Per què utilitzar coure? Quines són les seves principals propietats?
El coure té una excel·lent conductivitat elèctrica i tèrmica, ocupant el primer lloc entre tots els materials metàl·lics d'enginyeria. Aquesta és la base principal del seu paper fonamental en l'actual societat de la informació electrònica i l'electrificació. El coure també té moltes excel·lents propietats integrals: té una forta resistència a la corrosió a l'atmosfera, l'aigua de mar, el sòl i molts medis químics; s'utilitza a l'estructura per ser tant rígid com flexible, elàstic, resistent a la fricció i resistent al desgast; té un aspecte colorit i és un símbol de senzillesa i elegància que la gent estima. A més de les nombroses propietats de rendiment esmentades anteriorment, també té una sèrie de bons processos, fosa, soldadura, tall fàcil i altres propietats de procés, cosa que el fa econòmic i àmpliament utilitzat.
-La construcció d'habitatges representa el 48%: inclou: sistemes de canonades (aigua, calor, gas, ruixadors, etc.); instal·lacions d'habitatge (aire condicionat, neveres, etc.); decoració d'edificis (cobertes, abeuradors, decoracions, etc.); línies de comunicació (so, imatge, dades, etc.); sistemes d'alimentació.
--La producció d'equips representa el 41%: inclou: equips industrials (motors, transformadors, etc.); eines de transport (automòbils, ferrocarrils, avions, etc.); dispositius electrònics; productes industrials lleugers (electrodomèstics, instruments, eines, etc.)
--La infraestructura representa l'11%: incloent: projectes a gran escala (instal·lacions de transport, indústria petroquímica, indústria minera i metal·lúrgica, etc.); indústria elèctrica (transmissió d'energia, distribució d'energia, etc.); xarxa de comunicació.
Val a dir que la construcció d'habitatges està directament relacionada amb la millora del nivell de producció de les persones, i l'aplicació del coure en aquest sentit n'és la major proporció; especialment el meu país considera la construcció residencial com un enllaç important per impulsar el desenvolupament de tota l'economia nacional. Es pot veure que la promoció activa de l'aplicació del coure té un paper important en l'economia nacional i els mitjans de vida de la gent.
A. Aplicació a la indústria elèctrica
※ Transmissió de potència
Es consumeix una gran quantitat de coure altament conductor en la transmissió d'energia, utilitzat principalment per a l'alimentació, cables i cables, busos, transformadors, interruptors, components endollables i connectors, etc.
En el procés de transmissió de fils i cables, l'energia elèctrica es malgasta a causa de l'escalfament per resistència. Des de la perspectiva de l'estalvi energètic i l'economia, actualment s'està promocionant al món l'estàndard de "secció transversal òptima del cable". L'estàndard de "secció transversal òptima del cable" té en compte tant el cost d'instal·lació únic com el consum d'energia, i augmenta adequadament la mida del cable per aconseguir l'estalvi d'energia i els millors beneficis econòmics integrals. Segons la nova norma, la secció transversal del cable sovint es duplica més que l'antic estàndard, la qual cosa pot aconseguir un efecte d'estalvi d'energia d'un 50%.
En el darrer període de temps, a causa de l'escassetat d'acer al meu país, tenint en compte que la gravetat específica de l'alumini és només el 30% del coure, s'han pres mesures per substituir el coure per alumini a les línies de transmissió aèries d'alta tensió amb l'esperança de reduir pes. Actualment, des de la perspectiva de la protecció del medi ambient, les línies de transmissió aèria es convertiran en la posada de cables subterranis. En aquest cas, l'alumini té els inconvenients d'una conductivitat deficient i una mida de cable més gran en comparació amb el coure, i es palideix en comparació.
Per la mateixa raó, també és una opció sàvia substituir els transformadors de bobinatge d'alumini als Estats Units i el Japó per transformadors de bobinatge de coure eficients i que estalvien energia.
※ Fabricació de motors
En la fabricació de motors, els aliatges de coure d'alta conductivitat i alta resistència s'utilitzen àmpliament. Les parts principals de coure són els estators, els rotors i els caps d'eix. En els motors grans, els bobinatges es refreden amb aigua o hidrogen, que s'anomena refrigeració interna d'aigua doble o motors de refrigeració per hidrogen, que requereixen cables buits llargs.
Els motors són grans usuaris d'electricitat, que representen al voltant del 60% del subministrament elèctric total. La factura elèctrica acumulada d'un motor és molt elevada. En general, assoleix el cost del propi motor en les primeres 500 hores de funcionament, que equival a 4 a 16 vegades el cost en un any, i pot arribar a 200 vegades el cost durant tota la vida laboral. Un petit augment de l'eficiència del motor no només pot estalviar energia, sinó també obtenir beneficis econòmics significatius. El desenvolupament i l'aplicació de motors d'alta eficiència és un tema candent al món actual. Atès que el consum d'energia dins del motor prové principalment de la pèrdua de resistència del bobinatge; per tant, augmentar la secció transversal del cable de coure és una mesura clau per desenvolupar motors d'alta eficiència. En els darrers anys, alguns motors d'alta eficiència que s'han desenvolupat primer han augmentat l'ús de bobinatges de coure entre un 25% i un 100% en comparació amb els motors tradicionals. Actualment, el Departament d'Energia dels EUA està finançant un projecte de desenvolupament per utilitzar la tecnologia de coure fos per produir rotors de motor.
