Примена бакра
Електроиндустрија
Пренос снаге
За пренос снаге потребна је велика количина бакра са високом проводљивошћу, која се углавном користи за електричне жице и каблове, аутобусе, трансформаторе, прекидаче, компоненте и конекторе за утичницу.
У процесу преноса снаге жица и каблова, електрична енергија се губи због отпорног загревања. Из перспективе уштеде енергије и економичности, у свету се тренутно промовише стандард „оптималног попречног пресека кабла“. Популарни стандарди у прошлости били су једноставно засновани на перспективи смањења улагања у једнократну инсталацију. Да би се попречни пресек кабла свео на минимум, одређена је минимална дозвољена величина кабла како би се спречило опасно прегревање испод називне струје која је предвиђена пројектом. Иако је цена инсталације кабла положеног према овом стандарду ниска, потрошња енергије отпора је релативно велика током дуготрајне употребе. Стандард "оптималног попречног пресека кабла" узима у обзир и трошак једнократне инсталације и потрошњу енергије, и на одговарајући начин повећава величину кабла како би се постигла сврха уштеде енергије и најбоље свеобухватне економске користи. Према новом стандарду, пресек кабла је често више него удвостручен од старог стандарда, чиме се може постићи ефекат уштеде енергије од око 50%.
У протеклом периоду, због несташице челика у мојој земљи, алуминијум је коришћен за замену бакра у надземним високонапонским далеководима у нади да ће се смањити тежина, с обзиром да је специфична тежина алуминијума само 30% од тога. од бакра. Подземни каблови. У овом случају, алуминијум бледи у поређењу са бакром због његове слабе проводљивости и велике величине кабла.
Из истог разлога, такође је мудар избор да се стари алуминијумски трансформатор за намотаје замени штедљивим и ефикасним трансформатором од бакра.
Производња мотора
У производњи мотора широко се користе легуре бакра високе проводљивости и високе чврстоће. Главни бакарни делови су статори, ротори и главе вратила. Код великих мотора, намотаји се хладе водом или водоником, што се назива двоструким воденим унутрашњим хлађењем или моторима за хлађење водоником, што захтева велику дужину шупље жице.
Мотори су велики корисници електричне енергије и чине око 60% укупне испоруке електричне енергије. Кумулативни рачун за електричну енергију за рад мотора је веома висок, генерално достижући цену самог мотора у првих 500 сати рада, што је еквивалентно 4 до 16 пута више трошкова у току године, и може достићи 200 пута више током цео радни век. Мало повећање ефикасности мотора не само да може уштедети енергију, већ и постићи значајне економске користи. Развој и примена високоефикасних мотора је врућа тема у данашњем свету. Пошто потрошња енергије унутар мотора углавном потиче од губитка отпора намотаја, повећање попречног пресека бакарне жице је кључна мера за развој мотора високе ефикасности. У поређењу са традиционалним моторима, употреба бакарних намотаја у неким од првих развијених високоефикасних мотора порасла је за 25% до 100%. Министарство енергетике САД финансира развојни пројекат за производњу ротора мотора коришћењем технологије ливеног бакра.
Комуникациони каблови
Од 1980-их, због предности великог капацитета струје каблова са оптичким влакнима, они су брзо замењени бакарним кабловима на комуникационим магистралним линијама. Међутим, још увек је потребна велика количина бакра за претварање електричне енергије у светлосну енергију и улазне водове до корисника. Са развојем комуникационе индустрије, људи све више зависе од комуникација, а потражња за оптичким кабловима и бакарним жицама ће наставити да расте.
Стамбени електрични водови
Како се животни стандард наших људи побољшава, кућни апарати се брзо популаришу, а потрошња електричне енергије у стамбеним зградама убрзано расте. Као што је приказано на слици 6.6, 1987. стамбена потрошња електричне енергије износила је 26,96 милијарди кВх (1 кВх=1 киловат-сат), а десет година касније, 1996. године, порасла је на 113,1 милијарди кВх, што је повећање од 3,2 пута. Упркос томе, још увек постоји велики јаз у поређењу са развијеним земљама. На пример, 1995. године потрошња електричне енергије по глави становника у Сједињеним Државама била је 14,6 пута већа од моје земље, а у Јапану 8,6 пута већа од моје земље. Потрошња електричне енергије у кућанствима моје земље ће и даље имати велики развој у будућности. Очекује се да ће порасти за 1,4 пута од 1996. до 2005. године.
