Какие свойства позволяют алюминию конкурировать с медью в электротехнике
Áåç ïðîâîäíèêîâ íèêóäà
Ìåäü (ëàò. Cuprum) îäèí èç ñåìè ìåòàëëîâ, èçâåñòíûõ ñ ãëóáîêîé äðåâíîñòè. Çíà÷èòåëüíûå çàïàñû ìåäíûõ ðóä íàõîäÿòñÿ â ÑØÀ, ×èëè, Ðîññèè (Óðàë), Êàçàõñòàíå (Äæåçêàçãàí), Êàíàäå, Çàìáèè è Çàèðå.
Ìåäü âõîäèò â ñîñòàâ áîëåå 150 ìèíåðàëîâ, ïðîìûøëåííîå ïðèìåíåíèå íàøëè 17 èç íèõ, â òîì ÷èñëå: áîðíèò (Cu5FeS4), õàëüêîïèðèò (ìåäíûé êîë÷åäàí CuFeS2), õàëüêîçèí (ìåäíûé áëåñê Cu2S), êîâåëëèí (CuS), ìàëàõèò (Cu2(OH)2[CO3]). Ïåðåðàáîòêà ñóëüôèäíûõ ðóä äàåò îêîëî 80% îò âñåé äîáûâàåìîé ìåäè.
 ïðèðîäå Âñòðå÷àåòñÿ è ñàìîðîäíàÿ ìåäü.
×èñòàÿ ìåäü êîâêèé è ìÿãêèé ìåòàëë â èçëîìå ðîçîâàòîãî öâåòà, äîñòàòî÷íî òÿæåëûé, îòëè÷íûé ïðîâîäíèê òåïëà è ýëåêòðè÷åñòâà, ëåãêî ïîäâåðãàåòñÿ îáðàáîòêå äàâëåíèåì. Èìåííî ýòè êà÷åñòâà ïîçâîëÿþò ïðèìåíÿòü èçäåëèÿ èç ìåäè â ýëåêòðîòåõíèêå â íàñòîÿùåå âðåìÿ áîëåå 70% âñåé ïðîèçâîäèìîé ìåäè èäåò íà âûïóñê ýëåêòðîòåõíè÷åñêèõ èçäåëèÿ. Äëÿ èçäåëèé ñ ìàêñèìàëüíîé ýëåêòðîïðîâîäíîñòüþ, èñïîëüçóþò òàê íàçûâàåìóþ «áåçêèñëîðîäíóþ» ìåäü.  èíûõ ñëó÷àÿõ ãîäíà è òåõíè÷åñêè ÷èñòàÿ ìåäü, ñîäåðæàùàÿ 0,02-0,04% êèñëîðîäà.
Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ìåäè: óäåëüíûé âåñ 8,93 ã/cì3, òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ 1083°Ñ, óäåëüíîå ýëåêòðè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå ìåäè ïðè 20°Ñ 0,0167 Îì*ìì2/ì. ×èñòàÿ ìåäü îáëàäàåò âûñîêîé ýëåêòðè÷åñêîé ïðîâîäèìîñòüþ (íà âòîðîì ìåñòå ïîñëå ñåðåáðà). Èìåííî ýòî êà÷åñòâî ìåäè èñïîëüçóþò â ïðîìûøëåííîñòè äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ýëåêòðîòåõíè÷åñêèõ øèí èç ìåäè.
Ìåäíûå øèíû èçãîòàâëèâàþòñÿ ïî ÃÎÑÒ 434-78. Ñîñòîÿíèÿ â êîòîðîì ïîñòàâëÿþòñÿ ìåäíûå øèíû ïîòðåáèòåëþ: íå îòîææåííàÿ (ìàðêèðîâêà Ò-òâåðäîå), îòîææåííûì (Ì-ìÿãêîå) è ÒÂ-òâåðäûå øèíû, èçãîòîâëåííûå èç áåñêèñëîðîäíîé ìåäè.
 äåôîðìèðîâàííîì ñîñòîÿíèè ïðî÷íîñòü ìåäè âûøå, ÷åì ó îòîææåííîãî ìåòàëëà, à çíà÷åíèÿ ýëåêòðîïðîâîäíîñòè ïîíèæåíû.
Ñïëàâû, ïîâûøàþùèå ïðî÷íîñòü è óëó÷øàþùèå äðóãèå ñâîéñòâà ìåäè, ïîëó÷àþò ââåäåíèåì â íåå äîáàâîê, òàêèõ, êàê öèíê, îëîâî, êðåìíèé, ñâèíåö, àëþìèíèé, ìàðãàíåö, íèêåëü. Íà ñïëàâû èäåò áîëåå 30% ìåäè.
