Чем отличается алюминий от меди? Проще сказать, что у них общего. А общего только то, что оба эти химических элемента являются металлами (со всеми присущими металлам свойствами) и хорошими проводниками. По другим параметрам – плотности, стоимости, распространению в природе и «стажу» использования человеком – у них больше различий.
История открытия
Медь – один из первых металлов, которые человечество научилось добывать и эксплуатировать; по мнению археологов, примерно одновременно с медью люди стали использовать золото. Дело в том, что оба эти металла встречаются в природе в самородном виде, и куску меди для применения его в качестве орудия труда или оружия надо было просто придать после нагрева нужную форму. Это случилось, скорее всего, 6-7 тысяч лет назад. Постепенно люди научились выплавлять металл из руды, и шлак, свидетельствующий о наличии медной металлургии, находят при раскопках древнего поселения Чатал-Хююк в Турции. Первоначально делали оружие и сельскохозяйственные орудия из чистого металла, но со временем люди обнаружили, что в соединении с оловом из меди получается куда более прочная бронза.
Информатика 8 класс (Урок№5 — Высказывания и операции с ними.)
Отличие алюминия от меди в том, что дата его первого получения четко зафиксирована в истории. Это случилось в 1825 году в Дании и «отцом» алюминия стал химик Ганс Эрстед. Алюминий в природе в самородном виде не встречается, а при взаимодействии с кислородом образует стойкое соединение, поэтому его производство вначале было делом очень дорогим. Первый алюминий стоил дороже золота, а великому русскому химику Дмитрию Менделееву в знак признания его заслуг перед человечеством в 1889 году британцы подарили весы именно из золота и алюминия.
Сравнение
Электропроводность меди в полтора раза выше, чем у алюминия, но при этом плотность алюминия в 3,3 раза меньше, чем у меди. О цене и говорить не приходится – после освоения промышленной технологии производства алюминия его стоимость очень сильно упала и сейчас она значительно меньше, чем у меди.
Эти обстоятельства и предопределили использование алюминия для выпуска многожильных проводов и кабелей. Обратите внимание, когда увидите ЛЭП высокого напряжения: все провода выполнены именно из алюминия. Так и дешевле, и нагрузка на опоры гораздо ниже. Ну а что электропроводность меньше – с этим приходится мириться.
Используется медь и для производства бронзы. В древности из нее изготавливали холодное оружие и орудия труда, пока не была освоена выплавка железа. Но и позже из бронзы лили пушки, причем это продолжалось довольно долго, вплоть до 19 века. Из бронзы отлиты Царь-пушка и Царь-колокол. Кроме этого, медь благодаря высокой коррозионной стойкости нашла применение при изготовлении труб для транспортировки различных жидкостей и газов, а также в некоторых других отраслях промышленности.
Определение зависимости толщины фольги от замедления α-частицы
Алюминий называют «крылатым металлом». Это название говорит о второй масштабной области его применения (после электротехнической). При соединении алюминия (95,6 %) и меди (4,4 %) получают сплав, который называется дюралюминий, или дюраль. Обладая плотностью, близкой к плотности алюминия, он имеет значительно более высокие прочностные характеристики, поэтому широко используется для производства самолетов.
Таблица
В чем разница между алюминием и медью, видно из приведенной ниже таблицы.
| Медь | Алюминий | |
| «Стаж» использования человеком | 6-7 тысяч лет | С 1825 года |
| Основные области применения | Электротехника, производство качественных труб, некоторые другие отрасли промышленности | Электротехника, авиастроение, создание легких несущих конструкций (сплавы), пищевая промышленность, другие отрасли |
| Плотность | 8,92 г/см 3 | 2,6989 г/см 3 |
| Электропроводность (при 20 °С) | 59500000 см/м | 38000000 см/м |
| Температура плавления | +1356 °С | +660 °С |
Похожие статьи
/rating_on.png)
(2 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Источник: thedifference.ru
Проводниковые материалы высокой проводимости
Металлические проводниковые материалы имеют поликристаллическое строение, т.е. состоят из множества мелких кристалликов. Большинство металлических проводников (Cu,Al,Ag. ) обладают большой проводимостью, т.е. малым удельным электрическим сопротивлением,p=0,015 – 0,028 мкОм.м (1 мкОм.м=1 Ом.мм 2 /м). К наиболее распространенным металлам высокой проводимости относятся серебро, медь, алюминий и др.
Наиболее широкое применение находит медь. Это обусловлено следующими ее преимуществами:
— малое удельное сопротивление (больше серебра, но меньше алюминия);
— достаточно высокая механическая прочность и пластичность, что позволяет изготавливать проволоку диаметром до 0,01 мм, а также тонкие листы;
— удовлетворительная коррозионная стойкость, обеспечиваемая тонким слоем оксида CuO, которым она покрывается на воздухе;
— хорошая обрабатываемость пластическим деформированием, например прокатка в листы, ленты, протягивание в проволоку;
— относительная легкость пайки и сварки.
