Zakaj uporabljati baker? Katere so njegove glavne lastnosti?
Baker ima odlično električno in toplotno prevodnost in je na prvem mestu med vsemi inženirskimi kovinskimi materiali. To je glavna podlaga za njegovo ključno vlogo v sedanji elektrifikaciji in elektronski informacijski družbi. Baker ima tudi veliko odličnih celovitih lastnosti: ima močno korozijsko odpornost na atmosfero, morsko vodo, prst in številne kemične medije; uporablja se v strukturi, da je hkrati toga in prožna, elastična, odporna na trenje in odporna na obrabo; ima barvit videz in je simbol preprostosti in elegance, ki ju ljudje obožujejo. Poleg zgoraj omenjenih številnih lastnosti delovanja ima tudi vrsto dobrih lastnosti obdelave, litja, varjenja, enostavnega rezanja in drugih procesnih lastnosti, zaradi česar je ekonomičen in široko uporaben.
- Stanovanjska gradnja predstavlja 48 %: vključno z: cevovodnimi sistemi (voda, toplota, plin, protipožarne brizgalne itd.); stanovanjski objekti (klimatske naprave, hladilniki itd.); stavbna dekoracija (strehe, korita, okraski itd.); komunikacijske linije (zvok, slika, podatki itd.); sistemi napajanja.
--Proizvodnja opreme predstavlja 41 %: vključno z: industrijsko opremo (motorji, transformatorji itd.); transportna orodja (avtomobili, železnice, letala itd.); elektronske naprave; izdelki lahke industrije (gospodinjski aparati, instrumenti, orodja itd.)
--Infrastruktura predstavlja 11 %: vključno z: velikimi projekti (transportne zmogljivosti, petrokemična industrija, rudarska in metalurška industrija itd.); energetika (prenos električne energije, distribucija električne energije itd.); komunikacijsko omrežje.
Omeniti velja, da je stanovanjska gradnja neposredno povezana z izboljšanjem ravni proizvodnje ljudi, uporaba bakra v tem pogledu pa predstavlja največji delež; zlasti moja država obravnava stanovanjsko gradnjo kot pomembno vez za gonilna sila razvoja celotnega nacionalnega gospodarstva. Vidimo lahko, da aktivno spodbujanje uporabe bakra igra pomembno vlogo v nacionalnem gospodarstvu in preživetju ljudi.
A. Uporaba v elektroindustriji
※ Prenos moči
Velika količina visoko prevodnega bakra se porabi pri prenosu električne energije, predvsem za napajanje, žice in kable, vodila, transformatorje, stikala, vtične komponente in konektorje itd.
V procesu prenosa žic in kablov se električna energija zapravlja zaradi uporovnega segrevanja. Z vidika varčevanja z energijo in ekonomičnosti se trenutno v svetu promovira standard "optimalni prerez kabla". Standard "optimalni presek kabla" upošteva tako enkratne stroške namestitve kot porabo energije in ustrezno poveča velikost kabla za doseganje varčevanja z energijo in najboljše celovite gospodarske koristi. V skladu z novim standardom je presek kabla pogosto več kot podvojen kot po starem standardu, kar lahko doseže približno 50-odstotni učinek prihranka energije.
V preteklem obdobju so bili zaradi pomanjkanja jekla v moji državi, glede na to, da je specifična teža aluminija le 30 % bakra, sprejeti ukrepi za zamenjavo bakra z aluminijem v nadzemnih visokonapetostnih daljnovodih v upanju, zmanjšanju teže. Z vidika varstva okolja se trenutno izvaja preusmeritev zračnih daljnovodov v polaganje podzemnih kablov. V tem primeru ima aluminij slabosti slabe prevodnosti in večje velikosti kabla v primerjavi z bakrom, zato je v primerjavi z njim bled.
Iz istega razloga je tudi pametna izbira zamenjati aluminijaste navitne transformatorje v Združenih državah in na Japonskem z energetsko varčnimi in učinkovitimi bakrenimi navitnimi transformatorji.
※ Proizvodnja motorjev
V proizvodnji motorjev se široko uporabljajo bakrove zlitine visoke prevodnosti in visoke trdnosti. Glavni bakreni deli so statorji, rotorji in glave gredi. Pri velikih motorjih se navitja hladijo z vodo ali vodikom, kar se imenuje dvojno vodno notranje hlajenje ali motorji z vodikovim hlajenjem, kar zahteva dolge votle žice.
Motorji so veliki porabniki električne energije, saj predstavljajo približno 60 % celotne oskrbe z električno energijo. Kumulativni račun za elektriko za motor je zelo visok. Na splošno doseže strošek samega motorja v prvih 500 urah delovanja, kar je enako 4- do 16-kratnemu strošku v enem letu in lahko doseže 200-kratni strošek v celotni življenjski dobi. Majhno povečanje učinkovitosti motorja lahko ne samo prihrani energijo, ampak tudi pridobi pomembne gospodarske koristi. Razvoj in uporaba motorjev z visokim izkoristkom sta danes vroča tema v svetu. Ker poraba energije znotraj motorja v glavnem izvira iz izgube upora navitja; zato je povečanje prečnega prereza bakrene žice ključni ukrep za razvoj motorjev z visokim izkoristkom. V zadnjih letih so nekateri motorji z visokim izkoristkom, ki so bili razviti prvi, povečali uporabo bakrenih navitij za 25 % do 100 % v primerjavi s tradicionalnimi motorji. Trenutno ameriško ministrstvo za energijo financira razvojni projekt za uporabo tehnologije litega bakra za proizvodnjo motornih rotorjev.
