Varför använda koppar? Vilka är dess huvudsakliga egenskaper?
Koppar har utmärkt elektrisk och termisk ledningsförmåga, rankad först bland alla tekniska metallmaterial. Detta är den huvudsakliga grunden för dess centrala roll i det nuvarande elektrifierings- och elektroniska informationssamhället. Koppar har också många utmärkta omfattande egenskaper: den har stark korrosionsbeständighet mot atmosfären, havsvatten, jord och många kemiska medier; den används i strukturen för att vara både styv och flexibel, elastisk, friktionsbeständig och slitstark; den har ett färgstarkt utseende och är en symbol för enkelhet och elegans som människor älskar. Förutom de ovan nämnda många prestandaegenskaperna har den också en rad goda bearbetnings-, gjutnings-, svetsnings-, lättskärnings- och andra processegenskaper, vilket gör den ekonomisk och allmänt använd.
- Bostadsbyggandet står för 48 %: inklusive: rörledningssystem (vatten, värme, gas, brandsprinkler, etc.); bostäder (luftkonditioneringsapparater, kylskåp, etc.); byggnadsdekoration (tak, tråg, dekorationer etc.); kommunikationslinjer (ljud, bild, data, etc.); strömförsörjningssystem.
--Utrustningsproduktionen står för 41 %: inklusive: industriell utrustning (motorer, transformatorer, etc.); transportverktyg (bilar, järnvägar, flygplan, etc.); elektroniska anordningar; lätta industriprodukter (hushållsapparater, instrument, verktyg, etc.)
--Infrastruktur står för 11 %: inklusive: storskaliga projekt (transportanläggningar, petrokemisk industri, gruv- och metallurgiindustri, etc.); kraftindustri (kraftöverföring, kraftdistribution, etc.); kommunikationsnät.
Det är värt att notera att bostadsbyggandet är direkt relaterat till förbättringen av människors produktionsnivå, och användningen av koppar i detta avseende står för den största andelen; särskilt mitt land ser bostadsbyggande som en viktig länk för att driva utvecklingen av hela den nationella ekonomin. Det kan ses att aktivt främjande av användningen av koppar spelar en viktig roll i den nationella ekonomin och människors försörjning.
A. Tillämpning inom elbranschen
※ Kraftöverföring
En stor mängd starkt ledande koppar förbrukas vid kraftöverföring, främst för kraft, ledningar och kablar, bussar, transformatorer, strömbrytare, plug-in komponenter och kontakter, etc.
I överföringsprocessen av ledningar och kablar slösas elektrisk energi på grund av motståndsuppvärmning. Ur energibesparings- och ekonomiperspektivet främjas för närvarande standarden för "optimalt kabeltvärsnitt" i världen. Standarden för "optimalt kabeltvärsnitt" tar hänsyn till både engångsinstallationskostnaden och strömförbrukningen, och förstorar kabelstorleken på lämpligt sätt för att uppnå energibesparing och de bästa omfattande ekonomiska fördelarna. Enligt den nya standarden är kabeltvärsnittet ofta mer än fördubblat än den gamla standarden, vilket kan uppnå en energibesparingseffekt på cirka 50 %.
Under den senaste tiden, på grund av bristen på stål i mitt land, med tanke på att den specifika vikten hos aluminium endast är 30 % av koppar, har åtgärder vidtagits för att ersätta koppar med aluminium i överliggande högspänningsledningar i hopp att minska vikten. För närvarande, ur ett miljöskyddsperspektiv, kommer flygledningar att omvandlas till att lägga jordkablar. I det här fallet har aluminium nackdelarna med dålig ledningsförmåga och större kabelstorlek jämfört med koppar, och det bleknar i jämförelse.
Av samma anledning är det också ett klokt val att ersätta aluminiumlindningstransformatorer i USA och Japan med energisnåla och effektiva kopparlindningstransformatorer.
※ Motortillverkning
Inom motortillverkning används högkonduktivitet och höghållfasta kopparlegeringar i stor utsträckning. De huvudsakliga koppardelarna är statorer, rotorer och axelhuvuden. I stora motorer kyls lindningarna med vatten eller vätgas, vilket kallas dubbelvattenkylning eller vätekylningsmotorer, vilket kräver långa ihåliga trådar.
Motorer är stora användare av el och står för cirka 60 % av den totala elförsörjningen. Den ackumulerade elräkningen för en motor är mycket hög. I allmänhet når den kostnaden för själva motorn inom de första 500 timmarna av drift, vilket motsvarar 4 till 16 gånger kostnaden inom ett år, och kan nå 200 gånger kostnaden under hela arbetslivet. En liten ökning av motoreffektiviteten kan inte bara spara energi, utan också få betydande ekonomiska fördelar. Utveckling och tillämpning av högeffektiva motorer är ett hett ämne i världen idag. Eftersom energiförbrukningen inuti motorn huvudsakligen kommer från lindningens motståndsförlust; därför är ökning av tvärsnittet av koppartråd en nyckelåtgärd för att utveckla högeffektiva motorer. På senare år har vissa högeffektiva motorer som har utvecklats först ökat användningen av kopparlindningar med 25 % till 100 % jämfört med traditionella motorer. För närvarande finansierar det amerikanska energidepartementet ett utvecklingsprojekt för att använda gjuten kopparteknik för att tillverka motorrotorer.