Отечественная промышленность выпускает проводниковую медь различной степени чистоты шести марок. Примесями в меди являются висмут Bi, сурьмаSb, железоFe, свинецPb, оловоSn, цинкZn, никельNi, фосфорP, сераS, мышьякAsи кислородO2.
Электропроводимость меди весьма зависит от наличия примесей.
Твердую медь используют там, где необходимо обеспечить высокую механическую прочность, твердость и сопротивление истиранию: для контактных проводов, шин распределительных устройств, коллекторных пластин электрических машин и др.
Мягкую медь применяют, главным образом, для токопроводящих жил кабелей и обмоточных проводов, где важна гибкость и пластичность (отсутствие пружинения при изгибе), а прочность существенного значения не имеет.
Недостатком меди является ее относительно высокая стоимость.
Сплав меди с цинком называется латунью. Латунь обладает высокой пластичностью, что дает технологические преимущества при обработке штамповкой, глубокой вытяжкой. Латуни применяют в электро — и радиотехнике для изготовления различных деталей.
Алюминий, благодаря своей высокой проводимости и атмосферной стойкости является вторым после меди по применению проводниковым материалом. Его удельная проводимость в 1,6 раза меньше меди, но он в 3,5 раза легче ее. Алюминий имеет малую твердость и сравнительно небольшую механическую прочность при растяжении.
Алюминий на воздухе интенсивно окисляется и покрывается пленкой окисла Al2O3, надежно защищающего его от проникновения кислорода воздуха. Эта пленка обладает значительным электрическим сопротивлением, поэтому в плохо защищенных местах соединений электрических проводов могут быть большие переходные сопротивления. Пленка затрудняет пайку алюминия обычными способами. Для пайки алюминия применяют специальные флюсы или используют ультразвуковые паяльники. Алюминиевые изделия можно соединять друг с другом и сваркой под давлением (холодной сваркой).
При увлажнении мест соединения алюминиевых изделий с изделиями из других металлов могут образовываться гальванические пары. При этом алюминиевые изделия интенсивно разрушаются возникающими местными гальваническими токами. Чтобы избежать этого места соединений тщательно зачищают от влаги, например, лакированием.
Отечественная промышленность выпускает проводниковый алюминий различной степени чистоты 13 марок. Алюминиевая проволока диаметром от 0,08 до 10 мм и шины прямоугольного сечения изготавливаются из сортов мягкого (АМ), полутвердого (АПТ) и твердого (АТ) алюминия, имеющего соответственно 
=70-100;90-140;100-180 Мпа,
=0,028 мкОм.м и температурный коэффициент удельного сопротивления ТКр=0,00423 о С -1 .
Алюминиевый провод равной удельной проводимости с медным легче в 2,5 раза, хотя и толще.
Серебро(Ag) относится к группе благородных металлов, на воздухе не окисляется. Интенсивное окисление происходит при температуре больше 200 о С. Как и все благородные металлы, серебро отличается высокой пластичностью, позволяющей получать фольгу и проволоку толщиной и диаметром до 0,01 мм. Серебро обладает наивысшей среди всех металлов электрической проводимостью при температурах выше –100 о С.
Мягкое серебро имеет 
=150-180 Мпа,
=0,0015 мкОм.м; твердое-203 Мпа и 0,0016 мкОм.м соответственно. Температурный коэффициент удельного сопротивления – 0,0039 1/ о С.
Серебро применяют в сплавах с медью, никелем или кадмием для контактов реле и в других приборах на небольшие токи, в припоях ПСр, которые применяются в случаях, когда необходимо обеспечить низкое переходной сопротивление соединения. Серебро применяют также для непосредственного нанесения на диэлектрики в качестве обкладок в производстве керамических и слюдяных конденсаторов.
Недостатком серебря является склонность к миграции поверхности и внутрь диэлектрика, на который его наносят, в условиях высокой влажности и при высоких температурах. Химическая стойкость серебра ниже, чем у золота и платины.
Вольфрам (W)широко применяется в электротехнике в качестве износостойкого материала для изготовления контактов и деталей электровакуумных приборов (электроды, нити накала ламп, изобретенных в 1890 году Лодыгиным).
Вольфрам получают методом порошковой металлургии. Из порошка спекают стержни, которые подвергают сложной термической обработке в атмосфере водорода, ковке и волочению в проволоку диаметром до 0,01 мм и прокатке в листы.
Отожженный вольфрам имеет 
=380-500 Мпа;
=0,055 мкОм.м, твердый – 1800 Мпа и 0,062 мкОм.м, температурный коэффициент удельного сопротивления – 0,0046 1/ о С.
