Как отличить медь от других металлов. Медь или омедненный алюминий
Как отличить лом меди в домашних условиях
У большинства из нас знания о меди и ее свойствах ограничиваются школьным курсом химии, что на бытовом уровне вполне достаточно. Однако иногда возникает необходимость достоверно определить, является ли материал чистым элементом, сплавом или даже композитным материалом. Мнение, что эта информация нужна лишь тем, кто занимается приемом или сдачей металлолома, ошибочно: к примеру, на форумах радиолюбителей и очень часто поднимаются темы, как отличить медь в проводах от омедненного алюминия.
Коротко об элементе №29
Чистая медь (Cu) – золотисто-розовый металл, обладающий высокой пластичностью, тепло- и электропроводностью. Химическую инертность в обычной неагрессивной среде обеспечивает тончайшая оксидная пленка, которая придает металлу интенсивный красноватый оттенок.
Главное отличие меди от других металлов – окраска. На самом деле окрашенных металлов не так много: внешне похожи лишь золото, цезий и осмий, а все элементы, входящие в группу цветных металлов (железо, олово, свинец, алюминий, цинк, магний и никель) обладают серым цветом с различной интенсивностью блеска.
Абсолютную гарантию химического состава любого материала можно получить лишь с помощью спектрального анализа. Оборудование для его проведения очень дорогое, и даже многие экспертные лаборатории могут о нем лишь мечтать. Однако, существует немало способов, как отличить медь в домашних условиях с высокой долей вероятности.
1. Определение по цвету
Итак, перед нами кусок неизвестного материала, который необходимо идентифицировать как медь. Упор на термин «материал», а не «металл», сделан специально, так как в последнее время появилось немало композитов, которые по внешним признакам и тактильным ощущениям очень похожи на металлы.
В первую очередь рассматриваем цвет. Это желательно делать при дневном свете или «теплом» светодиодном освещении (под «холодными» светодиодами красноватый оттенок меняется на желто-зеленый). Идеально, если для сравнения есть медная пластинка или проволока – в этом случае ошибка в цветовосприятии практически исключена.
Важно: старые медные изделия могут быть покрыты окислившимся слоем (зеленовато-голубым рыхлым налетом): в этом случае цвет металла нужно смотреть на срезе или спиле.
2. Определение магнитом
Совпадение по цвету – достоверный, но не достаточный способ идентификации. Вторым шагом самостоятельных экспериментов будет проба с магнитом. Химически чистая медь относится к диамагнетикам – т.е. к веществам, не реагирующим на магнитное воздействие. Если исследуемый материал притягивается к магниту, то это – сплав, в котором содержание основного вещества не более 50%. Однако, даже если образец не среагировал на магнит, радоваться рано, поскольку нередко под медным покрытием спрятана алюминиевая основа, которая тоже не магнитится (исключить подобное можно с помощью надпиливания или среза).
3. Определение по реакции на пламя
Еще один способ распознать медь – раскалить образец на открытом огне (газовая плита, зажигалка или обычная спичка). Медная проволока при накаливании сначала потеряет блеск, а затем окрасится в черно-бурый цвет, покрывшись оксидом. Этим способом можно отсечь и композитные материалы, которые при накаливании начинают дымить с образованием газа с резким запахом.
4. Определение посредством химических экспериментов
Показательной является реакция с концентрированной азотной кислоты: если последнюю капнуть на поверхность медного изделия, произойдет окрашивание в зелено-голубой цвет.
Качественной реакцией на медь является растворение в соляной кислоте с последующим воздействием аммиаком. Если медный образец оставить в растворе HCl до полного или частичного растворения, а потом капнуть туда обычный аптечный нашатырный спирт, раствор окрасится в интенсивно синий цвет.
Важно: работа с химическими реактивами требует соблюдения мер предосторожности. Самостоятельные эксперименты нужно проводить в хорошо проветриваемом помещении с применением средств индивидуальной защиты (резиновые перчатки, фартук, очки).
Как различить медь и сплавы на ее основе?
В промышленности широко распространены медные сплавы. За многие годы исследований удалось получить немало материалов с уникальными свойствами: высокой пластичностью, электропроводностью, химической стойкостью, прочностью (все зависит от легирующих добавок). Самыми распространенными являются бронзы (с добавкой олова, алюминия, кремния, марганца, свинца и бериллия), латуни (с добавлением 10-45% цинка), а также медно-никелевые сплавы (нейзильбер, мельхиор, копель, манганин).
