1tom088

5. MATERIAŁOZNAWSTWO ELEKTROTECHNICZNE 178

5.2.3. Miedź

Miedź stosowaną w elektrotechnice — ze względu na sposób wytwarzania — dzieli się na beztlenową (99,95 -r- 99,97% Cu) i elektrolityczną (99,90 99,95% Ću). Srebra nic uważa się _2a zanieczyszczenie i podaje sic go łącznic z zawartością miedzi. Miedź beztlenowa (PN-77/H-82120) dzieli się na próżniową (cecha MOOB-99,97% Cu) oraz wolną od pozostałości odtleniacza (cecha MOB-99,95% Cu); tę ostatnią stosuje się do wyrobu przewodów elektrotechnicznych.

Miedź elektrolityczna (PN-77/H-82120) dzieli się na dwa gatunki o oznaczeniach Cu 99,95 B (MOB) i Cu 99,9 E (M1E) obydwa gatunki są również stosowane w produkcji przewodów elektrotechnicznych.

Tablica 5.4. Właściwości fizyczne miedzi elektrolitycznej, aluminium w stanie póltwardym i ołowiu miękkiego, wg [5.21; 5.22; 5.32; 5.33; 5.37)

Wielkość fizyczna			Rodzaj materiału
			miedź elektrolityczna	aluminium w stanie póltwardym	ołów miękki
Masa właściwa	6	g/cm^3	8,89	2,7	11,25-5-11,3
Temperatura topnienia	9,	„C	1083	658	327
Temperatura wrzenia Współczynnik rozszerzalności		°c	2595	2000	1560
cieplnej Współczynnik przewodnictwa		10 "K '	17	24	31,3
cieplnego	źc	W/(m • K)	395	222	35.3
Wytrzymałość na rozciąganie	R,	MPa	260-^200^l) Cu miękka 380 *330” Cu twarda	80 5-170”	15
Wydłużenie przy zerwaniu	A	%	15h-30 Cu miękka 1,5 -r 3,5 Cu twarda	2,5	60
Konduktywność	y	MS/m	58^2'	34,8	4,8
Rezystywność Współczynnik temperaturowy	Q	10~'' fi rn	17,2	28,7	208
rezystancji	a	10 -'K-'	3,98	4,08	4

¹¹ Wartości większe odnoszą się do drutów o przekroju większym.

^2ł Wzorzec międzynarodowej miedzi w temperaturze 20 C w stanie rekrystalizowanym (International Annealed Copper Standard — w skrócie IACS).

Właściwości fizyczne miedzi (tabl. 5.4) zależą od czystości chemicznej metalu oraz od jego obróbki plastycznej. Zawartość 0₂ większa niż 0,06% oraz obecność niektórych pierwiastków, zwłaszcza Al, As, Fc, Si i P, wpływają w dużym stopniu (nawet do 50%) na zmniejszenie konduktywności (przewodności właściwej) miedzi. Obecność 0₂. Pb i Bi powoduje również zmniejszenie wytrzymałości na rozciąganie. Pod wpływem zgniotu (np. przeciągania drutu) wzrasta twardość i wytrzymałość na rozciąganie, zmniejsza się natomiast wydłużalność miedzi (rys. 5.3). W ten sposób otrzymuje się miedź twardą i półtwardą. Skutki zgniotu usuwasię przez

Rys. 5.3. Wpływ zgniotu Z (zmniejszenia procentowego    Rys. 5.4. Wpływ temperatury wyżarzania

przekroju) na wytrzymałość na zerwanie R, i wydłużenie    na konduktywność miedzi y (wg [5.22])

przy zerwaniu A miedzi, wg [5.22] 5.2.

179

materiały przewodzące

wyżarzanie rekrystalizujące w temperaturze 310-^ 500°C, w wyniku czego otrzymuje się miedź miękką. Pełna rekrystalizacja wymaga temperatur 500-^-600'C.

Konduktywność miedzi jest ściśle związana z jej właściwościami mechanicznymi. Ze wzrostem twardości konduktywność maleje. Największa konduktywność występuje w miedzi w pełni wyżarzonej (rys. 5.4).

