Anvendelse af kobber
Elektrisk industri
Krafttransmission
Strømtransmission kræver en stor mængde kobber med høj ledningsevne, som hovedsageligt bruges til strømledninger og -kabler, busser, transformere, afbrydere, plug-in komponenter og stik.
I processen med kraftoverførsel af ledninger og kabler spildes elektrisk energi på grund af modstandsopvarmning. Ud fra et energibesparelses- og økonomisynspunkt er standarden "optimalt kabeltværsnit" i øjeblikket fremme i verden. De populære standarder i fortiden var simpelthen baseret på perspektivet om at reducere investeringen i engangsinstallation. For at minimere kabeltværsnittet blev den mindste tilladte størrelse af kablet bestemt for at forhindre farlig overophedning under den mærkestrøm, der kræves af designet. Selvom installationsomkostningerne for kablet lagt i henhold til denne standard er lave, er modstandsenergiforbruget relativt stort ved langvarig brug. Standarden "optimalt kabeltværsnit" tager højde for både engangsinstallationsomkostningerne og strømforbruget og forstørrer kabelstørrelsen passende for at opnå formålet med energibesparelse og de bedste omfattende økonomiske fordele. Ifølge den nye standard er kabeltværsnittet ofte mere end fordoblet end den gamle standard, hvilket kan opnå en energibesparende effekt på omkring 50 %.
På grund af manglen på stål i mit land blev aluminium i tidligere tider brugt til at erstatte kobber i højspændingsledninger i et håb om at reducere vægten, i betragtning af at aluminiums vægtfylde kun er 30 % af det. af kobber. Underjordiske kabler. I dette tilfælde blegner aluminium i sammenligning med kobber på grund af dets dårlige ledningsevne og store kabelstørrelse.
Af samme grund er det også et klogt valg at udskifte den gamle aluminiumsviklingstransformator med energibesparende og effektiv kobberviklingstransformer.
Motorfremstilling
Inden for motorfremstilling er kobberlegeringer med høj ledningsevne og høj styrke i vid udstrækning brugt. De vigtigste kobberdele er statorer, rotorer og akselhoveder. I store motorer køles viklingerne med vand eller brint, som kaldes dobbeltvand intern køling eller brintkølemotorer, som kræver en lang længde hultråd.
Motorer er store brugere af elektricitet, der tegner sig for omkring 60 % af den samlede elforsyning. Den kumulative elregning for driften af en motor er meget høj og når generelt op på selve motorens omkostninger inden for de første 500 timers drift, svarende til 4 til 16 gange prisen inden for et år, og kan nå op på 200 gange prisen i løbet af et år. hele arbejdslivet. En lille stigning i motorens effektivitet kan ikke kun spare energi, men også opnå betydelige økonomiske fordele. Udvikling og anvendelse af højeffektive motorer er et varmt emne i verden i dag. Da energiforbruget inde i motoren hovedsageligt kommer fra modstandstabet af viklingen, er forøgelse af tværsnittet af kobbertråden en nøgleforanstaltning for at udvikle højeffektive motorer. Sammenlignet med traditionelle motorer er brugen af kobberviklinger i nogle af de først udviklede højeffektive motorer steget med 25 % til 100 %. Det amerikanske energiministerium finansierer et udviklingsprojekt til fremstilling af motorrotorer ved hjælp af støbt kobberteknologi.
Kommunikationskabler
Siden 1980'erne er de på grund af fordelene ved stor strømbærende kapacitet af optiske fiberkabler hurtigt blevet erstattet af kobberkabler på kommunikationsstamledninger. Der er dog stadig brug for en stor mængde kobber for at omdanne elektrisk energi til lysenergi og inputledninger til brugerne. Med udviklingen af kommunikationsindustrien er folk i stigende grad afhængige af kommunikation, og efterspørgslen efter optiske fiberkabler og kobberledninger vil fortsætte med at stige.
Elektriske ledninger til boliger
Efterhånden som vores folks levestandard forbedres, bliver husholdningsapparater hurtigt populært, og elektricitetsbelastningen i boliger vokser hurtigt. Som vist i figur 6.6, i 1987, var boligernes elforbrug 26,96 milliarder kWh (1 kWh=1 kilowatt-time), og ti år senere i 1996 steg det til 113,1 milliarder kWh, en stigning på 3,2 gange. På trods af dette er der stadig en stor forskel i forhold til udviklede lande. For eksempel var elforbruget pr. indbygger i USA i 1995 14,6 gange større end mit land, og Japan var 8,6 gange større end mit land. mit lands elforbrug i boliger vil stadig have stor udvikling i fremtiden. Det forventes at stige med 1,4 gange fra 1996 til 2005.
