Свойства серебра позволяющие использовать его для изготовления токопроводящих элементов

Ещё за 2500 лет до нашей эры египетские воины использовали серебро для лечения боевых ран: накладывали на них тонкие серебряные пластины, и раны быстро заживали. В русской же православной церкви святую воду для прихожан всегда выдерживали в серебряных сосудах. Существуют много историй о том как серебряные сосуды спасали жизни, хранившим в них воду. Также существует мнение, что серебро придает силу, носящему его.

• Так как обладает наибольшей электропроводностью, теплопроводностью и стойкостью к окислению кислородом при обычных условиях, применяется для контактов электротехнических изделий, например, контакты реле, ламели, а также многослойных керамических конденсаторов.
• В составе припоев: медносеребряный припой ПСР-45 используется для пайки медных котлов, чем выше процент серебра, тем выше качество; иногда также, добавляя его к свинцу в количестве 5 %, им заменяют оловянный припой.
• В составе сплавов: для изготовления катодов гальванических элементов (батареек).
• Применяется как драгоценный металл в ювелирном деле (обычно в сплаве с медью, иногда с никелем и другими металлами).
• Используется при чеканке монет, наград — орденов и медалей.
• Йодистое серебро применяется для управления климатом («разгон облаков»)
• Из-за высочайшей электропроводности и стойкости к окислению применяется:

• в электротехнике и электронике как покрытие ответственных контактов
• в СВЧ технике как покрытие внутренней поверхности волноводов

Области применения серебра постоянно расширяются и его применение — это не только сплавы, но и химические соединения. Определённое количество серебра постоянно расходуется для производства серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторных батарей, обладающих очень высокой энергоплотностью и массовой энергоёмкостью и способных при малом внутреннем сопротивлении выдавать в нагрузку очень большие токи.

МАГИЧЕСКИЙ ГРАНАТ – ЧЕШСКИЕ УКРАШЕНИЯ ИЗ СЕРЕБРА

В химической промышленности применяются аппараты из серебра (для получения ледяной уксусной кислоты, фенола), лабораторная посуда (тигли или лодочки, в которых плавятся чистые щелочи или соли щелочных металлов, оказывающие разъедающее действие на большинство других металлов), лабораторные инструменты (шпатели, щипцы, сита и др.). Серебро и его соединения применяются в качестве катализаторов в реакциях обмена водород — дейтерий, детонации смеси воздух — ацетилен, при сжигании окиси углерода, окислении спиртов в альдегиды кислоты и др.
В пищевой промышленности применяются серебряные аппараты в которых приготовляют фруктовые соки и другие напитки. В медицине известен ряд фармацевтических препаратов, содер­жащих коллоидное серебро.
Металлическое серебро служит для изготовления высококачественных оптических зеркал путем термического испарения. Бруски (или электролитический порошок) серебра служат положительными электродами в аккумуляторах, в которых отрицательными электродами являются пластинки из окиси цинка, электролит — едкое кали.

Плавка титана TIG сваркой и ЛИТЬЕ серебра в песок

Существенную долю серебра потребляет электротехническая промышленность для серебрения медных проводников и при использовании высокочастотных волноводов. Серебро используется при производстве транзисторов, микросхем и других радиоэлектронных компонентов.

Серебро используется в качестве добавки (0,1-0,4 %) к свинцу для отливки токоотводов положительных пластин специальных свинцовых аккумуляторов (очень большой срок службы (до 10-12 лет) и малое внутреннее сопротивление).

Хлорид серебра используется в хлор-серебряно-цинковых батареях, а также для покрытий некоторых радарных поверхностей. Кроме того, хлорид серебра, прозрачный в инфракрасной области спектра, используется в инфракрасной оптике.

Монокристаллы фторида серебра используются для генерации лазерного излучения с длиной волны 0,193 мкм (ультрафиолетовое излучение).

Серебро используется в качестве катализатора в фильтрах противогазов.