※ Komunikacijski kabli
Od osemdesetih let 20. stoletja zaradi prednosti velike tokovne nosilnosti optičnih kablov nenehno nadomeščajo bakrene kable na komunikacijskih trakovih in se hitro uveljavljajo in uveljavljajo. Vendar je še vedno potrebna velika količina bakra za pretvorbo električne energije v svetlobno energijo in za vnos vodov uporabnikom. Z razvojem komunikacijske industrije so ljudje vedno bolj odvisni od komunikacij, povpraševanje po kablih z optičnimi vlakni in bakrenih žicah pa bo še naraščalo.
※ Stanovanjski električni vodi
V zadnjih letih so se z izboljšanjem življenjskega standarda ljudi v moji državi hitro popularizirali gospodinjski aparati in obremenitev stanovanjske električne energije je hitro rasla. Stanovanjska poraba električne energije v moji državi se bo v prihodnosti še vedno močno razvijala, kar je močno povečalo uporabo bakrenih žic.
B. Uporaba v elektronski industriji
Elektronska industrija je panoga v vzponu. V njegovem uspešnem razvojnem procesu se nenehno razvijajo novi izdelki in nova področja uporabe jekla. Trenutno se je njegova uporaba razvila od vakuumskih naprav in tiskanih vezij do mikroelektronike in polprevodniških integriranih vezij.
※ Vakuumske naprave
Vakuumske naprave so predvsem visokofrekvenčne in ultravisokofrekvenčne oddajne cevi, valovodi, magnetroni itd., ki zahtevajo baker brez kisika visoke čistosti in baker brez kisika, utrjen z disperzijo.
※ Tiskana vezja
Bakrena tiskana vezja so izdelana tako, da se bakrena folija nalepi na plastično ploščo kot nosilec z bakreno folijo kot površino; tiskanje sheme ožičenja vezja na bakreno ploščo s fotografiranjem; odstranitev odvečnih delov z jedkanjem in zapustitev med seboj povezanih vezij. Nato na spoju z zunanjostjo na tiskanem vezju preluknjamo luknje, vstavimo sponke diskretnih komponent ali drugih delov in jih privarimo na to odprtino, tako da je sestavljeno celotno vezje. Če se uporablja metoda potopne galvanizacije, se lahko varjenje vseh spojev zaključi naenkrat. Na ta način lahko za tiste priložnosti, ki zahtevajo natančno postavitev vezij, kot so radio, televizija, računalnik itd., uporaba tiskanih vezij prihrani veliko dela pri ožičenju in pritrjevanju vezij; zato se pogosto uporablja in zahteva veliko količino bakrene folije. Poleg tega so pri povezovanju tokokrogov potrebni tudi različni materiali za spajkanje na osnovi bakra z nizkimi cenami, nizkimi tališči in dobro fluidnostjo.
※ Integrirano vezje
Jedro mikroelektronske tehnologije je integrirano vezje. Integrirano vezje se nanaša na miniaturno vezje, ki uporablja polprevodniške kristalne materiale kot substrate (čipe) in uporablja posebne procesne tehnologije za integracijo komponent in povezav, ki sestavljajo vezje v notranjosti, na površini ali na substratu. To mikrovezje je tisočkrat manjše po velikosti in teži od najkompaktnejšega diskretnega komponentnega vezja po strukturi. Njegov pojav je povzročil ogromno spremembo v računalnikih in je postal temelj sodobne informacijske tehnologije. Ultra velika integrirana vezja, ki so bila do sedaj razvita, imajo več sto tisoč ali celo milijone tranzistorjev, ki jih je mogoče izdelati na enem samem čipu, manjšem od nohta palca. Pred kratkim je IBM (International Business Machines Corporation), svetovno znano računalniško podjetje, naredilo preboj z uporabo bakra za zamenjavo aluminija v silicijevih čipih kot medsebojnih povezavah. Ta nova vrsta bakrenega mikročipa lahko doseže 30-odstotno povečanje zmogljivosti, velikost linije vezja se lahko zmanjša na 0,12 mikrona, število tranzistorjev, integriranih na enem čipu, pa lahko doseže 2 milijona. To je odprlo novo situacijo za uporabo starodavne kovine bakra na najnovejšem tehnološkem področju polprevodniških integriranih vezij.
※ Vodilni okvir
Da bi zaščitili normalno delovanje integriranih vezij ali hibridnih vezij, jih je treba zapakirati; in pri pakiranju je veliko število konektorjev v vezju izpeljano iz zaprtega telesa. Ti kabli morajo imeti določeno trdnost in tvorijo podporno okostje integriranega paketnega vezja, ki se imenuje vodilni okvir. V dejanski proizvodnji, za hitro in množično proizvodnjo, so svinčeni okvirji običajno neprekinjeno vtisnjeni na kovinski trak v posebni razporeditvi. Material okvirja predstavlja 1/3 do 1/4 skupnih stroškov integriranega vezja in uporabljena količina je velika; zato mora imeti nizke stroške.
Bakrova zlitina je poceni, ima visoko trdnost, električno prevodnost in toplotno prevodnost, odlično obdelavo, varjenje z iglo in odpornost proti koroziji. Njegovo delovanje je mogoče nadzirati v širokem razponu z legiranjem in lahko bolje izpolnjuje zahteve glede zmogljivosti svinčenih okvirjev. Postal je pomemben material za svinčene okvirje. Trenutno je najbolj uporabljen material v mikroelektronskih napravah.
