Innehåll
Du kanske känner till metallkoppar bäst från äldre pennies, som är gjorda av koppar och andra metaller. Men koppar spelar många avgörande roller runt om i världen på grund av dess unika egenskaper. En av dessa egenskaper är dess konduktivitet eller dess förmåga att leda elektricitet. Koppars höga konduktivitet gör den idealisk för elektriska ändamål.
TL; DR (för lång; läste inte)
Koppar är en icke-dyrbar, rödguldfärgad metall med hög elektrisk ledningsförmåga. I själva verket är kopparnas konduktivitet så hög att det anses vara den standard med vilken andra icke-ädla metaller och legeringar jämförs. Konduktiviteten hos koppar påverkas av tillsatsen av andra metaller för att göra legeringar.
Egenskaper hos koppar
Koppar är en attraktiv rödguldfärgad metall. Det heter koppar efter det gamla engelska ordet "coper", som härstammar från "Cyprium aes", som är det latinska ordet för en metall från Cypern. Koppars atomsymbol är "Cu", och dess atomnummer är 29. Koppar var den första metall som människor någonsin arbetat. Så småningom upptäckte människor att om de kombinerade koppar med metallplattan, kunde de skapa en ny typ av metall som kallas brons. Detta lanserade det vi kallar bronsåldern, där civilisationen hoppade fram med hjälp av metallkoppar. Brons användes i valuta och verktyg som hjälpte till att förändra samhället.
Koppar finns ofta vid sidan av svavel. Viktiga källor till koppar inkluderar chalcopyrite och bornite. Koppar extraheras från brytad kopparsulfidmalm genom smältning och därefter raffinering via elektrolys.
En användbar egenskap hos koppar är dess duktilitet eller förmåga att sträckas. Koppar kan dras och vridas, men det kommer inte att gå sönder. Detta gör den idealisk för användning som tråd. Koppar är en formbar metall, vilket betyder att den lätt kan formas och manipuleras. Som sådan är den något mjuk. En annan egenskap hos koppar är dess utmärkta förmåga att leda värme. Koppar undergår inte korrosion som vissa andra metaller och oxiderar inte eller rostar som järn. Koppar är faktiskt motståndskraftigt mot många organiska föreningar, och den kanske mest värdefulla egenskapen är dess höga konduktivitet.
Koppar är en utmärkt metall för bearbetning och fog, eftersom det är lätt att forma och löd. Dessutom är en utmärkt och värdefull kopparegenskap dess förmåga att återvinnas. Det spelar ingen roll om en kopparkälla kommer från en gruva eller från återvinningsmaterial. Dess många användbara egenskaper kvarstår oavsett källa.
Legeringar är blandningar av metaller, såsom blandningen av koppar och tenn för att göra brons, vilket är en hårdare metall än koppar. Metalllegeringar har några av samma egenskaper som deras modermetaller, men de kan också visa sig vara väldigt olika beteende. Legeringsblandningar kan till exempel påverka den elektriska ledningsförmågan hos metaller. Kombinationen av olika metaller med koppar resulterar i unika egenskaper för varje legering. När koppar kombineras med silver, har den resulterande legeringen många av samma egenskaper som ren koppar. Men om koppar kombineras med fosfor, uppträder den resulterande legeringen på ett helt annat sätt.
Olika kopparlegeringar ger olika användningar. Ofta tillverkas legeringar antingen för att stärka koppar eller öka dess elektriska ledningsegenskaper.
Konduktivitet av koppar
Ledningsförmåga hos metaller avser förmågan hos metaller att leda elektricitet. Konduktiviteten kan förändras med tillsats av andra metaller, till exempel vid tillverkning av legeringar. Metallen med den största konduktiviteten är ädelmetallsilver. Silvers kostnad förhindrar att det är ekonomiskt hållbart för elektrisk användning i stor skala. Bland icke-ädelmetaller är koppar- eller Cu-konduktivitet den högsta. Det betyder att koppar kan ha mer elektrisk ström än andra icke-ädelmetaller. Faktum är att konduktiviteten för andra icke-ädelmetaller jämförs med koppar eftersom koppar har blivit den ultimata standarden.
