موصل النحاس وخصائص النحاس

نحاس تم استخدامه في الأسلاك منذ اختراع المغناطيس الكهربائي والتلغراف في عشرينيات القرن التاسع عشر ، كما أدى اختراع الهاتف في عام 1876 إلى زيادة الحاجة إلى الأسلاك النحاسية كموصل كهربائي.يعتبر النحاس موصلًا كهربائيًا في العديد من فئات الأسلاك ، ويستخدم الأسلاك النحاسية في التوليد والنقل والتوزيع والاتصالات والدوائر الإلكترونية وأنواع لا حصر لها من المعدات الكهربائية ، كما تستخدم النحاس وسبائكه في إجراء التلامسات الكهربائية. هي السوق الأكثر أهمية بالنسبة لصناعة النحاس ، حيث يتم استخدام حوالي نصف النحاس المستخرج في صناعة موصلات الأسلاك والكابلات.

خواص النحاس

التوصيل الكهربائي:

تقيس الموصلية الكهربائية قدرة مادة ما على نقل الشحنة الكهربائية ، وهذه خاصية أساسية في أنظمة الأسلاك الكهربائية ، حيث يتمتع النحاس بأعلى موصلية لجميع المعادن غير النبيلة: عند درجة حرارة 20 درجة مئوية ، مقاومة النحاس = 16.78 نانو متر.تساعد نظرية المعدن الصلب في تفسير الموصلية الكهربائية العالية بشكل غير عادي للنحاس ، ففي ذرات النحاس يكون نصف نطاق الطاقة الخارجي أو شريط التوصيل نصف ممتلئ فقط ، لذا فإن العديد من الإلكترونات قادرة على حمل التيار. الأسلاك النحاسية ، يتم تسريع توصيل الإلكترونات إلى الطرف الموجب ، وبالتالي توليد تيار كهربائي. تواجه هذه الإلكترونات مقاومة عن طريق الاصطدام بذرات الشوائب ، والشواغر ، وأيونات الشبكة ، والعيوب. يعني المسار الحر 'يتناسب عكسيا مع مقاومة المعدن. النحاس فريد من نوعه في مساره الحر الطويل (حوالي 100 مسافة ذرية في درجة حرارة الغرفة). مع تبريد النحاس ، هذا يعني أن المسار الحر يزداد بسرعة.

بسبب الموصلية الممتازة ، يصبح النحاس الملدن هو المعيار الدولي لجميع الموصلات الكهربائية الأخرى. في عام 1913 ، حددت اللجنة الكهروتقنية الدولية موصلية النحاس النقي تجاريًا في معيارها الدولي للنحاس الملدن على أنه 100٪ IACS = 58.0 MS / m ، مع انخفاض بنسبة 0.393٪ / درجة مئوية عند 20 درجة مئوية مع تحسن النقاء التجاري خلال القرن الماضي ، تتجاوز الموصلات النحاسية المستخدمة في بناء الأسلاك الكهربائية بشكل عام معيار IACS بنسبة 100٪ قليلاً.

درجة النحاس الأساسية المستخدمة في التطبيقات الكهربائية هي النحاس المقوى بالتحليل الكهربائي (ETP) (CW004A أو ASTM رقم C11040).هذا النحاس نقي بنسبة 99.90٪ على الأقل وله موصلية لا تقل عن 101٪ IACS. يحتوي نحاس ITP على كمية صغيرة من الأكسجين (0.02 إلى 0.04٪). إذا كان النحاس عالي التوصيل مطلوبًا للحام أو اللحام بالنحاس أو للاستخدام في تقليل الأجواء ، يمكن استخدام النحاس الخالي من الأكسجين النقي الإضافي (CW008A أو ASTM التعيين C10100) ؛ فهو يزيد الموصلية بحوالي 1٪ (أي إلى 101٪ على الأقل من IACS).

العديد من المعادن الموصلة لها كثافة أقل من النحاس ، ولكنها تتطلب مقاطع عرضية أكبر لتحمل نفس التيار ، وقد لا تكون متاحة عندما تكون المساحة المحدودة هي المطلب الأساسي. الموصلية الكهربائية للألمنيوم هي 61٪ من النحاس. القدرة الاستيعابية ، يجب أن تكون مساحة المقطع العرضي لموصلات الألمنيوم أكبر بنسبة 56٪ من النحاس ، كما أن الحاجة إلى زيادة سمك أسلاك الألمنيوم تحد من استخدامه في العديد من التطبيقات ، مثل المحركات الكهربائية الصغيرة والسيارات.ومع ذلك ، في بعض التطبيقات مثل كابلات نقل الطاقة العلوية ، يسود الألومنيوم بينما نادرًا ما يستخدم النحاس.

الفضة معدن ثمين وهو المعدن الوحيد الذي يتمتع بموصلية أعلى من النحاس ، وتبلغ موصلية الفضة 106٪ من النحاس الملدن على مقياس IACS ، ومقاومة الفضة عند 20 درجة مئوية = 15.9 نانو متر. تكلفة الفضة وقوة شدها المنخفضة تحد من استخدامها في تطبيقات خاصة مثل طلاء التوصيل وانزلاق أسطح التلامس ، وفي الكابلات المحورية عالية الجودة للترددات فوق 30 ميجا هرتز.تصفيح موصل.