Kobber: Definition, sammensætning, typer, egenskaber og applikationer

Kobber er et kemisk grundstof, der også er et metal. Dens nøgleegenskaber er, at den har fremragende elektrisk ledningsevne, høj termisk ledningsevne og god korrosionsbestandighed. Det er også duktilt og har en interessant rødbrun farve. Kombinationen af ​​disse egenskaber fører til den brede anvendelse af kobber til ingeniørmæssige og æstetiske formål.

Hvad er kobber?

Kobber er et kemisk grundstof, nummer 29 i grundstoffernes periodiske system. Kobberelementets symbol er Cu, fra det latinske "Skab". Det er et duktilt metal med en rødbrun farve. Det anvendes bredt på grund af dets høje termiske og elektriske ledningsevne.

Hvad er historien om kobber?

Kobberets historie går tilbage til 8.700 f.Kr. Et kobbervedhæng, der blev opdaget i det nordlige Irak, er blevet dateret tilbage til omtrent den dato og menes i øjeblikket at være den ældste genstand lavet af kobber. Kobber har været et afgørende metal i mange gamle civilisationer, men det er generelt enighed om, at mesopotamierne (i det nordlige Irak) opdagede kobber. Faktisk er en periode i forhistorien kobberalderen mellem 5.500 f.Kr. og 4.{5}} f.Kr., normalt kaldet den kalkolitiske tidsalder fra de græske ord for kobber (chalkos) og sten (lithos).

Kobber er et af få metaller, der kan forekomme naturligt i sin oprindelige metalliske form. Dette er forskelligt fra de fleste metaller, der skal udvindes via metallurgi fra en malm. På steder, hvor naturligt kobber forekommer, var metallurgiteknologien ikke nødvendig for, at disse civilisationer begyndte at arbejde med kobber for at danne våben og ornamenter.

Hvad er den anden betegnelse for kobber?

Den anden betegnelse for kobber er det latinske ordSkab, som giver kobber dets symbol Cu på grundstoffernes periodiske system. Det latinske navn for kobber kom oprindeligt fra øen Cypern, da øen var den største kilde til kobber i oldtiden. Cuprum var "Cyperns metal".

Hvad er kobber lavet af?

Kobber er et kemisk grundstof. Det er kun lavet af en enkelt type atom - det kan ikke nedbrydes til enklere stoffer. Kobberatomet har et atomnummer på 29, hvilket betyder, at dets atomkerne indeholder 29 protoner.

Kobber udvindes af naturlige malme - enten en kobbersulfidmalm (såsom chalcopyrit) eller en kobberoxidmalm. Disse malme udvindes, knuses og forarbejdes til kobber. Disse kobbermalme findes i dele af Nord- og Sydamerika (lande som Chile og Peru), samt i områder som Uralbjergene i Rusland og i Zambia og Den Demokratiske Republik Congo i Afrika.

Hvad er de forskellige processer til fremstilling af kobber?

De forskellige processer til fremstilling af kobber er beskrevet nedenfor:

1. Minedrift

Udvinding af kobbermalm udføres normalt i store åbne miner. Det er åbne, trinede huller i jorden, der gradvist graves dybere. Sprængstoffer bruges til at sprænge klippen, og de resulterende kampesten transporteres til knusning i mindre stykker til forarbejdning.

2. Udvinding

Ifølge de to almindelige typer kobbermalm er der to hovedoprensningsprocesser. En hydrometallurgisk proces bruges til oxidmalme. Den knuste malm ophobes, og en syreudvaskende opløsning perkoleres gennem dyngen. Dette skaber en gravid udvaskningsopløsning. En pyrometallurgisk proces bruges til sulfidmalme. Udvindingen af ​​malmen sker ved skumflotation og fortykkelse i henhold til partiklernes tæthed.