Железо (Fe) – сталь – наиболее доступный материал, обладающий высокой механической прочностью, довольно широко применяется в качестве проводникового материала, несмотря на то, что даже чистое железо имеет более высокое, по сравнению с медью=0,1 мкОм.м, удельное сопротивление сплавов железа значительно больше.
При переменном токе в стали, как в магнитном материале, сильно сказывается поверхностный эффект, поэтому активное сопротивление стальных проводников для переменного тока значительно больше, чем для постоянного. Кроме того, при переменном токе в стальных проводниках появляются потери мощности на гистерезис. Сталь обладает малой коррозионной стойкостью даже при нормальной температуре, поэтому для обеспечения необходимой стойкости стальные провода должны быть защищены более стойким материалом, например, цинком.
Железо характеризуется 
= Мпа,
=0,098 мкОм.м, КТр=0,006 1/ о С.
Натрий (Na)является интересным и перспективным проводниковым материалом, что определяется следующим:
— его достаточно много, т.к. получают его электролизом расплава поваренной соли NaCl;
— удельное сопротивление натрия всего в 2,8 раза больше, чем у меди и равно 0,046 мкОм.м;
— натрий имеет очень малую плотность, поэтому провод из натрия при равной проводимости на единицу длины значительно легче провода из любого другого металла.
Однако натрий очень активный химический элемент, интенсивно окисляется на воздухе и бурно реагирует с водой. Кроме того, он весьма мягок и имеет малый предел прочности, поэтому натриевый провод должен быть защищен герметизирующей оболочкой, которая должна придавать проводу необходимую прочность. Пластмассовая оболочка служит, к тому же, изоляцией.
Источник: studfile.net
Алюминий
К группе проводниковых материалов принято относить проводники с удельным электрическим сопротивлением в нормальных условиях не более 10 -7 Ом×м. Наиболее распространенными среди этих материалов являются медь и алюминий.
Медь – элемент побочной подгруппы первой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29. Обозначается символом Cu (лат. Cuprum). Простое вещество медь – это пластичный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки).
Медь на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.
Преимущества меди, обеспечивающие её широкое применение в качестве проводникового материала, следующие: 1) малое удельное сопротивление (из всех металлов только серебро имеет несколько меньшее удельное сопротивление, чем медь); 2) достаточно высокая механическая прочность; 3) удовлетворительная в большинстве случаев стойкость к коррозии (даже в условиях повышенной влажности медь окисляется на воздухе значительно медленнее, чем, например, железо; интенсивное окисление меди происходит только при повышенных температурах; 4) хорошая обрабатываемость: медь прокатывается в листы, ленты и протягивается в проволоку, толщина которой может быть доведена до тысячных долей миллиметра; 5) относительная легкость пайки и сварки.
Свойства меди. Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности после серебра, удельная проводимость при 20 °C 55 – 58 МСм/м). Плотность 8,96 г/см 3 , Т пл = 1083 о С,
Существует ряд сплавов меди: латуни – с цинком, бронзы – с оловом и другими элементами, мельхиор – с никелем, баббиты – со свинцом, и другие.
Удельная проводимость меди весьма чувствительна к наличию примесей и снижается в зависимости от вида примеси: Zn, Cd, Ag – на 5%; Ni, Sn, Al ‒ на 25–40%; Be, As, Fe, Si, P – на 55%. В то же время присадки многих металлов повышают механическую прочность и твердость меди.
Получение меди. Медь получают путем переработки сульфидных руд, чаще других встречающихся в природе. После ряда плавок руды и обжигов с интенсивным дутьем, медь обязательно подвергают электролитической очистке. Можно получить различную по физическим свойствам медь:
– методом холодной протяжки получают твердую медь (ТМ), которая имеет высокий предел прочности при растяжении, твердость и упругость при изгибе; проволока из твердой меди несколько пружинит. Имеет малое относительное удлинение при изгибе;
– методом отжига получится мягкая медь (ММ), которая пластична, обладает малой твердостью и прочностью, более высокой удельной проводимостью. Также обладает весьма большим относительным удлинением при разрыве.
Применение меди. Медь применяют в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, шин распределительных устройств, обмоток трансформаторов, электрических машин, токоведущих деталей приборов и аппаратов, анодов в гальваностегии и гальванопластике. Медные ленты используют в качестве экранов кабелей.
Твердую медь употребляют в тех случаях, когда необходимо обеспечить особенно высокую механическую прочность, твердость и сопротивляемость истиранию, например, для изготовления неизолированных проводов. Если же требуется хорошая гибкость и пластичность, а предел прочности на растяжение не имеет существенного значения, то предпочтительнее мягкая медь (например, для монтажных проводов и шнуров).