Ëàòóíè ñïëàâû ìåäè ñ öèíêîì (ìåäè îò 60 äî 90% è öèíêà îò 40 äî 10%) ïðî÷íåå ìåäè è ìåíåå ïîäâåðæåíû îêèñëåíèþ. Ïðè ïðèñàäêå ê ëàòóíè êðåìíèÿ è ñâèíöà ïîâûøàþòñÿ åå àíòèôðèêöèîííûå êà÷åñòâà, ïðè ïðèñàäêå îëîâà, àëþìèíèÿ, ìàðãàíöà è íèêåëÿ âîçðàñòàåò àíòèêîððîçèéíàÿ ñòîéêîñòü. Ëèñòû, ëèòûå èçäåëèÿ èñïîëüçóþòñÿ â ìàøèíîñòðîåíèè, îñîáåííî â õèìè÷åñêîì, â îïòèêå è ïðèáîðîñòðîåíèè, â ïðîèçâîäñòâå ñåòîê äëÿ öåëëþëîçíîáóìàæíîé ïðîìûøëåííîñòè.
Áðîíçû. Ðàíüøå áðîíçàìè íàçûâàëè ñïëàâû ìåäè (80-94%) è îëîâà (20-6%). Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðîèçâîäÿò áåçîëîâÿííûå áðîíçû, èìåíóåìûå ïî ãëàâíîìó âñëåä çà ìåäüþ êîìïîíåíòó.
Àëþìèíèåâûå áðîíçû ñîäåðæàò 5-11% àëþìèíèÿ, îáëàäàþò âûñîêèìè ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè â ñî÷åòàíèè ñ àíòèêîððîçèéíîé ñòîéêîñòüþ.
Ñâèíöîâûå áðîíçû, ñîäåðæàùèå 25-33% ñâèíöà, èñïîëüçóþò ãëàâíûì îáðàçîì äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïîäøèïíèêîâ, ðàáîòàþùèõ ïðè âûñîêèõ äàâëåíèÿõ è áîëüøèõ ñêîðîñòÿõ ñêîëüæåíèÿ.
Êðåìíèåâûå áðîíçû, ñîäåðæàùèå 4-5% êðåìíèÿ, ïðèìåíÿþò êàê äåøåâûå çàìåíèòåëè îëîâÿííûõ áðîíç.
Áåðèëëèåâûå áðîíçû, ñîäåðæàùèå 1,8-2,3% áåðèëëèÿ, îòëè÷àþòñÿ òâåðäîñòüþ ïîñëå çàêàëêè è âûñîêîé óïðóãîñòüþ. Èõ ïðèìåíÿþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïðóæèí è ïðóæèíÿùèõ èçäåëèé.
Êàäìèåâûå áðîíçû ñïëàâû ìåäè ñ íåáîëüøèì êîëè÷åñòâà êàäìèÿ (äî1%) èñïîëüçóþò ïðè ïðîèçâîäñòâå òðîëëåéíûõ ïðîâîäîâ, äëÿ èçãîòîâëåíèÿ àðìàòóðû âîäîïðîâîäíûõ è ãàçîâûõ ëèíèé è â ìàøèíîñòðîåíèè.
Ïðèïîè ñïëàâû öâåòíûõ ìåòàëëîâ, ïðèìåíÿåìûå ïðè ïàéêå äëÿ ïîëó÷åíèÿ ìîíîëèòíîãî ïàÿíîãî øâà. Ñðåäè òâåðäûõ ïðèïîåâ èçâåñòåí ìåäíîñåðåáðÿíûé ñïëàâ (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; îñòàëüíîå öèíê).
 Ðîññèè ìåäíûå øèíû èçãîòàâëèâàþò íåñêîëüêèõ çàâîäîâ: Êàìåíñê-Óðàëüñêèé ÎÖÌ, Êîëü÷óãèíñêèé ÎÖÌ, Êèðîâñêèé ÎÖÌ.
Ìèðîâîå ïðîèçâîäñòâî ìåäè â 2007 ãîäó âûðîñëî íà 2,5% ïî ñðàâíåíèþ ñ 2006 ã. è ñîñòàâèëî 17,76 ìëí. òîíí. Ïîòðåáëåíèå ìåäè â 2007 ãîäó âûðîñëî íà 4%, ïðè ýòîì ìåäíîå ïîòðåáëåíèå Êèòàÿ âçëåòåëî íà 25% çà ãîä, â òî âðåìÿ êàê ìåäíîå ïîòðåáëåíèå â ÑØÀ ðåçêî óïàëî íà 20%.
Àëþìèíèé è åãî ñïëàâû
Àëþìèíèé è ðÿä ñïëàâîâ íà åãî îñíîâå íàõîäÿò ïðèìåíåíèå â ýëåêòðîòåõíèêå, áëàãîäàðÿ õîðîøåé ýëåêòðîïðîâîäíîñòè, êîððîçèîííîé ñòîéêîñòè, íåáîëüøîìó óäåëüíîìó âåñó, è, ÷òî íåìàëîâàæíî, ìåíüøåé ñòîèìîñòüþ, ïî ñðàâíåíèþ ñ ìåäüþ è åå ïðîâîäíèêîâûìè ñïëàâàìè.
 çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû óäåëüíîãî ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ, àëþìèíèåâûå ñïëàâû ïîäðàçäåëÿþò íà ïðîâîäíèêîâûå è ñïëàâû ñ ïîâûøåííûì ýëåêòðè÷åñêèì ñîïðîòèâëåíèåì.
Óäåëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîâîäèìîñòü ýëåêòðîòåõíè÷åñêîãî àëþìèíèÿ ìàðîê À7Å è À5Å ñîñòàâëÿåò ïîðÿäêà 60% îò ïðîâîäèìîñòè îòîææåííîé ìåäè ïî ìåæäóíàðîäíîìó ñòàíäàðòó. Òåõíè÷åñêèé àëþìèíèé ÀÄ0 è ýëåêòðîòåõíè÷åñêèé À5Å èñïîëüçóþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïðîâîäîâ, êàáåëåé è øèí. Ïðèìåíåíèå â ýëåêòðîòåõíè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè ïîëó÷èëè íèçêîëåãèðîâàííûå ñïëàâû àëþìèíèÿ ñèñòåìû Al-Mg-Si ÀÄ31, ÀÄ31Å.
 çåìíîé êîðå ñîäåðæèòñÿ 8,8% àëþìèíèÿ. Ýòî òðåòèé ïî ðàñïðîñòðàíåííîñòè â ïðèðîäå ýëåìåíò ïîñëå êèñëîðîäà è êðåìíèÿ è ïåðâûé ñðåäè ìåòàëëîâ. Îí âõîäèò â ñîñòàâ ãëèí, ïîëåâûõ øïàòîâ, ñëþä. Èçâåñòíî íåñêîëüêî ñîòåí ìèíåðàëîâ Al (àëþìîñèëèêàòû, áîêñèòû, àëóíèòû è äðóãèå). Âàæíåéøèé ìèíåðàë àëþìèíèÿ áîêñèò ñîäåðæèò 28-60% ãëèíîçåìà îêñèäà àëþìèíèÿ Al2O3.
 ÷èñòîì âèäå àëþìèíèé âïåðâûå áûë ïîëó÷åí äàòñêèì ôèçèêîì Õ. Ýðñòåäîì â 1825 ãîäó, õîòÿ è ÿâëÿåòñÿ ñàìûì ðàñïðîñòðàíåííûì ìåòàëëîì â ïðèðîäå.
Ïðîèçâîäñòâî àëþìèíèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ýëåêòðîëèçîì ãëèíîçåìà Al2O3 â ðàñïëàâå êðèîëèòà NaAlF4 ïðè òåìïåðàòóðå 950°C.
Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè àëþìèíèÿ: ïëîòíîñòü 2,7×103 êã/ì3, óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü àëþìèíèÿ ïðè 20°C 0,21 êàë/ãðàä, òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ 658,7°C, òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ àëþìèíèÿ 2000°C, êîýôôèöèåíò ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ àëþìèíèÿ (ïðè òåìïåðàòóðå îêîëî 20°C) : 22,9 × 106(1/ãðàä)
Ñïëàâû àëþìèíèÿ, ïîâûøàþùèå åãî ïðî÷íîñòü è óëó÷øàþùèå äðóãèå ñâîéñòâà, ïîëó÷àþò ââåäåíèåì â íåãî ëåãèðóþùèõ äîáàâîê, òàêèõ, êàê ìåäü, êðåìíèé, ìàãíèé, öèíê, ìàðãàíåö.
Äóðàëþìèí (äþðàëü, äþðàëþìèíèé, îò íàçâàíèÿ íåìåöêîãî ãîðîäà, ãäå áûëî íà÷àòî ïðîìûøëåííîå ïðîèçâîäñòâî ñïëàâà) ïëàâ àëþìèíèÿ (îñíîâà) ñ ìåäüþ (Cu: 2,2-5,2%), ìàãíèåì (Mg: 0,2-2,7%) ìàðãàíöåì(Mn: 0,2-1%). Ïîäâåðãàåòñÿ çàêàëêå è ñòàðåíèþ, ÷àñòî ïëàêèðóåòñÿ àëþìèíèåì. ßâëÿåòñÿ êîíñòðóêöèîííûì ìàòåðèàëîì äëà àâèàöèîííîãî è òðàíñïîðòíîãî ìàøèíîñòðîåíèÿ.
Ñèëóìèí ëåãêèå ëèòåéíûå ñïëàâû àëþìèíèÿ (îñíîâà) ñ êðåìíèåì (Si: 4-13%), èíîãäà äî 23% è íåêîòîðûìè äðóãèìè ýëåìåíòàìè: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Èç íåãî èçãîòàâëèâàþò äåòàëè ñëîæíîé êîíôèãóðàöèè, ãëàâíûì îáðàçîì â àâòî- è àâèàñòðîåíèè.
Ìàãíàëèè ñïëàâû àëþìèíèÿ (îñíîâà) ñ ìàãíèåì (Mg: 1-13%) è äðóãèìè ýëåìåíòàìè, îáëàäàþùèå âûñîêîé êîððîçèéíîé ñòîéêîñòüþ, õîðîøåé ñâàðèàåìîñòüþ, âûñîêîé ïëàñòè÷íîñòüþ. Èç íèõ èçãîòàâëèâàþò ôàñîííûå îòëèâêè (ëèòåéíûå ìàãíàëèè), ëèñòû, ïðîâîëîêó, çàêëåïêè è ò. ä. (äåôîðìèðóåìûå ìàãíàëèè).
