電気工学における銅とアルミニウム

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銅 (lat.Cuprum) — 古代から知られている 7 つの金属の 1 つ。銅鉱石の重要な埋蔵量は、米国、チリ、ロシア (ウラル)、カザフスタン (ジェスカズガン)、カナダ、ザンビア、ザイールにあります。

銅は 150 以上の鉱物の一部であり、そのうち 17 種類が産業用途に使用されています。これらには、ボルナイト (Cu5FeS4)、黄銅鉱 (銅黄鉄鉱 - CuFeS2)、黄銅鉱 (銅光沢 - Cu2S)、コベライト (CuS)、マラカイト (Cu2 (OH) が含まれます) ) 2 [CO3])。硫化鉱石の処理により、採掘された銅全体の約 80% が供給されます。

地元の蜂蜜は自然界にも存在します。

純銅 — 展性があり柔らかいピンク色の脆い金属で、非常に重く、熱と電気の優れた伝導体であり、圧力処理が容易です。これらの特性により、銅製品を電気工学で使用することが可能になります。現在、生産される銅の 70% 以上が電気製品の製造に使用されています。最大の導電率を持つ製品には、いわゆる「無酸素」銅が使用されます。他の場合には、0.02 ～ 0.04% の酸素を含む市販の純銅も適しています。

銅の主な特性: 比重 - 8.93 g / cm3、融点 - 1083 °C、電気抵抗 20℃での銅 0.0167 オーム * mm2 / m。純銅は高い導電性を持っています（銀に次ぐ）。この品質の銅は、銅から電気バスバーを製造するために業界で使用されています。

銅バスバーは、GOST 434-78 に従って製造されています。銅バスバーが消費者に届けられる状態: 無酸素銅製の非加熱 (マーキング-T-ハード)、焼きなまし (M-ソフト) および TV-ハード バスバー。

変形状態では、銅の強度は焼きなましされた金属の強度よりも高く、導電率の値は減少します。

強度を高め、銅の他の特性を改善する合金は、亜鉛、錫、シリコン、鉛、アルミニウム、マンガン、ニッケルなどの添加物を銅に導入することによって得られます。合金には30％以上の銅が使用されています。

真鍮 - 銅と亜鉛の合金 (銅 60 ～ 90%、亜鉛 40 ～ 10%) - 銅よりも強く、酸化を受けにくい。真鍮にシリコンと鉛を添加すると耐摩擦性が向上し、錫、アルミニウム、マンガン、ニッケルを添加すると耐食性が向上します。シートおよび鋳造製品は、機械製造、特に化学産業、光学機器や機器の製造、紙パルプ産業用のネットの製造に使用されます。

青銅... 以前は、銅 (80 ～ 94%) と錫 (20 ～ 6%) の合金は青銅と呼ばれていました。現在、銅にちなんで主成分にちなんで名付けられたルーメンレスブロンズが製造されています。

アルミニウム青銅には 5 ～ 11% のアルミニウムが含まれており、高い機械的特性と耐食性を兼ね備えています。

25 ～ 33% の鉛を含む鉛青銅は、主に高圧および高い滑り速度で動作する軸受の製造に使用されます。

シリコンを 4 ～ 5% 含むシリコンブロンズは、錫ブロンズの安価な代替品として使用されます。

1.8～2.3%のベリリウムを含むベリリウムブロンズは、硬化後の硬度と高い弾性が特徴です。ばねおよびばね製品はそれから作られます。

カドミウム青銅 - 少量（最大 1%）のカドミウムを含む銅合金 - は、トロリーの台車の製造、水道管やガス管の継手の製造、およびエンジニアリングに使用されます。

はんだ - モノリシックな溶接シームを得るためにはんだ付けに使用される非鉄金属の合金。硬質はんだの中では、銅銀合金（Ag 44.5 ～ 45.5%、Cu 29 ～ 31%、残りは亜鉛）が知られています。

ロシアでは、銅タイヤは OCM カメンスク・ウラルスキー、OCM コルチュギンスキー、OCM キロフスキーのいくつかの工場で生産されています。

2007 年の世界の銅生産量は、2006 年と比較して 2.5% 増加し、1,776 万トンに達しました。 2007 年の銅消費量は 4% 増加し、中国の銅消費量は前年比 25% 増加しましたが、米国の銅消費量は 20% 急減しました。