Из специальных электровакуумных сортов меди изготавливают детали клистронов, магнетронов, аноды мощных генераторных ламп, выводы энергии приборов СВЧ, некоторые типы волноводов и резонаторов. Кроме того, медь используют для изготовления фольгированного гетинакса и применяют в микроэлектронике в виде осажденных на подложки пленок, играющих роль проводящих соединений между функциональными элементами схемы. Несмотря на большой коэффициент линейного расширения по сравнению с коэффициентом расширения стекол, медь применяют для спаев со стеклами, поскольку она обладает рядом замечательных свойств: низким пределом текучести, мягкостью и высокой теплопроводностью. Для впаивания в стекла медному электроду придают специальную форму в виде тонкого рантика, благодаря чему такие спаи называют рантовыми.
Недостатком меди является ее подверженность атмосферной коррозии с образованием окисных и сульфидных пленок. Скорость окисления быстро возрастает при нагревании, однако прочность сцепления окисной пленки с металлом невелика. Вследствие окисления медь не пригодна для слаботочных контактов. При высокой температуре в электрической дуге окись меди диссоциирует, обнажая металлическую поверхность. Металлическое отслаивание и термическое разложение вызывает повышенный износ медных контактов при сильных токах.
Алюми́ний – элемент главной подгруппы третьей группы третьего периода периодической системы химических элементов, с атомным номером 13. Обозначается символом Al (лат. Aluminium). Относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости химический элемент в земной коре (после кислорода и кремния).
Простое вещество алюминий – лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия. Плотность 2,7 г/см 3 , Т пл = 660 о С.
Алюминий – второй по значению (после меди) проводниковый материал – металл серебристо-белого цвета, важнейший из так называемых легких металлов. Удельное сопротивление алюминия в 1,6 раза больше удельного сопротивления меди, но алюминий в 3,5 раза легче меди.
Благодаря малой плотности обеспечивается большая проводимость на единицу массы, т. е. при одинаковом сопротивлении и одинаковой длине алюминиевые провода в два раза легче медных несмотря на большее поперечное сечение. К тому же по сравнению с медью алюминий намного больше распространен в природе и характеризуется меньшей стоимостью. Отмеченные обстоятельства обусловливают широкое применение алюминия в электротехнике. Алюминий получают электролизом глинозема Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6.
Преимущества алюминия, которые обеспечивают ему широкое применение в качестве проводникового материала, следующие:
– малая плотность (легкий материал);
– дешевизна и доступность;
– распространенность в природе (1-е место по количеству среди металлов в земной коре).
Пленки алюминия широко используют в интегральных микросхемах в качестве контактов и межсоединений. Последние обеспечивают связь между отдельными элементами схемы и внешние присоединения. Нанесение пленок на кремниевые пластинки обычно производят методом испарения и конденсации в вакууме. Требуемый рисунок межсоединений создается с помощью фотолитографии.
Преимущества алюминия как контактного материала состоит в том, что этот материал легко напыляется, обладает хорошей адгезией к кремнию и плёночной изоляции из SiO2, широко используемой в полупроводниковых интегральных схемах, обеспечивает хорошее разрешение при фотолитографии. Пленки алюминия широко используют в интегральных микросхемах в качестве контактов и межсоединений. Последние обеспечивают связь между отдельными элементами схемы и внешние присоединения. Преимущества алюминия как контактного материала состоят в том, что этот материал легко напыляется, обладает хорошей адгезией к кремнию.
Недостатком алюминия является значительная подверженность электромиграции, что приводит к увеличению сопротивления или даже разрыву межсоединения, также у алюминия низкая механическая прочность. Отожженный алюминий в три раза менее прочен на разрыв, чем отожженная медь.
Отдельно стоит поговорить о поверхности алюминия, так как он активно окисляется, покрываясь тонкой пленкой окиси с большим электрическим сопротивлением. Такая пленка предохраняет алюминий от коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов, что делает невозможным пайку алюминия обычными методами.
Поэтому для пайки алюминия используют ультразвуковые паяльники или пасты-припои. Более толстый слой окисла, который создает надежную электрическую изоляцию на сравнительно высокие напряжения, получают с помощью электрохимической обработки алюминия. Наиболее широкое применение оксидная изоляция получила в электролитических конденсаторах.
Ее используют также и в некоторых типах выпрямителей и разрядников. На практике важное значение имеет вопрос защиты от гальванической коррозии в местах контакта алюминия и меди. Если область контакта подвергается воздействию влаги, то возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значением э. д. с., причем полярность этой пары такова, что на внешние поверхности контакта ток направлен от алюминия к меди, вследствие чего алюминиевый проводник может быть сильно разрушен коррозией. Поэтому места соединения медных проводников с алюминиевыми должны быть тщательно защищены от увлажнения.
Источник: studopedia.su