¿Cuáles son las características del cobre?

1. Elemento metálico de una y dos valencias, dúctil y maleable. Son uno de los mejores conductores del calor y la electricidad y el único metal que se puede producir de forma natural en grandes cantidades. También se encuentran en diversos minerales (como calcopirita, calcocita, bornita y malaquita) y se utilizan en la industria, la ingeniería y la artesanía en forma de metales y latón, bronce y otras aleaciones. Tales como: Tongshan (cobre productor de montaña); Tonghua (lámina de cobre); Oro de cobre (cobre rojo); (producido en Copper Mountain); gotas de cobre (residuos de cobre. Olor a cobre (olor a cobre)

2. Tales como: bola de cobre (una pequeña bola fundida con cobre); de cobre (la figura de bronce que falta en la vasija de cobre); sellos de cobre (sellos fundidos con cobre. También conocidos como "sellos de bronce" (armas de bronce); Es decir, el "Hombre de Bronce". o "hombre dorado"); lavado de cobre (utensilios de tocador de cobre); esfera armilar de cobre También llamada "instrumento musical de bronce"); nariz de cobre (el ojal de la nariz hecho de cobre en el antiguo sello oficial)

3. También se utiliza para referirse al dinero en general.

4. Una metáfora de la realidad. Tales como: Bronce Guo (que describe una fuerte muralla de la ciudad, como fundición de cobre); Bronce (muro de cobre y muro de hierro) (es decir, el muro femenino de la ciudad); por la perseverancia e integridad del festival del viento); Cabeza y frente de Bronce (en sentido figurado, la gente es muy valiente y dura)

5. Tales como: Cobre Doudou (para una vieja prostituta experimentada)

Nombre del elemento: Cobre

Peso atómico del elemento: 63,55

Tipo de elemento: Metal p>

Descubierto por: Año de descubrimiento:

Proceso de descubrimiento:

El cobre fue descubierto en la antigüedad.

Descripción del elemento:

Un metal con brillo violeta y una densidad de 8,92 g/centímetro cúbico. El punto de fusión es 1083,4 ± 0,2 ℃ y el punto de ebullición es 2567 ℃. Las valencias comunes son +1 y +2 (el cobre trivalente sólo aparece en unos pocos compuestos inestables). La energía de ionización es de 7,726 electronvoltios. El cobre es uno de los primeros metales descubiertos por la humanidad y uno de los metales más puros. Es ligeramente duro, extremadamente tenaz y resistente al desgaste. También tiene buena ductilidad. Buena conductividad térmica y eléctrica. El cobre y algunas de sus aleaciones tienen buena resistencia a la corrosión y son estables en aire seco. Sin embargo, en el aire húmedo, se puede formar una capa de carbonato de cobre básico verde [Cu2(OH)2CO3] en su superficie, que se llama pátina. Soluble en ácido nítrico y ácido sulfúrico concentrado caliente, ligeramente soluble en ácido clorhídrico. Se corroe fácilmente con álcalis.

Fuente del elemento:

La calcopirita, la calcocita, la calcopirita y la malaquita son minerales de cobre importantes en la naturaleza. Después de calcinar el mineral de sulfuro, se funde con una pequeña cantidad de sílice y coque para obtener cobre crudo, que luego se reduce a espuma de cobre y finalmente se refina electrolíticamente para obtener cobre. Se está estudiando un nuevo método de extracción de cobre, utilizando energía atómica para triturar minerales subterráneos de baja ley, lixiviándolos in situ con ácido sulfúrico diluido y luego bombeando la solución de lixiviación a la superficie para precipitar el cobre en limaduras de hierro.

Uso del elemento:

El cobre es un metal no ferroso estrechamente relacionado con los seres humanos y se usa ampliamente en energía eléctrica, industria ligera, fabricación de maquinaria, industria de la construcción, industria de defensa y otros. campos. , sólo superado por el aluminio en el consumo de materiales metálicos no ferrosos en mi país.

El cobre se utiliza ampliamente en la industria eléctrica y electrónica, representando más de la mitad del consumo total. Se utiliza para envolver una variedad de cables y alambres, motores y transformadores, interruptores y placas de circuito impreso.

En la construcción de maquinaria y vehículos de transporte, se utiliza para fabricar válvulas y accesorios industriales, instrumentos, cojinetes, moldes, intercambiadores de calor y bombas.

Es muy utilizado en la industria química para fabricar tanques de vacío, tanques de destilación, tanques de elaboración de cerveza, etc.

En la industria de defensa se utiliza para fabricar balas, proyectiles de artillería, piezas de armas de fuego, etc. Por cada 10.000 cartuchos de munición producidos, se necesitan entre 13 y 14 toneladas de cobre.

En la industria de la construcción, se utiliza en una variedad de tuberías, accesorios y dispositivos decorativos.

La siguiente es la proporción del consumo de cobre en diversas industrias con respecto al consumo total de cobre: ​​Proporción del consumo de cobre en diversas industrias con respecto al consumo total

Electrónica (incluidas las comunicaciones) 48%

Construcción 24%

Ingeniería general 12%

Transporte 7%

Otros 9%

※Aplicación de las propiedades del cobre

Conductividad eléctrica: 64%, resistencia a la corrosión: 23%, resistencia estructural: 12%, decorativa: 1%.

