Марки алюминия

Как защитить конструкцию или узел от контактной коррозии?

Если по конструктивным соображениям невозможно избежать нежелательного контакта разнородных металлов, то можно попытаться уменьшить гальваническую коррозию с помощью следующих методов:

• окраска поверхностей в районе их стыка;
• нанесение совместимых металлических покрытий;
• изоляция соединения от внешней среды;
• электрическая изоляция;
• установка неметаллических прокладок, вставок, шайб в болтовых соединениях.

Практика показывает, что в тех случаях, когда пренебрегают требованиями к допустимости контактов разных металлов, приходится дорого за это расплачиваться. Неправильная компоновка контактных пар выводит из строя узлы крепления, металлоконструкции и может стоять человеческой жизни.

Медная проводка

При покупке или строительстве дома, квартиры желательно использовать этот тип проводки. Однако, имейте ввиду, что, заменив проводку в квартире вы еще не получили надежную и способную выдерживать большие нагрузки сеть. Не забывайте, что вводной кабель от лестничного щитка до квартиры в старых квартирах всегда выполнен из алюминия. Следует заменить этот участок, ведь его проводимость теперь слабое место новой сети.

Достоинства медной проводки

Сравнение параметров, представленных ниже с параметрами алюминия позволит сделать правильный выбор в дальнейшем. Медь, как материал для электропроводки имеет ряд достоинств, к которым относят:

• хорошую проводимость (даже после окисления пленка на поверхности не препятствует прохождению электрического тока);
• срок службы доходит до 50 лет;
• высокую механическая прочность (жила легко выдерживает изгибание и скручивание до 10-15 раз);
• легкость монтажа (промышленностью выпускается несколько видов проводов с различными параметрами и жилами, с которыми удобно работать).

Минус домашней сети из меди, наверное, один – это ее цена, однако, когда необходимо выполнить качественную проводку отдавайте предпочтение этому материалу.

В строительных магазинах можно приобрести провода из сплавов цинка, покрытых медным напылением. Они стоят дешевле, чем медные, однако и характеристики материалов уступают проводам из чистой меди.

https://youtube.com/watch?v=VbUwEhHf0aA

При нехватке средств лучше выполнить комбинированную проводку, розеточную группу отдельно запитать медными проводами, рассчитанными на большую силу тока, а цепи освещения – алюминиевыми. Однако имейте в виду, что соединение алюминий и медь выполняют только через специальные зажимы или соединительные колодки, которые препятствуют прямому контакту меди и алюминия, вызывающему сильное окисление последнего. Из-за окисления стыка вырастает удельное сопротивление контакта, происходит нагрев и обгорание в итоге.

Рассмотрев характеристики легко прийти к выводу, что лучше для выполнения монтажных работ использовать медь, однако при необходимости можно выполнить сеть и из алюминия, вот только следить за ней придется тщательнее. Выбирать тот или иной тип проводки необходимо с учетом требований электробезопасности, ведь от этого зависит как долго прослужит сеть без необходимости вмешательства специалистов.

Химические свойства

Химические свойства меди определяются тем, какое положение она занимает в таблице Менделеева, где она имеет порядковый номер 29 и располагается в четвертом периоде. Что примечательно, она находится в одной группе с благородными металлами. Это лишний раз подтверждает уникальность ее химических свойств, о которых следует рассказать более подробно.

В условиях невысокой влажности медь практически не проявляет химическую активность. Все меняется, если изделие поместить в условия, характеризующиеся высокой влажностью и повышенным содержанием углекислого газа.

В таких условиях начинается активное окисление меди: на ее поверхности формируется зеленоватая пленка, состоящая из CuCO3, Cu(OH)2 и различных сернистых соединений. Такая пленка, которая называется патиной, выполняет важную функцию защиты металла от дальнейшего разрушения.

Окисление начинает активно происходить и тогда, когда изделие подвергается нагреву. Если металл нагреть до температуры 375 градусов, то на его поверхности формируется оксид меди, если выше (375-1100 градусов) — то двухслойная окалина.

Медь достаточно легко реагирует с элементами, которые входят в группу галогенов. Если металл поместить в пары серы, то он воспламенится. Высокую степень родства он проявляет и к селену. Медь не вступает в реакцию с азотом, углеродом и водородом даже в условиях высоких температур.