※ Cables de comunicació
Des de la dècada de 1980, a causa dels avantatges de la gran capacitat de transport de corrent dels cables de fibra òptica, han anat substituint contínuament els cables de coure a les línies troncals de comunicació i s'han promogut i aplicat ràpidament. Tanmateix, encara es necessita una gran quantitat de coure per convertir l'energia elèctrica en energia lluminosa i per introduir les línies als usuaris. Amb el desenvolupament de la indústria de les comunicacions, les persones depenen cada cop més de les comunicacions i la demanda de cables de fibra òptica i cables de coure continuarà augmentant.
※ Línies elèctriques residencials
En els darrers anys, amb la millora del nivell de vida de la gent al meu país, els electrodomèstics s'han popularitzat ràpidament i la càrrega elèctrica residencial ha crescut ràpidament. El consum d'electricitat residencial del meu país encara tindrà un gran desenvolupament en el futur, fet que ha augmentat molt l'aplicació de cables de coure.
B. Aplicació a la indústria electrònica
La indústria electrònica és una indústria emergent. En el seu pròsper procés de desenvolupament, es desenvolupen constantment nous productes i noves àrees d'aplicació de l'acer. Actualment, la seva aplicació s'ha desenvolupat des de dispositius de buit i circuits impresos fins a circuits integrats de microelectrònica i semiconductors.
※ Dispositius de buit
Els dispositius de buit són principalment tubs de transmissió d'alta freqüència i ultra-alta freqüència, guies d'ones, magnetrons, etc., que requereixen coure sense oxigen d'alta puresa i coure sense oxigen reforçat per dispersió.
※ Circuits impresos
Els circuits impresos de coure es fan enganxant una làmina de coure sobre una placa de plàstic com a suport amb una làmina de coure com a superfície; imprimir el diagrama de cablejat del circuit a la placa de coure fotografiant; eliminant l'excés de peces per gravat i deixant els circuits interconnectats. A continuació, feu forats a la connexió amb l'exterior de la placa de circuit imprès, introduïu els terminals dels components discrets o altres peces i soldeu-los en aquesta obertura, de manera que es munti un circuit complet. Si s'utilitza el mètode de revestiment per immersió, la soldadura de totes les unions es pot completar alhora. D'aquesta manera, per a aquelles ocasions que requereixen una bona disposició dels circuits, com ara ràdio, televisió, ordinador, etc., l'ús de circuits impresos pot estalviar molta mà d'obra en el cablejat i la fixació de circuits; per tant, s'utilitza àmpliament i requereix una gran quantitat de làmina de coure. A més, també es requereixen diversos materials de soldadura a base de coure amb preus baixos, punts de fusió baixos i bona fluïdesa en la connexió de circuits.
※ Circuit integrat
El nucli de la tecnologia microelectrònica és el circuit integrat. Circuit integrat es refereix a un circuit miniaturitzat que utilitza materials de cristall semiconductors com a substrats (xips) i utilitza tecnologies de procés especials per integrar els components i les interconnexions que formen el circuit a l'interior, a la superfície o al substrat. Aquest microcircuit és milers de vegades més petit en mida i pes que el circuit de components discrets més compacte de l'estructura. La seva aparició ha provocat un gran canvi en els ordinadors i s'ha convertit en la base de la moderna tecnologia de la informació. Els circuits integrats a gran escala que s'han desenvolupat fins ara tenen una sèrie de transistors que es poden fabricar en una sola àrea de xip més petita que un polze, arribant a centenars de milers o fins i tot milions. Recentment, IBM (International Business Machines Corporation), una empresa informàtica de renom mundial, ha fet un gran avenç utilitzant coure per substituir l'alumini en xips de silici com a interconnexions. Aquest nou tipus de microxip de coure pot aconseguir un guany de rendiment del 30%, la mida de la línia del circuit es pot reduir a 0,12 micres i el nombre de transistors integrats en un sol xip pot arribar als 2 milions. Això ha obert una nova situació per a l'aplicació de l'antic coure metàl·lic en l'últim camp tecnològic dels circuits integrats de semiconductors.
※ Marc de plom
Per tal de protegir el funcionament normal dels circuits integrats o híbrids, cal empaquetar-los; i quan envasa, un gran nombre de connectors del circuit surten del cos segellat. Aquests cables han de tenir una certa força i constitueixen l'esquelet de suport del circuit de paquet integrat, que s'anomena marc de plom. En la producció real, per a la producció d'alta velocitat i en massa, els marcs de plom solen estampar-se contínuament sobre una cinta metàl·lica en una disposició específica. El material del marc representa entre 1/3 i 1/4 del cost total del circuit integrat i la quantitat utilitzada és gran; per tant, ha de tenir un cost baix.
L'aliatge de coure és barat, té una alta resistència, conductivitat elèctrica i conductivitat tèrmica, excel·lent rendiment de processament, soldadura d'agulla i resistència a la corrosió. El seu rendiment es pot controlar en una àmplia gamma mitjançant l'aliatge i pot satisfer millor els requisits de rendiment dels marcs de plom. S'ha convertit en un material important per als marcs de plom. Actualment és el material més utilitzat en dispositius microelectrònics.