3. Oprensning

Til oxidmalme anvendes hydrometallurgi. Det betyder, at den gravide udvaskningsopløsning sendes til en opløsningsmiddelekstraktionsproces for at koncentrere kobberet i opløsningen. Denne opløsning sendes derefter til elektrovinding, hvor elektricitet bruges til at deponere det faste kobber. Til sulfidmalme bruges pyrometallurgi, hvilket betyder, at man bruger et smelteværk til at skabe råkobberet. Dette renses derefter yderligere ved elektroraffinering.

4. Legering

Kobberlegeringer fremstilles ved først at smelte legeringsmaterialet og derefter smelte kobberet for at tilføje det. Den smeltede blanding støbes derefter og får lov til at afkøle og størkne.

5. Elektroraffinering

Elektroraffinering af kobber involverer elektrolytisk opløsning af urent kobbermateriale i opløsning. Rent kobber aflejres elektrokemisk på en elektrode ved at påføre en elektrisk strøm gennem opløsningen. Dette fjerner urenheder fra kobberet for at opnå højere renhed. Processen er dog dyr og har et meget stort elektrisk behov.

Hvad er egenskaberne ved kobber?

Kobbermetal har de primære egenskaber ved at være en fremragende elektrisk og termisk leder. Den er desuden formbar og formbar, hvilket betyder, at den kan bøjes forholdsvis let. Det gør det nemt at arbejde med, for eksempel at kabling er fleksibel. En anden nøgleegenskab ved kobbermetal er dets korrosionsbestandighed, især i vand- og havvandsmiljøer. Endelig har kobber den fordel, at det er æstetisk tiltalende, da det har en rødbrun farve og kan poleres.

Hvad er farven på kobber?

Kobber er typisk en rødbrun farve. Men rent kobber før oxidation er faktisk en lyserød farve, men dannelsen af ​​brunt kobberoxid sker så hurtigt, at enhver let tilgængelig kobber vil være den almindelige rødbrune. Kobber kan også have en grøn anløbning (såsom på Frihedsgudinden) - dette er et kobberkarbonat.

Hvordan ser kobber ud?

Kobber ligner et rødbrunt skinnende metal. Kobber kan forarbejdes til mange forskellige praktiske former, såsom ledningerne vist i figur 1 nedenfor, såvel som VVS-rør og elektronik:

Hvad er de forskellige typer kobber?

Kobber fås i forskellige typer til forskellige anvendelser. Egenskaberne og anvendelserne af hver kobberkvalitet afhænger af kobberets renhed og hvilke legeringselementer (hvis nogen) der er inkluderet. Nedenfor er de forskellige typer kobber:

1. Kobbertråd

Kobbertråd udnytter metallets fremragende elektriske ledningsevne. Det er den mest almindelige leder til de fleste elektriske applikationer. Det bruges til store strømme i industrien, og også til husholdningsbrug, helt ned til ledningerne i dit hjem til stikkontakter og lys.

2. Kobberrør

Kobberrør er blevet brugt i vid udstrækning til drikkevandssystemer til husholdninger på grund af dets korrosionsbestandighed og derfor dets levetid. I løbet af de sidste par årtier har det været standarden i det meste af verden at bruge kobberrør til husholdnings VVS. Rørene fås i forskellige diametre og målere (vægtykkelser). De høje omkostninger ved kobber og fremkomsten af ​​forbedrede plastrørmaterialer betyder, at kobber bliver mindre hyppigt valgt.

3. Kobberlegeringer

De to mest almindelige kobberlegeringer er messing (legeret med zink) og bronze (legeret med tin). Messing anvendes typisk mere bredt. Det bruges til VVS-armaturer, musikinstrumenter og dekorative genstande. Tilsætningen af ​​zink giver legeringen en højere styrke og duktilitet. Bronze har meget lignende egenskaber som kobber, såsom: dets høje varmeledningsevne, fremragende duktilitet og modstandsdygtighed over for saltvandskorrosion. Bronze bruges derfor til lejer og bøsninger, samt skibsløbehjul.

