Eine Anleitung zu elektrischen Materialien für alle. Teil 2

Fortsetzung der Anleitung zu elektrischen Materialien. In diesem Teil zerlegen wir weiterhin die Leiter: Eisen, Gold, Nickel, Wolfram, Quecksilber.


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Eisen

Fe ist Eisen. Das Hauptbaustoffmaterial in der Industrie wird auch in der Elektrotechnik verwendet. Die im Vergleich zu Kupfer schlechte Leitfähigkeit wird durch einen sehr niedrigen Preis ausgeglichen. Und was in Russland wichtiger ist, weniger attraktiv für Metalljäger, die Erdung aus einem dicken rostigen Rohr hält länger ohne Schutz für einen schönen Kupferbus.

In der Technologie wird Eisen fast ausschließlich in Form von Legierungen mit Kohlenstoffguss und Stählen verwendet. Die Eigenschaften von Stählen verschiedener Qualitäten sind sehr unterschiedlich: vom milden bis zum harten Werkzeug.

Anwendungsbeispiele

Hardware. Schrauben, Unterlegscheiben, Muttern aus Stahl werden in großen Mengen auf speziell dafür entwickelten Geräten hergestellt. Hardware aus anderen Metallen ist sehr selten und viel teurer. In den meisten Fällen wird daher die Kupferspitze des Kupferdrahtes mit einer Stahlschraube zum Kupferbus gezogen. Wichtig ist auch die hohe Festigkeit des Stahls, die Kupferschraube nicht mit Stahl festziehen. Achten Sie auf die Zahlen auf dem Kopf des Bolzens: Sie geben seine Stärke an. Je größer die Zahl, desto stärker kann die Schraube angezogen werden.

Klemmenblöcke, Steckverbinder. Die bekannten "Muttern" enthalten Stahlplatten mit einer Korrosionsschutzbeschichtung. Außerdem ist die Verwendung von Stahl erforderlich, um galvanische Korrosion beim Anschließen von Kupfer- und Aluminiumdrähten zu verhindern.


Stecker "Mutter". Innerhalb des Kunststoffmantels können Sie mit einem Satz Stahlplatten mit Schrauben den Kabelkern abzweigen, ohne den Kern selbst zu schneiden. Außerdem können Sie von Aluminium zu Kupfer wechseln.

Erdschleifen Die Anforderungen an die elektrische Sicherheit verpflichten zur Erdung. Unter industriellen Bedingungen besteht der Erdungsbus häufig aus gewalztem Stahl, der entlang des Wandumfangs befestigt ist. Eine schlechte elektrische Leitfähigkeit von Stahl wird durch den großen Querschnitt des Leiters ausgeglichen. In vielen Fällen schreiben Sicherheitsregeln und -normen vor, dass Erdungsteile aus Gründen der mechanischen Festigkeit speziell aus Stahl hergestellt werden müssen.


Das die Säule umgebende Stahlband ist der Erdungsbus.

Die magnetischen Eigenschaften von Stahl sind weit verbreitet - die Kerne von Transformatoren und Drosseln sind aus Stahlplatten zusammengesetzt.

Nachteile

Korrosion Eisen rostet, während die Rostdichte geringer ist als die Dichte des ursprünglichen Eisens, wodurch die Struktur anschwillt . Daher wird Eisen mit Schutzbeschichtungen beschichtet - Verzinken, Verzinnen, Verchromen, Lackieren usw. Verschiedene Stahlsorten sind in unterschiedlichem Maße korrosionsanfällig, und nach dem Gesetz der Gemeinheit sind es diejenigen, die am leichtesten auf Maschinen verarbeitet werden, die am meisten rosten.

Gold

Au - Gold. Das dümmste Edelmetall. Es hat den geringsten technologischen Einsatz aller Edelmetalle, ist jedoch ein Symbol für Wohlstand. Überraschend teurer als Platin (2017), das keinen gesunden Menschenverstand hat und nur das Ergebnis von Spekulationen ist.

Anwendungsbeispiele

Kontaktbeschichtungen. Aufgrund der Tatsache, dass Gold an der Luft nicht oxidiert, sind die Kontakte mit einer sehr dünnen Goldschicht beschichtet.