Внимание заслуживает взаимодействие оксида меди с различными веществами. Так, при его взаимодействии с серной кислотой образуется сульфат и чистая медь, с бромоводородной и иодоводородной кислотой — бромид и иодид меди

Иначе выглядят реакции оксида меди с щелочами, в результате которых образуется купрат. Получение меди, при котором металл восстанавливается до свободного состояния, осуществляют при помощи оксида углерода, аммиака, метана и других материалов.

Медь при взаимодействии с раствором солей железа переходит в раствор, при этом железо восстанавливается. Такая реакция используется для того, чтобы снять напыленный медный слой с различных изделий.

Одно- и двухвалентная медь способна создавать комплексные соединения, отличающиеся высокой устойчивостью. Такими соединениями являются двойные соли меди и аммиачные смеси. И те и другие нашли широкое применение в различных отраслях промышленности.

Медный силовой кабель

Ионы окислов алюминия и меди, будучи частицами с разным электрическим потенциалом, начинают принимать участие в процессе течения тока. Начинается процесс, известный как «электролиз».

В ходе электролиза ионы переносят заряды и перемещаются сами. Но, кроме того, ионы – это ведь частицы металлов проводников.

При их перемещениях металл разрушается, образуются раковины и пустоты. Особенно это касается алюминия. Ну, а там где есть пустоты и раковины, там уже нельзя иметь надежный электрический контакт. Плохой контакт начинает греться, становится еще хуже и так далее вплоть до возгорания.

Отметим, что чем влажнее окружающий воздух, тем более интенсивно протекают все перечисленные процессы. А неравномерное тепловое расширение и непроводящий слой окисла алюминия – это лишь отягчающие факторы, не более того.

Школьная химия — легко! Урок 54. Физические свойства металлов

Здравствуйте, уважаемые
читатели рассылки!  Продолжаем изучать
школьную химию с легкостью.  

«Металл — светлое
тело, которое ковать можно»                  
(М.Ломоносов)

«Металл — простое
вещество, характерными свойствами которого
являются хорошая электропроводность,
теплопроводность и металлический блеск» 
(из справочника)

   Действительно, металлы
мы узнаем по металлическому блеску. Они
блестят потому, что не пропускают сквозь
себя лучи света, подобно прозрачным телам, а
отражают их. Это общее свойство всех
металлов, и оно объясняется тем, что все
металлы имеют сходное расположение частиц —
кристаллическую решетку. Она не похожа на
известные нам виды кристаллических решеток:
атомную, молекулярную, ионную, а состоит из
отдельных ионов металла. Так как атомы
металлов слабо притягивают свои наружные
электроны, то эти электроны легко
отрываются от атомов и перемещаются в
пространстве между ними, образуя так
называемый электронный газ, имеющий
большой отрицательный заряд. В этот газ
оказываются как бы погруженными
положительно заряженные ионы металла. Так
образуется связь между этими частицами, она
называется металлической, как и сама
кристаллическая решетка металла. Если
кусок металла меняет форму (при ударе, ковке,
сплющивании), то атомы и ионы металла
смещаются, но связи между ними не рвутся,
так как  вместе с ними смещаются и общие
электроны. Поэтому все металлы прочны и
пластичны.

   Самые пластичные металлы
— золото, серебро, медь, олово: их можно
раскатать в тончайшую фольгу.

   Свободные электроны в
металле могут перемещаться в электрическом
поле от отрицательного полюса к
положительному — такой поток электронов
называется электрическим током.
Следовательно, металлы электропроводны.
Кроме того. свободные электроны придают
металлам теплопроводность и металлический
блеск. Самый электропроводный металл —
серебро, далее идут медь, золото, алюминий,
железо.

   С разных точек зрения
металлы можно разделить на группы:

По плотности — на легкие (литий,
натрий, магний, алюминий) и тяжелые (хром,
железо, олово, свинец, осмий и др.)

по температуре плавления —
легкоплавкие (ртуть, галлий, рубидий, цезий…) 
и тугоплавкие (медь, хром, вольфрам…)

По химической стойкости —
благородные (золото, платина, серебро) и все
остальные.

По твердости — мягкие (режутся
ножом — щелочные металлы) и твердые. Самый
твердый металл —  хром, он режет стекло.

   Железо и его сплавы в
технике называют черными металлами, все
остальные — цветными.

  При испарении металлов их
кристаллическая решетка разрушается, и
связи между отдельными атомами не
образуется, поэтому в парообразном
состоянии все металлы одноатомны.