Konduktivitetsstandarden kallas International Anneals Copper Standard, eller IACS. Andelen IACS av ett ämne hänvisar till dess elektriska konduktivitet, och ren koppars IACS-procent anses 100 procent. Däremot är ledningsförmågan hos aluminiumrankar med 61 procent IACS. Cu-konduktivitet påverkas av tillsatsen av olika metaller för att bilda legeringar. Kopparlegeringar med mer än 99,3 procent kopparinnehåll kallas "Koppar". Vissa legeringar innehåller mycket höga procentandelar koppar, och de kallas "Höga kopparlegeringar." Medan andelen koppar påverkar Cu-konduktiviteten påverkas det mest påfallande av vad typ av material det kombineras med. En avvägning sker vanligtvis när coppery-legeringar görs starkare. I allmänhet har dessa legeringar lägre konduktivitet.
Cu-ETP (Electronic Touch Pitch) har 100 procent IACS och är beteckningen för den typ av koppar som används i ledningar, kablar och bussstänger. Gjutet koppar, eller Cu-C, är 98 procent IACS, så det är också högt i konduktivitet. När tenn, magnesium, krom, järn eller zirkonium läggs till för att göra legeringar med koppar, stiger metallens styrka, men dess konduktivitet sjunker. Exempelvis har koppar-tenn eller CuSnO.15 en Cu-konduktivitet så låg som 64 procent IACS. Beroende på legeringsfunktion kan Cu-konduktiviteten sjunka avsevärt. Det finns fortfarande legeringar som ger både god bearbetbarhet och hög konduktivitet kombinerat. Exempel på hans inkluderar koppar-tellurium (CuTep) och koppar-svavel (CuSP) -legeringar. Deras konduktiviteter varierar från 64 till 98 procent IACS. Dessa legeringar visar sig vara mycket användbara för halvledarfästen och motståndssvetsspetsar. Ibland kräver kopparbaserade material hög hårdhet och styrka med måttlig Cu-konduktivitet; ett exempel är en blandning av koppar, nickel och kisel, vilket ger en Cu-konduktivitet på 45 till 60 procent IACS. I skalan med låg konduktivitet är mässing kopparlegeringar som är utmärkta för gjutning. Deras andel av IACS svävar runt 20. Ett exempel på dessa låg Cu-konduktivitetslegeringar är koppar-zink. Ibland ger en balanserad legering låg till måttlig Cu-konduktivitet, vilket är användbart för elektriska behov. Koppar-zink mässingar faller inom denna kategori, och deras konduktivitet varierar från 28 till 56 procent IACS. Kopparens stora mångsidighet och dess förmåga att bilda användbara legeringar med så många olika metaller är otroligt.
Eftersom Cu-konduktiviteten är så hög, är dess förmåga att överföra värme också ganska hög. Att göra kopparlegeringar med hög konduktivitet kräver att legeringar är motståndskraftiga mot överhettning när de har elektrisk ström. Detta är avgörande för energiöverföring, eftersom högre värme kommer att påverka motståndet.
Användning av koppar
Koppar används på många sätt, både fysiskt och biologiskt. Det används också inom jordbruket som ett gift. Kopparlösningar används ofta som en del av kemiska tester. I kroppen spelar koppar en roll som ett väsentligt element som är nödvändigt för energiöverföring i celler. Vissa kräftdjur använder till och med koppar istället för järn som sin primära syretransportör.
Koppar används naturligtvis för att göra mynt; äldre pennies är ett exempel. Faktum är att de flesta mynt innehåller minst lite koppar i dem.
Koppar används mest för överföring och leverans av el till alla vardagliga saker du använder. Koppar används i stor utsträckning för elektriska ledningar, konstruktion, maskiner, telekommunikation, kraftöverföring, transport och andra industriella användningar. Det kan användas för kablar, transformatorer och kopplingsdelar. Koppar används också i datorer och mikrokretsar.
När marknaden för hållbar energi växer ökar också efterfrågan på koppar. Koppar är extremt användbart i många områden och kan också återvinnas om och om igen. Därför är det en viktig komponent i system för förnybar energi. Faktum är att sol-, vind- och elfordonsindustrin förlitar sig på koppar för att ansluta dem till elnätet. Elektriska fordon kräver mycket mer koppar än gasdrivna fordon. Koppars höga konduktivitet gör det mycket effektivt. Det verkar lämpligt att den äldsta använda metallen av människor kommer att fortsätta att erbjuda fördelar långt in i framtiden.