Vergoldung verschiedener elektronischer Komponenten: Beschichtung der Kontakte der Platine zur Installation im Steckplatz, Beschichtung der Kontakte der Membrantasten des Mobiltelefons, Beschichtung der Prozessorstifte.

Korrosionsschutz. Einige kritische Anwendungen verwenden eine Vergoldung, um die Leiter vor Korrosion zu schützen (hauptsächlich militärisch). Früher war die Vergoldung der einzige Weg, um die Elektronik vor Korrosion im Dschungel zu schützen, so dass viele alte Funkkomponenten sogar vergoldete Gehäuse haben. Und jetzt füllen sie normalerweise nur das Brett mit einer Verbindung in einem „Ziegelstein“.

Interessante Fakten über Gold

• Gold ist eines von vier Metallen, die in nicht oxidiertem Zustand einen Farbton aufweisen. Alle anderen Metalle sind weiß (Gold und Cäsium sind gelblich, Kupfer ist in Legierungen rötlich und golden, Osmium hat einen blauen Farbton).
• Die Dichte von Gold unterscheidet sich geringfügig von der Dichte von Wolfram (19,32 g / cm ³ für Gold, 19,25 g / cm ³ ). Dies wird verwendet, um Goldbarren zu fälschen und den Wolframbarren mit einer Goldschicht zu bedecken. Vielleicht ist dies einer der Gründe, warum die Amerikaner niemandem erlauben, die Echtheit ihrer Goldreserven zu überprüfen. Und vielleicht haben sie deshalb Deutschland nicht sofort ihr Gold gegeben.
• Es ist möglich , Gold chemisch aus einem Berg alter Elektronik zu gewinnen, aber es ist nicht immer wirtschaftlich machbar und wird gesetzlich verfolgt (Artikel 191, 192 des Strafgesetzbuchs der Russischen Föderation).

Nickel

Ni - Nickel. Ein wunderbares Metall, aber in der Elektronik die Hauptanwendung - als billige Alternative zu Goldbeschichtungskontakten. Wenn der Kontakt mit glänzendem Weißmetall beschichtet ist, handelt es sich höchstwahrscheinlich um Nickel.

Anwendungsbeispiele

Kontaktbeschichtung. Es wird auf Kupfer, Kunststoff, für zuverlässigen Kontakt und für dekorative Zwecke aufgetragen. Gierige Chinesen stellen manchmal Kontakte aus Kunststoff her und bedecken sie mit einer Schicht aus Nickel und Chrom. Sie sehen äußerlich normal aus, auch wenn sie funktionieren, aber von Zuverlässigkeit ist keine Rede.


Verschiedene vernickelte Steckverbinder für zuverlässigen Kontakt.


Am Anschluss rechts ist der Kern des Stifts mit Kunststofffüllung hohl, um Metall zu sparen. Ein vernickeltes Messingrohr, aus dem der Stift besteht, ist nicht die schlechteste Option.

Strom führt an den Lampen. Die Platinlegierung (46% Ni, 0,15% C, der Rest ist Fe) enthält kein Platin, hat jedoch einen linearen Wärmeausdehnungswert, der sehr nahe an Platin liegt, wodurch zuverlässige Elektroden hergestellt werden können, die durch Glas hindurchtreten. Wenn sich die Temperatur ändert, verursachen solche Elektroden keine Glasrisse oder Dichtheitsverluste.

Zwischenschutzschichten. Zum Schutz vor Korrosion, gegenseitiger Diffusion von Metallen während der Beschichtung können Zwischenschichten aus Nickel gebildet werden. Die Spitzen moderner Lötkolben sind durch eine Nickelschicht geschützt, die Spitze aus blankem Kupfer löst sich langsam in Zinn auf und verliert ihre Form.

Wolfram

W - Wolfram. Feuerfestes Metall, Schmelzpunkt 3422 Grad Celsius, das seine Hauptverwendung bestimmt - Filamente und Elektroden.