Elektronisk industri
Den elektroniske industri er en industri i vækst. I sin blomstrende udviklingsproces har den løbende udviklet nye produkter og nye anvendelsesområder. Dens anvendelse har udviklet sig fra vakuumenheder og trykte kredsløb til mikroelektronik og integrerede halvlederkredsløb.
Vakuum enheder
Vakuumenheder er hovedsageligt højfrekvente og ultrahøjfrekvente senderør, bølgeledere, magnetroner osv., som kræver iltfrit kobber med høj renhed og dispersionsforstærket iltfrit kobber.
Trykt kredsløb
Kobbertrykt kredsløb er at bruge kobberfolie som overflade og indsætte det på plastpladen som støtte; print kredsløbsdiagrammet på kobberpladen ved fotografering; fjern den overskydende del ved ætsning og forlad det sammenkoblede kredsløb. Udstans derefter huller ved forbindelsen med ydersiden af printpladen, indsæt stik til diskrete komponenter eller andre dele af terminalerne, og svejs dem på denne åbning, så et komplet kredsløb er samlet. Hvis nedsænkningsbelægningsmetoden anvendes, kan svejsningen af alle konnektorer afsluttes på én gang. På denne måde kan brugen af trykte kredsløb til de lejligheder, der kræver fin layout af kredsløb, såsom radio, fjernsyn, computer osv., spare meget arbejde i forbindelse med ledninger og fastgørelse af kredsløb; derfor er det meget brugt og kræver en stor mængde kobberfolie. Derudover er der også brug for forskellige billige, lavt smeltepunkt og højflydende kobber-baserede loddematerialer i forbindelse med kredsløb.
Integreret kredsløb
Kernen i mikroelektronikteknologi er det integrerede kredsløb. Integreret kredsløb refererer til et miniaturiseret kredsløb, der bruger halvlederkrystalmaterialer som substrater (chips) og bruger specielle procesteknologier til at integrere de komponenter og forbindelser, der udgør kredsløbet inde i, på overfladen eller på substratet. Dette mikrokredsløb er tusindvis af gange mindre i størrelse og vægt end det mest kompakte diskrete komponentkredsløb i struktur. Dens udseende har forårsaget en enorm ændring i computere og er blevet grundlaget for moderne informationsteknologi. De ultra-store integrerede kredsløb, der er blevet udviklet, kan producere mere end 100,000 eller endda millioner af transistorer på et enkelt chipområde, der er mindre end en tommelfinger. IBM (International Business Machines Corporation), en internationalt anerkendt computervirksomhed, har fået et gennembrud ved at bruge kobber i stedet for aluminium i siliciumchips som sammenkoblinger. Denne nye type kobbermikrochip kan opnå en ydelsesforstærkning på 30 %, kredsløbets linjestørrelse kan reduceres til 0,12 mikron, og antallet af transistorer integreret på en enkelt chip kan nå op på 2 millioner. Dette har skabt en ny situation for anvendelsen af det ældgamle metalkobber i det seneste teknologiske område af halvleder-integrerede kredsløb.
Blyramme
For at beskytte den normale drift af det integrerede kredsløb eller hybridkredsløb, skal det pakkes; og ved emballering føres et stort antal stik i kredsløbet ud af den forseglede krop. Disse ledninger skal have en vis styrke og udgøre det understøttende skelet af det integrerede pakkekredsløb, som kaldes ledningsrammen. I den faktiske produktion, til højhastigheds masseproduktion, bliver blyrammer normalt kontinuerligt stemplet på en metalstrimmel i et specifikt arrangement. Rammematerialer tegner sig for 1/3 til 1/4 af de samlede omkostninger ved integrerede kredsløb og bruges i store mængder; derfor skal de have lave omkostninger.
Kobberlegeringer er billige, har høj styrke, elektrisk ledningsevne og termisk ledningsevne, fremragende bearbejdningsevne, nålesvejsning og korrosionsbestandighed og kan kontrollere deres ydeevne i et bredt område gennem legering. De kan bedre opfylde ydelseskravene til blyrammer og er blevet et vigtigt materiale til blyrammer. Det er i øjeblikket det mest anvendte kobbermateriale i mikroelektroniske enheder.
Transportbranchen
Skibsbygning
På grund af deres gode modstandsdygtighed over for havvandskorrosion er mange kobberlegeringer, såsom aluminiumbronze, manganbronze, aluminiummessing, gunmetal (tin-zink-bronze), hvidt stål og nikkel-kobberlegering (monel-legering), blevet standardmaterialer til skibsbygning . Generelt tegner kobber og kobberlegeringer sig for 2 til 3 % af egenvægten af krigsskibe og handelsskibe.
