Inhoud
Je kent het metaal koper misschien het beste van oudere centen, die gemaakt zijn van koper en andere metalen. Maar koper speelt vele cruciale rollen over de hele wereld vanwege zijn unieke eigenschappen. Een van deze eigenschappen is zijn geleidbaarheid, of zijn vermogen om elektriciteit te geleiden. De hoge geleidbaarheid van koper maakt het ideaal voor elektrische doeleinden.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Koper is een niet-kostbaar, rood-goudkleurig metaal met een hoge elektrische geleidbaarheid. De geleidbaarheid van koper is zelfs zo hoog dat het wordt beschouwd als de standaard waarmee andere niet-edelmetalen en legeringen worden vergeleken. De geleidbaarheid van koper wordt beïnvloed door de toevoeging van andere metalen om legeringen te maken.
Eigenschappen van koper
Koper is een aantrekkelijk rood-goudkleurig metaal. Het wordt koper genoemd naar het Oud-Engelse woord "coper", dat afkomstig is van "Cyprium aes", het Latijnse woord voor een metaal uit Cyprus. Het atoomsymbool van koper is "Cu" en het atoomnummer is 29. Koper was het eerste metaal dat mensen ooit hebben bewerkt. Uiteindelijk ontdekten mensen dat als ze koper met het metalen tin combineerden, ze een nieuw soort metaal konden maken, brons genaamd. Dit lanceerde wat we de bronstijd noemen, waarin de beschaving met behulp van het metaalkoper naar voren sprong. Brons werd gebruikt in valuta en hulpmiddelen die de maatschappij hielpen veranderen.
Koper wordt vaak gevonden naast zwavel. Belangrijke bronnen van koper zijn onder meer chalcopyriet en borniet. Koper wordt geëxtraheerd uit gedolven kopersulfide-erts door smelten en vervolgens te raffineren via elektrolyse.
Een nuttige eigenschap van koper is zijn ductiliteit, of het vermogen om te worden uitgerekt. Koper kan worden getrokken en gedraaid, maar het zal niet breken. Dit maakt het ideaal voor gebruik als draad. Koper is een vormbaar metaal, wat betekent dat het gemakkelijk kan worden gevormd en gemanipuleerd. Als zodanig is het enigszins zacht. Een andere eigenschap van koper is zijn uitstekende vermogen om warmte te geleiden. Koper bezwijkt niet zoals sommige andere metalen aan corrosie en oxideert of roest niet zoals ijzer. Koper is in feite bestand tegen vele organische verbindingen, en misschien is zijn meest waardevolle eigenschap zijn hoge geleidbaarheid.
Koper is een uitstekend metaal voor bewerking en verbinding, omdat het gemakkelijk te vormen en te solderen is. Bovendien is een uitstekende en waardevolle eigenschap van koper dat het kan worden gerecycled. Het maakt niet uit of een koperbron afkomstig is van een mijn of van recyclingmaterialen. De vele nuttige eigenschappen blijven behouden, ongeacht de bron.
Legeringen zijn mengsels van metalen, zoals het mengsel van koper en tin om brons te maken, wat een harder metaal is dan koper. Metaallegeringen bezitten enkele van dezelfde eigenschappen als hun moedermetalen, maar ze kunnen ook enorm verschillen in gedrag. Legeringsmengsels kunnen bijvoorbeeld de elektrische geleidbaarheid van metalen beïnvloeden. De combinatie van verschillende metalen met koper resulteert in unieke eigenschappen voor elke legering. Wanneer koper wordt gecombineerd met zilver, bezit de resulterende legering veel van dezelfde kenmerken als puur koper. Maar als koper wordt gecombineerd met fosfor, gedraagt de resulterende legering zich op een heel andere manier.
Verschillende koperlegeringen bieden verschillende toepassingen. Heel vaak worden legeringen gemaakt om koper te versterken of om de elektrische geleidbaarheid te vergroten.
Geleidbaarheid van koper
De geleidbaarheid van metalen verwijst naar het vermogen van metalen om elektriciteit te geleiden. De geleidbaarheid kan veranderen door toevoeging van andere metalen, zoals bij het maken van legeringen. Het metaal met de grootste geleidbaarheid is het edelmetaalzilver. De kosten van zilver voorkomen dat het economisch levensvatbaar is voor grootschalig elektrisch gebruik. Onder niet-edelmetalen is de geleidbaarheid van koper of Cu het hoogst. Dat betekent dat koper meer elektrische stroom kan voeren dan andere niet-edelmetalen. In feite wordt de geleidbaarheid van andere niet-edelmetalen vergeleken met koper omdat koper de ultieme standaard is geworden.