Anwendungsbeispiele

Filament. Bei Glühlampen und Halogenlampen besteht die Spirale aus Wolfram, das durch elektrischen Strom auf weiße Wärme erhitzt wird, während ihre Form erhalten bleibt. Kathoden in Funkröhren bestehen ebenfalls aus Wolfram, erwärmen sich jedoch nicht auf so hohe Temperaturen wie Beleuchtungslampen, und eine spezielle Beschichtung der Kathode ermöglicht es, dass die thermionische Emission bei niedrigen Temperaturen abläuft.


Leistungsstarke Glühlampe vom Projektor. Sogar feuerfestes Wolfram verdampft schließlich und setzt sich in Form einer dunklen Beschichtung an den Wänden des Kolbens ab. Halogenlampen sind von diesem Nachteil ausgeschlossen.


Das Filament dieser Halogenlampe besteht aus Wolfram. Halogen, normalerweise Joddampf, bindet Wolfram, das aus dem Filament verdunstet, chemisch und gibt es an das Filament zurück. Dadurch kann die Filamenttemperatur der Spirale erhöht und die Größe der Lampe verringert werden, ohne befürchten zu müssen, dass sich Wolfram allmählich an den Wänden des Kolbens absetzt.

Elektroden von Bogenlampen und Schweißelektroden. Bei Xenonbogenlampen, Quecksilberbogenlampen, müssen die Elektroden der Temperatur des Lichtbogens standhalten, ohne zu schmelzen und ohne ihre Form zu ändern, was nur für Wolfram möglich ist. Auch Elektroden für das Nichtverbrauchselektrodenschweißen bestehen aus Wolfram (WIG-Schweißen).

Anoden von Röntgenröhren. Der durch eine hohe Spannung beschleunigte Elektronenfluss von der Kathode in der Röntgenröhre wird durch Beschuss der Anode und starke Erwärmung gehemmt, weshalb solche Anoden, insbesondere wenn sie keine Wasserkühlung haben, häufig aus Wolfram bestehen. In physikalischen Labors werden jedoch aufgrund der Besonderheiten des Röntgenspektrums häufig auch Anoden aus Kupfer oder Kobalt verwendet
Anoden.

Quellen

Wolfram ist kein sehr plastisches Material, daher ist es unwahrscheinlich, dass Sie eine Spirale aus einer Glühlampe glätten und nach Belieben verwenden können. Wenn Sie plötzlich einen Wolframstab benötigen, benötigen Sie eine Schweißerei, eine Elektrode für einen WIG-Brenner ohne den Gehalt an Lanthan und anderen Additiven. Es ist nicht schwierig, bei eBay Draht für Filamente hausgemachter Geräte zu kaufen.

Farbmarkierung der Elektroden:

• Grün ist reines Wolfram.
• Rot, Orange - Wolfram + Thorium (Radioaktiv! Nicht mahlen, nicht schneiden - Staub ist gefährlich!).
• Blau - Wolfram + eine komplexe Mischung.
• Schwarz, Gelb, Blau - Wolfram + Lanthan.
• Grau ist Wolfram + Cer.
• Weiß - Wolfram + Zirkonium.

Quecksilber

Hg - Quecksilber. Bei Raumtemperatur sammelt sich ein glänzendes, flüssiges Metall in Kugeln. Aus Umweltgründen wird weniger Quecksilber verwendet, es wurde jedoch häufig in älteren Geräten verwendet, weshalb es erwähnenswert ist.

Wie die meisten Metalle bildet Quecksilber Legierungen. Da Quecksilber bei Raumtemperatur flüssig ist, kann es ohne zusätzliche Erwärmung mit Metallen legieren und diese auflösen. In Quecksilbermetall gelöst, wird eine Metalllegierung mit Quecksilber "Amalgam" genannt.

Anwendungsbeispiele

Flüssigkeitskontakt in Positionssensoren, Quecksilber-Elektrokontaktthermometer.


Verschiedene Quecksilbergeräte. Auf der linken Seite befindet sich ein leistungsstarker Quecksilberschalter, der den Stromkreis schließt / öffnet, wenn er gekippt wird. Unten auf schwarzen Tüchern - ähnlichen chinesischen Quecksilberschaltern - Positionssensoren aus einem Kinderkit mit Arduino. Oben ist die Lampe eines Quecksilberkontaktthermometers. Die Drähte werden in das Glas eingeschmolzen, so dass bei einer Temperatur von 70 ° C eine Quecksilbersäule in der Kapillare den Kreislauf schließt (die Temperatur ist auf dem Gehäuse angegeben).