Skruerne på krigsskibe og de fleste store handelsskibe er lavet af aluminium bronze eller messing. Hver propel på et stort skib vejer 20 til 25 tons. Propellerne på Queen Elizabeth og Queen Mary hangarskibe vejer 35 tons hver. De tunge haleaksler på store skibe er ofte lavet af "Admiral" gunmetal, og de tilspidsede bolte på ror og propeller er også lavet af samme materiale. Stål og kobberlegeringer bruges også i store mængder i motor- og kedelrum. Verdens første atomdrevne handelsskib brugte en 30-ton hvid kobberkondensator. Aluminiums messingrør bruges som store varmespiraler til olietanke. Der er 12 sådanne olielagertanke på et 100,000-tons skib, og det tilsvarende varmesystem er ret stort. Det elektriske udstyr på skibet er også meget komplekst. Motoren, motoren, kommunikationssystemet osv. er næsten udelukkende afhængig af kobber og kobberlegeringer for at fungere. Kahytterne på store og små skibe er ofte dekoreret med stål og kobberlegeringer. Selv træbåde fikseres bedst med skruer og søm lavet af stållegering (normalt siliciumbronze), som kan masseproduceres ved rulning.
For at forhindre, at skroget bliver tilsmudset af marine organismer og påvirker navigationen, bruges kobberbelægning ofte til beskyttelse; eller løsningen er at børste kobberholdig maling.
I Anden Verdenskrig blev der udviklet en antimagnetisk mineanordning for at forsvare sig mod tyske magnetiske miner. Et kobberbælte blev knyttet rundt om stålskroget, og en elektrisk strøm blev ført for at neutralisere skibets magnetfelt, så minen ikke eksploderede. Siden 1944 er alle allierede skibe, i alt omkring 18,000 skibe, blevet udstyret med denne afmagnetiseringsenhed og beskyttet. Nogle store slagskibe kræver meget kobber til dette formål. For eksempel har en af dem en kobbertrådslængde på 28 miles og vejer omkring 30 tons.
Automobil
Hver bil bruger 10 til 21 kg kobber, afhængigt af bilens type og størrelse. For en bil tegner den sig for omkring 6 til 9% af sin egen vægt. Kobber og kobberlegeringer bruges hovedsageligt til radiatorer, bremsesystemrørledninger, hydrauliske enheder, gear, lejer, bremsefriktionsklodser, kraftfordelings- og kraftsystemer, pakninger og forskellige samlinger, tilbehør og tilbehør. Blandt dem bruger radiatoren en relativt stor mængde stål. Moderne rørbælte-radiatorer svejses til radiatorrør med messingstrimler og bøjes til køleplader med tynde kobberstrimler.
For yderligere at forbedre ydeevnen af kobberradiatorer og forbedre deres konkurrenceevne over for aluminiumsradiatorer er der foretaget mange forbedringer. Med hensyn til materialer tilsættes sporelementer til kobber for at forbedre dets styrke og blødgøringspunkt uden at miste termisk ledningsevne, hvorved tykkelsen af strimlen reduceres og stål spares; med hensyn til fremstillingsteknologi anvendes højfrekvens- eller lasersvejsning af kobberrør, og stållodning anvendes i stedet for blødlodning, der er modtagelig for blyforurening, for at samle radiatorkernen. Resultaterne af disse bestræbelser er vist i tabel 6.2. Sammenlignet med loddede aluminiumsradiatorer, under de samme varmeafledningsforhold, det vil sige under samme luft- og kølevæsketrykfald, er den nye kobberradiator lettere og væsentligt mindre i størrelse; kombineret med stålets gode korrosionsbestandighed og lange levetid er fordelene ved kobberradiatorer mere indlysende. Derudover, for miljøbeskyttelse, skal du energisk fremme og udvikle elektriske køretøjer, og mængden af stål, der bruges i hver bil, vil stige eksponentielt.
Jernbaner
Elektrificeringen af jernbaner kræver en stor mængde kobber og kobberlegeringer. Der kræves mere end 2 tons specialformede kobbertråde for hver kilometer luftledninger. For at forbedre dets styrke tilsættes ofte en lille mængde kobber (ca. 1%) eller sølv (ca. %). Derudover er motorer, ensrettere og styre-, bremse-, elektriske og signalsystemer på toget alle afhængige af kobber og kobberlegeringer for at fungere.
Fly
Flynavigation er også uadskillelig fra kobber. For eksempel: ledningsføring, hydraulik, køle- og pneumatiske systemer i flyet kræver kobbermaterialer, lejeholdere og landingsstellejer bruger aluminiumsbronzerør, navigationsinstrumenterne bruger anti-magnetiske stållegeringer, og mange instrumenter bruger ødelagte kobberelastiske elementer.