Datos auxiliares del elemento:

El cobre natural más grande obtenido en la naturaleza pesa 420 toneladas. En la antigüedad, la gente descubrió el cobre natural, lo cortaron con hachas de piedra y lo martillaron para convertirlo en objetos. Como resultado, las herramientas de bronce se sumaron a las filas de las herramientas de piedra, reemplazando gradualmente a las herramientas de piedra y poniendo fin al Neolítico en la historia de la humanidad.

En China, la dinastía Xia comenzó a utilizar el cobre rojo, que es cobre natural, hace 4.000 años. Cuenta con un martillo de forja. En 1957 y 1959, se desenterraron casi 20 bronces en el sitio de Huangniangniangtai en Wuwei, Gansu. Después del análisis, el contenido de cobre en el bronce llega al 99,63% ~ 99,87%, que es cobre puro.

Por supuesto, la producción de cobre natural es escasa después de todo.

El desarrollo de la producción impulsó a la gente a encontrar formas de obtener cobre de las minas de cobre. El contenido total de cobre en la corteza terrestre no es grande, no más del 0,01%, pero los minerales que contienen cobre son relativamente comunes y la mayoría de ellos tienen una variedad de colores brillantes y llamativos. Por ejemplo, malaquita CuCO3 de color verde brillante. Cu(OH)2, azurita azul oscuro 2CuCO3. Cu(OH)2, etc. Estos minerales se queman en el aire para producir óxido de cobre, que luego se reduce con carbono para producir cobre metálico.

En 1933, durante las excavaciones en Yinxu en el condado de Anyang, Henan, se descubrieron malaquita que pesaba 18,8 kilogramos, bloques de carbón con un diámetro de más de 1 pulgada, cascos generales hechos de cerámica de cobre y cenizas que pesaban 21,8 kilogramos. El proceso mediante el cual los trabajadores de la antigua China obtuvieron cobre de las minas de cobre hace más de 3.000 años.

Pero los objetos hechos de cobre fundido son demasiado blandos, se doblan con facilidad y pierden el brillo rápidamente. Luego se descubrió que se mezclaban estaño y cobre para hacer bronce con una aleación de cobre y estaño. La fundición y fabricación de dispositivos de bronce es mucho más fácil y difícil que el cobre puro (si la dureza del estaño se establece en 5, entonces la dureza del cobre es 30, mientras que la dureza del bronce es 100 ~ 150). Históricamente, este período se conoce como Edad del Bronce.

El libro "Li Zhou Kao Gongji" del Período de los Reinos Combatientes en China resume la experiencia de fundir bronce y describe las diferentes proporciones de cobre y estaño utilizadas en la fundición de bronce de diferentes objetos: "El oro tiene seis qi (Prescripción). Su oro (cobre) y estaño se dividen en seis partes, que es el Qi de Zhongding, su oro y estaño se dividen en cinco partes, que es el hacha Qi Jin, su oro y estaño se dividen en cuatro; partes, que es el Qi de Geji; su oro y estaño se dividen en una parte, que es el Qi de Geji. Dos tercios del estaño están en un lugar, que se llama el espíritu de la gran espada; el estaño está en el segundo lugar y el quinto es cortar la flecha asesina (flecha) juntos; el oro y el estaño son la mitad, llamado espejo (espejo) (usa el espejo para juntar las flechas). Esto muestra que hace más de 3.000 años, los trabajadores de nuestro país se dieron cuenta de que los bronces para diferentes usos tienen diferentes requisitos de rendimiento y que las proporciones de los componentes metálicos utilizados para fundir bronces también deberían ser diferentes.

Debido a que el bronce es duro, fácil de fundir, se puede fundir y moldear bien y es estable en el aire, no ha perdido su valor de uso ni siquiera en la Edad del Hierro después de la Edad del Bronce. Por ejemplo, alrededor del año 280 a. C., el Dios Sol de bronce se encontraba en el puerto de Rodas en la isla de Rodas en el Mar Egeo en Europa. Medía 46 metros de altura, más que el dedo de un adulto.

Los trabajadores de la antigua China utilizaron por primera vez compuestos naturales de cobre para fundir cobre en húmedo. Este fue el origen de la tecnología de proceso húmedo y una invención en la historia de la química mundial. Este método está representado por una fórmula química moderna:

Sulfato de cobre + hierro = sulfato ferroso + cobre

Según las leyendas occidentales, la isla de Chipre en el antiguo Mediterráneo era un lugar donde se produjo cobre. Recibe su nombre latino CUPRUM y su símbolo de elemento Cu. COBRE en inglés y CUIVRE en latín se derivan de esto.

El cobre tiene una conductividad eléctrica única que no puede ser reemplazada por el aluminio. En la era actual de la industria electrónica y los electrodomésticos, este antiguo metal ha recuperado su juventud. Los conductores de cobre se utilizan ampliamente. Desde la perspectiva de los productos extranjeros, los accesorios eléctricos y electrónicos de un automóvil familiar normal requieren 1 kilómetro de cable de cobre. Los rieles de los trenes de alta velocidad franceses utilizan 10 toneladas de cobre por kilómetro. el avión Boeing 747-200.