In Thermometern. Niedriger Gefrierpunkt, hoher Siedepunkt und hoher Wärmeausdehnungskoeffizient machen Quecksilber zu einer der bequemsten Substanzen für Labor- und medizinische Thermometer. In Haushaltsthermometern wird Quecksilber seit langem nicht mehr verwendet.

In Manometern und Barometern. Das Quecksilber ist schwer, daher sind 70-80 cm der Höhe der Quecksilbersäule ausreichend, um den atmosphärischen Druck auszugleichen. Obwohl Quecksilberbarometer weitgehend nicht mehr verwendet werden, werden bis heute Druckmaßeinheiten "Millimeter Quecksilber" und in der Vakuumtechnik "Mikrometer Quecksilber" und "Torr" (gerundete Version mmHg) verwendet. Normaler atmosphärischer Druck wird als 760 mm angesehen. Hg. Art.

In normalen Elementen. Batterie (Der Versuch, ein selbstgemachtes Produkt mit einer solchen Batterie zu versorgen, führt zu einem Ausfall - die Batterie hat einen großen Innenwiderstand (in der Größenordnung von kOhm) und soll selbst dann keine Ströme von mehr als Hundertstel Mikroampere liefern
bricht. ) mit Elektroden aus flüssigem Quecksilber, in denen Quecksilber und Cadmiumsulfate gelöst sind, hat eine bekannte und stabile EMK bis zu Einheiten von Mikrovolt (theoretisch 1,018636 V bei 20 ° C). Solche Elemente werden in der Messtechnik immer noch als Referenzspannungsquellen verwendet, obwohl sie durch Halbleiterschaltungen ersetzt werden. Das Gefäß mit Quecksilber im normalen Element ist versiegelt, es ist jedoch Glas, und es enthält viel Quecksilber. Seien Sie daher vorsichtig, wenn Sie irgendwo ein rundes Eisenglas mit einem Bakelitdeckel, Anschlüssen und der Aufschrift "normales Element" auf dem Bakelit finden. Im Inneren hat sie eine Glasflasche mit sehr gefährlichen Substanzen.



Das Element ist normal gesättigt, NE-65, Genauigkeitsklasse 0,005. Das Aussehen des Gehäuses normaler Elemente kann variieren. Unten ist der Inhalt des Gehäuses; Quecksilber ist am Boden der Kolben sichtbar. Solche Gegenstände müssen von einer spezialisierten Organisation entsorgt werden.

In Diffusionsvakuumpumpen. Ein Quecksilberdampfstrom, der die Düse mit hoher Geschwindigkeit verlässt, fängt Luftmoleküle ein und zieht sie aus dem gepumpten Volumen heraus. Quecksilberdampf kondensiert dann durch Abkühlen mit flüssigem Stickstoff und wird wieder verwendet. Pumpen dieses Typs wurden früher zum Pumpen von Funkröhren verwendet. Jetzt werden anstelle von Quecksilber ungiftige und flüssig-stickstofffreie Silikonöle verwendet, jedoch in
Einige Labors finden immer noch alte Quecksilbersysteme.

Quecksilberdampf ist das Arbeitsgas von Leuchtstofflampen. Trotz der Tatsache, dass die Leuchtstofflampe eine kleine Menge Quecksilber enthalten sollte, wird bei einigen Lampen Quecksilber aus dem Herzen hinzugefügt, und Sie können einen Quecksilberball in der Glühbirne rollen sehen. Quecksilberdämpfe emittieren, wenn sie durch elektrischen Strom angeregt werden, helles Licht, hauptsächlich im blauen und ultravioletten Bereich. Zusätzlich dazu enthält das Quecksilberspektrum hellgelbe und grüne Dubletts, durch deren Vorhandensein eine Quecksilberlampe leicht von jeder anderen unterschieden werden kann, indem sie durch ein Prisma oder eine Reflexion in einer CD betrachtet wird. Eine spezielle Quecksilberlampe in Laboratorien wird als grüne Lichtquelle mit einer bekannten Wellenlänge verwendet.