4. Ren kobber

Rent kobber er specielt fremstillet for at sikre et minimum af urenheder, hvilket maksimerer kobbers termiske og elektriske egenskaber. Rent kobber har en tendens til at være blødere og mindre sejt end kobber med tilsætningsstoffer eller mindre legeringsmaterialer. Det er ideelt brugt i elektriske præcisionskomponenter, hvor dens elektriske ledningsevne og lave termiske udvidelse er ideelle.

5. Kobber nanopartikler

Kobbernanopartikler er meget små partikler af kobber eller kobberbaserede materialer, der er inden for størrelsesområdet 1-100 nm. Nanopartikler har vist sig at have en anden adfærd end bulkmaterialer. I tilfælde af kobbernanopartikler viser de meget høj katalytisk aktivitet for industrielle kemiske reaktioner, sandsynligvis på grund af deres store overflade-areal-til-volumen-forhold. Yderligere har kobbernanopartikler vist fremragende antimikrobielle virkninger.

6. Fribearbejdning af kobber

Fritbearbejdende kobber har mindre mængder (<1%) of other alloying elements added to improve the machinability of the copper. Free-machining copper can then be more easily machined into items such as welding nozzles and soldering iron tips.

7. Kobberplader og plader

Kobberplader er tynde kobberplader (ca. 2 mm eller mindre), mens plader er tykkere (op til 12 mm tykke). Generelt er disse tilgængelige i forskellige kobberkvaliteter. Pladerne er meget formbare og kan formes til forskellige komponenter.

8. Iltfri kobber

Iltfri kobber smeltes under et granuleret grafitbad for at udelukke oxygen. De er det reneste kobber, der findes, med minimale urenheder på grund af de ikke-oxiderende forhold. Dens høje elektriske ledningsevne og lave flygtige urenheder gør den velegnet til brug i højvakuumelektronik.

9. Elektrolytisk kobber

Elektrolytisk kobber raffineres ved elektrolyse i en opløsning for at fjerne urenheder. Denne kobber af høj renhedsgrad har høj elektrisk ledningsevne og bruges derfor i forskellige elektriske komponenter såsom samleskinner og viklinger.

Hvad er egenskaberne ved kobber?

Egenskaberne for forskellige typer kobber er vist i tabel 1:

Tabel 1: Kobberegenskaber

Egenskaberne for hver klasse er ens, men deres forskelle resulterer i en række forskellige anvendelser.

Hvad er de fysiske egenskaber ved kobber?

De fysiske egenskaber af de forskellige typer kobber er vist i tabel 2 nedenfor:

Tabel 2: Kobbers fysiske egenskaber

Tabelkredit: https://www.lenntech.com/

De fysiske egenskaber afhænger af procentdelen af ​​kobber i materialet samt legeringselementerne

Hvad er de kemiske egenskaber ved kobber?

Kobbers kemiske egenskaber afhænger primært af dets oxidationstilstand. De to oxidationstilstande, der almindeligvis eksisterer, er Cu+ og Cu2+. Tabel 3 nedenfor giver nogle af de kemiske egenskaber af almindelige forbindelser og betingelser for kobber:

Tabel 3: Kobbers kemiske egenskaber

Disse egenskaber kan variere for hver specifik kobberforbindelse (såsom oxalater, sulfitter og sulfater.

Hvad er anvendelserne af kobber?

Anvendelsen af ​​kobber findes i det daglige samfund. Nedenfor er nogle almindelige eksempler:

1. Elektronik

Kobber bruges meget i elektronik, da det har fremragende elektrisk ledningsevne. Det gør det muligt at føre strøm på mindre tværsnit af kobber sammenlignet med aluminium, hvilket tillader mindre bulk at blive brugt, og komponenter kan være mindre.

2. Arkitektur

Kobber bruges i arkitektur for et æstetisk iøjnefaldende udseende. Den har været brugt til tag- og vægbeklædning, samt tagrender og regnvandsnedløb.