De geleidbaarheidsstandaard wordt de International Annealed Copper Standard of IACS genoemd. Het percentage GBCS van een stof verwijst naar de elektrische geleidbaarheid en het GBCS-percentage van puur koper wordt als 100 procent beschouwd. De geleidbaarheid van aluminium daarentegen scoort 61 procent IACS. Cu-geleidbaarheid wordt beïnvloed door de toevoeging van verschillende metalen om legeringen te vormen. Koperlegeringen met een kopergehalte van meer dan 99,3 procent worden "Coppers" genoemd. Sommige legeringen bevatten zeer hoge percentages koper, en die worden "High Copper Alloys" genoemd. Hoewel het percentage koper de geleidbaarheid van Cu beïnvloedt, wordt het opvallendst beïnvloed door wat soort materialen waarmee het wordt gecombineerd. Een wisselwerking treedt meestal op wanneer koperachtige legeringen sterker worden gemaakt. Over het algemeen zijn deze legeringen lager in geleidbaarheid.
Cu-ETP (Electronic Touch Pitch) heeft 100% IACS en is de aanduiding voor het soort koper dat wordt gebruikt in draden, kabels en busbars. Gegoten koper of Cu-C is 98 procent IACS, dus het heeft ook een hoge geleidbaarheid. Wanneer tin, magnesium, chroom, ijzer of zirkonium wordt toegevoegd om legeringen met koper te maken, neemt de sterkte van het metaal toe, maar neemt de geleidbaarheid af. Koper-tin of CuSnO.15 heeft bijvoorbeeld een Cu-geleidbaarheid van slechts 64 procent IACS. Afhankelijk van de legeringsfunctie kan de Cu-geleidbaarheid aanzienlijk dalen. Er zijn nog steeds legeringen die zowel een goede bewerkbaarheid als een hoge geleidbaarheid bieden. Voorbeelden hiervan zijn koper-tellurium (CuTep) en koper-zwavel (CuSP) -legeringen. Hun geleidbaarheid varieert van 64 tot 98 procent IACS. Deze legeringen blijken behoorlijk bruikbaar te zijn voor halfgeleiderbevestigingen en weerstand lastips. Soms vereisen materialen op koperbasis een hoge hardheid en sterkte met matige Cu-geleidbaarheid; een voorbeeld is een mengsel van koper, nikkel en silicium, dat een Cu-geleidbaarheid van 45 tot 60 procent IACS geeft. Aan het uiteinde met lage geleidbaarheid van de schaal, zijn messing koperlegeringen die uitstekend zijn voor gieten. Hun percentage GBCS schommelt rond 20. Een voorbeeld van deze legeringen met lage Cu-geleidbaarheid is koper-zink. Soms biedt een uitgebalanceerde legering een lage tot matige Cu-geleidbaarheid, wat handig is voor elektrische behoeften. Koper-zink-messing valt in deze categorie en hun geleidbaarheid varieert van 28 tot 56 procent IACS. De enorme veelzijdigheid van koper en zijn vermogen om nuttige legeringen te vormen met zoveel verschillende metalen is ongelooflijk.
Omdat de Cu-geleidbaarheid zo hoog is, is het vermogen om warmte door te geven ook vrij hoog. Het maken van koperlegeringen met een hoge geleidbaarheid vereist legeringen die bestand zijn tegen oververhitting wanneer ze elektrische stroom voeren. Dit is cruciaal bij energietransmissie, omdat hogere hitte de weerstand beïnvloedt.
Gebruik van koper
Koper wordt op veel manieren gebruikt, zowel fysiek als biologisch. Het wordt ook in de landbouw als gif gebruikt. Oplossingen van koper worden vaak gebruikt als onderdeel van chemische tests. In het lichaam speelt koper een rol als essentieel element dat nodig is voor energieoverdracht in cellen. Sommige schaaldieren gebruiken zelfs koper in plaats van ijzer als hun primaire zuurstoftransporteur.
Koper wordt natuurlijk gebruikt bij het maken van munten; oudere centen zijn een voorbeeld. In feite bevatten de meeste munten minstens een klein beetje koper.
Koper wordt meestal gebruikt bij de transmissie en levering van elektriciteit voor alle dagelijkse dingen die u gebruikt. Koper wordt veelvuldig gebruikt in elektrische bedrading, bouw, machines, telecommunicatie, krachtoverbrenging, transport en ander industrieel gebruik. Het kan worden gebruikt voor kabels, transformatoren en connectoronderdelen. Koper wordt ook gebruikt in computers en microschakelingen.
Naarmate de markt voor duurzame energie groeit, groeit ook de vraag naar koper. Koper is in veel gebieden zeer nuttig en kan ook steeds opnieuw worden gerecycled. Daarom is het een belangrijk onderdeel van duurzame energiesystemen. De zonne-, wind- en elektrische voertuigindustrie vertrouwen op koper om ze op het elektriciteitsnet aan te sluiten. Elektrische voertuigen vereisen veel meer koper dan voertuigen op gas. De hoge geleidbaarheid van koper maakt het zeer efficiënt. Het lijkt passend dat het oudste door mensen gebruikte metaal tot ver in de toekomst voordelen blijft bieden.