1. Aplicación en la industria eléctrica

※Transmisión de energía

La transmisión de energía requiere una gran cantidad de cobre de alta conductividad, que se utiliza principalmente para cables de alimentación. barras colectoras, transformadores, interruptores, complementos y conectores.

Durante el proceso de transmisión de alambres y cables, se desperdicia energía eléctrica debido al calentamiento por resistencia. Desde la perspectiva del ahorro y la economía de energía, se está promoviendo en todo el mundo el estándar de "sección transversal óptima del cable". En el pasado, los estándares populares determinaban el tamaño mínimo permitido de los cables únicamente desde la perspectiva de reducir la inversión única en instalación, con el fin de minimizar la sección transversal del cable y evitar un sobrecalentamiento peligroso a la corriente nominal requerida por el diseño. Aunque el coste de instalación de los cables tendidos según esta norma es bajo, el consumo de energía de las resistencias es relativamente grande durante el uso a largo plazo. El estándar de "sección transversal óptima del cable" tiene en cuenta los dos factores de costo único de instalación y consumo de energía, y amplía adecuadamente el tamaño del cable para lograr el propósito de ahorro de energía y beneficios económicos generales óptimos. Según los nuevos estándares, la sección transversal del cable suele ser más del doble que los estándares antiguos, lo que puede lograr un efecto de ahorro de energía de aproximadamente el 50%.

En el pasado, debido a la escasez de acero en China y considerando que la proporción de aluminio es sólo el 30% del cobre, se utilizó aluminio en lugar de cobre en las líneas aéreas de transmisión de alto voltaje con la esperanza de reduciendo el peso. Actualmente, se tenderán cables subterráneos para las líneas de transmisión aéreas teniendo en cuenta la protección del medio ambiente. En este caso, el aluminio queda eclipsado por el cobre debido a su mala conductividad y al gran tamaño del cable.

¡El mismo circuito primario fue reemplazado por un transformador de bobinado de cobre eficiente y que ahorra energía! Los transformadores de bobinado de aluminio japoneses también son una buena elección.

※Fabricación de automóviles

La aleación de cobre tiene alta conductividad y alta resistencia y se usa ampliamente en la fabricación de motores. Las principales partes de cobre son el estator, el rotor y la cabeza del eje. En los motores grandes, los devanados deben enfriarse con agua o hidrógeno, lo que se denomina refrigeración interna doble por agua o motores refrigerados por hidrógeno, que requieren conductores huecos muy largos.

Los motores son grandes consumidores de energía eléctrica, representando aproximadamente el 60% del suministro eléctrico total. La factura eléctrica acumulada de un motor es muy elevada, alcanzando generalmente el coste original del motor en las primeras 500 horas, lo que equivale a entre 4 y 16 veces el coste en un año y 200 veces el coste durante toda la vida útil. Un pequeño aumento en la eficiencia del motor no sólo ahorra energía; también genera importantes beneficios económicos. El desarrollo y la aplicación de motores de alta eficiencia son temas candentes en el mundo actual.

Debido a que el consumo de energía dentro del motor proviene principalmente de la pérdida de resistencia del devanado, aumentar el área de la sección transversal del cable de cobre es una medida clave para desarrollar un motor eficiente; Algunos de los motores más eficientes pioneros en los últimos años han utilizado devanados de cobre aumentados entre un 25 y un 100% en comparación con los motores tradicionales. Actualmente, el Departamento de Energía de Estados Unidos está financiando un proyecto de desarrollo para producir rotores de motores mediante fundición de cobre.

※Cables de comunicación

Desde la década de 1980, debido a las ventajas de una gran capacidad de carga, los cables ópticos han ido reemplazando a los cables de cobre en las líneas troncales de comunicación y se han promocionado y aplicado rápidamente. Sin embargo, todavía se necesitan grandes cantidades de cobre para convertir la energía eléctrica en energía luminosa y hacer llegar las líneas al usuario. Con el desarrollo de las comunicaciones, las personas dependen cada vez más de ellas y la demanda de cables ópticos y alambres de cobre también seguirá aumentando.

※Circuitos residenciales

En los últimos años, con la mejora del nivel de vida de las personas y la rápida popularización de los electrodomésticos, la carga eléctrica residencial ha aumentado rápidamente. Como se muestra en la Figura 6.6, el consumo de electricidad residencial fue de 26,96 mil millones de kilovatios hora (L kilovatio hora = 1 kilovatio hora) en 1987. Diez años después, se disparó a 113,1 mil millones de kilovatios hora, un aumento de 3,2 veces. A pesar de esto, todavía existe una gran brecha en comparación con los países desarrollados. Por ejemplo, en 1995, el consumo de electricidad per cápita en Estados Unidos era 14,6 veces mayor que el de China, y el del Japón era 8,6 veces mayor que el de China. En el futuro, el consumo de electricidad residencial de China seguirá desarrollándose significativamente. Se espera que crezca 1,4 veces entre 1996 y 2005.