  Самое тяжелое вещество на
Земле — осмий, его плотность 22,48 г/см3. в число
наиболее плотных веществ входит и платина.

   Однажды в
ювелирную мастерскую француза Пьера-Франсуа
Шабано при дворе испанского короля Карла III 
зашел некий маркиз Аранда, чтобы приобрести
платиновые изделия. На столе ювелира стоял
кованый платиновый кубик со стороной около
10 см. Старый маркиз хотел приподнять его, но
не смог. «Вы смеетесь на до мной, —
обиделся вельможа. — Платина приклеена чем-то
к столу!» Но нет, кубик не был приклеен,
просто он был слишком тяжел: его масса
составляла 21,5 кг!.

Б.Д.Степин, Л.Ю.Алиакберова
«Книга по химии для домашнего чтения»

Вот и все на сегодня.

Автор рассылки Татьяна
Кузьмина,    Ульяновск  astera52@mail.ru  

Пишите письма, задавайте
вопросы.

Архив рассылки доступен по
адресу:  http—content.mail.ru-arch-arch_14853

Репетиторство по
электронной почте: astera52@mail.ru

  Почтовое репетиторство —
что-то среднее между обычным
репетиторством с преподавателем и
самостоятельными занятиями.  Учебные 
тексты  и задания вы будете получать по
электронной почте, и все ваши ответы будут
проверены, а сложные вопросы разъяснены. 
Плюс этого вида занятий — возможность
оперативной связи с преподавателем не
только по почте, но и с помощью СМС, а также
помощи в приготовлении домашних заданий. 
Пробные уроки бесплатно. 

До встречи через неделю!

Проводимость — медь

Проводимость меди 57 — 10 См / см. По кабелю течет постоянный ток 50 А при напряжении в начале кабеля 100 В.
 

Добротность 2мед вычисляют из геометрических размеров резонансной полости и из данных проводимости меди.
 

Электрическая проводимость отожженного алюминия чистотой 99 6 % составляет 62 % проводимости отжженной меди, а предел прочности проволоки из алюминия равняется 0 84 — 2 04 МН / м2 в зависимости от степени отжига. Для высоковольтных линий электропередачи используют алюминиевые провода, упрочненные стальной проволокой или со стальным сердечником.
 

Проводимость твердотянутых медных проводов, используемых на воздушных линиях связи, составляет примерно 96 % проводимости образцовой меди; проводимость же мягкой ото-женной меди, используемой при изготовлении кабелей, достигает 98 и более процентов.
 

Гц; рг — относительная магнитная проницаемость; стотн — удельная электрическая проводимость материала, отнесенная к проводимости меди.
 

В настоящее время считают целесообразным штамповать на магнитно-импульсных установках металлы и материалы, проводимость которых не ниже / 10 проводимости меди. Для штамповки стали и других материалов с низкой проводимостью используют гальваническое покрытие медью или фольгу из алюминия и меди, которой покрывают поверхность заготовки.
 

В, отличие от нейтрального газа, плазма является хорошим проводником тока; например, начиная с температур 10 К, проводимость ионизованного водорода больше проводимости меди и серебра; проводимость плазмы космического пространства сравнима с проводимостью металлических проводников при комнатной температуре.
 

Например, если какой-нибудь двухвалентный атом, скажем, атом цинка, находится в меди, то можно ожидать, что оба его валентных электрона объединятся с электронами проводимости меди, в результате чего образуется отдельный двухвалентный ион цинка с избыточным положительным зарядом, внедренный в решетку одновалентных ионов меди.
 

В большей части ядра эта смесь, по-видимому, является жидкой, ее проводимость в общем порядка а 10 с 1 ( , см. также ), что близко к проводимости меди или серебра при комнатной температуре. Следовательно, 1 Ю3 см2 / с и характерное время затухания поля равно R j / Aq 1016 с 3 108 лет. Существование сильного дипольного поля требует действия динамо в недрах планеты и, следовательно, конвективных движений. Поэтому более существенной может быть турбулентная ijp а не омическая ij вязкость. Однако на нынешнем низком уровне наших познаний численные оценки этого эффекта практически невозможны.
 

Гкрая поглощения закиси меди по форме похожи на соответствующие края в спектре металла и смещены на 0 4 эв, отсюда следует, что их можно объяснить переходами в свободные 45-состояния зоны проводимости меди, а положения точки перегиба соответствуют нижней границе зоны.
 