Ïî øèðîòå ïðèìåíåíèÿ ñïëàâû àëþìèíèÿ çàíèìàþò âòîðîå ìåñòî ïîñëå ñòàëè è ÷óãóíà.
Íåñêîëüêî èíòåðåñíûõ ôàêòîâ ïðî àëþìèíèé:
â òåëå âçðîñëîãî ÷åëîâåêà ïðèñóòñòâóåò äî 140 ìã àëþìèíèÿ,
1 êã àëþìèíèÿ â àâòîìîáèëå ýêîíîìèò áîëåå 10 ë áåíçèíà íà êàæäûå 200 òûñÿ÷ êèëîìåòðîâ,
àëþìèíèé ñîäåðæèòñÿ äàæå â ÿáëîêàõ äî 150 ìã/êã,
êàæäûé 20-é èç àòîìîâ, ñëàãàþùèõ âåðõíþþ îáîëî÷êó íàøåé ïëàíåòû ýòî àòîì àëþìèíèÿ,
ñóòî÷íàÿ ïîòðåáíîñòü âçðîñëîãî ÷åëîâåêà â àëþìèíèè îöåíèâàåòñÿ â 2,45 ìã.
Ïðè áîëåå íèçêîé óäåëüíîé ïðîâîäèìîñòè (îêîëî 56% îò îòîææåííîé ìåäè), àëþìèíèåâûå ïðîâîäíèêîâûå ñïëàâû èìåþò òî æå íàçíà÷åíèå, ÷òî è ýëåêòðîòåõíè÷åñêèé àëþìèíèé. Òàêèå ñïëàâû èñïîëüçóþò äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òðåáîâàíèé âûñîêîé ïðî÷íîñòè, ïîëçó÷åñòè è äð. ñïåöèàëüíûõ òðåáîâàíèé. Àëþìèíèåâûå øèíû èçãîòàâëèâàþò ïî ÃÎÑÒ 15176-89 èç ñïëàâîâ ÀÄ31 è ÀÄ31Ò, ðåæå ÀÄ0.
Ìèðîâîå ïîòðåáëåíèå ïåðâè÷íîãî àëþìèíèÿ â 2007 ã. ñîñòàâèëî 37,52 ìëí. òîíí, ÷òî íà 3,184 ìëí. òîíí (èëè íà 9,3%) áîëüøå, ÷åì â 2006 ã. Ìèðîâîå ïðîèçâîäñòâî ïåðâè÷íîãî àëþìèíèÿ âûðîñëî â 2007 ã. íà 4,024 ìëí. òîíí ïî ñðàâíåíèþ ñ 2006 ã. è äîñòèãëî 38,02 ìëí. òîíí.
Ïðîèçâîäèòåëè ìåäíîé ïðîäóêöèè
Êðóïíåéøèé ïðîèçâîäèòåëü ìåäè íà ðîññèéñêîì ðûíêå ÃÌÊ «Íîðèëüñêèé íèêåëü»
Âòîðîé ïî âåëè÷èíå ïðîèçâîäèòåëü ìåäè â íàøåé ñòðàíå õîëäèíã ÓÃÌÊ.
Òðåòèé êðóïíûé èãðîê ðîññèéñêîãî ðûíêà «Ðóññêàÿ ìåäíàÿ êîìïàíèÿ».  ñîñòàâ ÇÀÎ «Ðóññêàÿ ìåäíàÿ êîìïàíèÿ» âõîäÿò 11 ïðåäïðèÿòèé, äåéñòâóþùèõ â ÷åòûðåõ îáëàñòÿõ Ðîññèè, à òàêæå íà òåððèòîðèè Êàçàõñòàíà
Íà ðûíêå ïðèñóòñòâóþò ìåäíûå øèíû íåñêîëüêèõ çàâîäîâ: Êàìåíñê-Óðàëüñêîãî ÎÖÌ, Êîëü÷óãèíñêîãî ÎÖÌ, Àðòåìîâñêîãî ÎÖÌ, Êèðîâñêîãî ÎÖÌ. Êèðîâñêèé è Êîëü÷óãèíñêèé ÎÖÌ âõîäÿò â ñîñòàâ ÎÀÎ «ÓÃÌÊ».