アルミニウムおよびその合金

アルミニウムとそれをベースにした多くの合金は、優れた導電性、耐食性、比重の軽さ、そして重要なことに、銅やその導電性合金に比べてコストが低いため、電気工学で使用されています。

アルミニウム合金は、電気抵抗の大きさに応じて、導電性合金と電気抵抗の高い合金に分けられます。

電気アルミニウム グレード A7E および A5E の比導電率は、国際規格によれば、焼きなまされた銅の導電率の約 60% です。工業用アルミニウム AD0 および電気用アルミニウム A5E は、ワイヤー、ケーブル、タイヤの製造に使用されます。 Al-Mg-Si AD31、AD31E システムの低合金アルミニウム合金は、電気産業で使用されています。

地殻には 8.8% のアルミニウムが含まれています。これは、酸素とケイ素に次いで自然界で 3 番目に多く存在する元素であり、金属の中では最初に存在します。粘土、長石、雲母の一部です。数百の Al 鉱物が知られています (アルミノケイ酸塩、ボーキサイト、明礬石など)。最も重要なアルミニウム鉱物であるボーキサイトには、酸化アルミニウムである酸化アルミニウム Al2O3 が 28 ～ 60% 含まれています。

アルミニウムは、自然界で最もありふれた金属ですが、純粋な形で 1825 年にデンマークの物理学者 H. エルステッドによって初めて入手されました。

アルミニウムの製造は、950℃の温度で氷晶石溶融物NaAlF4中で酸化アルミニウムAl2O3を電気分解することによって行われます。

アルミニウムの主な特性：密度 - 2.7×103 kg / m3、20℃でのアルミニウムの比熱 - 0.21 cal / deg、融点 - 658.7℃、アルミニウムの沸点 - 2000℃、線膨張係数アルミニウム（温度約20℃時）：— 22.9×106（1/度）

強度を高め、その他の特性を向上させるアルミニウム合金は、銅、シリコン、マグネシウム、亜鉛、マンガンなどの合金添加剤を導入することによって得られます。

ジュラルミン（ジュラルミン、ジェラルミン、合金の工業生産が始まったドイツの都市の名前から） - 銅（Cu：2.2〜5.2％）、マグネシウム（Mg：0.2〜2.7％）、マンガン（Mn）を含むアルミニウム溶解物（ベース） ：0.2〜1％）。硬化して老化し、多くの場合アルミニウムで裏打ちされています。航空・輸送工学用の構造材料です。

シルミン — アルミニウム (ベース) とシリコン (Si: 4 ～ 13%)、場合によっては最大 23%、およびその他の元素: Cu、Mn、Mg、Zn、Ti、Be) の軽合金。主に自動車産業や航空産業で、複雑な構成の部品が製造されています。

マグナリア — マグネシウム (Mg: 1 ～ 13%) および他の元素を含むアルミニウム合金 (ベース) で、高い耐食性、良好な溶接性、高い可塑性を備えています。鋳物（鋳物マグナリア）、シート、ワイヤー、リベットなどの製造に使用されます。 （デフォルメマグナリア）。

適用範囲の点では、アルミニウム合金は鋼と鋳鉄に次いで第 2 位です。

アルミニウムに関する興味深い事実:

• 成人の体内には最大140mgのアルミニウムが存在します。

• 車に 1 kg のアルミニウムを搭載すると、20 万キロメートルごとに 10 リットル以上のガソリンを節約できます。

• リンゴにもアルミニウムが含まれており、最大 150 mg/kg、

• 私たちの惑星の上殻を構成する原子の 20 分の 1 はアルミニウム原子です。

• 成人の1日あたりのアルミニウム必要量は2.45mgと推定されています。

比導電率が低い (焼きなまし銅の約 56%) アルミニウム導体合金は、電気アルミニウムと同じ目的を果たします。このような合金は、高強度、クリープ、その他の特別な要件を満たすために使用されます。アルミニウム タイヤは、GOST 15176-89 に従って、合金 AD31 および AD31T から製造されますが、まれに AD0 も使用されます。