Let industri
Let industriprodukter er tæt knyttet til folks liv med en bred vifte af varianter. Fordi kobber har gode omfattende egenskaber, kan det ses overalt. Her er blot nogle få eksempler:
Klimaanlæg og køleskabe
Temperaturstyringsfunktionen af klimaanlæg og køleskabe opnås hovedsageligt gennem fordampning og kondensering af varmevekslerens kobberrør. Størrelsen og varmeoverførselsydelsen af varmevekslerens varmeoverførselsrør bestemmer i høj grad effektiviteten og miniaturiseringen af hele klimaanlægget og køleanordningen. Specialformede kobberrør med høj varmeledningsevne anvendes i disse maskiner. Ved at udnytte stålets gode forarbejdningsegenskaber er varmerør med indvendige riller og høje finner blevet udviklet og produceret til fremstilling af varmevekslere i klimaanlæg, køleskabe, kemikalie- og spildvarmeopsamlingsanordninger. Den samlede varmeoverførselskoefficient for den nye varmeveksler kan øges til 2 til 3 gange den for almindelige rør og 1,2 til 1,3 gange den for almindelige lavfinnede rør. Det er blevet brugt i Kina, hvilket sparer 40% kobber og reducerer volumen af varmeveksleren med mere end 1/3.
Ure
De fleste af de arbejdende dele af urene, timere og enheder med urmekanismer er lavet af "ur-messing". Legeringen indeholder 1,5-2% bly, har gode forarbejdningsegenskaber og er velegnet til produktion i stor skala. For eksempel skæres tandhjul af lange ekstruderede messingstænger, flade hjul udstanses af strimler af tilsvarende tykkelse, og messing eller andre kobberlegeringer bruges til at lave graverede uroverflader, skruer og samlinger osv. Der laves en lang række billige ure. af gunmetal (tin-zink bronze) eller belagt med nikkelsølv (hvidt kobber). Nogle berømte ure er lavet af stål og kobberlegeringer. Timeviseren for den britiske "Big Ben" er lavet af solide gunmetal stænger, og minutviseren er lavet af 14-fodlange kobberrør.
En moderne urfabrik, der bruger kobberlegering som hovedmateriale, presser og præcise forme, kan producere 10,000 til 30,000 ure om dagen til en meget lav pris.
Papirfremstilling
I dagens foranderlige informationssamfund er papirforbruget meget stort. Papir ser enkelt ud på overfladen, men papirfremstillingsprocessen er meget kompliceret og kræver mange trin og anvendelse af mange maskiner, herunder kølere, fordampere, piskere, papirmaskiner osv. Mange af komponenterne, såsom forskellige varmevekslerrør, ruller , piskeris, halvflydende pumper og skærme, er for det meste lavet af stållegeringer.
For eksempel sprøjter den anvendte papirfremstillingsmaskine med lang net den forberedte pulp på et hurtigt bevægeligt net med finmasket (40-60 mesh). Nettet er vævet af messing og fosforbronzetråd. Det er meget bredt, generelt mere end 20 fod (6 meter), og det skal forblive helt lige. Nettet bevæger sig over en række små messing- eller kobbervalser, og når det passerer gennem den pulp, der sprøjtes på det, suges fugt ud fra luften nedenunder. Nettet vibrerer også for at binde de små fibre i papirmassen sammen. Maskestørrelsen på store papirmaskiner er meget stor, op til 26 fod 8 tommer (8,1 meter) bred og 100 fod (30,5 meter) lang. Den våde pulp indeholder ikke kun vand, men indeholder også kemikalier, der bruges i papirfremstillingsprocessen, som er meget ætsende. For at sikre papirets kvalitet er netmaterialet meget krævende. Det skal ikke kun have høj styrke og elasticitet; men også være modstandsdygtig over for papirmassekorrosion. Kobberlegeringer er fuldt ud i stand til at gøre dette.
Trykning
Ved trykning bruges kobberplader til fotolitografi. Den polerede kobberplade sensibiliseres med lysfølsom emulsion og fotograferes derefter på den. Den sensibiliserede kobberplade skal opvarmes for at hærde limen. For at forhindre blødgøring på grund af varme indeholder kobber ofte en lille mængde sølv eller arsen for at øge blødgøringstemperaturen. Derefter ætses pladen for at danne en trykflade med et mønster af konkave og konvekse prikker.
På den automatiske sættemaskine fremstilles typen ved at arrangere messingtypeblokke, hvilket er en anden vigtig anvendelse af kobber til trykning. Typeblokke er normalt lavet af blyholdig messing, nogle gange kobber eller bronze.
Medicin
I den farmaceutiske industri er alle former for dampnings-, koge- og vakuumanordninger lavet af rent kobber. Zink hvid kobber er meget udbredt i medicinsk udstyr. Kobberlegeringer er også almindeligt anvendte materialer til brillestel mv.