Òåõíîëîãèè è öåíû
Òàê, êàê òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ìåäíûõ øèí èçâåñòíà, è íà âñåõ çàâîäàõ ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâà, äëÿ ïîòðåáèòåëÿ íà ïåðâûé ïëàí âûñòóïàåò ñîîòíîøåíèå öåíà/êà÷åñòâî. Îòå÷åñòâåííûå ïðåäïðèÿòèÿ ëèäåðû îòðàñëè â íàñòîÿùåå âðåìÿ âûïóñêàþò êà÷åñòâåííóþ ïðîäóêöèþ è ñîðåâíóþòñÿ ìåæäó ñîáîé, â îñíîâíîì, ïî öåíå. Íî, ãîâîðÿ î êà÷åñòâå ìåäíûõ øèí, ñòîèò îòìåòèòü, ÷òî ïðèìåñè äàæå â î÷åíü íåçíà÷èòåëüíûõ êîëè÷åñòâàõ ñóùåñòâåííî ñíèæàþò ýëåêòðîïðîâîäíîñòü ìåäè. Ïîýòîìó áðàêó çäåñü íå ìåñòî.
 òî æå âðåìÿ çàðóáåæíûìè è îòå÷åñòâåííûìè ïðåäïðèÿòèÿìè ïðåäëàãàþòñÿ íîâàòîðñêèå ðåøåíèÿ, ïîçâîëÿþùèå âûïóñêàòü ïðîäóêöèþ ñ ÷åòêî çàäàííûìè ïàðàìåòðàìè êà÷åñòâà. Áîëåå òîãî, â îñîáî îòâåòñòâåííûõ ìîìåíòàõ èçãîòîâëåíèå ìåäíûõ øèí ïðîèñõîäèò ïî ñîáñòâåííûì, èíîãäà îðèãèíàëüíûì, ðåøåíèÿì.
Íàïðèìåð, ÎÀÎ «ÊÓÇÎÖÌ» âûïóñêàåò êîëëåêòîðíûå ïîëîñû èç ñïëàâà ìåäè ñ ñåðåáðîì. Òàêîé ñïëàâ ïðåâîñõîäèò ìåäü ïî ýêñïëóàòàöèîííûì õàðàêòåðèñòèêàì, à â îòëè÷èå îò ñïëàâà ìåäè ñ êàäìèåì ÿâëÿåòñÿ ýêîëîãè÷åñêè ÷èñòûì. Çàâîä ïðîèçâîäèò è öåëûé ðÿä ýëåêòðîòåõíè÷åñêèõ ïðîôèëåé îòâåòñòâåííîãî íàçíà÷åíèÿ.  ÷àñòíîñòè ýòî ìåäíûå ïðÿìîóãîëüíûå ýëåêòðîòåõíè÷åñêèå ïðîôèëè, òàêèå, êàê ïîëóòâåðäûå øèíû, òâåðäûå øèíû ñ ïîâûøåííîé ÷èñòîòîé ïîâåðõíîñòè: øèíû ñ ïîëíûì çàêðóãëåíèåì ìàëûõ ñòîðîí ñå÷åíèÿ ðàçëè÷íîé òâåðäîñòè è äð.
Øèíû ïîëóòâåðäûå âûïóñêàþòñÿ äëÿ óäîâëåòâîðåíèÿ òðåáîâàíèé ÂS1432 áðèòàíñêèõ ñòàíäàðòîâ ïî êà÷åñòâó ïîâåðõíîñòè è ïîëó÷åíèÿ ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ, îòâå÷àþùèõ ïîëóòâåðäîìó ñîñòîÿíèþ. Øèíû èçãîòàâëèâàþòñÿ èç ïðåññîâàííîé çàãîòîâêè çà äâà ïðîõîäà âîëî÷åíèÿ ñ ïðîìåæóòî÷íûì îòæèãîì, à ÷èñòîâîå âîëî÷åíèå ïðîâîäèòñÿ ñ ïîíèæåííîé ñòåïåíüþ äåôîðìàöèè ïî ñðàâíåíèþ ñ òðàäèöèîííîé ñõåìîé èçãîòîâëåíèÿ òâåðäûõ øèí.
Øèíû ñ ïîâûøåííîé ÷èñòîòîé ïîâåðõíîñòè, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ ïîñëåäóþùåãî ýëåêòðîëèòè÷åñêîãî ïîêðûòèÿ èõ ñåðåáðîì, îáåñïå÷èâàþùåãî íàèáîëüøóþ ýëåêòðîïðîâîäíîñòü â ìåñòå êîíòàêòà, è ýòî äèêòóåò îñîáûå òðåáîâàíèÿ ê øåðîõîâàòîñòè èõ ïîâåðõíîñòè (Rz≤0,63 ìêì ïî ÃÎÑÒ 2789-73). Òðåáóåìûé çàêàç÷èêîì ïîêàçàòåëü øåðîõîâàòîñòè äîñòèãíóò íà ÊÓÇÎÖÌ öåëûì ðÿäîì òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðèåìîâ ïðèìåíåíèåì ïîâûøåííûõ ñóììàðíûõ îáæàòèé ïðè âîëî÷åíèè, äîïîëíèòåëüíîé ïîäãîòîâêîé ïîâåðõíîñòè ïðîòÿæêè ïåðåä ÷èñòîâûì âîëî÷åíèåì, ñîîòâåòñòâóþùåé îáðàáîòêîé êàíàëà ñïåöèàëüíîé ôîðìû ñîñòàâíûõ è ìîíîëèòíûõ âîëîê. Óêàçàííûé âûøå ãàðàíòèðîâàííûé óðîâåíü øåðîõîâàòîñòè (Rz≤0,63 ìêì) ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü íàíåñåíèå ïîêðûòèé çàäàííîé, îäíîðîäíîé ïî ïîâåðõíîñòè øèíû òîëùèíû. Òåì ñàìûì óäàåòñÿ ñîçäàòü êîíòàêòíûå ïîâåðõíîñòè, îáëàäàþùèå ìàëûì ïåðåõîäíûì ñîïðîòèâëåíèåì è âûñîêîé ýëåêòðîïðîâîäíîñòüþ.