Вместе с тем энергия электронных переходов из тесно расположенных уровней у вершины d — полосы кластера Си13 на незанятые s — и / ьуровни, лежащие несколько выше энергии Ферми, близка к значению энергии ( — 2 эВ) переходов из d — зоны в зону проводимости массивной меди, определяющих ее цвет.
 

В табл. 4 для сравнения приведена электрическая проводимость меди при комнатной температуре. Оказывается, что проводимость плазмы много меньше проводимости меди. Поэтому стенки канала и приходится набирать из изолированных друг от друга медных шайб.
 

Проводниковый алюминий

Проводниковый алюминий обычно содержит десятые доли процента примесей ( в сумме не более 0 5 %), из которых основными являются железо и кремний.
 

Термическая обработка проводникового алюминия для снижения его сопротивления обычно не применяется. Холодная обработка алюминия мало снижает его электропроводность. При обжатии до 95 — 98 % электропроводность уменьшается не более чем на 1 2 % электропроводности стандартной меди. Примеси, обычно содержащиеся в проводниковом алюминии, увеличивают его прочность на разрыв. Но эта прочность может быть уменьшена при нагреве проводов токами значительной величины. Температура рекристаллизации обработанного проводникового алюминия находится в пределах 200 — 300 С.
 

Отечественная промышленность выпускает проводниковый алюминий тринадцати марок с различной степенью чистоты. Из этих сортов алюминия изготовляют электроды электролитических конденсаторов, а также алюминиевую фольгу.
 

Так же, как и в меди, в проводниковом алюминии количество примесей должно быть минимальным.
 

Наилучшей проводимостью после серебра обладают медь и алюминий, они и являются наиболее распространенными проводниковыми материалами. Проводимость отожженного проводникового алюминия составляет приблизительно 62 % проводимости стандартной меди, но плотность алюминия мала, поэтому проводимость 1 кг алюминия составляет 214 % проводимости 1 кг меди. Следовательно, алюминий более экономически выгоден для использования в качестве проводникового материала.
 

Термическая обработка проводникового алюминия для снижения его сопротивления обычно не применяется. Холодная обработка алюминия мало снижает его электропроводность. При обжатии до 95 — 98 % электропроводность уменьшается не более чем на 1 2 % электропроводности стандартной меди. Примеси, обычно содержащиеся в проводниковом алюминии, увеличивают его прочность на разрыв. Но эта прочность может быть уменьшена при нагреве проводов токами значительной величины. Температура рекристаллизации обработанного проводникового алюминия находится в пределах 200 — 300 С.
 

Близкий по твердости к алмазу SiC под названием карборунда применяется для изготовления шлифовальных кругов и точильных камней. Кроме того, карбид кремния из-за хорошей способности проводить электрический ток при высокой температуре примз-няется в качестве материала электродов электрических печей. Сам кремний находит широкое применение в производства жароупорных и кислотоупорных сталей. Кроме того, он входит в состав инструментальных сталей, чугунов и многих цветных сплавов, например машиностроительного и проводникового алюминия. Отличающееся своей высокой магнитной проницаемостью трансформаторное железо также является сплавом его с кремнием. За последние годы кремний очень высокой степени чистоты применяется в полупроводниковых приборах.
 

Термическая обработка проводникового алюминия для снижения его сопротивления обычно не применяется. Холодная обработка алюминия мало снижает его электропроводность. При обжатии до 95 — 98 % электропроводность уменьшается не более чем на 1 2 % электропроводности стандартной меди. Примеси, обычно содержащиеся в проводниковом алюминии, увеличивают его прочность на разрыв. Но эта прочность может быть уменьшена при нагреве проводов токами значительной величины. Температура рекристаллизации обработанного проводникового алюминия находится в пределах 200 — 300 С.
 

Физические свойства металла

Пожалуй, невозможно понять, что такое металлическая медь, не разобравшись в ее свойствах, основных характеристиках и особенностях.

При контакте с воздухом этот металл становится желтовато-розового цвета. Этот неповторимый золотисто-розовый оттенок обусловливается возникновением на поверхности металла оксидной пленки. Если эту пленку удалить, медь приобретет выразительный розовый цвет с характерным ярким металлическим блеском.

Удивительный факт: тончайшие медные пластинки на просвет имеют вовсе не розовый, а зеленовато-голубой или, иначе говоря, морской цвет.

В форме простого вещества медь обладает следующими характеристиками:

• удивительной пластичностью;
• достаточной мягкостью;
• тягучестью.

