Indhold
Du kender måske metalkobber bedst fra ældre øre, der er lavet af kobber og andre metaller. Men kobber spiller mange afgørende roller rundt om i verden på grund af dets unikke egenskaber. En af disse egenskaber er dens ledningsevne eller dens evne til at lede elektricitet. Kobbers høje ledningsevne gør det ideelt til elektriske formål.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Kobber er et ikke-ædle, rødguldfarvet metal med høj elektrisk ledningsevne. Faktisk er ledningsevnen af kobber så høj, at det betragtes som den standard, hvormed andre ikke-ædle metaller og legeringer sammenlignes. Kobberledningsevnen påvirkes af tilsætningen af andre metaller til fremstilling af legeringer.
Egenskaber ved kobber
Kobber er et attraktivt rødguldfarvet metal. Det er opkaldt kobber efter det gamle engelske ord "coper", der stammer fra "Cyprium aes", som er det latinske ord for et metal fra Cypern. Kobbers atomsymbol er "Cu", og dets atomnummer er 29. Kobber var det første metal, mennesker nogensinde har arbejdet. Til sidst opdagede folk, at hvis de kombinerede kobber med metal tin, kunne de fremstille en ny slags metal kaldet bronze. Dette lancerede det, vi kalder bronzealderen, hvor civilisationen sprang frem ved hjælp af metalkobber. Bronze blev brugt i valuta og værktøjer, der hjalp med til at ændre samfundet.
Kobber findes ofte ved siden af svovl. Vigtige kilder til kobber inkluderer chalcopyrite og bornite. Kobber ekstraheres fra udvindt kobbersulfidmalm ved smeltning og raffinering derefter via elektrolyse.
En nyttig egenskab ved kobber er dens duktilitet eller evnen til at strækkes. Kobber kan trækkes og vrides, men alligevel bryder det ikke. Dette gør det ideelt til brug som ledning. Kobber er et formbart metal, hvilket betyder, at det let kan formes og manipuleres. Som sådan er det noget blødt. En anden egenskab ved kobber er dens fremragende evne til at lede varme. Kobber bukker ikke under for korrosion som nogle andre metaller, og det oxiderer heller ikke eller rust som jern. Kobber er faktisk resistent over for mange organiske forbindelser, og måske er den mest værdifulde egenskab dens høje ledningsevne.
Kobber er et fremragende metal til bearbejdning og sammenføjning, da det er let at forme og lodde. Derudover er en fremragende og værdifuld egenskab ved kobber dens evne til at blive genanvendt. Det betyder ikke noget, om en kobberkilde kommer fra en mine eller fra genanvendelsesmaterialer. Dens mange nyttige egenskaber forbliver uanset kilden.
Legeringer er blandinger af metaller, såsom blandingen af kobber og tin for at fremstille bronze, som er et hårdere metal end kobber. Metallegeringer har nogle af de samme egenskaber som deres modermetaller, men de kan også vise sig at være meget forskellige i opførsel. Legeringsblandinger kan fx påvirke den elektriske ledningsevne af metaller. Kombinationen af forskellige metaller med kobber resulterer i unikke træk for hver legering. Når kobber kombineres med sølv, besidder den resulterende legering mange af de samme egenskaber som rent kobber. Men hvis kobber kombineres med fosfor, opfører den resulterende legering sig på en helt anden måde.
Forskellige kobberlegeringer giver forskellige anvendelser. Ofte fremstilles legeringer enten for at styrke kobber eller øge dets elektriske ledningsevne.
Kobbers ledningsevne
Ledningsevne af metaller henviser til metalls evne til at lede elektricitet. Konduktiviteten kan ændres ved tilsætning af andre metaller, f.eks. Når der fremstilles legeringer. Metallet med den største ledningsevne er det ædelmetalsølv. Sølvs omkostninger forhindrer det i at være økonomisk levedygtigt til bred elektrisk brug. Blandt ikke-ædle metaller er kobber- eller Cu-ledningsevne den højeste. Det betyder, at kobber kan bære mere elektrisk strøm end andre ikke-ædle metaller. Faktisk sammenlignes konduktiviteten af andre ikke-ædle metaller med kobber, fordi kobber er blevet den ultimative standard.