2. Aplicación en la industria electrónica

La industria electrónica es una industria emergente. En el proceso de su vigoroso desarrollo, constantemente se desarrollan nuevos productos y nuevas áreas de aplicación del acero. En la actualidad, sus aplicaciones se han desarrollado desde dispositivos eléctricos de vacío y circuitos impresos hasta microelectrónica y circuitos integrados semiconductores.

※Dispositivo de vacío eléctrico

Los dispositivos de vacío eléctricos son principalmente tubos transmisores de alta y ultra alta frecuencia, guías de ondas, magnetrones, etc. Requieren cobre libre de oxígeno de alta pureza y cobre libre de oxígeno reforzado con dispersión.

※Circuito impreso

Circuito impreso de cobre, con lámina de cobre como superficie, adherida a la placa de plástico como soporte, el diagrama de cableado del circuito se imprime en la placa de cobre mediante fotografía; A través del grabado se elimina el exceso, dejando un circuito interconectado. Luego taladre agujeros en la conexión entre la placa de circuito impreso y el exterior, inserte terminales de componentes discretos u otros componentes y suéldelos a este puerto, ensamblando así un circuito completo. Si se utiliza revestimiento por inmersión, todas las uniones se pueden soldar a la vez. De esta forma, para aquellas ocasiones que requieran un fino trazado de circuitos, como radios, televisores, computadoras, etc. , el uso de circuitos impresos puede ahorrar mucha mano de obra en el cableado y la fijación de circuitos, por lo que se usa ampliamente y requiere una gran cantidad de láminas de cobre; Además, para la conexión del circuito se necesitan diversos materiales de soldadura a base de cobre de bajo precio, bajo punto de fusión y buena fluidez.

※Circuitos integrados

El núcleo de la tecnología microelectrónica son los circuitos integrados. Circuito integrado se refiere a un circuito miniaturizado que utiliza material de cristal semiconductor como sustrato (chip) y utiliza procesos especiales para integrar los componentes e interconexiones que componen el circuito en el interior, en la superficie o en el sustrato. Estos microcircuitos son miles de veces más pequeños en tamaño y peso que los circuitos de componentes discretos más compactos. ¿Su aparición provocó enormes cambios en las computadoras y se convirtió en la base de la tecnología de la información moderna? d concha cóncava aullido? 3.¿Quién es? Hola

※Marco principal

Para proteger el funcionamiento normal de los circuitos integrados o circuitos híbridos, es necesario empaquetarlos durante el embalaje, y se coloca una gran cantidad de conectores en el circuito; salió del cuerpo sellado. Se requiere que estos cables tengan cierta resistencia y formen el esqueleto de soporte del circuito integrado, que se denomina marco de cables. En la producción real, para la producción en masa a alta velocidad, el marco principal generalmente se estampa continuamente en la tira de metal en una disposición específica. Los materiales del marco representan 1/3 ~ L/4 del costo total de los circuitos integrados y la cantidad es muy grande, por lo tanto, se debe lograr un costo bajo;

Las aleaciones de cobre tienen precio bajo, alta resistencia, conductividad eléctrica y térmica, excelente maquinabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión. Sus propiedades se pueden controlar dentro de una amplia gama mediante aleación y pueden cumplir mejor con los requisitos de rendimiento del marco de plomo, y se ha convertido en un material importante para el marco de plomo. Actualmente, el acero es el material más utilizado en dispositivos microelectrónicos.

3. Aplicación en la industria energética y petroquímica

※La industria energética

Tanto la energía térmica como la generación de energía atómica dependen del vapor para realizar su trabajo. El circuito de vapor es el siguiente:

El vapor generado en la caldera - el vapor impulsa la turbina de vapor para realizar trabajo - el vapor después de realizar el trabajo se envía al condensador - se enfría en agua - y luego regresa a la caldera para volver a convertirse en vapor.

Al mismo tiempo, el condensador principal consta de una placa tubular y un tubo condensador. Debido a que el acero tiene buena conductividad térmica y es resistente a la corrosión del agua, se fabrican de latón en olla, latón de aluminio o cuproníquel. Los datos muestran que se requieren 5 toneladas de tubos de condensador por cada 10.000 kilovatios de capacidad instalada. Una central eléctrica de 600.000 kilovatios requiere 3.000 toneladas de tubos de condensador.

El aprovechamiento de la energía solar también utiliza muchas tuberías de cobre. Por ejemplo, la piscina de un hotel cerca de Londres, Reino Unido, está equipada con calentadores de agua solares, que pueden mantener la temperatura del agua entre 18 y 24 °C en verano. El calentador de agua solar contiene 784 libras (3,56 kilogramos) de tubería de cobre.

※Industria petroquímica

El cobre y muchas aleaciones de cobre se utilizan en soluciones acuosas, ácidos no oxidantes como el ácido clorhídrico y ácidos orgánicos (como el ácido acético, ácido cítrico, ácido graso). ácidos, ácido láctico, ácido oxálico, etc.) Tiene buena resistencia a la corrosión. ), diversos álcalis y compuestos orgánicos no oxidantes (como aceites, fenoles, alcoholes, etc.) excepto amoniaco.

