§11. Проводниковая медь и ее свойства.

Медь является одним из главных проводниковых материалов вследствие своей высокой электропроводности, механической прочности и стойкости к атмосферной коррозии. По электропроводности медь стоит на втором месте (после серебра). Так, удельная проводимость серебра γ = 65,8 м/Ом · мм², а удельная проводимость меди γ = 57 м/Ом · мм².

Проводниковая медь получается из слитков путем очистки ее от примесей посредством разложения в электролитической ванне.

Для очистки медных слитков их подвешивают в освинцованной ванне, заполненной водным раствором медного купороса (CuS0₄). Медные слитки присоединяют к положительному полюсу источника постоянного тока, т. е. они являются анодами. Между медными слитками подвешивают листы из очищенной меди. Листы присоединяют к отрицательному полюсу источника тока, т. е. они являются катодами. При прохождении постоянного тока через ванну происходит растворение медных слитков. При этом частицы чистого металла оседают на катодах - медных листах. В результате этого толщина катодов увеличивается, примеси же выпадают на дно ванны. Примесями могут быть посторонние металлы — сурьма, олово, железо, свиней и др. Проводниковую медь часто называют катодной медью.

Кроме высокой электропроводности, медь обладает хорошей пластичностью, поэтому из нее изготовляют волочением проволоку диаметром до 0,01 мм, а при прокатке получают ленту толщиной до 0,1 мм и менее.

В нормальной атмосфере проводниковая медь устойчива к коррозии. Медные провода на воздухе медленно окисляются, покрываясь тонким слоем окиси меди (S0₂), сероводород (H₂S), аммиак (NH₃), окислы азота (N0), пары азотной кислоты и некоторые другие реагенты.

Медь имеет красновато - оранжевый цвет и обладает температурой плавления 1083°С. Температурный коэффициент расширения меди равен 17·10^-61/°С.

У изделий (проволока, шины) из мягкой (отожженной) меди (марка ММ) плотность 8,9 г/см³, предел прочности при разрыве σ_р = 22 -г 28 кГ/мм²; относительное удлинение l_р = 18÷50%; удельное сопротивление ρ = 0,01750 ÷ 0,01754 Ом·мм²/м. У изделий из твердой (неотожженной) меди (марка МТ) удельный вес 8,96 г/см³; σ_р = 34÷48 кГ/мм²; l_р = 0,5÷4,0%; ρ = 0,0178÷г 0,0182 Ом·мм²/м.

Провода меньшего диаметра обладают большей прочностью на разрыв, но меньшим относительным удлинением.

У мягких и твердых сортов проводниковых изделий из меди температурный ко­эффициент электрического сопротивления принимается равным α = + 0,0040 1/°С.

Кроме проводов круглого и прямоугольного сечения, из меди изготовляют также провода фасонного сечения, например троллейные провода (рис. 15).

Рис. 15. Троллейный провод марки ТФ

Проволоку и шины из мягкой меди ММ применяют преимущественно для изготовления изолированных обмоточных и монтажных проводов.

Следует заметить, что провода прямоугольного сечения обеспечивают больший коэффициент заполнения обмотки по сравнению с проводами круглого сечения. Это значит, что при одном и том же объеме обмотки в ней можно поместить большее количество витков из прямоугольной меди и тем самым повысить мощность электрической машины или аппарата. Во избежание повреждения изоляции острые ребра у проводов прямоугольного сечения (шины) слегка закругляют. Проводниковые изделия (проволока, шины) из твердой меди МТ применяют, как правило, неизолированными: провода для воздушных линий, шины для электрических аппаратов и коллекторов электрических машин. От этих проводниковых изделий требуется повышенная механическая прочность, твердость и сопротивление истиранию.

Для изготовления всех проводниковых изделий применяют очищенную медь марок МО и Ml, отличающихся только содержанием кислорода. В меди марки МО содержится кислорода не более 0 02%, а в меди марки Ml- не более 0,08%. Содержание других примесей в меди обеих марок допускается в равных количествах: висмут, сурьма, мышьяк, никель, олово - не более 0,002% каждого; железо, свинец, сера, цинк — не более 0,005% каждого. Серебро (как примесь) засчитывается в содержание меди, так как оно не снижает ее проводимость. Остальные примеси уменьшают проводимость меди.

Медь — очень ценный материал, который следует расходовать экономно, и там, где это возможно, медь необходимо заменять менее дефицитными материалами -проводниковым алюминием или железом.