2007 年の世界の一次アルミニウム消費量は 3,752 万トンで、2006 年より 318 万 4 千トン (9.3%) 増加しました。 2007 年の世界の一次アルミニウム生産量は、2006 年と比べて 402 万 4 千トン増加し、3,802 万トンに達しました。

銅製品メーカー

ロシア市場最大の銅生産者 - MMCノリリスクニッケル

我が国で二番目に大きい蜂蜜生産者はUMMCホールディングスです。

ロシア市場における 3 番目の主要企業は、Russian Copper Company です。 CJSC「ロシア銅会社」には、ロシアの4地域およびカザフスタン領土で活動する11社が含まれる

カメンスク・ウラルスキー OCM、コルチュギンスキー OCM、アルテモフスキー OCM、キロフスキー OCM などのいくつかの工場から銅タイヤが市場に出ています。 Kirovsky と Kolchuginsky OCM は OJSC UMMC の一部です。

技術と価格

銅バスの製造技術は既知であり、どの工場でも実質的に同じであるため、消費者にとって価格と品質の比率が重要になります。国内企業 - 業界のリーダーは現在、高品質の製品を生産し、主に価格で互いに競争しています。しかし、銅バスバーの品質について言えば、不純物はたとえ非常に少量であっても、銅の導電率を大幅に低下させることに注目する価値があります。したがって、ここには結婚の余地はありません。

同時に、外国企業や地元企業は、明確に定義された品質パラメーターを備えた製品を生産できる革新的なソリューションを提供しています。さらに、特に重要な瞬間には、当社独自の、場合によっては独自のソリューションに従って銅タイヤの生産が行われます。

たとえば、OJSC «KUZOTSM» は銅銀合金のコレクターテープを製造しています。このような合金は、動作特性において銅を上回り、銅とカドミウムの合金とは異なり、環境に優しい。このプラントでは、多数の重要な電気プロファイルも生成します。特に、これらはセミリジッドタイヤ、表面被覆率が増加したソリッドタイヤ、異なる硬度のセクションの小さな側面が完全に丸いタイヤなど、長方形の銅電気プロファイルです。

セミリジッド タイヤは、英国 BS1432 の表面品質要件を満たし、セミリジッドの機械的特性を得るために製造されています。タイヤはプレスされたビレットから中間焼鈍を伴う 2 回の絞り加工で製造され、従来のソリッド タイヤ製造スキームと比較して変形の程度を抑えて仕上げられます。

表面純度が向上したタイヤは、後続の銀による電解コーティングを目的としており、接触点で最高の導電率を提供します。これにより、表面粗さの特別な要件が決まります (GOST 2789-73 に従って Rz ≤ 0.63 ミクロン)。顧客が要求する粗さ指標は、KUZOTsM で多くの技術的方法によって達成されました。つまり、絞り加工中の総縮小率の増加、絞り完了前の絞り表面の追加の準備、および複合およびモノリシック ダイからの特殊な形状のチャネルの対応する処理です。 。上記保証レベルの粗さ (Rz≤0.63 ミクロン) により、タイヤ表面に所定の厚さのコーティングを均一に塗布することができます。このようにして、接触抵抗が低く、導電性が高い接触面を作成することができます。

断面の小さい側面が完全に丸い、つまりタイヤの厚さの半分に等しい曲率半径を持つタイヤには、従来のタイヤに比べて特定の利点があります。曲がりがないため、絶縁コーティングの耐摩耗性が向上します。プロファイルのコーナーでは、銅の大幅な節約が達成され、セクションにかかる現在の負荷の分布の指標となるのがタイヤの改良です。

数カ月以内に、ロシアの電気製品メーカーと外国の競合企業との関係は新たな段階に移行するはずだ。これはWTO加盟によるものです。一方で、WTOへの加盟により、ロシアの製造業者に海外市場が開かれる。一方、WTOへの加盟は輸入関税の強制削減を意味しており、3～4年でほぼ1.5倍削減されるはずだ。主な競争は製品の品​​質だろう。

N.アレクサンドロフ。金属と価格