Øèíû ñ ïîëíûì çàêðóãëåíèåì ìàëûõ ñòîðîí ñå÷åíèÿ, òî åñòü ñ ðàäèóñîì çàêðóãëåíèÿ, ðàâíûì ïîëîâèíå òîëùèíû øèíû îáëàäàþò îïðåäåëåííûìè ïðåèìóùåñòâàìè ïî ñðàâíåíèþ ñ òðàäèöèîííûìè: ïîâûøàåòñÿ èçíîñîñòîéêîñòü èçîëÿöèîííîãî ïîêðûòèÿ âñëåäñòâèå îòñóòñòâèÿ åãî èçãèáîâ â óãëàõ ïðîôèëÿ, äîñòèãàåòñÿ ñóùåñòâåííàÿ ýêîíîìèÿ ìåäè, óëó÷øàþòñÿ ïîêàçàòåëè ðàñïðåäåëåíèÿ òîêîâîé íàãðóçêè ïî ñå÷åíèþ øèíû.
×åðåç íåñêîëüêî ìåñÿöåâ îòíîøåíèÿ ðîññèéñêèõ ïðîèçâîäèòåëåé ýëåêòðîòåõíè÷åñêîé ïðîäóêöèè è èõ çàðóáåæíûõ êîíêóðåíòîâ äîëæíû ïåðåéòè â íîâóþ ñòàäèþ. Ýòî ñâÿçàíî ñî âñòóïëåíèåì â ÂÒÎ. Ñ îäíîé ñòîðîíû, âñòóïëåíèå â ÂÒÎ îòêðûâàåò ïåðåä ðîññèéñêèìè ïðîèçâîäèòåëÿìè âíåøíèé ðûíîêÑ äðóãîé ñòîðîíû, âñòóïëåíèå â ÂÒÎ îçíà÷àåò îáÿçàòåëüíîå ñíèæåíèå ââîçíûõ ýêñïîðòíûõ ïîøëèí, êîòîðûå äîëæíû óìåíüøèòüñÿ çà 3-4 ãîäà ÷óòü ëè íå â ïîëòîðà ðàçà. È ãëàâíàÿ êîíêóðåíöèÿ áóäåò â êà÷åñòâå ïðîäóêöèè.
Í. Àëåêñàíäðîâ. Ìåòàëëû è öåíû
Без проводников — никуда
Медь (лат. Cuprum) — один из семи металлов, узнаваемых с глубокой древности. Значимые припасы медных руд находятся в США, Чили, Рф (Урал), Казахстане (Джезказган), Канаде, Замбии и Заире.
Медь заходит в состав более 150 минералов, промышленное применение отыскали 17 из них, в том числе: борнит (Cu5FeS4), халькопирит (медный колчедан — CuFeS2), халькозин (медный блеск — Cu2S), ковеллин (CuS), малахит (Cu2(OH)2[CO3]). Переработка сульфидных руд дает около 80% от всей добываемой меди.
В природе Встречается и самородная медь.
Незапятнанная медь — ковкий и мягкий металл в изломе розоватого цвета, довольно тяжкий, хороший проводник тепла и электричества, просто подвергается обработке давлением. Конкретно эти свойства позволяют использовать изделия из меди в электротехнике — в настоящее время более 70% всей производимой меди идет на выпуск электротехнических изделия. Для изделий с максимальной электропроводностью, употребляют так именуемую «безкислородную» медь. В иных случаях пригодна и технически незапятнанная медь, содержащая 0,02-0,04% кислорода.
Главные свойства меди: удельный вес — 8,93 г/cм3, температура плавления — 1083°С, удельное электронное сопротивление меди при 20°С 0,0167 Ом*мм2/м. Незапятнанная медь обладает высочайшей электронной проводимостью (на втором месте после серебра). Конкретно это качество меди употребляют в промышленности для производства электротехнических шин из меди.
Медные шины делаются по ГОСТ 434-78. Состояния в котором поставляются медные шины потребителю: не отожженная (маркировка — Т-твердое), отожженным (М-мягкое) и ТВ-твердые шины, сделанные из бескислородной меди.
В деформированном состоянии крепкость меди выше, чем у отожженного металла, а значения электропроводности понижены.
Сплавы, повышающие крепкость и улучшающие другие характеристики меди, получают введением в нее добавок, таких, как цинк, олово, кремний, свинец, алюминий, марганец, никель. На сплавы идет более 30% меди.