Ацетиленид серебра (карбид) изредка применяется как мощное инициирующее взрывчатое вещество (детонаторы).

Фосфат серебра используется для варки специального стекла, используемого для дозиметрии излучений. Примерный состав такого стекла: фосфат алюминия — 42 %, фосфат бария — 25 %, фосфат калия — 25 %, фосфат серебра — 8 %.

Перманганат серебра, кристаллический тёмно-фиолетовый порошок, растворимый в воде; используется в противогазах. В некоторых специальных случаях серебро так же используется в сухих гальванических элементах следующих систем: хлор-серебряный элемент, бром-серебряный элемент, йод-серебряный элемент.

Серебро зарегистрировано в качестве пищевой добавки Е174.

Применение серебра в фотографии

В 1737 г. немецкий ученый И. Шульце впервые обнаружил светочувствительность нитрата серебра. Однако лишь через 100 лет после этого открытия появилась первая фотография (19 августа 1839 г.) В этот день в Парижской академии наук было сделано сообщение о способе получения изображения. Такой метод фотографии впоследствии был назван дагеротипом.

Изображение получали обработкой парами ртути экспонированного слоя AgI, нанесенного на отполированную серебряную пластину. На пластине в местах действия света образуется серебряная амальгама, рассеивающая свет. После удаления избытка AgI и обнажения зеркальной поверхности изображение можно наблюдать, держа пластину под определенным углом.
С тех пор коренным образом изменилась технология получения фотографического изображения. Однако и сейчас основным светочувствительным материалом для фотографии являются кристаллы галогенидов серебра.

Удивительно удачное сочетание в них различных физико-химических свойств позволило в относительно короткий срок разработать оптимальный способ получения фотографического изображения. Причем практическая фотография значительно определила теоретическое объяснение достигнутых результатов. Правда, в настоящее время этот разрыв довольно быстро сокращается. Но широкое применение фотографии ведет к истощению мировых запасов серебра и его удорожанию.
Кроме кинофотопромышленности, серебро употребляется в приборостроении и электромашиностроении, где используются его свойства отличного малоокисляющегося проводника тока. Химическая промышленность использует серебро для производства предметов лабораторного оборудования, стойких к действию щелочных растворов. Серебро так же идет на изготовление медицинских препаратов (колларгол, протаргол). Значительная доля серебра употребляется ювелирной промышленностью для изготовления драгоценных украшений, серебряной посуды и т.п.

Использование серебряной посуды

Столовое серебро не только признак благополучия или богатства, но и средство профилактики и здоровья.

Из истории: известно, что за 2500 лет до Рождества Христова египетские воины использовали серебро для лечения своих ран — накладывали на них очень тонкие серебряные пластины, и раны быстро заживали.

Персидский царь Кир, по свидетельству Геродота, во время длительных походов хранил воду только в серебряных бочках. Таким образом ему удалось избежать множества заболеваний, распространенных в то время. В конце XIX столетия швейцарский ботаник Карл Негели установил, что под влиянием серебра, введенного в воду, в ней гибнут все вредные микроорганизмы. Ионы серебра препятствуют размножению болезнетворных бактерий, вирусов и грибков.

Войско великого Александра Македонского двигалось с боями по странам Азии (IV века до нашей эры). После того как войска вступили на территорию Индии, среди воинов начались тяжелые желудочно-кишечные заболевания.

После ряда кровопролитных сражений и пышно отпразднованных побед весной 326 года Александр Македонский вышел к берегам Инда. Однако победить главного своего врага — болезнь — «непобедимое» войско Александра не могло. Воины, истощенные и обессиленные, отказались идти вперед к берегам Ганга, куда влекла Александра жажда завоеваний.

Осенью 326 года войска Александра начали отступление. Сохранившиеся описания истории походов Александра Македонского показывают, что рядовые воины болели чаще, чем военачальники, хотя последние находились в походе в одинаковых условиях с рядовыми воинами и в равной степени делили с ними все неудобства и лишения походной жизни. Только через 2250 лет причина различной заболеваемости воинов Александра Македонского была найдена. Она заключалась в разности снаряжения: рядовому воину полагался оловянный бокал, а военачальнику — серебряный.

Кроме того, столовое серебро на протяжении многих веков считалось символом достатка и респектабельности. Известен факт, что в семье графа Орлова, одного из фаворитов Екатерины II, в обиходе был сервиз, состоявший из 3275 серебряных предметов, на изготовление которых ушло более 2 тонн серебра.

Антибактериальные свойства серебра

На всех космических шаттлах при подготовке к употреблению вода обогащается серебром; на авиалайнерах используются серебряные водяные фильтры. Все чаще при очистке воды в бассейнах применяется серебро — оно не раздражает слизистые оболочки и более эффективно как антисептик. В Японии с помощью серебра очищается воздух. В Швейцарии широко применяют серебряные фильтры в домах и офисах.

Основоположником научного изучения механизма действия серебра на микробную клетку является швейцарский ботаник Карл Нигели, который в 80-е годы ХIХ века установил, что взаимодействие не самого металла, а его ионов с клетками микроорганизмов вызывает их гибель. Это явление он назвал олигодинамией (от греч. «олигос» — малый, следовый, и «динамос» — действие, т.е. действие следов). Ученый доказал, что серебро проявляет олигодинамическое действие только в растворенном (ионизированном) виде.

Немецкий ученый Винцент, сравнивая активность некоторых металлов, установил, что наиболее сильным бактерицидным действием обладает серебро, меньшим — медь и золото.

Большой вклад в изучение антимикробных свойств серебряной воды, ее применения для обеззараживания питьевой воды и пищевых продуктов внесен академиком Л.А. Кульским. Его экспериментами, а позднее и работами других исследователей доказано, что именно ионы металлов и их диссоциированные соединения (вещества, способные распадаться на ионы) вызывают гибель микроорганизмов. Медико-биологическими исследованиями установлено, что бактерицидные свойства серебра объясняются уникальной способностью его ионов блокировать ферменты болезнетворных микроорганизмов, что приводит к их гибели. При этом микроорганизмы, необходимые для жизнедеятельности человека, сохраняются.

Система обозначения проб

Источник: ladyblue.ru

Техническое серебро: особенности, достоинства и недостатки, где содержится

С серебром связано множество мифов, легенд и поверий. Например, в Ассирии и Вавилоне серебро считали священным металлом и символом Луны. В средние века алхимики часто использовали серебро в своих опытах. Кроме того, серебро с 13 века используется для изготовления посуды, что непосредственно связано с дезинфицирующими свойствами этого металла.

Серебро издавна использовалось в чеканке монет, а также в ювелирном деле. По своим свойствам это пластичный и ковкий благородный металл, поэтому из него можно делать украшения даже самой причудливой формы. Серебро блестит ярче, чем платина, особенно отполированное. Оно способно отражать до 97% видимого цвета. Однако на воздухе этот благородный металл довольно быстро тускнеет.

Применение серебра в электротехнической промышленности

Металл, который используют при производстве деталей и элементов для электротехнической промышленности называется техническим, это чаще всего чистое серебро 999 пробы, иногда применяют и сплавы серебра с другими веществами. Электротехническое серебро должно обладать отличной электропроводностью, теплопроводность, светоотражением. Из него делают серебряную проволоку, припои, качественные электрические контакты, серебрят токопроводящие контакты и прочие ответственные детали.

Производят из серебра или серебрят такие детали, как:

• Разъемы;
• Диоды;
• Транзисторы;
• Резисторы;
• Микросхемы;
• Керамические конденсаторы;
• Реле контактные;
• Сопротивления;
• Предохранители;
• Аккумуляторные батареи;
• Моножильные кабели.

Серебро является исчерпаемым видом природных ископаемых, месторождения истощаются, но металл востребован, и не только для производства ювелирных украшений, но и необходим для различных отраслей промышленности, поэтому сегодня, как никогда важна вторичная переработка этого благородного металла.

Серебро в современном ювелирном производстве

Сегодня в ювелирном производстве серебро имеет широкое применение. Оно используется для покрытия изделий из недрагоценных металлов, чтобы защитить их от коррозии и повреждений. Кроме того, серебро вводят в состав белого золота для придания этому сплаву большей твердости. Серебро легко протягивается в тончайшую проволоку, которая потом отлично скручивается.

Из одного грамма серебра можно изготовить проволоку длиной около 2 километров. Серебряные изделия стоят намного дешевле украшений из золота и платины, но мастера создают из него настоящие шедевры ювелирного искусства.

Единственным легирующим металлом для серебра является медь, которая повышает твердость его сплавов. Все серебряные сплавы одинаковы по цвету и имеют различия только в процентном содержании серебра в каждом из них. Согласно ГОСТ 30649-99 на территории России применяют четыре сплава серебра, которые имею пробы:

• 925.
  Содержит не менее 92,5% серебра. Его цвет и антикоррозийные свойства не отличаются от 100%-ного серебра. Данный сплав широко применяется для изготовления ювелирных украшений.
• 875.
  Содержит не менее 87,5% серебра. Используется в основном при промышленном изготовлении ювелирных и бытовых изделий, например, серебряных ручек.
• 830.
  Содержит не менее 83% серебра. По своим качествам не отличается от сплава 800 пробы. Чаще всего используется для изготовления декоративных украшений.
• 800.
  Содержит не менее 80% серебра. Из-за высокого содержания меди сплав отличается легким желтоватым оттенком и быстро окисляется на воздухе. В основном из него делают столовые приборы.

Как извлечь из радиодеталей

Чтобы добыть серебро из радиотехнического лома (например реле или микропереключателя типа МП), нужно определить, в каких частях (контактах) содержится серебро, и аккуратно отделить их кусачками или ножницами (в зависимости от прочности материала). Радиотехнический сплав имеет примерно 817 пробу, а одно реле наградит вас 0,5–3 г благородного металла.

Как выглядит типичный микропереключатель, содержащий серебро, можно посмотреть на фото.

Очистка серебра от примесей

Аффинаж в домашних условиях проводить трудно: реактивы доступны в магазинах, но они токсичны. Соблюдайте технику безопасности:

• наденьте защитную маску и перчатки;
• позаботьтесь о вентиляции или работайте на воздухе;
• при приготовлении раствора вливайте кислоту в воду, а не наоборот.

Методики очищения основаны на растворении исходного сырья в кислотах (азотной, серной) с последующим восстановлением из хлорида. Результатом будет металл пробой около 980, который можно дополнительно очистить электролитически, получив на выходе практически чистый элемент.

Куда продать техническое серебро?

Скажу сразу, что реализовать извлеченное из радиодеталей техническое серебро по рыночной цене в обычном ломбарде у вас вряд ли получится. И если на маленькие, самодельные слитки или небольшое количество металлической стружки работники скупки могут закрыть глаза, то если вы начнете ходить пункт приема ежедневно, как на работу, рано или поздно у правоохранительных органов к вам появятся серьезные вопросы, а невинное, на первый взгляд хобби, станет основанием для возбуждения уголовного дела по статьей 191 Уголовного кодекса РФ.

Продать серебро ag

Однако, это не значит, что вы не можете организовать собственный рабочий кабинет в гараже или на даче, где будете не только извлекать техническое серебро из радиодеталей, но и создавать авторские ювелирные украшение, заниматься продажей которых можно вполне легально.
◄Назад к статьям

Физико-химические качества

Серебро наделено уникальными физико-химическими свойствами, которые используются в промышленности для улучшения технических характеристик и эксплуатационных качеств изделий гражданского и военного предназначения, например:

1. У серебра наибольшие показатели теплопроводности и электрической проводимости среди металлов. В частности, показатель его электропроводимости (62,5 млн См/м) превышает аналогичные параметры для алюминия (37 млн См/м) и золота (45,5 млн См/м).
2. В обычных условиях серебро химически инертно к воздействию воды и воздуха либо других побочных факторов, провоцирующих окисление или коррозию так называемых «обычных» металлов.
3. Серебристые покрытия поверхностей деталей, механизмов и зеркал обладают высокой отражающей способностью в оптическом диапазоне спектра.

Как определить подлинность

Состав детали или покрытия определяется ГОСТами. Но таких понятий, как «подлинное» и «фальшивое» техническое серебро, не существует — по двум причинам:

1. Для каждой цели подбирается свой сплав. Примеси в нем меняют свойства основы, и не всегда «чище» здесь значит «лучше».
2. Подделывать благородный металл, используемый в микросхемах и выключателях, экономически нецелесообразно.

Если вам случайно попал в руки самодельный «технический» слиток и интересно, серебряный ли он, попробуйте воздействовать на него магнитом (высокопробный сплав не притянется) или растереть в руке с мелом (мел должен потемнеть).

Очистка от свинца и электролиз

Но и от вида примеси зависит стоимость технического серебра. Легче всего очистить его от свинца (плотность которого значительно выше, а теплота плавления совсем маленькая). Обычная переплавка сплава позволит с легкостью разделить его на фракции. Очистить серебро от медных примесей будет сложнее.

Такой сплав (из него раньше очень модно было изготавливать столовые приборы) популярен среди населения, но скупка его проводится с большой неохотой. Обычной переплавкой здесь не ограничиться, потребуется еще долго выдержать металл в расплавленном состоянии (желательно при высоком давлении). Затраты на очистку будут выше.

В недавнем прошлом практически все фотолюбители выделяли техническое серебро из отработанных реактивов путем электролиза. Массовая скупка такого металла не осуществлялась, но ювелирные мастерские использовали его для изготовления припоя. Ювелирам был известен этот состав технического серебра, поэтому цена за грамм металла была фиксированной.

Источники серебряного вторсырья

Основными источниками серебряной «вторички» являются изделия электротехнической и радиотехнической отраслей, полиграфии, фото- и кинопромышленности, продукция зеркального, ювелирного и часового производства.

Из бытового сектора источником драгметалла являются лом ювелирных изделий, награды и монеты.

В радио- и электротехнике для извлечения серебра пригодны:

• радиодетали;
• реле;
• контакты автоматических выключателей и пускателей;
• аккумуляторы;
• контактные реле и керамические конденсаторы.

Отдельные виды припоев и контактов могут содержать до 99% Ag.

Аккумуляторы и резисторы

Например, в аккумуляторе модели СЦ-25, весящего 470 г (вместе с залитым электролитом), содержится 85,5 г Ag, а в модели СЦ-110 весом 1,6 кг – 559,783 г Ag.

В небольших количествах техническое серебро встречается в составе самых распространенных резисторов советских времен серии МЛТ (аббревиатура от «металлопленочный лакированный теплоустойчивый»). Например, в изделии МЛТ-2 весом 2,5 грамма содержится 5 мг Ag, что соответствует 0,16% по массе.

Конденсаторы и реле

Из-за небольших размеров и малых весовых характеристик радиодеталей, содержащих серебро, принято оценивать количество Ag в пересчете на 1000 штук каждой группы радиоизделий.

• конденсатор К15-5 – около 29,9 г;
• конденсатор К10-7В – около 13,6 г;
• реле РЭС6 – 157 г;
• РСЧ52 – 688 г;
• РВМ – 897 г.

Кинопленки

Полиграфия, фото- и кинопромышленность «предоставляют» для переработки изношенные и испорченные киноленты и фотоотпечатки.

Основным сырьем для извлечения драгметалла являются бромистое и сернистое серебро, зола фотобумаги и фотоотпечатков.

Другие устройства и предметы

Поступающая от химпрома серебряная «вторичка» представлена отработанными катализаторами, содержащими до 80% Ag, шламами, контактными массами и ломом серебряной посуды.

Серебросодержащие отходы от ювелирного производства образуются при мехобработке, плавке и химобработке драгметаллов.

По своему составу они много беднее, чем серебряный лом, и содержат от 0,5 до 10% серебра, тогда как в серебряном ломе драгметалла может содержаться свыше 90% (в случае ювелирных украшений высокой пробы).

Экономическая ситуация по скупке

В настоящий момент скупка технического серебра на территории бывшего Советского Союза переживает далеко не лучшие времена. По сравнению с 2011 г цена за 1 грамм металла в чистоте упала практически вдвое. Тенденций к повышению цены пока не наблюдается, поэтому люди не спешат расстаться с серебряными изделиями.

Скупка драгоценных металлов производится под контролем государства и осуществляется лицами, имеющими специальную лицензию. Эту же функцию могут осуществлять практически все ювелирные мастерские.

Не забывайте, что если вами осуществляется покупка серебряных изделий, то лучше сохранить техническое описание, в котором указан химический состав. В случае необходимости любая организация (для которой интересна скупка) выкупит у вас изделие в кратчайшие сроки, поскольку специалистам будет точно известно, от чего и как нужно очистить серебро.

Полезные примеси в сплавах

Но не стоит расстраиваться: в природе практически не встречаются чистые материалы. Ювелирные изделия не являются исключением. Да и иметь украшение из чистого металла не захочет ни одна модница, так как примесь из свинца или никеля в огромной мере улучшает внешние и физические параметры металла.

Никелевые добавки придают изделию из серебра блеск, облегчают обработку и в определенной мере увеличивают срок службы. Свинец делает сплав более пластичным. И это касается только ювелирной отрасли. Но серебро используется не только для изготовления украшений (широко применяется в технике). Контакты в радиодеталях, проводка в высокоточной технике, покрытие на фотопленке, отражающая часть зеркал — все это техническое серебро.

Обусловлена широта использования данного металла тем, что он обладает рядом незаменимых физических характеристик:

• отличная электропроводность;
• покупка по невысокой стоимости;
• очень высокий уровень теплопроводности;
• невысокая температура плавления, что делает процесс выплавки относительно недорогим;
• под воздействием воздуха на поверхности серебра не образуются ионы, поэтому нет нужды очистить и обезжирить поверхность при ремонте;
• металл мягкий, соответственно, он легко поддается обработке.

Источник: cherish-centr.ru

Проводниковые материалы

Материалы высокой проводимости. Среди указанных материа­лов наиболее широкое распространение получили серебро, медь и алюминий.

Серебро достаточно широко применяется в электротехнике и электронике, а именно: при производстве радиочастотных кабелей, работающих в диапазоне высоких частот, для защиты медных про­водников от окисления при температурах выше 250°С, для изготов­ления электродов в производстве керамических и слюдяных конден­саторов, при изготовлении и применении контактов и т. д.

В связи с тем что в последнее время потребление серебра си­стематически превышает производство первичного металла и вос­полнение его дефицита за счет вторичного, необходимо соблюдать строгие меры по его экономии.

Наименьшим удельным сопротивлением ρ обладает химически чистая медь. Наличие примесей в меди отрицательно влияет не толь­ко на ее механические и технологические свойства, но и значитель­но снижает электропроводность.

Наиболее нежелательными приме­сями являются висмут и свинец, которые почти нерастворимы в ме­ди и образуют легкоплавкую эвтектику, которая при кристаллиза­ции меди располагается вокруг зерен. Даже тысячные доли процен­та висмута и сотые доли процента свинца приводят к тому, что медь при обработке давлением при температуре 850-1150°С растрески­вается. Наличие серы приводит к уменьшению пластичности. Такая медь при низких температурах становится хрупкой. Очень вредно присутствие в составе меди и кислорода, который способствует образованию оксида и закиси меди, вызывающих повышение удель­ного сопротивления.

В нормальных атмосферных условиях медь достаточно устойчи­ва против коррозии, так как ее химическая активность невелика. В сухом и влажном воздухе, пресной воде при 20°С медь практиче­ски не окисляется. Незначительная коррозия наблюдается только в соленой воде. В присутствии влаги и углекислого газа на поверх­ности меди образуется, как правило, зеленая пленка основного кар­боната.

При нагревании меди до температуры 200°С идет медленное ее окисление с образованием защитной пленки оксида меди СuО. Ин­тенсивное окисление меди начинается при температуре выше 225°С.

Пониженную активность проявляет медь также и при взаимодействии с холодными и теплыми растворами соляной и серной кислот, концентрация которых не превышает 80%. Растворимость водорода в твердой меди достаточна мала и даже при температуре 400°С составляет не более 0,06мг в 100г. Медь растворяется в азот­ной кислоте, достаточно легко соединяется с хлором и другими га­логенами, может гореть в парах серы.

Механические и электрические характеристики проводниковой меди существенно зависят от ее состояния. Так, например, твердотянутая медь марки МТ имеет меньшую проводимость и относитель­ное удлинение перед разрывом,но большую механическую прочность и твердость, чем отож­женная медь марки ММ. Твер­дость по Бринеллю при 20°С для меди марки МТ в зависи­мости от степени нагартовки составляет 65-120, а для меди марки ММ – не более 35.

В соответствии с механическими и электрическими характери­стиками проводниковой меди формируются и области ее применения. Мягкая (отожженная) медь, удельное сопротивление которой при 20°С не должно превышать 0,01724мкОм·м, в виде проволок раз­личного сечения и формы применяется, как правило, для изготов­ления токопроводящих жил кабелей различного назначения, обмо­точных и монтажных проводов, в производстве волноводов и т. д. Кроме того, ленточная медь широко используется при экранирова­нии кабелей связи и радиочастотных кабелей.

Твердая (холоднотянутая) медь, удельное сопротивление кото­рой должно быть не более 0,0180мкОм·м, применяется в основном там, где необходимо обеспечить высокую механическую прочность, твердость, сопротивляемость истирающим нагрузкам и упругость. Такие требования к меди предъявляются при изготовлении контакт­ных проводов, шин распределительных устройств, коллекторных пластин электрических машин и пр.

Поскольку в настоящее время медь является сравнительно доро­гим и дефицитным материалом, расходование ее ведется весьма экономно и при возможности ее заменяют на другие, менее дефицитные.

Широкое распространение в электротехнике этот металл получил не только ввиду острого дефицита меди, но и благодаря своим за­мечательным свойствам. Алюминий, обладая большим сродством к воздуху, легко окисляется на воздухе, покрываясь при этом проч­ной оксидной пленкой, которая защищает металл от дальнейшего окисления и обусловливает его высокую коррозионную стойкость.

На него не действуют водяной пар, пресная и морская вода. В обыч­ных условиях алюминий слабо реагирует с концентрированной азотной кислотой. Однако при нагревании он растворяется в раз­бавленной серной и азотной кислотах. Легко растворяется в щело­чах, образуя при этом алюминаты с выделением водорода.

По отношению к большинству металлов алюминий имеет отрица­тельный электрохимический потенциал и, находясь в контакте с ни­ми, образует гальванические пары, что в присутствии влаги способ­ствует развитию электрохимической коррозии.

В связи с тем что оксидная пленка обладает электроизоляцион­ными свойствами, в месте контакта проводов создается достаточно большое переходное сопротивление, которое затрудняет пайку алю­миния обычными методами. Для этой цели приходится использо­вать специальные припои и паяльники (ультразвуковые) либо при­менять холодную сварку, т.е. пластическое обжатие проводов в ме­сте их контакта.

Присутствие примесей в составе алюминия, среди которых наи­более часто встречаются железо, кремний, медь, цинк и титан, существенно снижают его удельную проводимость, влияют на меха­нические характеристики и обусловливают области его применения.

В отожженном состоянии такой алюминий имеет предел проч­ности при растяжении 80-90МПа, относительное удлинение 25-33%, а твердость по Бринеллю 15-20. Удельное электриче­ское сопротивление проводникового алюминия не должно превы­шать 0,0289мкОм·м.

Холодная деформация алюминия и наличие примесей увеличи­вают твердость и прочность металла, снижают относительное удли­нение и его проводимость.

Сверхпроводники и криопроводники. Явление сверхпроводи­мости было открыто нидерландским физиком X. Камерлинг-Оннесом в 1911г. Согласно современной теории, основные положения ко­торой были развиты в работах Д. Бардина, Л. Купера, Дж. Шриффера (теория БКШ), явление сверхпроводимости металлов можно объяснить следующим образом.

При температурах, близких к абсо­лютному нулю, меняется характер взаимодействия электронов меж­ду собой и атомной решеткой, так что становится возможным при­тягивание одноименно заряженных электронов и образование так называемых электронных (куперовских) пар. Поскольку куперовские пары в состоянии сверхпроводимости обладают большой энер­гией связи, обмена энергетическими импульсами между ними и ре­шеткой не наблюдается.

При этом сопротивление металла становит­ся практически равным нулю. С увеличением температуры некото­рая часть электронов термически возбуждается и переходит в оди­ночное состояние, характерное для обычных металлов. При дости­жении критической температуры (Тк) все куперовские пары распа­даются и состояние сверхпроводимости исчезает. Аналогичный ре­зультат наблюдается при определенном значении магнитного поля (критической напряженности Нкр или критической индукции Bкр), которое может быть создано как собственным током, так и посто­ронними источниками. Критическая температура и критическая напряженность магнитного поля являются взаимосвязанными ве­личинами. Эта зависимость для чистых металлов может быть при­ближенно представлена следующим выражением:

где Н0 – критическая напряженность магнитного поля при аб­солютном нуле; Т0 – критическая температура при отсутствии магнитного поля.

Следовательно, если идеальный сверхпроводник поместить в маг­нитное поле, то некоторой температуре Tкр10 будет соот­ветствовать вполне определенное значение критической напряжен­ности магнитного поля Нкр1. При Н > Нкр1 и температуре Ткр1, сверхпроводящее состояние исчезает.

В настоящее время известно 35 сверхпроводниковых металлов и более тысячи сверхпроводниковых сплавов и химических соеди­нений различных элементов.

Установлены также сверхпроводящие свойства у некоторых полу­проводников (например, антимонида индия InSb), серы, ксенона и пр. В тоже время для многих проводниковых материалов, таких, как серебро, медь, золото, платина и др., даже при очень низких температурах достичь сверхпроводящего состояния пока не удалось. Некоторые из сверхпроводниковых материалов, представляющих практический интерес, представлены в табл. 6.2.

По физико-химическим свойствам элементарные сверхпровод­ники (чистые металлы) можно разделить на две группы: «мягкие» Hg, Sn, Pb, In; «жесткие» — Та, Ti, Zr, Nb.

Для мягких сверхпроводников характерны низкие температуры плавления и отсутствие внутренних механических напряжений, в то время как жесткие сверхпроводники отличаются наличием значительных внутренних напряжений.

Высокотемпературные сверхпроводники. В 1986г. было обнаружено, что такие вещества, как La2-хMхCuО4 (M=Ва, Sr), переходят в сверхпроводящее состояние при темпера­туре, близкой к температуре жидкого азота. Позже в системах YBa2Cu3О7 переход в сверхпроводящее состояние наблюдался при -173 ○ Си выше. Такие вещества, названные высокотемпературными, обладают структурой типа перовскита (природный минерал СаТiO3) и представляют керамику с характер­ным расположением атомов.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник: studopedia.ru