Чистая медь без наличия каких-либо примесей превосходно поддается обработке — ее с легкостью можно прокатить в пруток или лист либо вытянуть в проволоку, толщина которой будет доведена до тысячных долей миллиметра. Добавление примесей в этот металл повышает его твердость.

Помимо упомянутых физических характеристик, этот химический элемент обладает высокой электропроводностью. Эта особенность главным образом определила применение металлической меди.

Среди основных свойств этого металла стоит отметить его высокую теплопроводность. По показателям электропроводности и теплопроводности медь является одним из лидеров среди металлов. Более высокими показателями по этим параметрам обладает только один металл — серебро.

Нельзя не принимать во внимание тот факт, что показатели электро- и теплопроводности меди относятся к разряду базовых свойств. Они сохраняются на высоком уровне лишь пока металл находится в чистом виде

Уменьшить эти показатели возможно добавлением примесей:

• мышьяка;
• железа;
• олова;
• фосфора;
• сурьмы.

Каждая из этих примесей в сочетании с медью оказывает на нее определенное влияние, в результате которого значения тепло- и электропроводности заметно понижаются.

Помимо всего прочего, металлическая медь характеризуется невероятной прочностью, высокой температурой плавления, а также высокой температурой кипения. Данные действительно впечатляют. Температура плавления меди превышает одну тысячу градусов Цельсия! А температура кипения составляет 2570 градусов Цельсия.

Этот металл относится к группе металлов-диамагнетиков. Это значит, что его намагничивание, как и у ряда других металлов, происходит не по направлению внешнего магнитного поля, а против него.

Еще одной немаловажной характеристикой можно назвать отличную устойчивость этого металла к коррозии. В условиях высокой влажности окисление железа, например, происходит в несколько раз быстрее, чем окисление меди

Проводимость — алюминий

Проводимость алюминия, отнесенная к массе металла, в 1 5 — 2 раза выше, чем у меди.
 

Очень сильно понижают проводимость алюминия добавки титана и марганца. Прокатка, протяжка и отжиг алюминия аналогичны соответствующим операциям для меди. Из алюминия может прокатываться очень тонкая ( до 6 — 7 мк) фольга, применяемая в качестве обкладок в бумажных конденсаторах.
 

SAP составляет 75 % проводимости обычного алюминия.
 

Разные примеси в различной степени снижают проводимость алюминия.
 

Все примеси, так же как и в меди, снижают проводимость алюминия, которая несколько ниже, чем у меди.
 

Сечение проводов линии И — 3 определяем по ( 6 — 19), подставляя в нее проводимость алюминия у32 м / ( Ом — мм2), длины участков сети, м, активные мощности, протекающие по участкам сети, кВт, номинальное напряжение и потерю напряжения, В.
 

Магнитная индукция в проводнике при таком скачкообразном повышении величины В показана на рис. 2 для различных моментов безразмерного времени; кривые относятся к случаю, когда проводимость соответствует проводимости алюминия.
 

Приведены результаты исследования функциональных связей между допусками на конструктивно-технологические параметры и величинами номинальных энергетических параметров, в качестве которых выбраны число витков статора, длина пакетов статора и ротора, проводимость алюминия ротора, длина витка обмотки статора, диаметр провода и величина воздушного зазора.
 

Примеси мышьяка, сурьмы, кадмия, железа, никеля, кобальта, свинца, висмута, золота, галлия, кремния и цинка при содержании их до 1 % мало понижают проводимость алюминия в отожженном состоянии, что объясняется образованием интерметаллидных фаз. Примеси меди, серебра, магния влияют на проводимость в большей степени, а титан, ванадий, хром и марганец резко снижают ее, последнее объясняется образованием твердых растворов.
 

Алюминиевые провода хорошо противостоят коррозии, но механическая прочность и электрическая проводимость их ниже, чем у медных. Проводимость алюминия в 1 65 раза меньше, чем проводимость меди, но алюминий легче меди примерно в три раза, поэтому при равных по меди сечениях алюминиевого провода требуется примерно в два раза меньше по весу, чем медного. Алюминий легко соединяется с другими металлами, что ведет к его разложению, и очень чувствителен к механическим воздействиям, из-за чего требует очень бережного обращения.
 

Алюминиевые оболочки имеют высокую механическую прочность. Достаточная проводимость алюминия при определенных условиях обеспечивает использование оболочки трехжильного кабеля в качестве нейтрали в че-тырехпроводной электрической сети, а также экрана.