Електронска индустрија
Електронска индустрија је индустрија у настајању. У свом напредном развојном процесу, континуирано је развијао нове производе и нова поља примене. Његова примена се развила од вакуумских уређаја и штампаних кола до микроелектронике и полупроводничких интегрисаних кола.
Вакуумски уређаји
Вакумски уређаји су углавном високофреквентне и ултрависоке предајне цеви, таласоводи, магнетрони итд., За које је потребан бакар без кисеоника високе чистоће и бакар без кисеоника ојачан дисперзијом.
Принтед Цирцуит
Бакарно штампано коло користи бакарну фолију као површину и залепи је на пластичну плочу као подршку; одштампати шему ожичења на бакарној плочи фотографијом; уклоните вишак дела нагризањем и оставите међусобно повезано коло. Затим пробушите рупе на споју са спољашњом страном штампане плоче, убаците конекторе дискретних компоненти или других делова терминала, и заварите их на овај отвор, тако да се склопи комплетно коло. Ако се користи метода потапања, заваривање свих конектора може се завршити одједном. На овај начин, за оне прилике које захтевају фини распоред кола, као што су радио, телевизија, рачунар, итд., употреба штампаних кола може уштедети много рада у ожичењу и фиксирању кола; стога се широко користи и захтева велику количину бакарне фолије. Поред тога, различити материјали за лемљење на бази бакра, ниске цене, ниске тачке топљења и високе течности су такође потребни за повезивање кола.
Интегрално коло
Језгро микроелектронске технологије је интегрисано коло. Интегрисано коло се односи на минијатуризовано коло које користи полупроводничке кристалне материјале као подлоге (чипове) и користи специјалне процесне технологије за интеграцију компоненти и интерконекција које чине коло унутар, на површини или на подлози. Ово микроколо је хиљадама пута мање по величини и тежини од најкомпактнијег кола са дискретним компонентама у структури. Његов изглед изазвао је огромну промену у рачунарима и постао је темељ савремене информационе технологије. Интегрисана кола ултра великих размера која су развијена могу да произведу више од 100,000 или чак милионе транзистора на површини једног чипа мањој од ексера. ИБМ (Интернатионал Бусинесс Мацхинес Цорпоратион), међународно позната компјутерска компанија, направила је искорак користећи бакар уместо алуминијума у силицијумским чиповима као интерконекцији. Овај нови тип бакарног микрочипа може постићи повећање перформанси од 30%, величина линије кола може се смањити на 0,12 микрона, а број транзистора интегрисаних на једном чипу може достићи 2 милиона. Ово је створило нову ситуацију за примену древног металног бакра у области најновије технологије полупроводничких интегрисаних кола.
Олово оквир
Да би се заштитио нормалан рад интегрисаног кола или хибридног кола, потребно га је упаковати; а при паковању се велики број конектора у колу изводи из запечаћеног тела. Од ових проводника се захтева да имају одређену чврстоћу и да чине носећи скелет интегрисаног кола пакета, који се назива оквир електроде. У стварној производњи, за масовну производњу велике брзине, оловни оквири се обично континуирано утискују на металну траку у одређеном распореду. Материјали оквира чине 1/3 до 1/4 укупних трошкова интегрисаних кола и користе се у великим количинама; стога морају имати ниске трошкове.
Легуре бакра су јефтине, имају високу чврстоћу, електричну проводљивост и топлотну проводљивост, одличне перформансе обраде, заваривање иглом и отпорност на корозију, и могу контролисати своје перформансе у широком опсегу путем легирања. Они могу боље да испуне захтеве перформанси оловних оквира и постали су важан материјал за оловне оквире. То је тренутно најкоришћенији материјал бакра у микроелектронским уређајима.
Транспортна индустрија
Бродоградња
Због своје добре отпорности на корозију морске воде, многе легуре бакра, као што су алуминијум бронза, манган бронза, алуминијум месинг, метални метал (калај-цинк бронза), бели челик и легура никл-бакар (легура монела), постале су стандардни материјали за бродоградњу. . Генерално, бакар и легуре бакра чине 2 до 3% мртве тежине ратних и трговачких бродова.