Латуни — сплавы меди с цинком (меди от 60 до 90% и цинка от 40 до 10%) — прочнее меди и менее подвержены окислению. При присадке к латуни кремния и свинца увеличиваются ее антифрикционные свойства, при присадке олова, алюминия, марганца и никеля растет противокоррозийная стойкость. Листы, литые изделия употребляются в машиностроении, в особенности в химическом, в оптике и приборостроении, в производстве сеток для целлюлознобумажной индустрии.
Бронзы. Ранее бронзами называли сплавы меди (80-94%) и олова (20-6%). В настоящее время создают безоловянные бронзы, называемые по главному вослед за медью компоненту.
Дюралевые бронзы содержат 5-11% алюминия, владеют высочайшими механическими качествами в сочетании с антикоррозийной стойкостью.
Свинцовые бронзы, содержащие 25-33% свинца, употребляют приемущественно для производства подшипников, работающих при больших давлениях и больших скоростях скольжения.
Кремниевые бронзы, содержащие 4-5% кремния, используют как дешевенькие заменители оловянных бронз.
Бериллиевые бронзы, содержащие 1,8-2,3% бериллия, отличаются твердостью после закалки и высокой упругостью. Их применяют для производства пружин и пружинящих изделий.
Кадмиевые бронзы — сплавы меди с небольшим количества кадмия (до1%) — употребляют при производстве троллейных проводов, для производства арматуры водопроводных и газовых линий и в машиностроении.
Припои — сплавы цветных металлов, используемые при пайке для получения цельного паяного шва. Посреди жестких припоев известен медносеребряный сплав (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; остальное — цинк).
В России медные шины изготавливают нескольких заводов: Каменск-Уральский ОЦМ, Кольчугинский ОЦМ, Кировский ОЦМ.
Мировое создание меди в 2007 году подросло на 2,5% по сравнению с 2006 г. и составило 17,76 млн. тонн. Потребление меди в 2007 году подросло на 4%, при всем этом медное потребление Китая взлетело на 25% за год, в то время как медное потребление в США резко свалилось на 20%.
Алюминий и его сплавы
Алюминий и ряд сплавов на его базе находят применение в электротехнике, благодаря неплохой электропроводности, коррозионной стойкости, маленькому удельному весу, и, что важно, наименьшей ценой, по сравнению с медью и ее проводниковыми сплавами.
В зависимости от величины удельного электросопротивления, дюралевые сплавы подразделяют на проводниковые и сплавы с повышенным электронным сопротивлением.
Удельная электронная проводимость электротехнического алюминия марок А7Е и А5Е составляет порядка 60% от проводимости отожженной меди по международному эталону. Технический алюминий АД0 и электротехнический А5Е употребляют для производства проводов, кабелей и шин. Применение в электротехнической индустрии получили низколегированные сплавы алюминия системы Al-Mg-Si АД31, АД31Е.
В земной коре содержится 8,8% алюминия. Это 3-ий по распространенности в природе элемент после кислорода и кремния и первый — посреди металлов. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд. Понятно несколько сотен минералов Al (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и другие). Важный минерал алюминия — боксит содержит 28-60% глинозема — оксида алюминия Al2O3.
В чистом виде алюминий в первый раз был получен датским физиком Х. Эрстедом в 1825 году, хотя и является самым всераспространенным металлом в природе.
Создание алюминия осуществляется электролизом глинозема Al2O3 в расплаве криолита NaAlF4 при температуре 950°C.
Главные свойства алюминия: плотность — 2,7×103 кг/м3, удельная теплоемкость алюминия при 20°C — 0,21 кал/град, температура плавления — 658,7°C, температура кипения алюминия — 2000°C, коэффициент линейного расширения алюминия (при температуре около 20°C) : — 22,9 × 106(1/град)
Сплавы алюминия, повышающие его крепкость и улучшающие другие характеристики, получают введением в него легирующих добавок, таких, как медь, кремний, магний, цинк, марганец.
Дуралюмин (дюраль, дюралюминий, от названия германского городка, где было начато промышленное создание сплава) — плав алюминия (база) с медью (Cu: 2,2-5,2%), магнием (Mg: 0,2-2,7%) марганцем(Mn: 0,2-1%). Подвергается закалке и старению, нередко плакируется алюминием. Является конструкционным материалом дла авиационного и транспортного машиностроения.
Силумин — легкие литейные сплавы алюминия (база) с кремнием (Si: 4-13%), время от времени до 23% и некоторыми другими элементами: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Из него изготавливают детали сложной конфигурации, приемущественно в авто- и авиастроении.
Магналии — сплавы алюминия (база) с магнием (Mg: 1-13%) и другими элементами, владеющие высочайшей коррозийной стойкостью, неплохой свариаемостью, высочайшей пластичностью. Из них изготавливают фасонные отливки (литейные магналии), листы, проволоку, заклепки и т. д. (деформируемые магналии).
По широте внедрения сплавы алюминия занимают 2-ое место после стали и чугуна.