Сложность в плане идентификации представляют лишь бронзы и латуни, поскольку медно-никелевые сплавы значительно отличаются цветом из-за низкого содержания меди.
Медь или латунь?
В латуни может содержаться от 10 до 45% цинка – металла серебристо-серого цвета. Естественно, чем больше цинка, тем бледнее сплав. Однако, высокомедные латуни, в которых количество добавок не превышает 10%, мало отличаются по цвету от медного образца. В этом случае остается лишь доверять своим ощущениям: латунь намного тверже, труднее поддается изгибу (для большей достоверности желательно сравнение с эталонным образцом). Можно попробовать снять стружку: медная будет иметь форму завитка, латунная – прямолинейную, игольчатую. При помещении образцов в раствор соляной кислоты реакции с медью не наблюдается, а на поверхности латуни образуется белый налет хлорида цинка.
Медь или бронза?
Как и латуни, бронзы гораздо прочнее, что объясняется присутствием в сплаве более твердых металлов. Самой достоверной будет проба «на зубок» - на поверхности бронзы вряд ли останется след от надавливания.
Можно также поэкспериментировать с горячим солевым раствором (200 г поваренной соли на 1 литр воды). Медный образец через 10-15 минут приобретет более интенсивный оттенок, чем бронзовый.
Для тех, кто знаком с электротехникой
Очень часто в качестве лома цветных металлов сдаются медные жилы от электрических кабелей, и нередки случаи, когда при производстве электротехнической продукции используется медненый алюминий. Этот материал имеет значительно меньшую плотность, но из-за неправильной геометрической формы определить объем для расчета плотности довольно сложно. В этом случае определить медь можно по электрическому сопротивлению (естественно, при наличии соответствующих приборов – вольтметра, амперметра, реостата). Измеряем сечение и длину жилы, снимаем показания приборов, и – закон Ома вам в помощь. Удельное сопротивление – достаточно точная характеристика, по которой можно с высокой долей достоверности идентифицировать любой металл.
Заключение
Точно определить качество медного лома или содержание основного вещества в сплаве можно только после проведения экспертизы: все вышеприведенные методы являются приблизительными. Если рассматривать ценообразование при покупке металлолома, то дороже всего стоит электротехническая медь, самые дешевые – сплавы латунной группы. Окончательную стоимость сделки можно уточнить у менеджеров компаний, занимающихся скупкой лома цветных металлов.
blizkolom.ru
Сложный выбор - медные или алюминиевые шины и провода
Да, безусловно, между медью и алюминием существует много различий при применении их в электроустановках, таких как проводимость, вес, и, один из самых важных факторов – стоимость. В прошлом веке алюминий был более распространённым металлом для выполнения таких электротехнических изделий как предохранители, шины, автоматические выключатели, использовался для прокладки внутренних сетей в жилых и промышленных зданиях. Под влиянием современных тенденций многие проектировщики активно заменяли в своих изделиях алюминий на медь, однако в последнее время тенденции снова меняются, и от меди переходят снова к алюминию. Вина этому переходу – высокая стоимость меди.
Материалы
Очень часто заблуждения по поводу меди и алюминия возникают из-за использования различных марок металлов, используемых в электроустановках. В проводах, шинах и другом электрооборудовании используют чистую медь. Чистый алюминий слабо подходит для использования в электроустановках, тут медь имеет большое преимущество. Однако, необходимо учитывать и то, что металлургическая промышленность эволюционирует и создает новые сплавы различных металлов.
Соответственно различные свойства алюминия (Al) также могут изменятся – все зависит от обработки. Например, Al 6101 прочнее, чем Al 1350. Тем не менее, после термообработки Al 6101 затвердевает и прочность его повышается. Различные виды металлов, например Al 6101 и Al 1350, могут иметь различные свойства в сравнении с чистой медью (Cu). Поэтому в процессе проектирования очень важно знать свойства материала для конкретного использования.
Свойства проводников
Масса, сечение, стоимость – три основных фактора при выборе материала проводника. Однако нужно учитывать и другие факторы. Например, факторы нагрева – как изменится проводимость при нагреве, насколько расширится металл и другие. Как известно, при нагреве металлы расширяются, соответственно, если этот фактор не учесть, можно получить деформацию точек контактов. Это свойство особенно актуально при использовании алюминия или его сплавов, так как его коэффициент теплового расширения, в зависимости от сплава, примерно на 42% больше, чем у меди. Но также стоит отметить и то, что коэффициент теплоотдачи у алюминия больше чем у меди.