※ Kommunikationskablar
Sedan 1980-talet, på grund av fördelarna med stor strömkapacitet hos optiska fiberkablar, har de kontinuerligt ersatt kopparkablar på kommunikationsstamledningar och har snabbt marknadsförts och tillämpats. Det behövs dock fortfarande en stor mängd koppar för att omvandla elektrisk energi till ljusenergi och för att mata in ledningarna till användarna. Med utvecklingen av kommunikationsbranschen blir människor alltmer beroende av kommunikation, och efterfrågan på optiska fiberkablar och koppartrådar kommer att fortsätta att öka.
※ Elledningar för bostäder
Under de senaste åren, med förbättringen av människors levnadsstandard i mitt land, har hushållsapparater snabbt populariserats och elbelastningen i bostäder har ökat snabbt. mitt lands elförbrukning för bostäder kommer fortfarande att utvecklas mycket i framtiden, vilket avsevärt har ökat användningen av koppartrådar.
B. Tillämpning inom elektronikindustrin
Elektronikindustrin är en framväxande industri. I dess blomstrande utvecklingsprocess utvecklas ständigt nya produkter och nya användningsområden för stål. För närvarande har dess tillämpning utvecklats från vakuumenheter och tryckta kretsar till mikroelektronik och integrerade halvledarkretsar.
※ Vakuumenheter
Vakuumanordningar är huvudsakligen högfrekventa och ultrahögfrekventa sändarrör, vågledare, magnetroner, etc., som kräver syrefri koppar med hög renhet och dispersionsförstärkt syrefri koppar.
※ Tryckta kretsar
Koppartryckta kretsar görs genom att klistra kopparfolie på en plastplatta som stöd med kopparfolie som yta; skriva ut kretskopplingsschemat på kopparplattan genom att fotografera; ta bort överflödiga delar genom att etsa och lämna de sammankopplade kretsarna. Slå sedan hål vid anslutningen med utsidan på det tryckta kretskortet, sätt in terminalerna på de diskreta komponenterna eller andra delar och svetsa dem på denna öppning så att en komplett krets monteras. Om dopppläteringsmetoden används kan svetsningen av alla fogar slutföras på en gång. På detta sätt, för de tillfällen som kräver fin layout av kretsar, såsom radio, TV, dator, etc., kan användningen av tryckta kretsar spara mycket arbete vid kabeldragning och fixering av kretsar; därför används den flitigt och kräver en stor mängd kopparfolie. Dessutom krävs olika kopparbaserade hårdlödningsmaterial med låga priser, låga smältpunkter och god flytbarhet vid anslutning av kretsar.
※ Integrerad krets
Kärnan i mikroelektroniktekniken är den integrerade kretsen. Integrerad krets hänvisar till en miniatyriserad krets som använder halvledarkristallmaterial som substrat (chips) och använder speciell processteknik för att integrera de komponenter och sammankopplingar som utgör kretsen inuti, på ytan eller på substratet. Denna mikrokrets är tusentals gånger mindre i storlek och vikt än den mest kompakta diskreta komponentkretsen i sin struktur. Dess utseende har orsakat en enorm förändring av datorer och har blivit grunden för modern informationsteknik. De ultrastorskaliga integrerade kretsarna som har utvecklats hittills har ett antal transistorer som kan göras på en enda chiparea som är mindre än en tumnagel och når hundratusentals eller till och med miljoner. Nyligen har IBM (International Business Machines Corporation), ett världskänt dataföretag, gjort ett genombrott genom att använda koppar för att ersätta aluminium i kiselchips som sammankopplingar. Den här nya typen av kopparmikrochip kan uppnå en prestandavinst på 30 %, kretslinjestorleken kan minskas till 0,12 mikron och antalet transistorer integrerade på ett enda chip kan nå 2 miljoner. Detta har öppnat upp en ny situation för tillämpningen av den urgamla metallen koppar inom det senaste teknikområdet för integrerade halvledarkretsar.
※ Blyram
För att skydda den normala driften av integrerade kretsar eller hybridkretsar är det nödvändigt att paketera dem; och vid förpackning leds ett stort antal kontakter i kretsen ut ur den förseglade kroppen. Dessa ledningar måste ha en viss styrka och utgöra det bärande skelettet för den integrerade paketkretsen, som kallas en ledningsram. I faktisk produktion, för höghastighets- och massproduktion, stämplas blyramar vanligtvis kontinuerligt på en metallremsa i ett specifikt arrangemang. Rammaterialet står för 1/3 till 1/4 av den totala kostnaden för den integrerade kretsen, och mängden som används är stor; därför måste det ha en låg kostnad.
Kopparlegering är billig, har hög hållfasthet, elektrisk ledningsförmåga och värmeledningsförmåga, utmärkt bearbetningsprestanda, nålsvetsning och korrosionsbeständighet. Dess prestanda kan kontrolleras inom ett brett spektrum genom legering och kan bättre uppfylla prestandakraven för blyramar. Det har blivit ett viktigt material för blyramar. Det är för närvarande det mest använda materialet i mikroelektroniska enheter.
