociedade humana; também desenvolveu continuamente novos usos com o desenvolvimento da civilização humana. O cobre é um metal antigo e um material de engenharia moderno cheio de vitalidade. Actualmente, a humanidade entrou numa sociedade colorida e altamente civilizada, caracterizada pela electrificação e pela informação electrónica, o que abriu um terreno mais amplo para a aplicação do cobre.
Por que usar cobre e para quais propriedades ele é usado principalmente? O cobre possui excelente condutividade elétrica e térmica, ocupando o primeiro lugar entre todos os materiais metálicos de engenharia. Esta é a base principal do seu papel fulcral na actual electrificação e na sociedade electrónica da informação. O cobre também possui muitas propriedades abrangentes excelentes: possui forte resistência à corrosão na atmosfera, água do mar, solo e muitos meios químicos; é utilizado em estruturas com rigidez e maciez, elasticidade, resistência ao atrito e resistência ao desgaste; tem colorido A aparência é um símbolo de simplicidade e elegância que as pessoas adoram. Além das inúmeras propriedades de usabilidade mencionadas acima, ele também possui uma série de boas propriedades de processo, como processamento, fundição, soldagem e corte fácil, tornando-o econômico e amplamente utilizado.
--A construção de casas é responsável por 48%: incluindo: sistemas de dutos (água, calor, gás, sprinklers contra incêndio, etc.); instalações habitacionais (condicionadores de ar, geladeiras, etc.); decoração de edifícios (telhados, lavabos, decorações, etc.); linhas de comunicação (som, imagem, dados, etc.); sistema de alimentação.
--A produção de equipamentos representa 41%: incluindo: equipamentos industriais (motores, transformadores, etc.); transporte (automóveis, ferrovias, aeronaves, etc.); dispositivos eletrônicos; produtos industriais leves (eletrodomésticos, instrumentos, ferramentas, etc.) - Instalações básicas respondem por 11% %: Incluindo: projetos de grande porte (instalações de transporte, indústria petroquímica, indústria de mineração e metalurgia, etc.); indústria de energia elétrica (transmissão, distribuição de energia, etc.); Rede de comunicação.
Vale ressaltar que a construção de moradias está diretamente relacionada à melhoria do nível de produção da população, sendo que o cobre representa a maior proporção neste aspecto; especialmente no meu país, a construção residencial é um elo importante no estímulo ao desenvolvimento de toda a economia nacional. Percebe-se que a promoção ativa da aplicação do cobre desempenha um papel importante na economia nacional e na subsistência da população.
A.Aplicações na indústria elétrica
※ Transmissão de energia
A transmissão de energia requer uma grande quantidade de cobre altamente condutor, que é usado principalmente em energia, cabos, barramentos, transformadores, interruptores, componentes de plugues e conectores.
Durante o processo de transmissão de energia de fios e cabos, a energia elétrica é desperdiçada devido ao aquecimento por resistência. Do ponto de vista da economia e economia de energia, o padrão de “seção transversal ideal do cabo” está sendo promovido atualmente no mundo. O padrão de "seção transversal ideal do cabo" leva em consideração os dois fatores: custo de instalação único e consumo de energia, e amplia adequadamente o tamanho do cabo para obter economia de energia e os melhores benefícios econômicos abrangentes. De acordo com as novas normas, a secção transversal do cabo é muitas vezes mais do que o dobro das normas antigas, o que pode atingir um efeito de poupança de energia de cerca de 50%.
Nos últimos tempos, devido à escassez de aço no nosso país, e considerando que a proporção de alumínio é de apenas 30% do cobre, foram tomadas medidas para substituir o cobre pelo alumínio nas linhas aéreas de transmissão de alta tensão na esperança de reduzir peso. Actualmente, por razões de protecção ambiental, as linhas de transmissão aéreas serão convertidas em cabos subterrâneos. Neste caso, o alumínio empalidece em comparação com o cobre, que sofre de baixa condutividade e cabos maiores.
Pela mesma razão, também é uma escolha sábia substituir os transformadores de enrolamento de alumínio nos Estados Unidos e no Japão por transformadores de enrolamento de cobre eficientes e que economizam energia.
※ Fabricação de motores
Na fabricação de motores, ligas de cobre altamente condutivas e de alta resistência são amplamente utilizadas. As principais peças que utilizam cobre são o estator, o rotor e a cabeça do eixo. Em motores grandes, os enrolamentos são resfriados com água ou hidrogênio, o que é chamado de resfriamento interno de água dupla ou motores de resfriamento a hidrogênio, o que requer um grande comprimento de fio oco.
Os motores são grandes consumidores de energia elétrica, respondendo por aproximadamente 60% de todo o fornecimento de energia elétrica. A conta acumulada de eletricidade para o funcionamento de um motor é muito elevada. Geralmente atinge o custo original do motor nas primeiras 500 horas de operação, o que equivale a 4 a 16 vezes o custo em um ano, podendo chegar a 200 vezes o custo durante toda a vida útil. Um pequeno aumento na eficiência do motor pode não apenas economizar energia; também pode obter benefícios económicos significativos. O desenvolvimento e aplicação de motores de alta eficiência é um tema quente no mundo. Já que o consumo de energia dentro do motor provém principalmente da perda de resistência do enrolamento; portanto, aumentar a seção transversal do fio de cobre é uma medida fundamental para desenvolver motores de alta eficiência. Alguns motores de alta eficiência pioneiros nos últimos anos usam de 25 a 100% mais enrolamentos de cobre do que os motores tradicionais. Atualmente, o Departamento de Energia dos EUA está financiando um projeto de desenvolvimento para produzir rotores de motores utilizando tecnologia de cobre fundido.
※ Cabo de comunicação
Desde a década de 1980, devido às suas vantagens, como a grande capacidade de transporte de corrente, os cabos de fibra óptica têm substituído continuamente os cabos de cobre nas linhas troncais de comunicação e têm sido rapidamente promovidos e aplicados. No entanto, converter energia elétrica em energia luminosa e conectá-la aos usuários ainda requer uma grande quantidade de cobre. Com o desenvolvimento das comunicações, as pessoas estão cada vez mais dependentes das comunicações e a procura de cabos de fibra óptica e fios de cobre continuará a aumentar.
※ Fiação elétrica residencial
Nos últimos anos, com a melhoria do padrão de vida das pessoas em nosso país e a rápida disseminação dos eletrodomésticos, a carga elétrica residencial cresceu rapidamente. O consumo residencial de eletricidade em nosso país ainda terá um grande desenvolvimento no futuro, o que também aumentará muito a aplicação de fios de cobre.
B.Aplicações na indústria eletrônica
A indústria eletrônica é uma indústria emergente. Em seu crescente processo de desenvolvimento, novos produtos siderúrgicos e novos produtos estão sendo constantemente desenvolvidos.