Решения нашли довольно простое – увеличили поверхность алюминиевых шин, что, в свою очередь, увеличило теплоотдачу, и при нагреве шины не деформировались. При проектировании, независимо от типа проводящего материала, необходимо особое внимание уделить надежным соединениям проводников. Это необходимо для предотвращения ухудшения качества контактов с течением времени, а также предотвратить деформацию при тепловом расширении и ползучести.
Распространенным заблуждением является то, что алюминий мягкий и должен использовать специальные разъемы для сжатия при монтаже. Алюминий может нуждаться в специальном покрытии для уменьшения окисления. Это связано с тем, что окисления может оказывать существенное влияние на качество проводимости материала даже в случае соединения Al – Al. Для предотвращения процесса окисления часто покрывают проводники (это касается и меди и алюминия) оловом или серебром, так как эти материалы имеют хорошую проводимость и не склонны к окислению при атмосферных воздействиях.
Достаточно проблем может принести и коррозия, которая возникает при использовании разнородных металлов в одной системе. Al электрохимически реагирует с медью при повышенной влажности (влага действует как электролит). Проводники из меди и алюминия с кабельными наконечниками располагаются в разъемы, которые после свариваются трением и капсулируются для предотвращения коррозионных процессов в соединении Al – Cu. Правильное соединение позволяет максимально избежать коррозионных процессов. Al и медь совместимые металлы, однако не стоит забывать то, что при неправильном их соединении могут возникать коррозионные процессы.
Вес и электрическая проводимость
Пожалуй, не последним фактором при выборе между алюминиевыми и медными проводниками является их электрическая проводимость. Да, безусловно, медь имеет лучшую проводимость на единицу объема, но алюминий легче, и это его большой плюс. По словам Уве Шенка, менеджера Helukabel – «Необработанный Al примерно на 70% легче Cu. А алюминиевые шины и кабели примерно на 60% легче, чем медные».
Однако главным показателем все же является проводимость. Al марки Al6101 имеет практически половинную проводимость Cu (56%). Различие в соотношениях массы и электрической проводимости выглядит примерно так, на один фунт Al приходится приблизительно 1,85 фунта Cu. Например, сборка медных шин весит 550 фунтов, а алюминиевых 300 фунтов. Такое различие в весе может помочь сэкономить не только на материалах, но и на транспортировке и даже погрузке-разгрузке.
Применение меди и алюминия в различных электроустановках
Алюминий в электроустановках
Практически во всем мире применяется в линиях электропередач ЛЭП и распределительных устройствах. Это вызвано меньшим весом и ценой по сравнению с Cu, что позволяет уменьшать количество опор высоковольтных линий при передаче электрической энергии на значительные расстояния.
В осветительных установках и различных соединителях ранее использовались латунные контакты. Сейчас они активно заменяются алюминиевыми контактами.
Медь в электроустановках
Очень распространена в коммуникационных электроустановках – тут главный ее плюс гибкость, так как позволяет легко вести монтаж на сложных участках и при этом не ломается.
Электрические двигатели и трансформаторы – вызвано тем, что данные устройства должны иметь минимальные габариты и максимальную производительность, а так как проводимость и гибкость меди намного лучше алюминия практически все производители электродвигателей и трансформаторов используют ее в своих изделиях.
Обоюдное применение меди и алюминия
Оба материала могут активно применятся при монтаже проводки в зданиях. В прошлом веке все внутренние сети выполняли алюминиевыми проводами. Это позволяло существенно экономить, так как длина проводки могла достигать нескольких километров. В современных жилых домах для монтажа проводки используют медь. Ее плюсы тоже очевидны – лучше проводимость (меньшее сечение) и лучшая эластичность.
У многих сложился стереотип, что алюминиевые кабели и шины это плохо. Но при правильном их применении можно сэкономить средства и получить хорошую проводимость.
Такие электротехнические устройства как электрические шины, трансформаторы, электрические кабели также используют оба материала.
elenergi.ru
Медь или не медь? - avs_electronics
При покупке какого либо кабеля для использования в сетях с высокочастотными сигналами (витая пара, коаксиал и т. п.) естественно наиболее важным аспектом при выборе и залогом успеха при последующем монтаже является качество кабеля как таковое.