Пропелери ратних бродова и већине великих трговачких бродова направљени су од алуминијумске бронзе или месинга. Сваки пропелер великог брода тежак је 20 до 25 тона. Пропелери носача авиона Краљица Елизабета и Краљица Мери су тешки по 35 тона. Тешке репне осовине великих бродова често су направљене од метала „Адмирал“, а од истог материјала су и конусни завртњи кормила и пропелера. Челик и легуре бакра се такође користе у великим количинама у машинским и котларницама. Први светски трговачки брод на нуклеарни погон користио је кондензатор белог бакра од 30-тона. Алуминијумске месингане цеви се користе као велики грејни калемови за резервоаре за уље. Постоји 12 таквих резервоара за складиштење нафте на броду од 100000-тона, а одговарајући систем грејања је прилично велик. Електрична опрема на броду је такође веома сложена. Мотор, мотор, комуникациони систем итд. се скоро у потпуности ослањају на бакар и легуре бакра. Кабине великих и малих бродова често су украшене челиком и легурама бакра. Чак се и дрвени чамци најбоље причвршћују вијцима и ексерима од челичне легуре (обично силицијум бронзе), који се могу масовно производити ваљањем.
Да би се спречило да се труп не запрља морским организмима и да утиче на пловидбу, за заштиту се често користи бакарни премаз; или је решење четкање боје која садржи бакар.
У Другом светском рату, у циљу одбране од немачких магнетних мина, развијен је антимагнетни мински уређај. Око челичног трупа био је причвршћен бакарни појас, а електрична струја је пропуштена да неутралише магнетно поље брода, како мина не би експлодирала. Од 1944. године, сви савезнички бродови, укупно око 18,000 бродова, опремљени су овим уређајем за демагнетизацију и заштићени. Неким великим бојним бродовима је потребно много бакра за ову сврху. На пример, један од њих има бакарну жицу дужине 28 миља и тежак је око 30 тона.
Аутомобиле
Сваки аутомобил користи од 10 до 21 килограм бакра, у зависности од типа и величине аутомобила. За аутомобил, он чини око 6 до 9% сопствене тежине. Бакар и легуре бакра се углавном користе за радијаторе, цевоводе кочионог система, хидрауличне уређаје, зупчанике, лежајеве, кочионе тарне плочице, системе за дистрибуцију и напајање, заптивке и разне спојеве, прибор и прибор. Међу њима, радијатор користи релативно велику количину челика. Модерни радијатори са цевним ременом заварени су у цеви радијатора са месинганим тракама и савијени у хладњаке са танким бакарним тракама.
У циљу даљег побољшања перформанси бакарних радијатора и повећања њихове конкурентности у односу на алуминијумске радијаторе, направљена су многа побољшања. Што се тиче материјала, бакру се додају елементи у траговима како би се побољшала његова чврстоћа и тачка омекшавања без губитка топлотне проводљивости, чиме се смањује дебљина траке и штеди челик; у погледу технологије производње, усвојено је високофреквентно или ласерско заваривање бакарних цеви, а за склапање језгра радијатора се користи челично лемљење уместо меког лемљења које је подложно контаминацији оловом. Резултати ових напора приказани су у табели 6.2. У поређењу са лемљеним алуминијумским радијаторима, под истим условима одвођења топлоте, односно под истим падом притиска ваздуха и расхладне течности, нови бакарни радијатор је лакши и знатно мањи по величини; у комбинацији са добром отпорношћу на корозију и дугим веком трајања челика, предности бакарних радијатора су очигледније. Поред тога, ради заштите животне средине, енергично промовишу и развијају електрична возила, а количина челика који се користи у сваком аутомобилу ће се експоненцијално повећати.
железнице
Електрификација железнице захтева велику количину бакра и легура бакра. За сваки километар надземних жица потребно је више од 2 тоне бакарних жица специјалног облика. Да би се побољшала његова чврстоћа, често се додаје мала количина бакра (око 1%) или сребра (око %). Поред тога, мотори, исправљачи и контролни, кочни, електрични и сигнални системи у возу се ослањају на бакар и легуре бакра.
Авион
Навигација авиона је такође неодвојива од бакра. На пример: ожичење, хидраулички, расхладни и пнеуматски системи у авиону захтевају бакарне материјале, држачи лежајева и лежајеви стајног трапа користе алуминијумске бронзане цеви, навигациони инструменти користе анти-магнетне легуре челика, а многи инструменти користе сломљене еластичне елементе од бакра.