); por lo tanto, en la industria petroquímica, se utilizan una gran cantidad de recipientes, sistemas de tuberías, filtros, bombas, válvulas y otros equipos para crear medios corrosivos. También utiliza su conductividad térmica para fabricar varios evaporadores, intercambiadores de calor y condensadores. Debido a que el cobre tiene buena plasticidad, es particularmente adecuado para la fabricación de intercambiadores de calor estructurales complejos y tubos de cobre trenzados en la industria química moderna. Además, las herramientas de producción de bronce se utilizan en las refinerías de petróleo, los circuitos originales no emiten chispas al impactar, evitando incendios.

※Industria marina

El océano representa más del 70% de la superficie terrestre y la gente está prestando cada vez más atención al desarrollo y utilización racional de los recursos marinos. El agua de mar contiene iones de cloruro que provocan corrosión fácilmente. Muchos materiales metálicos de ingeniería, como el acero, el aluminio e incluso el acero inoxidable, no son resistentes a la corrosión del agua de mar. Además, se pueden formar incrustaciones marinas en las superficies de estos materiales, así como en materiales no metálicos como la madera y el vidrio. El cobre es excepcional, no sólo resistente a la corrosión del agua de mar; los iones de cobre disueltos en el agua tienen un efecto bactericida y pueden prevenir la contaminación de la vida marina. Por lo tanto, el cobre y las aleaciones de cobre son materiales muy importantes en la industria marina y se han utilizado ampliamente en plantas desalinizadoras, plataformas marinas de petróleo y gas y otras instalaciones costeras y submarinas. Por ejemplo, sistemas de tuberías, bombas y válvulas utilizadas en la desalinización de agua de mar, así como equipos utilizados en plataformas de producción de petróleo y gas, incluidos pernos, techos de perforación, paquetes antiincrustantes, válvulas de bombas y sistemas de tuberías utilizados en la zona de salpicaduras y bajo el agua. La siguiente sección analiza el uso de cobre y aleaciones de cobre en barcos.

4. Aplicación en la industria del transporte

※Barcos

Bronce aluminio, bronce manganeso, latón aluminio, gun metal (bronce estaño-zinc), acero blanco , la aleación de níquel-cobre (Monel) y muchas otras aleaciones de cobre se han convertido en materiales estándar para la construcción naval. Generalmente, el cobre y las aleaciones de cobre representan del 2 al 3% del peso de los buques de guerra y mercantes.

Las hélices de los buques de guerra y de la mayoría de los grandes buques mercantes están fabricadas en bronce aluminio o latón. Cada hélice de este gran barco pesa entre 20 y 25 toneladas. Las hélices de los portaaviones HMS Queen Elizabeth y HMS Queen Mary pesan cada una 35 toneladas. Los pesados ​​ejes de popa de los grandes barcos a menudo estaban hechos de bronce Admiral, al igual que los pernos cónicos de los timones y hélices. Las aleaciones de acero y cobre también se utilizan ampliamente en salas de máquinas y calderas. El primer barco mercante de propulsión nuclear del mundo utilizó 30 toneladas de tubos de condensador de cobre. Recientemente, se han utilizado tubos de latón y aluminio como grandes serpentines calefactores para tanques de petróleo. Hay 12 tanques de almacenamiento de petróleo de este tipo en un barco de más de 65.438 millones de toneladas, y el sistema de calefacción correspondiente es bastante grande. El equipamiento eléctrico del barco también es muy complejo. Los motores, los motores y los sistemas de comunicación se basan casi todos en cobre y aleaciones de cobre. Los camarotes de barcos grandes y pequeños suelen estar decorados con aleaciones de acero y cobre. Incluso para embarcaciones de madera, es mejor utilizar tornillos y clavos de aleación de acero (normalmente bronce al silicio) para fijar la estructura de madera. Estos tornillos pueden producirse en masa mediante laminación.

Para evitar que el casco fuera contaminado por la vida marina y afectara la navegación, a menudo se utilizaba un revestimiento de cobre como protección. Hoy en día la solución suele ser aplicar pintura que contenga cobre.

Durante la Segunda Guerra Mundial, para evitar que las minas magnéticas alemanas atacaran a los barcos, se desarrollaron dispositivos de minas antimagnéticas. Se ató una tira de cobre alrededor del casco de acero para neutralizar el campo magnético del barco, haciendo imposible que las minas detonaran. A partir de 1944, todos los barcos aliados, aproximadamente 18.000 barcos, estaban protegidos por este dispositivo desmagnetizador. Algunos grandes buques capitales requieren grandes cantidades de cobre para este fin. Por ejemplo, uno de ellos utiliza alambre de cobre, mide 45 kilómetros de largo y pesa unas 30 toneladas.

※Automóviles

El cobre utilizado en los automóviles es de 10~2i kg/coche, que varía dependiendo del tipo y tamaño del coche, representando alrededor del 6~9% del peso del coche. El cobre y las aleaciones de cobre se utilizan principalmente en radiadores, tuberías de sistemas de frenos, dispositivos hidráulicos, engranajes, cojinetes, pastillas de freno, sistemas de alimentación y distribución de energía, arandelas y diversas juntas, accesorios y decoraciones. Entre ellos, el radiador es el que tiene una gran cantidad de acero. Los radiadores modernos de tubos y tiras están hechos de tiras de latón soldadas entre sí y tiras finas de cobre dobladas para formar disipadores de calor.