3. VVS

Kobberrør bruges i vid udstrækning til brugsvandsrør i husholdninger på grund af dets meget gode korrosionsbestandighed.

4. Transport

Kobber bruges flittigt i moderne køretøjer på grund af mængden af ​​elektriske kabler, der bruges til kompleks elektronik. Efterhånden som elektriske køretøjer vokser i markedsandel, bruges stigende mængder kobber til elementer som elektriske motorer. Dette skyldes kobbers fremragende elektriske ledningsevne, næst efter sølv.

5. Vedvarende energi

Kobber bruges på flere måder på markedet for vedvarende energi. For eksempel bruger vindmøller kobber i de genererende møller. Solcellepaneler kræver også kobber til tilslutninger og kabler.

6. Medicinsk udstyr

Kobber bruges som belægning på medicinsk udstyr på grund af dets antibakterielle egenskaber. På denne måde mindsker det risikoen for infektion hos patienter.

7. Elektriske ledninger

Kobber bruges meget til elektriske ledninger på grund af dets fremragende elektriske ledningsevne. Tværsnittet af kobber, der kræves for at bære en bestemt strøm effektivt, er mindre end andre rimeligt tilgængelige materialer såsom aluminium.

8. Mønt

Kobber er historisk blevet brugt i mønter af en række årsager: det er formbart og derfor let stemplet, men stadig holdbart nok til at overleve i omløb. Det har også antimikrobielle egenskaber og korrosionsbestandighed.

9. Industrimaskiner

Kobber bruges på en række forskellige måder i industrielt udstyr, med tjenester som kobberstøbning. Bortset fra elektriske applikationer såsom motorer og kabler, bruges den også i varmevekslere såsom kølekondensatorer. Det kan også anvendes til særlig kemisk resistens.

Hvad er fordelene ved kobber?

Kobber har en række klare fordele, som er anført nedenfor:

Har fremragende elektrisk ledningsevne, næst efter sølv, hvilket gør den til den mest udbredte leder til elektriske og elektroniske komponenter globalt.

Har meget god varmeledningsevne, og bruges derfor i varmevekslere, såsom kondensatorer i køle- og klimaanlæg.

Er korrosionsbestandig, især i vand- og havvandsapplikationer, hvilket har ført til dens udbredte anvendelse i VVS-rør til vandsystemer.

Er sej og kan bukkes forholdsvis let. Det er nemt at arbejde med i VVS-systemer såvel som i kabelføring.

Er antimikrobiel, hvilket kan være meget nyttigt i vandtransport, såvel som i medicinske applikationer for at beskytte patienternes sundhed.

Hvad er de sundhedsmæssige fordele ved kobber?

Kobber er et spormineral, der er essentielt for menneskers sundhed i meget små mængder. Kobber spiller en rolle i kroppen ved at fremme optagelsen af ​​jern, deltage i produktionen af ​​røde blodlegemer samt produktionen af ​​kollagen. Det er underforstået at forbedre immunsystemets funktion.

Mere forskning er nødvendig, men der er nogle indikationer på, at kobber kan forbedre osteoporose (lav knogletæthed), og der er ubeviste teorier om, at kobberarmbånd kan bruges til at lindre smerter i leddene fra gigt.

Fødevaregrupper, der indeholder kobber, omfatter bladgrønt, fuldkorn, nødder og frø. Specifikke fødevarer, der er høje i kobber, er østers, shiitakesvampe, søde kartofler og mørk chokolade.

Hvad er begrænsningerne for kobber?

Kobber har en række begrænsninger, hvoraf nogle er anført nedenfor:

Er relativt dyrt sammenlignet med potentielle alternative materialer såsom: aluminium (elektrisk kabling) eller plast (vandrør).

Er relativt tung i forhold til materialer som aluminium, så til luftledninger er det måske ikke praktisk.