Konduktivitetsstandarden kaldes International Annealed Copper Standard, eller IACS. Procentandelen af IACS af et stof refererer til dets elektriske ledningsevne, og rent kobbers IACS-procentdel betragtes som 100 procent. I modsætning hertil er ledningsevnen for aluminium rangeret med 61 procent IACS. Cu-ledningsevne påvirkes af tilsætningen af forskellige metaller til dannelse af legeringer. Kobberlegeringer med mere end 99,3 procent kobberindhold kaldes "Kobber". Nogle legeringer indeholder meget høje procentvise kobber, og de kaldes "Højkobberlegeringer." Mens procentdelen af kobber påvirker Cu-ledningsevnen, påvirkes det mest slående af, hvad slags materialer, det er kombineret med. En kompromis forekommer generelt, når coppery-legeringer gøres stærkere. Generelt har disse legeringer lavere ledningsevne.
Cu-ETP (Electronic Touch Pitch) har 100 procent IACS og er betegnelsen for den slags kobber, der bruges i ledninger, kabler og samleskinner. Støbt kobber, eller Cu-C, er 98 procent IACS, så det er også højt i ledningsevne. Når tin, magnesium, krom, jern eller zirkonium tilsættes for at fremstille legeringer med kobber, stiger metalets styrke, men dets ledningsevne falder. For eksempel har kobber-tin eller CuSnO.15 en Cu-ledningsevne helt ned til 64 procent IACS. Afhængig af legeringsfunktionen kan Cu-ledningsevnen falde markant. Der er stadig legeringer, der giver både god bearbejdelighed og høj ledningsevne kombineret. Eksempler på hans inkluderer kobber-tellur (CuTep) og kobber-svovl (CuSP) legeringer. Deres konduktiviteter varierer fra 64 til 98 procent IACS. Disse legeringer viser sig at være meget nyttige til halvlederfester og tip til svejsning af modstand. Undertiden kræver kobberbaserede materialer høj hårdhed og styrke med moderat Cu-ledningsevne; et eksempel er en blanding af kobber, nikkel og silicium, som giver en Cu-ledningsevne på 45 til 60 procent IACS. I skalaen med lav ledningsevne er messing kobberlegeringer, der er fremragende til støbning. Deres procentdel af IACS svæver omkring 20. Et eksempel på disse lave Cu-konduktivitetslegeringer er kobber-zink. Undertiden giver en afbalanceret legering lav til moderat Cu-ledningsevne, hvilket er nyttigt til elektriske behov. Messing af kobber-zink falder inden for denne kategori, og deres ledningsevne varierer fra 28 til 56 procent IACS. Kobberens store alsidighed og dets evne til at danne nyttige legeringer med så mange forskellige metaller er utroligt.
Da Cu-ledningsevnen er så høj, er dens evne til at transmittere varme også ret høj. Fremstilling af kobberlegeringer med høj ledningsevne kræver, at legeringer er modstandsdygtige mod overophedning, når de bærer elektrisk strøm. Dette er afgørende i energiforsendelsen, da højere varme vil påvirke modstanden.
Brug af kobber
Kobber bruges på mange måder, både fysisk og biologisk. Det bruges også i landbruget som en gift. Kobberopløsninger bruges ofte som en del af kemiske test. I kroppen spiller kobber en rolle som et essentielt element, der er nødvendigt for energioverførsel i celler. Nogle krebsdyr bruger endda kobber i stedet for jern som deres primære ilttransportør.
Kobber bruges naturligvis til fremstilling af mønter; ældre øre er et eksempel. Faktisk indeholder de fleste mønter mindst en lille smule kobber i dem.
Kobber bruges mest til transmission og levering af elektricitet til alle de daglige ting, du bruger. Kobber bruges i vid udstrækning til elektriske ledninger, konstruktion, maskiner, telekommunikation, kraftoverførsel, transport og anden industriel anvendelse. Det kan bruges til kabler, transformere og forbindelsesdele. Kobber bruges også i computere og mikrokredsløb.
Når markedet for bæredygtig energi vokser, gør efterspørgslen efter kobber også. Kobber er yderst nyttigt i mange områder og kan også genbruges igen og igen. Derfor er det en nøglekomponent i systemer til vedvarende energi. Faktisk er sol-, vind- og elektriske køretøjsindustrier afhængige af kobber for at forbinde dem til elnettet. Elektriske køretøjer kræver meget mere kobber end gasdrevne køretøjer. Kobbers høje ledningsevne gør det meget effektivt. Det ser ud til at være passende, at det ældste anvendte metal af mennesker fortsat vil tilbyde fordele langt ind i fremtiden.