Лака индустрија
Производи лаке индустрије су уско повезани са животима људи, са широким спектром варијанти. Пошто бакар има добра свеобухватна својства, може се видети свуда. Ево само неколико примера:
Клима уређаји и фрижидери
Функција контроле температуре клима уређаја и фрижидера углавном се постиже испаравањем и кондензацијом бакарних цеви измењивача топлоте. Величина и перформансе преноса топлоте цеви за пренос топлоте измењивача топлоте у великој мери одређују ефикасност и минијатуризацију целокупног клима уређаја и расхладног уређаја. У овим машинама се користе бакарне цеви специјалног облика са високом топлотном проводљивошћу. Користећи предности добрих својстава челика за обраду, развијене су и произведене топлотне цеви са унутрашњим жлебовима и високим ребрима за производњу измењивача топлоте у клима уређајима, фрижидерима, уређајима за сакупљање хемијске и отпадне топлоте. Укупни коефицијент преноса топлоте новог измењивача топлоте може се повећати на 2 до 3 пута од обичних цеви и 1,2 до 1,3 пута од обичних цеви са ниским перајем. Коришћен је у Кини, штеди 40% бакра и смањује запремину измењивача топлоте за више од 1/3.
Сатови
Већина радних делова сатова, тајмера и уређаја са сатним механизмима израђени су од „сатовског месинга“. Легура садржи 1.5-2% олова, има добра својства обраде и погодна је за производњу великих размера. На пример, зупчаници се секу од дугачких екструдираних месинганих шипки, равни точкови се избијају од трака одговарајуће дебљине, а месинг или друге легуре бакра се користе за израду угравираних површина за сатове, шрафова и спојева итд. Прави се велики број јефтиних сатова. од металног оружја (калај-цинк бронза) или пресвучене никл сребром (бели бакар). Неки познати сатови су направљени од челика и легура бакра. Казаљка сата британског „Биг Бена“ је направљена од чврстих металних шипки, а казаљка минута је направљена од 14-стопа дугих бакарних цеви.
Модерна фабрика сатова, која користи легуру бакра као главни материјал, пресе и прецизне калупе, може произвести 10,000 до 30,000 сатова дневно по веома ниској цени.
Креирање папира
У данашњем информационом друштву које се стално мења, потрошња папира је веома велика. Папир на површини изгледа једноставно, али процес израде папира је веома компликован, захтева много корака и примену многих машина, укључујући хладњаке, испариваче, муталице, машине за папир итд. Многе компоненте, као што су разне цеви за измену топлоте, ваљци , метлице, полутечне пумпе и сита, углавном се израђују од челичних легура.
На пример, машина за производњу папира са дугачком мрежом која се користи прска припремљену пулпу на брзо покретну мрежу са фином мрежом (40-60). Мрежа је ткана од месингане и фосфорне бронзане жице. Веома је широк, углавном више од 20 стопа (6 метара), и потребно је да остане потпуно раван. Мрежа се креће преко низа малих месинганих или бакарних ваљака, и док пролази кроз пулпу која је прскана по њој, влага се усисава из ваздуха испод. Мрежа такође вибрира како би спојила мала влакна у пулпи. Величина мреже великих машина за папир је веома велика, до 26 стопа, 8 инча (8,1 метара) широке и 100 стопа (30,5 метара) дугачке. Мокра пулпа не само да садржи воду, већ садржи и хемикалије које се користе у процесу производње папира, што је веома корозивно. Да би се обезбедио квалитет папира, мрежасти материјал је веома захтеван. Не само да мора имати високу чврстоћу и еластичност; али и да буду отпорни на корозију пулпе. Легуре бакра су у потпуности способне за ово.
Штампање
У штампи се бакарне плоче користе за фотолитографију. Полирана бакарна плоча се сензибилизира фотоосетљивом емулзијом, а затим се фотографише на њој. Сензибилизовану бакарну плочу треба загрејати да би се лепак стврднуо. Да би се спречило омекшавање услед топлоте, бакар често садржи малу количину сребра или арсена за повећање температуре омекшавања. Затим се плоча угравира како би се формирала штампарска површина са узорком конкавних и конвексних тачака.
На машини за аутоматско слагање, тип се прави слагањем блокова типа месинга, што је још једна важна употреба бакра у штампи. Типски блокови се обично праве од оловног месинга, понекад бакра или бронзе.
Лек
У фармацеутској индустрији од чистог бакра се праве све врсте уређаја за пару, кључање и вакуум. Цинк бели бакар се широко користи у медицинској опреми. Легуре бакра су такође често коришћени материјали за оквире за наочаре итд.