Несколько увлекательных фактов про алюминий:
в теле взрослого человека находится до 140 мг алюминия,
1 кг алюминия в автомобиле сберегает более 10 л бензина на каждые 200 тысяч км,
алюминий содержится даже в яблоках — до 150 мг/кг,
каждый 20-й из атомов, слагающих верхнюю оболочку нашей планеты — это атом алюминия,
дневная потребность взрослого человека в алюминии оценивается в 2,45 мг.
При более низкой удельной проводимости (около 56% от отожженной меди), дюралевые проводниковые сплавы имеют то же предназначение, что и электротехнический алюминий. Такие сплавы употребляют для обеспечения требований высочайшей прочности, ползучести и др. специальных требований. Дюралевые шины изготавливают по ГОСТ 15176-89 из сплавов АД31 и АД31Т, пореже АД0.
Мировое потребление первичного алюминия в 2007 г. составило 37,52 млн. тонн, что на 3,184 млн. тонн (либо на 9,3%) больше, чем в 2006 г. Мировое создание первичного алюминия подросло в 2007 г. на 4,024 млн. тонн по сравнению с 2006 г. и достигнуло 38,02 млн. тонн.
Производители медной продукции
Наикрупнейший производитель меди на российском рынке — ГМК «Норильский никель»
2-ой по величине производитель меди в нашей стране — холдинг УГМК.
3-ий большой игрок русского рынка — «Русская медная компания». В состав ЗАО «Русская медная компания» входят 11 предприятий, действующих в четырех областях Рф, а также на территории Казахстана
На рынке находятся медные шины нескольких заводов: Каменск-Уральского ОЦМ, Кольчугинского ОЦМ, Артемовского ОЦМ, Кировского ОЦМ. Кировский и Кольчугинский ОЦМ входят в состав ОАО «УГМК».
Технологии и цены
Так, как разработка производства медных шин известна, и на всех заводах фактически схожа, для потребителя на первый план выступает соотношение стоимость/качество. Российские предприятия — фавориты отрасли в настоящее время выпускают доброкачественную продукцию и соревнуются меж собой, в основном, по цене. Но, говоря о качестве медных шин, необходимо отметить, что примеси даже в очень малозначительных количествах значительно понижают электропроводность меди. Потому браку тут не место.
В то же время забугорными и отечественными предприятиями предлагаются новаторские решения, дозволяющие выпускать продукцию с четко данными параметрами свойства. Более того, в особо ответственных моментах изготовка медных шин происходит по собственным, время от времени необычным, решениям.
К примеру, ОАО «КУЗОЦМ» выпускает коллекторные полосы из сплава меди с серебром. Таковой сплав превосходит медь по эксплуатационным чертам, а в отличие от сплава меди с кадмием является экологически незапятнанным. Завод производит и целый ряд электротехнических профилей ответственного предназначения. В частности это — медные прямоугольные электротехнические профили, такие, как полутвердые шины, твердые шины с повышенной чистотой поверхности: шины с полным закруглением малых сторон сечения различной твердости и др.
Шины полутвердые выпускаются для ублажения требований ВS1432 британских эталонов по качеству поверхности и получения механических параметров, отвечающих полутвердому состоянию. Шины делаются из прессованной заготовки за два прохода волочения с промежуточным отжигом, а чистовое волочение проводится с пониженной степенью деформации по сравнению с традиционной схемой производства жестких шин.
Шины с повышенной чистотой поверхности, созданные для следующего электролитического покрытия их серебром, обеспечивающего самую большую электропроводность в месте контакта, и это диктует особенные требования к шероховатости их поверхности (Rz≤0,63 мкм по ГОСТ 2789-73). Требуемый заказчиком показатель шероховатости достигнут на КУЗОЦМ целым рядом технологических приемов — применением завышенных суммарных обжатий при волочении, дополнительной подготовкой поверхности протяжки перед чистовым волочением, соответственной обработкой канала специальной формы составных и монолитных волочил. Обозначенный выше гарантированный уровень шероховатости (Rz≤0,63 мкм) позволяет обеспечить нанесение покрытий данной, однородной по поверхности шины толщины. Тем удается сделать контактные поверхности, владеющие малым переходным сопротивлением и высокой электропроводностью.
Шины с полным закруглением малых сторон сечения, то есть с радиусом закругления, равным половине толщины шины владеют определенными преимуществами по сравнению с традиционными: увеличивается износостойкость изоляционного покрытия вследствие отсутствия его извивов в углах профиля, достигается значимая экономия меди, улучшаются характеристики рассредотачивания токовой нагрузки по сечению шины.
Через несколько месяцев дела русских производителей электротехнической продукции и их зарубежных соперников должны перейти в новую стадию. Это связано со вступлением в ВТО. С одной стороны, вступление в ВТО открывает перед русскими производителями наружный рынокС другой стороны, вступление в ВТО значит непременное понижение ввозных экспортных пошлин, которые должны уменьшиться за 3-4 года чуть ли не в полтора раза. И главная конкурентность будет в качестве продукции.
Н. Александров. Металлы и цены