Разумеется, что на 80% качество кабеля в целом зависит от материала, из которого изготовлен проводник.
Не секрет, что проводники выполненные из меди являются оптимальными для слаботочных кабелей, поскольку обладают наименьшим погонным и волновым сопротивлением, низкий коэффициент помех, а также шума.
Но как определить медный ли проводник в кабеле?
Просто по бренду — не всегда надежно, учитывая большое количество контрафактной продукции, и просто не чистых на руку производителей.
Приложить магнит — тоже не вариант, потому что 75 процентов сплавов и металлов не дают магнитного эффекта, а значит будут вполне выглядеть в данном тесте как медь.
Обжечь зажигалкой — более надежный способ, но не дает однозначного ответа и опять же всё упирается в сплавы, которых сейчас великое множество. Дополнительный минус этого способа в том, что проводник может быть выполнен из меди плохого качества (отходов производства) с покрытием хорошей медью. Такой проводник будет на порядок хуже омедненных или алюминиевых жил, однако и внешне и по большинству свойств будет вести себя как медный, потому что собственно он таковым и является.
Разумеется, можно провести спектральный анализ материала, либо химический анализ, но далеко не у всех имеется соответствующее оборудование, или бюджет, позволяющий каждую бухту отправить на экспертизу в лабораторию.
Так как же всё таки максимально приблизиться в точности определения материала, из которого изготовлен проводник, не применяя сложные технологии и не вкладывая большие суммы?
Предлагаю на Ваш суд следующий способ, который мы применяем довольно часто и он дает довольно неплохие результаты, хотя по точности он и не может сравниться с Fluke'ом или вышеописанным спектральным анализом. Однако, представление о качестве проводника дает вполне полное.
Итак, для проведения всех измерений нам потребуется: микрометр (0-25мм х 0.01мм), и мультиметр (обыковенный, цифровой или стрелочный), собственно бухта кабеля для тестирования, калькулятор и 10-15 минут времени.
Зачищаем тестируемую жилу с двух сторон. (Для примера возьмем витую пару). И замеряем с помощью микрометра диаметр проводника.
Если на разных концах кабеля получились разные значения — рассчитываем среднее (складываем оба результата и делим пополам).
После этого рассчитываем площадь поперечного сечения проводника по следующей формуле:
или
где S - площадь поперечного сечения, d - диаметр проводника
Теперь, замеряем сопротивление жилы. Для этого мультиметр переводим в режим измерения сопротивления в диапазоне 200 Ом, подсоединяем его щупы к концам проводника и видим на экране сопротивление всего проводника.
Зная площадь поперечного сечения, длину бухты (указана на коробке, либо можно померять самим) и сопротивление проводника можно посчитать удельное сопротивление материала из которого он изготовлен, применив следующие формулы:
где R - сопротивление проводника, l - длина проводника, S - площадь поперечного сечения, p - удельное сопротивление проводника
Теперь мы получили некую цифру — это удельное сопротивление проводника. Заглядываем в следующую таблицу:
| Металлы | Сплавы | ||
| Серебро | 0,016 | Хромаль | 1,3…1,5 |
| Медь | 0,0175 | Фехраль | 1,15…1,35 |
| Золото | 0,023 | Нихром | 1,05…1,4 |
| Алюминий | 0,0271 | Константан | 0,5 |
| Иридий | 0,0474 | Манганин | 0,43…0,51 |
| Молибден | 0,054 | Никелин | 0,42 |
| Вольфрам | 0,055 | Сталь | 0,14 |
| Цинк | 0,059 | Латунь | 0,07…0,08 |
| Никель | 0,087 | ||
| Железо | 0,098 | ||
| Платина | 0,107 | ||
| Олово | 0,12 | ||
| Свинец | 0,205 | ||
| Титан | 0,5562 - 0,7837 | ||
| Висмут | 2,67 | ||
И смотрим к какому металлу или сплаву ближе всего полученное нами значение. Заранее могу сказать, что точного совпадения не может быть практически никогда, потому что чистые металлы в природе почти не встречаются.
От себя добавлю, что следует использовать куски около 100 м (бухта коаксиала). Потому что на больших расстояниях будет большое затухание, а на маленьких слишком маленькое сопротивление, что приведет к большой погрешности в вычислениях.
Разумеется, что эта статья просто информация к размышлению, и нам бы очень хотелось узнать о способах определения материала проводника, которые знаете Вы.
avs-electronics.livejournal.com