En los últimos años, se han realizado muchas mejoras en los radiadores de cobre para mejorar aún más el rendimiento de los radiadores de cobre y mejorar su competitividad en relación con los radiadores de aluminio. En cuanto a materiales, al cobre se le añaden oligoelementos para aumentar su resistencia y punto de reblandecimiento sin perder conductividad térmica, con lo que se reduce el espesor de la tira delgada y se ahorra el consumo de acero durante el proceso de fabricación, los tubos de cobre se sueldan con alta frecuencia o; láser El núcleo del radiador se ensambla con acero soldado en lugar de soldadura blanda, que es propensa a la contaminación por plomo. Los resultados de estos esfuerzos se muestran en la Tabla 6.2. En comparación con un radiador de aluminio soldado, el nuevo radiador de cobre es más ligero y significativamente más pequeño en las mismas condiciones de disipación de calor, es decir, caída de presión del aire y del refrigerante. Sumado a la buena resistencia a la corrosión y la larga vida útil del acero, las ventajas de los radiadores de cobre son aún más obvias.

※Ferrocarril

La electrificación ferroviaria requiere grandes cantidades de cobre y aleaciones de cobre. Cada kilómetro de líneas aéreas requiere más de 2 toneladas de cables de cobre con formas especiales. Para mejorar su resistencia, a menudo se añade una pequeña cantidad de cobre (alrededor del 1%) o plata (alrededor del %). Además, los motores, rectificadores, controles, frenos, sistemas eléctricos y de señalización de los trenes dependen del cobre y aleaciones de cobre para funcionar.

Avión. ※

La navegación aérea también es inseparable del cobre. Por ejemplo, los sistemas de cableado, hidráulicos, de refrigeración y neumáticos de los aviones requieren cobre, los tubos de bronce y aluminio se utilizan para los asientos y los cojinetes del tren de aterrizaje, las aleaciones de acero diamagnético se utilizan para los instrumentos de navegación y muchos instrumentos utilizan componentes elásticos rotos con cobre. .

5. Aplicación en la industria mecánica y metalúrgica

※Ingeniería mecánica

Casi todas las máquinas tienen piezas de cobre.

Además de una gran cantidad de materiales de acero utilizados en motores, circuitos, sistemas hidráulicos, sistemas neumáticos y sistemas de control, una amplia variedad de piezas de transmisión y piezas fijas fabricadas en latón y bronce, como engranajes, engranajes helicoidales, tornillos sin fin, piezas de acoplamiento. , apretar piezas, etc. Sujeciones, torsiones, tornillos y tuercas están por todas partes. En casi todas las piezas relativamente móviles se utilizan cojinetes o casquillos fabricados con aleaciones de cobre resistentes al desgaste. En particular, las camisas de los cilindros y las placas deslizantes de las grandes extrusoras y prensas de forja de 10.000 toneladas están hechas casi todas de bronce, y el peso de las piezas fundidas puede alcanzar varias toneladas. Muchos elementos elásticos están hechos de bronce al silicio y bronce al estaño. Las herramientas de soldadura, los moldes de fundición a presión, etc. son inseparables de las aleaciones de cobre, etc.

※Equipos metalúrgicos

La industria metalúrgica es un gran consumidor de electricidad y se la conoce como el "tigre eléctrico". En la construcción de plantas metalúrgicas, normalmente es necesario contar con enormes sistemas de transmisión y distribución de energía y equipos de operación de energía que dependen del cobre para funcionar. Además, en la pirometalurgia, la tecnología de colada continua ha tomado una posición dominante, y los componentes clave del cristalizador están hechos en su mayoría de aleaciones de cobre de alta resistencia y alta conductividad térmica, como cobre al cromo, cobre plateado, etc. Los crisoles refrigerados por agua de los hornos de arco al vacío y los hornos de electroescoria en electrofusión están hechos de tubos de acero, y varias bobinas de inducción para calentamiento por inducción están hechas de tubos de cobre o tubos de cobre de formas especiales con refrigeración interna por agua.

※Aditivos de aleaciones

El cobre es un elemento aditivo importante en aleaciones como el acero y el aluminio. Agregar una pequeña cantidad de cobre (0,2 ~ 0,5%) al acero estructural de baja aleación puede mejorar la resistencia del acero a la corrosión atmosférica y marina. Agregar cobre al hierro fundido y al acero inoxidable resistentes a la corrosión puede mejorar aún más su resistencia a la corrosión. La aleación con alto contenido de níquel que contiene aproximadamente un 30 % de cobre es una conocida aleación de Monel de alta resistencia y resistente a la corrosión, que se utiliza ampliamente en la industria nuclear.

Muchas aleaciones de aluminio de alta resistencia contienen cobre. Mediante el tratamiento térmico de enfriamiento y envejecimiento, las partículas finas dispersas se precipitan en la aleación y la resistencia mejora significativamente, lo que se denomina aleación de aluminio endurecido por envejecimiento. Entre ellos es famoso el duraluminio o duraluminio, que es una aleación de aluminio que contiene cobre, manganeso y magnesio y es un importante material estructural para la fabricación de aviones y cohetes.