In starken Thyratrons und Quecksilbergleichrichtern. Es wird wie bei Quecksilberlampen verwendet. Leistungsstarke Quecksilberventile wurden bis zum Aufkommen von Halbleiterbauelementen häufig zum Antrieb von Lokomotiven auf Eisenbahnen und ähnlichen Aufgaben eingesetzt.

Als Lösungsmittel für Metalle bei der Trennung von Gold und Platin von Rohstoffen durch Amalgamierung und bei der Herstellung von Spiegeln. Quecksilber verdunstet, das Metall bleibt zurück. Manchmal wird dieser Prozess fälschlicherweise als „Raffinieren“ bezeichnet, was ihn mit einer völlig anderen Art der Trennung von Edelmetallen verwechselt.

In Quecksilber-Zeitmessern. Bei der alten Technik wurde das Quecksilberkapillar-Coulometer als Zähler für die Betriebsstunden des Geräts verwendet. Genial in Einfachheit und Zuverlässigkeit Design. Leider ist dies in meiner Sammlung nicht der Fall, aber hier ist ein gutes Video .

In Amalgam Zahnfüllungen. Bis heute vor allem in den USA gefunden.

Toxizität

Alle quecksilberhaltigen Produkte müssen von einem spezialisierten Dienst entsorgt werden. Sie sollten nicht mit dem Hausmüll entsorgt werden, um zu verhindern, dass sich Quecksilber auf der Deponie ansammelt.

Alle verschütteten Quecksilber müssen gesammelt und die Oberflächen entkernt werden. Quecksilber verdunstet bei Raumtemperatur gut, so dass ein in den Schlitz gerollter Quecksilberball die Luft für lange Zeit vergiftet.

Demercurization

Wenn ein Quecksilberprodukt defekt ist, führen Sie die folgenden Schritte aus:

1. Öffnen Sie die Lüftungsschlitze und sorgen Sie für Belüftung.

2. Rufen Sie einen spezialisierten Demercurisierungsdienst in Ihrer Stadt an. Profis entfernen nicht nur Quecksilber richtig, sondern messen auch die Konzentration von Quecksilberdampf
drinnen. Wenn es in Ihrer Stadt plötzlich keinen Demercurisierungsdienst mehr gab und Sie nicht mehr in der Zivilisation sind, muss der Prozess der Demercurisierung von selbst fortgesetzt werden.

3. Sammeln Sie sichtbare Quecksilberperlen in luftdichten Behältern. Sie werden bequem zusammen mit zwei gut geschnittenen Blättern Papier zusammengesetzt, wobei die Kugeln zu vorbereiteten Behältern verschmelzen. Die kleinsten Quecksilberkugeln aus den Schlitzen können mit einer Spritze oder einer Bürste aus Metall herausgezogen werden, die das Quecksilber (wie Kupfer) benetzt . Natürlich wird ein solches "Werkzeug" nach Verwendung mit Quecksilber kontaminiert und muss entsorgt werden.

Dann wird unter Verwendung chemischer Mittel das verbleibende Quecksilber, das für das Auge nicht sichtbar ist, in nichtflüchtige, aber immer noch giftige Salze umgewandelt, die mit Reinigungsmitteln sicher von der Oberfläche entfernt werden können. Verwenden Sie dazu eine 0,2% ige wässrige Lösung von Natriumpermanganat ("Kaliumpermanganat"), die durch Zugabe von 0,5% iger Salzsäure oder einer 20% igen Lösung von Eisenchlorid (diejenige, mit der die Platten vergiften) angesäuert wurde. Entgegen den Anweisungen in alten Büchern ist das Einschlafen an einer verschütteten Stelle mit Schwefelpulver nicht wirksam.

4. Spülen Sie den behandelten Bereich gründlich mit Reinigungsmittel und Wasser ab.

5. Alle gesammelten Quecksilber- und kontaminierten Gegenstände sollten hermetisch verpackt und zu einer spezialisierten Organisation gebracht werden.

Was ist es definitiv nicht wert, Quecksilber zu verschütten:

1. Panik und Eile. Bei kleinen Unfällen schaden Panik und Eile manchmal mehr als der Unfall selbst. Ich erinnere mich an das von Yu.A. Zolotov aufgenommene Fahrrad:

Als ein Professor an der Moskauer Staatsuniversität Aleksey Nikolaevich Kost einmal einen Workshop über organische Chemie durchführte, brach einer der Studenten eine Flasche mit Äther und seine Dämpfe brachen aus. Panik begann, jemand kam mit einem Kohlendioxid-Feuerlöscher angerannt und löschte das Feuer mit Mühe. Während dieser ganzen Zeit saß Kost völlig ruhig an seinem Schreibtisch und sprach mit jemandem. Dann, als sich alle beruhigt hatten, ging er zur Szene und befahl:
- Streichhölzer!
Sie gaben ihm eine Schachtel, er schlug ein Streichholz und warf es in eine Ätherpfütze, die noch nicht ausgetrocknet war. Das Feuer loderte wieder auf, alle waren verblüfft. Und Kost nahm ohne viel Aufhebens eine Feuerdecke, bedeckte sie geschickt mit Flammen und sagte:
- Sie müssen geschickt brennen!

2. Beim Versuch, Quecksilber mit einem Staubsauger zu sammeln, zerquetscht und verdampft der Staubsauger die Quecksilberkugeln nur im Turbomodus. Dadurch werden der gesamte Raum und der Staubsauger selbst mit Ruta kontaminiert. Verwenden Sie ebenfalls keine Besen und Bürsten, um Quecksilber zu sammeln - sie streuen und zerdrücken nur Quecksilberkugeln.

3. Lassen Sie Quecksilber in das Waschbecken oder die Toilette ab. Quecksilber ist viel schwerer als Wasser und setzt sich daher dauerhaft in der ersten Rohrbiegung ab - in der Wasserdichtung oder im Winkelstück.

Ein paar Worte zur Quecksilbertoxikologie

Einige spielten in ihrer Kindheit Quecksilberbälle und "es war nichts dabei". In der Tat ist metallisches Quecksilber entgegen der landläufigen Meinung bei kurzfristigem Kontakt nicht gefährlich. Der Grund für die geringe Toxizität von metallischem Quecksilber ist seine schlechte Bioverfügbarkeit. Unlöslich in Wasser und chemisch inert, fast wie Edelmetalle, kann es nicht schnell in den Körper gelangen.

Das Einatmen von Quecksilberdampf ist gefährlich, und nur so gelangt er in den Körper. Das Berühren von Quecksilber mit den Fingern birgt keine zusätzliche Gefahr. Darüber hinaus erfolgt die Aufnahme von Quecksilber in der Regel ohne gesundheitliche Folgen. Quecksilber ist chemisch inert genug und verlässt den Körper auf natürliche Weise. , , . : , , , , .

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Links zu Teilen des Handbuchs:

1 : Leiter: Silber, Kupfer, Aluminium.
2 : Leiter: Eisen, Gold, Nickel, Wolfram, Quecksilber.
3 : Leiter: Kohlenstoff, Nichrome, thermostabile Legierungen, Lote, transparente Leiter.
4 : Anorganische Dielektrika: Porzellan, Glas, Glimmer, Keramik, Asbest, Gas und Wasser.
5 : Organische halbsynthetische Dielektrika: Papier, Lauge, Paraffin, Öl und Holz.
6 : Synthetische Dielektrika auf Basis von Phenol-Formaldehyd-Harzen: Carbolit (Bakelit), Getinax, Textolit.
7 : Dielektrika: Glasfaser (FR-4), lackierter Stoff, Gummi und Hartgummi.
8 : Kunststoffe: Polyethylen, Polypropylen und Polystyrol.
9 : Kunststoffe: Polytetrafluorethylen, Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat und Silikone.
10 : Kunststoffe: Polyamide, Polyimide, Polymethylmethacrylat und Polycarbonat. Geschichte der Verwendung von Kunststoffen.
11 : Isolierbänder und Schläuche.
12 : Finale