Oxiderer, især ved høje temperaturer, og har derfor en begrænset levetid, hvis den udsættes for luft.

Giver en stødrisiko sammenlignet med den alternative signaltransmissionsteknologi af fiberoptik.

Er giftig i store mængder, så det kan ikke påføres, hvor der kan forekomme regelmæssig indtagelse af kobber, såsom i redskaber.

Ruster kobber nemt?

Kobber ruster teknisk set ikke, da rust er et jernoxid og der ikke er jern i kobber. Kobber oplever dog en vis begrænset overfladekorrosion. Kobber anses generelt for at være korrosionsbestandigt. Den har naturligt en rødbrun farve, som skyldes dannelsen af ​​en kobberoxidpassiveringsfilm på metallets overflade. Over tid dannes et grønt kobbercarbonat på overfladen, da kobberoxidet reagerer med vand og kuldioxid i luften.

Er kobber giftigt for mennesker?

Ja, kobber kan være giftigt for mennesker i betydelige koncentrationer. Kobber er et vigtigt spormineral for menneskers sundhed, men hvis et overskud af kobber er til stede, opstår der en række komplikationer. En høj blodkoncentration af kobber er forbundet med Alzheimers sygdom og særlige typer kræftformer såsom bryst- og lungekræft. Akut kobberforgiftning er meget sjælden, men kan forekomme, hvis store mængder absorberes. Dette kan være dødeligt, da organsvigt, såsom lever og nyrer, begynder at ske.

Er kobber et metal?

Ja, kobber er et metal. Det anses endvidere for at være et tungmetal på grund af dets relativt høje densitet. For mere information, se vores guide om metalloider.

Hvad er forskellen mellem kobber og metal?

Kobber er et af mere end 90 elementære metaller. Kobber er et metal, men mange metaller er meget forskellige fra kobber. Andre metaller er forskellige i deres farve; de fleste metaller er hvide eller grå, men kobber er rødbrunt. Andre metaller kan være forskellige i deres fysiske og kemiske egenskaber - hårdere og mere sprøde end kobber, og de leder generelt ikke varme eller elektricitet så let.

Hvad er forskellen mellem kobber og aluminium?

Kobber og aluminium er to forskellige metaller med forskellige egenskaber. Den mest åbenlyse visuelle forskel er farven: kobber er rødbrun, mens aluminium er mat sølvgrå. Kobber har en højere trækstyrke end aluminium og bedre elektrisk og termisk ledningsevne.

Hvad er forskellen mellem kobber og messing?

Messing er en legering af overvejende kobber og zink. Messing er derfor forskellig fra kobber, da det omfatter andre metaller. Messing kan omfatte yderligere metaller som tin, bly, aluminium eller mangan i mindre mængder for at opnå specifikke egenskaber.

Resumé

Denne artikel præsenterede kobber, forklarede, hvad det er, og diskuterede de forskellige anvendelser af kobber. For at lære mere om kobber, kontakt en Xometry-repræsentant.

Xometry leverer en bred vifte af produktionskapaciteter og andre værdiskabende tjenester til alle dine prototype- og produktionsbehov. Besøg vores hjemmeside for at lære mere eller for at anmode om et gratis og uforpligtende tilbud.

Ansvarsfraskrivelse

Indholdet, der vises på denne webside, er kun til informationsformål. Xometry giver ingen repræsentationer eller garantier af nogen art, det være sig udtrykte eller underforståede, med hensyn til nøjagtigheden, fuldstændigheden eller gyldigheden af ​​oplysningerne. Eventuelle ydeevneparametre, geometriske tolerancer, specifikke designfunktioner, kvalitet og typer af materialer eller processer bør ikke udledes for at repræsentere, hvad der vil blive leveret af tredjepartsleverandører eller producenter gennem Xometrys netværk. Købere, der søger tilbud på dele, er ansvarlige for at definere de specifikke krav til disse dele. Se venligst vores vilkår og betingelser for mere information.