6. Aplicación en la industria ligera

Los productos de la industria ligera están estrechamente relacionados con la vida de las personas y existen en muchas variedades. Debido a que el acero tiene buenas propiedades generales, se puede ver en todas partes. A continuación se muestran algunos ejemplos:

※Aire acondicionado y refrigeradores

Las funciones de control de temperatura de los aires acondicionados y congeladores se logran principalmente mediante la evaporación y condensación de tubos de cobre en intercambiadores de calor. El tamaño y el rendimiento de transferencia de calor de los tubos de transferencia de calor determinan en gran medida la eficiencia y miniaturización de todo el dispositivo de aire acondicionado y refrigeración. Todas estas máquinas utilizan tubos de cobre perfilados con alta conductividad térmica. Sobre la base de la excelente procesabilidad del acero, recientemente se han desarrollado y producido tubos de radiador de alta aleta con ranura interior, que pueden usarse para fabricar intercambiadores de calor en acondicionadores de aire, congeladores, productos químicos y dispositivos de recolección de calor residual. La conductividad térmica total del nuevo intercambiador de calor se puede aumentar hasta 2 o 3 veces la de los tubos ordinarios y entre 1,2 y 1,3 veces la de los tubos ordinarios de aletas bajas. Si lo has utilizado en el país, puedes ahorrar un 40%.

※Relojes y relojes

Ahora se producen relojes, piezas de tiempo y dispositivos con mecanismos de relojería, y la mayoría de las piezas de trabajo están hechas de "latón para relojes". La aleación contiene entre un 1,5 y un 2% de plomo, tiene buenas propiedades de procesamiento y es adecuada para la producción en masa. Por ejemplo, los engranajes se cortan a partir de largas varillas de latón extruidas, las ruedas planas se estampan a partir de tiras del espesor correspondiente y las esferas, tornillos y juntas de los relojes grabados se hacen de latón u otras aleaciones de cobre. Una gran cantidad de relojes baratos son de bronce (bronce de estaño y zinc) o de plata niquelada (cobre blanco). Algunas campanas famosas están hechas de acero y aleaciones de cobre. La manecilla de las horas del "Big Ben" británico está hecha de una varilla sólida de bronce y el minutero está hecho de un tubo de cobre de 14 pies de largo.

Una fábrica de relojes moderna, utilizando aleación de cobre como material principal, utilizando prensas y moldes de precisión, puede producir entre 10.000 y 30.000 relojes cada día a un coste muy bajo.

※Fabricación de papel

En una sociedad donde la información cambia constantemente, el consumo de papel es muy grande. La superficie del papel parece simple, pero el proceso de fabricación del papel es muy complicado y requiere muchos pasos y muchas máquinas, incluidos refrigeradores, evaporadores, batidores, máquinas de papel, etc. Muchas piezas, como diversos tubos de intercambio de calor, rodillos, varillas de impacto, bombas de semifluido, pantallas, etc., están hechas en su mayoría de aleaciones de acero.

Por ejemplo, actualmente se utiliza una máquina de papel fourdrinier para pulverizar la pulpa preparada sobre una malla fina (malla 40-60) de movimiento rápido. La malla está tejida con alambre de latón y bronce fosforado, tiene un ancho grande, generalmente más de 20 pies (6 metros), y debe ser completamente recta. La malla se mueve sobre una serie de pequeños rodillos de latón o cobre y, a medida que pasa con la pulpa rociada en la parte superior, se aspira la humedad desde abajo. Las cribas vibran simultáneamente, uniendo las pequeñas fibras de la pulpa. El tamaño de malla de las grandes máquinas de papel es muy grande, y puede alcanzar 26 pies y 8 pulgadas (8,1 metros) de ancho y 65.438+000 pies (3,0,5 metros) de largo. La pulpa húmeda no sólo contiene agua sino también productos químicos utilizados en el proceso de fabricación del papel, que son altamente corrosivos. Para garantizar la calidad del papel, los requisitos para los materiales de malla son muy estrictos: no sólo deben tener alta resistencia y elasticidad, sino que las aleaciones de cobre son totalmente capaces de resistir la corrosión de la pulpa;

※Impresión

En la impresión, las planchas de cobre se utilizan para la fabricación de planchas fotográficas. La placa de cobre pulida se sensibilizó con una emulsión fotosensible y se fotografió sobre ella. Es necesario calentar la placa de cobre expuesta para endurecer el pegamento. Para evitar que se ablande por calentamiento, el cobre suele contener una pequeña cantidad de plata o arsénico para aumentar la temperatura de ablandamiento. Luego se graba la placa para crear una superficie impresa con un patrón de puntos irregulares.

En las máquinas tipográficas automáticas, los bloques tipográficos de latón se disponen para hacer planchas, que es otro uso importante del cobre en la impresión.

Los bloques tipográficos suelen estar hechos de latón con plomo, a veces de cobre o bronce.

