Основные физико-химические свойства меди, общие сведения о методе получения, основные области применения.

Преимущества меди, обеспечивающие ей широкое применение в качестве проводникового материала, следующие: 1) малое удельное сопротивление (из всех металлов только серебро имеет несколько меньшее удельное сопротивление, чем медь); 2) достаточно высокая механическая прочность; 3) удовлетворительная в большинстве случаев применения стойкость по отношению к коррозии (медь окисляется на воздухе даже в условиях высокой влажности значительно медленнее, чем, например, железо; интенсивное окисление меди происходит только при повышенных температурах);4)хорошая обрабатываемость: медь прокатывается в листы, ленты и протягивается в проволоку, толщина которой может быть доведена до тысячных долей миллиметра; 5) относительная легкость пайки и сварки.

В электровакуумном производстве применяют более чистую медь. Медь ре кристаллизируется при температуре 270° С. Влияние отжига на свойства меди таковы, что при отжиге значительнее изменяются механические свойства меди и слабее меняется ее удельное сопротивление. Как проводниковый материал используют твердую и мягкую медь. При холодной протяжке получают твердую медь (МТ), которая благодаря влиянию наклепа имеет высокий предел прочности при растяжении (360 – 390 МПа) и малое относительное удлинение перед разрывом, а также обладает твердостью и упругостью при изгибе; проволока из твердой меди не пружинит. Если же медь подвергать отжигу, т.е. нагреву до нескольких сот градусов с последующим охлаждением, то получится мягкая медь (ММ), которая сравнительно пластична, имеет малую твердость и небольшую прочность (260 – 280 МПа), но весьма большое удлинение при разрыве и более высокую удельную проводимость.

Медь получают чаще всего путем переработки сульфидных руд. После ряда плавок руды и обжигов с интенсивным дутьем медь, предназначенная для электротехнических целей, обязательно проходит процесс электролитической очистки. Полученные после электролиза катодные пластины меди переплавляют в болванки массой 80-90 кг, которые прокатывают и протягивают в изделия требующегося поперечного сечения. При изготовлении проволоки, болванки сперва подвергают горячей прокатке в так называемую катанку диаметром 6,5-7,2 мм; затем катанку протравливают в слабом растворе серной кислоты, чтобы удалить с ее поверхности окись меди CuO, образовавшуюся при нагреве, и затем уже протягивают без подогрева в проволоку нужных диаметров – до 0,03-0,02 мм.

Твердую медь употребляют там, где надо обеспечить особо высокую механическую прочность, твердость и сопротивляемость истиранию; для контактных проводов, для шин распределительных устройств, для коллекторных пластин электрических машин и пр.

Мягкую медь в виде проволок круглого и прямоугольного сечения применяют главным образом в качестве токопроводящих жил кабелей и обмоточных проводов, где важна гибкость и пластичность (не должна пружинить при изгибе), а не прочность.

Задача № 1 (проводниковый материал).

Определить сопротивление проволочного резистора, выполненного из медного провода длиной 10 метров и сечением 0,05 мм2

Решение:

Сопротивление постоянному току медного провода прямо пропорционально длине провода и обратно пропорционального площади поперечного сечения:

Где R – сопротивление в Ом,

– удельное сопротивление меди (0,01754 мкОм×м),

l – длина проводника (10 м),

S – площадь поперечного сечения проводника (0,05 мм2).

Подставляя значения в формулу, получим: