Алюминий и медь – ?

Какая проводка лучше медная или алюминиевая

Что лучше — медная или алюминиевая проводка? Этот вопрос часто поднимается в среде специалистов и обычных людей, планирующих поменять старые провода в доме, квартире или офисе. Но чтобы принять правильное решение, важно знать преимущества и недостатки, правила эксплуатации, а также основные отличия между медной и алюминиевой коммутацией.

Плюсы и минусы

Алюминиевая проводка имеет следующие преимущества:

• Небольшая масса. Эта особенность важна при монтаже линий электропередач, длина которых может достигать десятков, а то и сотен километров.
• Доступность по цене. При выборе материала для проводки многие ориентируются на стоимость металла. Алюминий имеет меньшую соответственно, что объясняет более низкую цену изделий из этого металла.
• Стойкость к окислительным процессам (актуальна при отсутствии контакта с открытым воздухом).
• Наличие защитной пленки. В процессе эксплуатации на проводке из алюминия формируется тонкий налет, уберегающий металл от окислительных процессов.

Алюминий имеет и ряд недостатков, о которых необходимо знать:

• Высокое удельное сопротивление металла и склонность к нагреву. По этой причине не допускается применение провода меньше 16 кв.мм (с учетом требований ПУЭ, 7-я редакция).
• Ослабление контактных соединений из-за частых нагревов при прохождении большой нагрузки и последующего остывания.
• Пленка, которая появляется на алюминиевом проводе при контакте с воздухом, имеет плохую проводимость тока, что создает дополнительные проблемы в местах соединения кабельной продукции
• Хрупкость. Алюминиевые провода легко переламываются, что особенно актуально при частом перегреве металла. На практике ресурс алюминиевой проводки не превышает 30 лет, после чего ее необходимо менять.

Правила соединения меди и алюминия

Бывают ситуации, когда требуется заменить только часть проводки или добавить (перенести) несколько розеток в квартире. В такой ситуации возникает вопрос, как правильно соединить провода, выполненные из различного металла. Чтобы избежать повышенного прогрева в местах объединения медной и алюминиевой проводки, стоит использовать следующие способы коммутации:

• Соединение типа «орешек». В этом варианте провода зажимаются между специальными пластинами (всего их три). Сначала откручиваются пластины сверху и снизу, после чего между средним и верхним зажимом вставляется провод. На последнем этапе происходит затяжка изделия. Такая же манипуляция проделывается с другой стороны.
• Соединение с помощью болта. Такое крепление похоже на «орех» с той лишь разницей, что два провода объединяются и насаживаются на один болт с установкой шайбы между ними. Далее фиксация производится с помощью гайки.
• Пружинные клеммы. Если проводка меняется полностью, лучше использовать клеммники типа WAGO. Их особенность заключается в легкости монтажа и удобстве крепления проводов, благодаря пружинному типу зажимов. Перед применением таких клемм важно предварительно зачистить кабель на расстоянии 13-15 мм по краям. После этого провод вставляется в отверстие и крепится небольшими рычагами. В средней части клемм предусмотрена специальная смазка, предотвращающая окисление металлов.

  Применение пружинных клемм допустимо только в осветительной сети. Протекание большой нагрузки приводит к нагреву пружин клеммника, ухудшению качества контакта и, соответственно, снижению проводимости.

• Клеммные колодки — один из лучших вариантов для объединения проводов из меди или алюминия. Изделие представляет собой планку из диэлектрического материала с металлической планкой и клеммниками для зажима. При монтаже требуется зачистить края кабеля, вставить его в отверстия и хорошо прожать.

Рассмотренные способы соединения могут применяться для объединения проводов, выполненных из различных металлов (не только меди и алюминия). Такое исполнение гарантирует высокий уровень безопасности и возможность ухода от потенциально опасного скручивания. Но стоит помнить о важности периодической проверки и протяжки болтовых соединений и клеммников, ведь они имеют свойство ослабляться.

Какой материал для проводки лучше?

Теперь разберемся более подробно, какой провод лучше медный или алюминиевый. В этом отношении появилось множество стереотипов и заблуждений, о которых поговорим ниже:

• Долговечность. Считается что срок жизни медного провода больше, чем алюминиевого. Это ошибочное мнение. Если заглянуть в специальный справочник, можно убедиться, что ресурс кабелей из обоих видов металла идентичен. Для изделий с одинарной изоляцией он составляет 15 лет, а с двойной — 30.
• Склонность к окислению. Применяя кабель из алюминия, стоит помнить о его склонности к окислительным процессам. Еще в школе нам рассказывали что Al (алюминий) — металл, который активно взаимодействует с кислородом, из-за чего на его поверхности появляется тонкая пленка. Последняя защищает металл от дальнейшего распада, но ухудшает его проводимость. Если изолировать провод от окружающей среды, риск окислительных процессов сводится к минимуму. Оптимальный вариант — применение специальных клеммников с токопроводящей пастой. Особенность последней заключается в улучшении качества контактного соединения между двумя проводами и снятие пленки окисла с металла. Кроме того, специальная смазка исключает контакт алюминия с окружающим воздухом.
• Прочность. Медная проводка считается более прочной и способна выдерживать многоразовые сгибания. В ГОСТе прописано, что провод, выполненный из меди, должен выдержать 80 перегибов, а из алюминия — 12. Если проводка проходит в стене, полу или спрятана под потолком, такая особенность не так важна.
• Стоимость. Цена провода из алюминия ниже в 3-4 раза. Но при выборе важно помнить, что медный провод сечением 2,5 кв.мм рассчитан на ток 27 Ампер. Если отдавать предпочтение алюминиевой проводке, толщина провода должна составлять 4 кв. мм (номинальный ток 28 Ампер).
• Сопротивление. Определяясь, что выбрать — алюминиевые или медные провода, стоит учесть разное удельное сопротивление. Для меди этот параметр составляет около 0,018 Ом*кв.мм/м, а для алюминия — 0,028. Но стоит учесть, что общее сопротивление (R) проводника зависит не только от упомянутого параметра, но и от длины и площади проводника. Если учесть, что для той же нагрузки применяются алюминиевые провода большего сечения, итоговое R изделий из меди и алюминия будет приблизительно идентичным. Наибольшее сопротивление возникает в местах соединения, но при следовании рассмотренным выше советам этого можно не бояться.
• Легкость монтажа. Считается, что соединение проводов из алюминия — более сложная задача. Это актуально лишь при обычном объединении проводки, путем скрутки. В случае применения оконцевателей, клеммников или болтов такая проблема отпадает.

Отдельного внимания заслуживает ситуация, подразумевающая контакт двух различных металлов. При объединении меди и алюминия в месте контакта происходят различные процессы, из-за протекания которых увеличивается сопротивление. В результате место стыка двух проводов перегревается, изоляция разрушается и возрастает риск воспламенения.

Рассмотренная выше особенность характерна для всех металлов, имеющих различное удельное сопротивление. Кроме того, многие производители используют не «чистые» металлы, а их сплавы, что также приводит к изменению параметра сопротивления. Чтобы избежать проблем в будущем, лучше правильно соединять провода и отказаться от их скручивания.

Полезные рекомендации

В завершение приведем несколько советов, которые должны быть учтены при организации проводки:

1. В случае самостоятельного проектирования проводки в доме или квартире, лучше выбирать медные провода. При меньшем сечении они выдерживают большее токи и более стойки к частым сгибаниям. Не менее важный момент — объем. Медные провода компактны, что упрощает процесс создания штробы. Например, при подключении приемника мощностью 7-8 кВт алюминиевый провод должен иметь сечение около 8 мм. В кабеле три жилы и плюс оплетка. В итоге общий диаметр составляет около 1,5 сантиметров. Для сравнения медь может иметь сечение 4 кв.мм, а общий диаметр — не более сантиметра.
2. При установке розетки должен использоваться трехжильный кабель, с заземляющим проводом. Расстояние розетки от пола — 30 см. При организации осветительной цепи допускается применение кабелей с двумя жилами (заземление здесь не нужно).
3. Запрещено вешать всю нагрузку на одну пару проводов (тем более, если они алюминиевые). Оптимальный вариант — разделение цепи на несколько линий. Например, через один автомат питается ванная, через другой — освещение, через третий — кухня и так далее. Сечение провода для кухни и ванной должно быть 4 или 6 кв.мм, а для цепи освещения — 1,5 или 2,5 мм.

Сложнее всего обстоят дела в старых квартирах, где смонтированы алюминиевые провода, которые отжили свой ресурс и требует замены. Проводка сечением 2,5 кв.мм выдерживают нагрузку не более 20 Ампер, чего недостаточно для современных электроприемников. Кроме того, изоляция проводов со временем теряет эластичность и постепенно разрушается. В такой ситуации единственным решением является полная замена проводки на медные провода.

Подробнее, почему стоит заменить алюминиевую проводку на медную в старом доме, смотрите в этом видео:

Итоги

Какой же провод лучше? С позиции эксплуатационных качеств более предпочтительной является медь. Если исходить из стоимости, алюминиевые провода обходятся дешевле. И здесь важно принять решение — экономить на своей безопасности или нет.

yaelectrik.ru

Превращаем алюминий в медь!

---

Эта работа была прислана на наш «бессрочный» конкурс статей.

---

Здравствуй, о оверклокер!!!

Тебе не даёт покоя мысль о том, что твой проц или видюха раскалены до предела? Есть только два выхода: убиться или охладиться. Я расскажу о втором. Да к тому же я расскажу не о совсем традиционном методе охлаждения. Я расскажу, как сделать медь из алюминия.

Сразу предупреждаю: материал чисто теоретический, я не проделывал этого дома (да и где бы то ни было), поэтому

никакой ответственности я НЕ несу. Я хочу описать способ химического превращения алюминиевого радиатора в медный (начинай вспоминать химию). Нам понадобится вот что (ниже объясню подробнее):

1. Радиатор алюминиевый — 1 шт.
2. Купорос медный — полкило больше, чем достаточно.
3. Кислота или щёлочь (желательно кислота) — половина литра — больше, чем достаточно (будет раствор)
4. Ёмкость, устойчивая к воздействию кислоты.
5. Прибор для нагревания (газовая плита вполне подойдёт).
6. Оверклокер со своим собственным мозгом (головным), прямыми руками и немного свободного времени.

Где достать?

(1) ты можешь найти в комповом магазе или использовать свой старый. В цветочном или хозяйственном магазине ты найдёшь (2). В качестве (3) можно использовать уксусную кислоту, которою ты можешь найти в бутылке с надписью «уксус» или в продуктовом магазине (рекомендую второй вариант, так как в уксусе кислоты максимум 9%, а в кислоте — ближе к ста). Если найдёшь более сильную кислоту (серную, соляную и пр.) — хорошо, но будь аккуратнее (позже расскажу, почему). (4) — может быть стеклянной или керамической, но не пластиковой (металлическую тоже лучше не использовать). (5) дожен быть у тебя дома на кухне. (6) — ты (по идее), найти ты себя можешь там, где ты сейчас находишься.

План действий:

Подготовить растворы кислоты и купороса (отдельно). Опустить радиатор в кислоту, чтобы снять защитную плёнку с металла. Опустить радиатор в купорос, после чего на нём выделится медь. Подготовить радиатор к использованию. Всё.

Теория:

Любишь химию? Впрочем, это совершенно неважно. Химия — наука страшная, потому что тебе может оторвать руки, ноги, голову и прочие выступающие части тела… Шутка 😉 Сначала расскажу тебе немного о растворах.

Раствор кислоты не стоит делать очень насыщенным, особенно если кислота сильная (неорганическая). Если же использовать уксусную кислоту (её легче достать), то можно сильно не разбавлять. Дело в том, что кислота нужна для того, чтобы снять с металла оксидную плёнку, которая мешает взаимодействовать металлу с медным купоросом, который представляет из себя соль (кристаллогидрат, но об этом позже). Вот пример взаимодействия оксида алюминия с кислотой (в данном случае с соляной):

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

Формула уксусной кислоты: CH₃COOH — на всякий случай.

Сначала была кислота и оксид, а стала вода и соль. Главное, что мне хотелось бы сказать — не передержите радиатор в кислоте, ведь сам металл тоже взаимодействует с кислотой, а этого нам не надо. Сначала поэкспериментируй с отдельными кусками алюминия, чтобы на глаз определить скорость протекания реакции. Замечу, что оксид алюминия — амфотерный оксид, то есть взаимодействует как с кислотами, так и с щелочами. Можешь попробовать щёлочь, но я бы не рекомендовал, а вот по какой причине: Твой радиатор, скорее всего, сделан не из чистого алюминия, а из сплава. Алюминий слишком мягкий, поэтому, скорее всего он сплавлен со сталью (железом). Оксид железа не будет взаимодействовать со щёлочью, так как, по-моему, он слабо амфотерный, либо вообще основный (реагирует только с кислотами). При взаимодействии медного купороса с железом пройдёт тот же процесс, что и при взаимодействии с алюминием, поэтому желанного результата (получение меди) мы всё равно достигнем.

Ещё хотел бы предостеречь: НЕ надо использовать концентрированную (более 60%) серную или азотную кислоту — железо и алюминий в них пассивируются (образуется защитная плёнка). Разбавлять серную кислоту тоже занятие не из приятных (не знаю, как насчёт азотной): она взаимодействует с водой (гидролиз), при этом шипя, булькая и брызгаясь. Если надумаешь разбавлять, то вливай кислоту в воду, а не наоборот. Кислота тяжелее, поэтому реакция будет проходить не на поверхности воды, а поглубже, тогда брызг не будет. Да, кстати, если реакция оксида с кислотой проходит очень уж медленно, то надо всё это дело нагреть. Принцип Вант-Гоффа: При повышении температуры на каждые 10 градусов скорость реакции возрастает в 2-4 раза.

Вот тебе ещё полезная вещь — электрохимический ряд напряжений металлов:

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Be, Al, Mn, Zn, Cr, Fe²⁺, Cd, Ni, Sn, Pb, Fe³⁺, H, Cu, Ag, Hg, Au.

Правило, которое должен знать каждый: Металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений металлов левее, вытесняет из растворов солей металл, стоящий правее. Мы имеем дело с алюминием и с железом (со степенью окисления 2+), которые стоят намного левее меди. Они будут вытеснять медь из медного купороса, а она будет выделяться на радиаторе. Реакции с металлами, стоящими в ряду напряжений в самом начале, будут проходить НУ ОЧЕНЬ активно… Иногда со взрывом… Это НЕ шутка! Хотя вряд ли ты найдёшь литиевый радиатор.

И ещё. Помни: медный купорос это кристаллогидрат, то есть его молекулы связаны с молекулами воды, хотя вещество в твёрдом состоянии:

CuSO₄ * 5H₂O

Поэтому разбавляй не очень сильно, ведь воды и так уже много. Реакции с алюминием и железом проходят вот так:

3CuSO₄ + Al = Al(SO₄)₃ + 3Cu

2CuSO₄ + Fe = Fe(SO₄)₂ + 2Cu

В этих реакциях без нагрева не обойтись. Надо кипятить радиатор 😉 ! Шутка, конечно же! А вот подогреть немного можно. А что делать? Только так можно ускорить процесс. Если немного отшлифовать поверхность радиатора (создать шероховатости), то меди выделится немного больше, хотя лучше подобной чушью не заниматься (микрограммы не играют роли).

Важно: Я искренне надеюсь на то, что тем, кто захочет проделать какие-либо из описанных мною реакций, не придёт в голову мысль вмешиваться в ход реакции руками или другими выступающими частями тела, о которых я писал выше. Химия — наука, не терпящая баловства! Ну вот уже и мораль прочитал 😉 .

Что дальше?

Если результат устраивает, то можешь тестировать заново рождённый радиатор, а можешь подшлифовать его или сделать что-нибудь в этом роде, если уж сильно хочется. Я уже говорил о том, что сначала надо проводить опыты над отдельными кусками алюминия (или железа), а уж потом переходить на радиатор. Кстати, перед опытами необходимо снять или счистить с радиатора неметаллические части (вентилятор, провода, термодатчики, термопаста) 😉

Что получилось?

Я уверен, что все оверклокеры знакомы с радиаторами из алюминия, в которых имеется медный пятак-вставка в подошве. В покрытом по моему способу слоем меди радиаторе (именно слоем, ведь изнутри он не реагировал) принцип охлаждения примерно такой же. Так вот, если сравнивать радиаторы со вставкой с тем, что по идее должно получиться после прочтения данного текста, то можно сказать о преимуществах и недостатках того, о чём я писал:

Преимущества:

Металлы плотнее соединены между собой, следовательно, тепло лучше передаётся между ними и они не распадаются (вставки-пятаки могут выпадать, а в моём способе слои металлов соединены химическим путём гораздо прочнее).

Имеется не только маленькое круглое пятно меди на подошве, а весь радиатор покрыт равномерным (при правильном проведении реакций) слоем меди, что благоприятно сказывается на температурном режиме охлаждаемого девайса.

Тепло хорошо проводится в рёбрах радиатора (если они были достаточно тонкие, то могли даже полностью стать медными), что обеспечивает (при хорошем продуве) сильную отдачу тепла, что нам и нужно.

Моим способом можно даже «сварить» две металлические детали, плотно прижав их друг к другу при проведении реакции в купоросе.

Недостатки:

Радиатор не полностью медный (как и в радиаторах с медными пятаками)

Может получиться не совсем ровная поверхность радиатора, если реакции проходили бурно (например, в кипящей воде), хотя это исправимо.

ВЫВОД:

Возможно, существенного улучшения ситуации с охлаждением и не произойдёт, но мне кажется, что пара-тройка градусов выигрыша тоже неплохо (искренне надеюсь на то, что этот выигрыш будет больше). Весь материал чисто теоретический и направлен на общее развитие умственных способностей оверклокера. Просто должно быть приятно осознание того, что всё сделано своими руками и продумано не хуже, чем у производителей радиаторов с медными вставками.

Послесловие…

Надеюсь, что интересно было не только мне. Весь материал придуман лично мною, поэтому, если мои идеи каким-либо образом совпадают или пересекаются с чужими, то довожу до общего сведения, что я ни у кого не воровал идеи, а это просто совпадение. Прошу прощения, если я допустил какие-либо ошибки или неточности в тексте.

Желаю успехов оверклокерам в их нелёгком деле!

---

Мне показалась очень интересной сама идея, поэтому статья опубликована, хотя я далёк от уверенности, что всё задуманное можно воплотить в жизнь. Автор не зря несколько раз подчёркивал, что материал чисто теоретический и прежде чем «варить» свой алюминиевый радиатор, нужно потренироваться на алюминиевых кусочках. Я бы даже посоветовал предварительно хорошенько разобрать статью с теоретической точки зрения, прежде чем переходить к практическим экспериментам. Самое первое предположение, которое приходит в голову, что радиатор покроется тончайшим слоем меди, если замещение всё же пойдёт, после чего реакция прекратится. Впрочем, полагаю, что хорошо разбирающиеся в химии читатели найдут ещё множество причин, по которым подобное превращение алюминиевого радиатора в медный невозможно. Предлагаю обсудить статью в конференции.

Doors4ever

overclockers.ru

Влияние меди на алюминий

Медь с алюминием имеют разные электрохимические потенциалы и при контакте образуют гальваническую пару — электрохимическая коррозия… Соединяют их вроде через прокладку…

Присутствие в одной отопительной системе медного теплообменника и алюминиевого радиатора — явление далеко не необычное… Надо специальный ингибитор добавлять – performax

При соединении меди и алюминия происходит химическая реакция с образованием интерметаллидов. Медь с алюминием образуют два вида интерметаллидов и все бы ничего, но они оба имеют более плотную кристаллическую упаковку. Именно поэтому контакт ослабевает.

Реакция меди и алюминия протекает только с наличием воды.

Воздух в системе отопления вещь неприятная но от попадания не затрахован нито, в первую очередь это кочество материалов, даже у солидных прохзводителей присутствует брак. Но с этим можно бороться, а как бить с долговечностью данной системы и электролизом. Внимание! Выбирая алюминиевый радиатор, следует помнить 1) Алюминий предъявляет повышенные требования к химическому составу теплоносителя (в частности, к показателю pH), по-скольку в процессе эксплуатации происходит активное выделение водорода (если теплоноситель «кислый», то он вступает в реакцию с алюминием) 2) 2) Алюминиевые радиаторы не рекомендуется устанавливать с медными системами отопления. При условии установки автоматических кранов Маевского (воздухоотводчик), такая система будет функционировать

Медь не терпит двух соседей — алюминия и цинка. При установке на медных трубах алюминиевых радиаторов через теплоноситель (воду, или незамерзайку) образуется электрохимическая пара медь-алюминий. При этом выделяется водород, который постоянно завоздушивает систему. Особенно этот эффект становится заметным, если система отопления заполняется незамерзающим теплоносителем. На радиаторах приходится устанавливать автоматические воздушники, которые портят дизайн помещений, и увеличивается объем подпитки. Сами радиаторы при этом не разрушаются, т.к. расход алюминия на процесс ничтожен. Тем не менее, НИИ Сантехники (Москва, Локомотивный проезд, 21) в официальных бумагах не рекомендует устанавливать на медные трубопроводы алюминиевые радиаторы. При установке медных вставок на стальных оцинкованных трубопроводах (например, в системах центрального горячего водоснабжения), цинк с труб, расположенных «ниже по течению» от медной вставки, реагирует с медью с образованием крупных рыхлых хлопьев. При этом вода теряет прозрачность и становится непригодной для применения. НИИ Сантехники в своих рекомендациях ЗАПРЕЩАЕТ применение медных вставок на стальных оцинкованных трубопроводах.

studfiles.net

Что лучше проводит ток алюминий или медь – чем медный кабель лучше алюминиевого

Только два металла — медь и алюминий нашли широкое применение в качестве проводников электрического тока. Их использование в этом качестве обусловливается комплексом физических свойств самих металлов и их ценой.

Физические основы протекания электрического тока в проводниках

Как известно из физики, электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов в проводнике, под действием сил электрического поля. При перемещении электрических зарядов в проводнике они подвергаются противодействию, которое оценивают величиной электрического сопротивления и которое измеряется в омах (Ом).

Электрическое сопротивление для цилиндрических проводников определяется формулой r=ρ*l/s,  где r — электрическое сопротивление проводника, Ом, ρ — удельное электрическое сопротивление материала проводника, Ом*мм2/м, l — длина проводника, м, s — площадь поперечного сечения проводника, мм2

Поэтому, в электротехнике, для изготовления проводов используются материалы с низким удельным сопротивлением (медь, алюминий, сталь).

Например: Удельное сопротивление меди — 0, 0175 ом*мм2/м, удельное сопротивление алюминия — 0, 0294 ом*мм2/м

Иногда вместо электрического сопротивления r употребляют обратную величину – проводимость g=1/r, а вместо удельного сопротивления — удельную проводимость γ=1/ρ. Электрическая проводимость измеряется в сименсах (См).

При перемещении электрических зарядов в проводнике, электрическое сопротивление вызывает нагревание проводника. Это нагревание является вредным и, при эксплуатации проводника, должно быть ограничено, с учётом физических свойств проводника и класса изоляции.

Установившаяся температура проводника с током, зависит от плотности тока, которая определяется по формуле: δ=I/s, где δ  — плотность тока, а/мм2, I — величина тока, а s — площадь поперечного сечения проводника, мм2

Что же выгоднее применять в качестве электрических проводов — медь или алюминий?

При сравнительном рассмотрении тенденций роста стоимости алюминия и меди в течение ХХ и начала ХХI веков, очевидно, что стоимость алюминия растёт медленнее, чем меди. Эта разница особенно видна в начале ХХI века.

Статьи на тему — Электрика, проводка

С 2006 года стоимость меди на Лондонской бирже металлов доходила до 8500 долл/тонну, в то время как алюминия — 2500 долл/тонну.

Это связано с усовершенствованием и увеличением производства алюминия, при доступном и недорогом сырье, которое, в стоимости конечного продукта, составляет 25%.

Для меди — ситуация иная. Медные рудные запасы ухудшаются, содержание меди руде падает, новые месторождения бедны металлом и сложнее в его извлечении. Кроме того, эти месторождения географически более труднодоступны. Поэтому, затраты на сырьё в стоимости конечного продукта, составляют более 50 % и ещё растут.

Эти тенденции не изменяются, так же, как и сравнительная динамика цен, а изменения не предвидятся. Всё это говорит в пользу использования алюминия.

Научное открытие сверхпроводимости и её промышленное применение пока ещё недостижимы для мировой практики. В свете того, что электрическая проводимость алюминия ниже, чем у меди, сечение алюминиевого провода и, следовательно его объём, должны быть больше чем у медного, причём диаметр алюминиевого провода, для той же плотности тока, должен быть больше чем медного на 25 %.

Однако, увеличение объёма, а следовательно массы алюминиевого провода, нивелируется невысокой плотностью металла (2,7 т/м3 — алюминий, 8,9 т/м3 — медь). Поэтому масса алюминиевого провода, для той же плотности тока, в три раза меньше чем медного.

Однако выигрыша по массе, при применении алюминиевого провода вместо медного, из-за требований СНИПа, нет. Например, масса меди в проложенных проводах и кабелях, в панелях современной трёхкомнатной квартиры, составляет 10 кг. Масса трехжильного кабеля длиной в 1000 метров кабеля ВВГ (медь) сечением 1,5 мм2 составляет 93 кг, а масса эквивалентного ему кабеля АВВГ (алюминий) сечением 2,5 мм2 составляет 101 кг. Выгода от применения алюминиевых проводов получается из-за гораздо меньших цен на алюминий.

При существующих на сегодня ценах, применение алюминиевых проводов в несколько раз выгоднее, чем медных!

Для высоковольтных линий и для подвесных кабельных систем алюминий используется уже давно. Но в изолированных проводах увеличение диаметра жилы требует увеличения расхода кабельного ПВХ пластиката, цена которого (1800 долл/тонну) приближается к цене алюминия. Чем тоньше жила провода, тем больше сравнительные затраты на электроизоляцию, а выгоды от перехода с меди на алюминий – ниже. Однако, при текущих ценах, экономия всё равно получается значительной!

Проектировщики, архитекторы, электрики должны преодолеть предвзятость по отношению к применению алюминиевых проводов при новом строительстве. Это позволит применять выгодный, но трудоёмкий алюминий при разводках в панелях и в подводах к точкам внешней нагрузки (розетки и выключатели), что даст значительную экономию.

Алюминиевые обмоточные провода, могут с заметной выгодой, применяться в производстве маломощных трансформаторов, электродвигателей и других электрических машин.

Всё это определит огромный спрос на алюминий на мировом рынке и использование «крылатого металла» на земле.

Автор: electrik.info

stroyvolga.ru

Сплав алюминия и меди: состав, характеристики, сферы применения

Сплавы алюминия и меди востребованы в различных производственных сферах, так как обладают относительно небольшим весом, высокой прочностью, пластическими свойствами, однородной плотностью. Хорошо поддаются литью, ковке и другим видам обработки. Отличаются относительно простой технологией получения.

Сплав алюминия и меди

История открытия

История сплавов алюминия с медью начинается с опытов Х. Эрстеда в 1825 году, когда он хотел получить чистый Al методом электролиза. В действительности он получил некий состав, в который входили и другие элементы, участвующие в эксперименте.

Дальнейшие опыты по открытию чистого алюминия провёл Ф. Велер в 1827 году, когда получил 30 грамм порошка Al, а в 1845 году — расплавленные шарики. Однако метод получения был слишком трудоёмким и требовал усовершенствования.

В 1856 году А. Девиль разработал со своей исследовательской группой промышленный метод получения алюминия и открыл первое его массовое производство. В 1886 году П. Эру и Ч. Холл открыли электролитический способ, который оказался дешевле и эффективнее химического.

С 1888 по 1895 в Нейгаузене (Швейцария) открываются предприятия по массовому производству Al.

В 1906 году А. Вильм на собственном предприятии начинает разрабатывать высокопрочные алюминиево-медные сплавы. Путем опытов он получил образец, который обладал свойством самоупрочнения. Его производство было продолжено в 1911 году в Германии.

Массовые исследования сплавов пришлись на период с 1920 по 1940 год в СССР, Германии, США. Стали явно разделяться два направления экспериментов — изучение чистых и легированных составов.

Состав и структура

Фазовая диаграмма состояния алюминиевых сплавов Al-Cu имеет следующие особенности:

1. Максимальная растворимость меди в алюминии в твёрдой фазе составляет 5,65%, которая снижается с понижением температуры. Это делает возможным проведение закалки и старения. Фаза CuAl₂ играет роль упрочняющей по методу растворов, придаёт механическую и термическую прочность.
2. Эвтектическая точка находится на 33% концентрации меди, состоит из хрупкой, но прочной фазы CuAl₂, которая делает материал непригодным для практического применения. Большое количество меди существенно повышает плотность образцов. Для литья используются сплавы с концентрацией от 1 до 1,5% (для получения упрочнения) и от 6 до 8% (чтобы исключить количество хрупкой фазы CuAl₂).
3. Хорошая растворимость Cu в Al и низкая температура плавления эвтектики +548⁰С становятся причиной появления широкого интервала кристаллизации.

Низкая жидкотекучесть, образование пор, трещин, ликвация — характерные признаки необходимости поиска компромисса между литейными и прочностными свойствами.

Основным легирующим элементом является медь, которая приводит к созданию неравновесной эвтектической фазы. Поэтому при термообработке закалкой проводят ступенчатый нагрев расплава до +530⁰С с последующей выдержкой до получения стабильной фазы.

Значительное количество электронов проводимости в сплавах Cu-Al существенно снижают удельное электросопротивление до уровня менее 0,02 мкОм*м. Наличие примесей железа или легирующих элементов на данную величину практически не влияют.

Алюминий

Характеристики и свойства сплава

Применение алюминия в чистом виде не выгодно по причине его малой прочности. Даже в изготовлении электронных компонентов он практически не применяется.

Свойства алюминия при добавлении меди существенно улучшаются: сохраняется пластичность, повышается прочность. В однофазных сплавах отсутствует текучая жидкая фаза, которая способна заполнять пустоты, образуемых в процессе усадки, снимать внутренние напряжения. Трудные составы имеют сложный процесс твердения и необходимо применять особые меры в процессе литья.

Существуют такие виды сплавов:

• деформируемые, получаемые путём термической закалки и последующего старения — используются в средне нагружаемых конструкциях, выпускаются в виде проволоки, прутка, листов, профилей и труб;
• литейные — используются для отливки сложных конструкций, обладают высокой прочностью, плохо поддаются пайке.

Чтобы улучшить литейные свойства смеси, в состав добавляют немного кремния, который увеличивает текучесть, снижает вероятность растрескивания. Негативным фактором является понижение уровня пластичности.

Механические свойства сплавов с содержанием меди от 9 до 11%:

• высокая прочность от 500 МПа;
• износостойкость;
• самоупрочнение;
• жаростойкость.

Для улучшения характеристик используются легирующие элементы:

• марганец и титан формируют интерметаллиды, которые находятся по границам дендритных ячеек Cu-Al образуют твёрдый каркас, применяются для повышения жаропрочности образцов;
• кремний повышает механические свойства, на снижает литейные, может применяться без термической обработки.

Изготовление

Медные сплавы с алюминием производят методом расплавления в электрических печах. Особенностью является возможность многократных циклов плавки и твердения, при которых не теряются основные свойства.

Сначала расплавляют алюминий, затем в него добавляют медь, а после получения однородного состава и легирующие элементы (железо, марганец, магний). Следующим этапом является закалка, которая позволяет избавиться от метастабильных фаз и добиться однородной плотности. Время выдержки выбирается на основе используемых легирующих компонентов и процентного содержания меди.

Где применяют сплав

Применение конструкций из алюминиево-медных сплавов:

• пищевая промышленность;
• автомобиле-, корабле- и самолётостроение;
• отделочные декоративные материалы;
• для защиты металлических изделий от коррозии;
• в электротехнике — радиоэлементы, высоковольтные линии передач, кабеля;
• в качестве отражателей света в лампах;
• для изготовления дорожных знаков, указателей, таблиц.

Изделия из сплава

Достоинства и недостатки

Основные преимущества:

• высокая прочность, пластичность;
• хорошая обрабатываемость —резание, штамповка, ковка, вытяжка, литьё;
• сохранение механических свойств до температуры +175⁰С;
• сверхпроводимость, позволяющая использовать образцы в научных исследованиях или применять в инновационных разработках;
• высокая коррозионная стойкость;
• возможность эксплуатации в деталях конструкций с повышенной взрывоопасностью;
• химическая нейтральность;
• простота сварки.

Основным недостатком является низкая коррозионная стойкость.

После закалки некоторое время сплав имеет отличную пластичность и ему можно придавать необходимую форму. Чтобы избежать чрезмерного образования дислокаций, требуется прогрев до +350⁰С с последующим остыванием в воздушной среде.

metalloy.ru

Статья EK про медь и алюминий в СВО

Не прошло и месяца с момента анонса новой бюджетной серии СВО Fluid Gaming от EKWB, как начались жаркие споры по поводу использования алюминия при производстве комплектующих. В ответ на это компания EK опубликовала подробную статью, в которой подробно рассказывается о том, что алюминий — не так уж и плохо. Мы решили подготовить для наших читателей вольный (все технические подробности сохранены) перевод этой статьи.

Atila Gobor (специалист по маркетингу в EKWB) сравнивает вывод на рынок серии недорогих комплектов СВО из алюминия с изобретением дизельного двигателя для автомобилей — вроде и круто рассекать на суперкаре с мощным бензиновым двигателем, но при этом по соседству в гараже может стоять дизельная машина на каждый день (в реалиях России это, возможно, не самое очевидное сравнение). Утверждается, что новая серия Fluid Gaming стоит мало, отлично справляется с охлаждением и при этом классно выглядит.

Но многие кричат, что алюминий корродирует.

 Собственно, с медью происходит то же самое. Наверняка вы видели темные пятна на медном водоблоке? Это окисление — один из видов «безобидной коррозии» (такое определение использует автор, по факту же это скорее химическая коррозия). А вот явно стоит избегать электрохимической (гальванической) коррозии, когда кто-то упоминает на форуме алюминий, то обычно сразу разгораются споры про то, что алюминий будет корродировать, но никто не ссылается на то, что это электрохимическая коррозия (опять же, в русскоязычных сообществах про «гальванопару» знают если не все, то очень многие).

Так что же такое «гальваническая» коррозия? Это электрохимический процесс, в котором участвуют два металла с разной электрохимической активностью (медь и алюминий, например), соединенные вместе. Причем разрушается более активный металл (алюминий) разрушается, а менее активный (медь или никель) остается практически не поврежденным. Процесс продолжается до полного разрушения активного металла при наличии электрического контакта, а т.к. мы говорим о системе жидкостного охлаждения, электрический контакт там точно будет.

Главная проблема в СВО — это когда вы устанавливаете в один контур комплектующие из меди и алюминия. Но электрохимическая коррозия встречается не только в контурах систем жидкостного охлаждения. Если для крепления алюминиевой рамы использовать стальные винты, то во влажной атмосфере образуется гальваническая пара и более активный алюминий начнет разрушаться. Или, наоборот, если скреплять стальные листы при помощи алюминиевых заклепок — долго они не протянут. О электрохимической совместимости металлов, кстати, написано очень много полезной литературы.

Получается, что совмещать медь и алюминий в одном контуре — плохая идея, вы же не хотите в один момент увидеть такое:

(На фото печально известный водоблок от Zalman)

Вот вам пример достаточно старого водоблока, у которого верхняя часть изготовлена из алюминия, а основание из позолоченной меди. Нетрудно заметить, что менее активная медь практически не повреждена (только тонкий слой позолоты), в то время как повреждения на алюминии значительны.

Но подобного легко избежать! Для этого необходимо подбирать материалы, которые схожи по электрохимической активности.

Нетрудно заметить, что медь (Copper) и никель (Nickel 200) достаточно близки по своей активности, в то время как алюминий (Aluminium Alloys) значительно отличается. (Тут же рядом, кстати, и цинк — вспоминаем оцинкованные радиаторы Thermaltake и что будет происходить с ними в одном контуре с водоблоками с никелировкой).

Итак, правило простое — не устанавливать комплектующие из меди и алюминия в одном контуре. Так же автор упоминает, что незначительная коррозия может быть и в «нормальном» контуре, так что лучше заливать фирменную жидкость EK CryoFuel, которая значительно уменьшает коррозию (EK ссылается на тесты по стандарту ASTM D1384, мне стало интересно поискать методику проведения тестов: используется наборный тестовый объект, в котором пластины из меди, припоя, латуни, стали, чугуна и алюминия, после чего этот объект помещается в жидкость на 14 дней, коррозионные потери определяются путем повторного взвешивания пластин).

Еще одно нарекание — на теплопроводность алюминия, ведь она в 2 раза ниже, чем у меди.

Да, это действительно так. Но вы никогда не задумывались почему у воздушных кулеров ребра в большинстве случаев алюминиевые? Теплопроводность воздуха в тысячи раз хуже, чем теплопроводность алюминия, а теплопроводность воды в 20 раз выше, чем воздуха. По этой причине СВО более эффективна, чем воздушное охлаждение, а использование алюминиевых ребер в кулерах вполне оправдано — все упирается в способность воздуха отводить от них тепло. Нетрудно найти тесты легендарного кулера Thermalright Ultra-120 True, который полностью сделан из меди — он лучше версии с алюминиевыми ребрами всего на пару градусов, но никак не вдвое (На мой взгляд, в подобном сравнении автор немного лукавит, т.к. у версии с алюминиевыми ребрами основание и теплотрубки все же медные).

(Кстати, нетрудно заметить, что алюминиевые водоблоки — литые, и никаких микроканалов)

Подобные комплекты — плохая затея, пользователи все равно начнут устанавливать медные комплектующие в контур!

На каждом водоблоке этикетка с предупреждением, а также предупреждение вы увидите при открытии коробки с комплектом. На лючке бензобака тоже написано каким топливом необходимо заправлять машину, но находятся же люди, которые заправляют дизельные машины бензином.

Нет потенциала к расширению контура!

Да, сейчас доступно к покупке только 3 набора, 2 размера радиаторов, один типоразмер фитингов и шлангов. Но в ближайшее время все изменится!

overhard.ru

Чем отличается алюминий от меди

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.

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.

к содержанию ↑

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.

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.

к содержанию ↑

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/см3	2,6989 г/см3
Электропроводность (при 20 °С)	59500000 см/м	38000000 см/м
Температура плавления	+1356 °С	+660 °С

thedifference.ru