Elaboración del vino. ※

El cobre juega un papel importante en la elaboración de cerveza en el mundo. El cobre se utiliza a menudo como capa interna de barriles de malta y fermentadores. En algunas cervecerías famosas hay más de una docena de barriles grandes con una capacidad de más de 20.000 galones. En el tanque de fermentación, para enfriarse, a menudo se utilizan tubos de acero para enfriar. También se utiliza para calentar cerveza introduciendo vapor en tuberías de acero y para transportar licor a través de tuberías de acero.

Cuando se destila whisky y otras bebidas espirituosas, se suelen utilizar alambiques de acero. La whisky ale debe destilarse dos veces, lo que requiere dos grandes alambiques de cobre.

※Medicina

En la industria farmacéutica, varios aparatos para cocinar al vapor, hervir y aspirar están hechos de cobre puro. El cobre zinc-níquel se utiliza ampliamente en dispositivos médicos. La aleación de cobre también es un material común para monturas de gafas, etc.

7. Cobre para la construcción y el arte

※Sistema de tuberías

En comparación con los tubos de acero galvanizado y los tubos de plástico, los tubos de acero tienen una apariencia hermosa, duradera y de fácil instalación. Tiene muchas ventajas, como seguridad, protección contra incendios, atención médica, etc., y obviamente tiene un rendimiento de costos superior. En edificios residenciales y públicos, los sistemas de rociadores automáticos para suministro de agua, calefacción, suministro de gas y protección contra incendios son cada vez más populares y actualmente son el material elegido. En los países desarrollados, los sistemas de suministro de agua de cobre ya representan una gran proporción. El edificio Manhattan, el sexto edificio más alto del mundo en Nueva York, EE.UU., utiliza sólo 60.000 pies (L km) de tuberías de cobre para la unificación del sistema de agua. En Europa, el consumo de tuberías de acero para agua potable es muy elevado. El consumo medio de tuberías de acero para agua potable en el Reino Unido es de 1,6 kg por persona al año y en Japón es de 0,2 kg. Debido a que los tubos de acero galvanizado se oxidan fácilmente, su uso está prohibido en muchos países. Hong Kong prohibió su uso ya en octubre de 1996, y Shanghai también lo implementó a partir de mayo de 1998. Es imperativo promover el uso de sistemas de tuberías de cobre en la construcción residencial en nuestro país.

※Decoración de casas

En Europa es tradición utilizar placas de acero para construir techos y aleros. Los países nórdicos lo utilizan incluso como decoración de paredes. El cobre tiene buena resistencia a la corrosión atmosférica, durabilidad y reciclabilidad. Tiene buenas propiedades de procesamiento y se puede transformar fácilmente en formas complejas. También tiene hermosos colores. Por eso es muy adecuado para la decoración de la casa. Tiene una larga historia de aplicación en los tejados de edificios antiguos, como iglesias, y todavía irradia un brillo seductor. Y se utiliza cada vez más en edificios modernos de gran escala, incluso en la construcción de apartamentos y casas. Por ejemplo, en Londres, el edificio del Parlamento de la Commonwealth, que representa el arte arquitectónico británico moderno, tiene un complejo techo de chapa de acero que pesa alrededor de 25 toneladas. El Crystal Palace Sports Center abrió sus puertas en 1966, con su techo corrugado de acero de 60 toneladas y más. Según las estadísticas, cada persona en Alemania consume 0,8 kilogramos de placas de cobre utilizadas para tejados al año, mientras que en Estados Unidos consume 0,2 kilogramos.

Además, decoración de interiores como tiradores de puertas, cerraduras, persianas, rejas, lámparas, decoración de paredes y complementos de cocina, etc. , no solo duradero, estéril e higiénico, sino también elegantemente decorado, profundamente amado por la gente.

※Estatuas y artesanías

Ningún metal en el mundo se utiliza tanto en la fabricación de diversas artesanías como el acero y dura mucho tiempo. En la construcción urbana actual, las aleaciones de cobre fundido se utilizan ampliamente en diversos monumentos, campanas fundidas, trípodes, estatuas, estatuas de Buda, productos antiguos, etc. Los instrumentos musicales modernos, como las flautas, están hechos de acero blanco, mientras que los saxofones están hechos de latón. Varias obras de arte exquisitas y joyas baratas chapadas en oro, de imitación de oro y de plata de imitación también requieren el uso de aleaciones de cobre de diversas composiciones.

El Buda Tian Tan en Hong Kong fue construido en 1996. Está hecho de estaño, zinc y bronce al plomo. Tiene 26 metros de altura y pesa 206 toneladas. El Buda Guanyin en Nanhai, montaña Putuo, Zhejiang, fue construido en 1997. Tiene 20 metros de altura y pesa 70 toneladas. Esta es la primera estatua gigante de bronce del mundo hecha de imitación de oro. Más tarde, se construyó en Wuxi una estatua de bronce del Buda Muni de 88 metros de altura. Se están construyendo estatuas de Buda más altas en la isla de Hainan, la montaña Jiuhua, Japón y la India.

※Monedas

Desde que los antepasados ​​humanos usaban monedas para transacciones, se ha utilizado cobre y aleaciones de cobre para fabricar monedas, que se han transmitido de generación en generación y se han transmitido de generación en generación. este día.

Con teléfonos públicos automatizados modernos, servicios de transporte y