Wartości dopuszczalnych naprężeń rozciągających, tj. takich, które powodują wydłużenie 0,1 ^0,2%, mogą różnić się nawet kilkakrotnie w zależności od twardości miedzi. Najmniejsze naprężenie stosuje się dla wyżarzonej miedzi wzorcowej ffo,i%⁼ = 39 ■ 10⁵ N/nr przy 20°C (należy przy tym uwzględnić wpływ temperatury). Jeśli temperatura robocza przewodu miedzianego osiąga 105“C, to dopuszczalne naprężenie należy zmniejszyć o 10%, zaś przy temperaturze dochodzącej do 300”C (klasa izolacji C) przewód miedziany bez względu na jego wyjściowy stopień twardości należy traktować jako wyżarzony.

Odporność miedzi na wpływy atmosferyczne jest duża. Po dłuższym przebywaniu w powietrzu powstaje na powierzchni miedzi cienka warstwa soli zasadowych (patyna), która stanowi ochronę przed dalszą korozją. Szybkość utleniania się miedzi znacznie wzrasta dopiero powyżej temperatury 400°C.

Miedź nic zanieczyszczona jest odporna na działanie: pary wodnej, wody, C0₂, kwasów nie mających właściwości utleniających, roztworów zasad oraz kwasu siarkowego o stężeniu poniżej 10%.

5.2.4. Stopy miedzi

W zależności od głównego składnika rozróżnia się następujące stopy:

—    mosiądz — stop miedzi z cynkiem;

—    brąz — stop miedzi z innymi metalami lub krzemem;

—    wieloskładnikowy stop oporowy — stop miedzi z niklem lub manganem.

Jeśli półwyroby lub wyroby ze stopów' miedzi — nie oznaczone cechą trwałą — są wysyłane poza zakład wytwarzający, to wówczas są cechowane za pomocą barwnych pasków: sposób cechowania barwnego jest znormalizowany (PN-80/H-01708).

Mosiądze (obowiązują normy: PN-77/H-87025, PN-91/H-87026, PN-93/H-87027). Masa właściwa mosiądzów zawiera się w' granicach 8,3 -s- 8,9 g/cm³, temperatura topliwości 850 -h 1000''C, konduktywność 24-^42 MS/m. Mosiądze są stosowane do przeróbki plastycznej i jako stopy odlewnicze. W elektrotechnice są często używane do wyrobu elementów przewodzących duże prądy, np. w aparatach elektrycznych. Wiele gatunków' mosiądzów odznacza się dobrą, a nawet bardzo dobrą odpornością na korozję. Odporność tę poprawia (przeciwdziała odcynkow-aniu w' wodzie) wyżarzanie odprężające w temperaturze 200 -t- 400 C. Mosiądze nic są odporne na amoniak i jego sole, rtęć, kwasy mineralne i silniejsze kwasy organiczne. Mosiądz o zawartości powyżej 67% Cu jest nazywany tombakiem. Mosiądze do

Tablica 5.5. Zastosowanie niektórych brązów, wg [5.18: 5.21; 5.22; 5.37]

Rodzaj br^zu	Uwagi dotyczące właściwości i zastosowania
Cynowy	przeróbka plastyczna (blachy, sprężyny)
E osforowy	odporny na ścieranie (panewki)
Krzemowy Kadmowy	spawalny, odporny na temperatury do 500^:C (przewody telekomunikacyjne, linki antenowe)
	duża odporność na ścieranie, odporny na temperatury do 250^:C (przewody jezdne sieci trakcyjnej, działki komutatorów)
Manganowy Aluminiowy (brazal) Berylowy Ołowiowy Niklowy Niklowo-krzemowy ^rebrowy	twardy, ciągliwy, sprężysty (sprężyny stykowe, szczotki, druty oporowe)
	twardy, ciągliwy, mało ścieralny, trudny do odlewania
	twardy, sprężysty (łopatki turbin)
	odporny na ścieranie (panewki)
	materiały oporowe (konstantan)
	wytrzymuje temperaturę do 500^CC (przeróbka plastyczna); części maszyn
	elektrody do spawarek

12“