Salut Giktayms! J'ai décidé de publier en partie mon guide des matériaux utilisés non seulement en génie électrique, mais aussi en général en génie, y compris les ouvriers artisanaux. Avec une description, des exemples d'application, des notes sur le travail. Le manuel est rédigé aussi simple que possible, et il sera clair pour tout le monde, de l'étudiant au senior.

Dans cette partie, nous commençons à démonter les conducteurs - Argent, Cuivre, Aluminium.



Bienvenue chez Cat (TRAFFIC)

Une introduction que personne ne lit habituellement

En fouillant dans divers manuels sur la science des matériaux, des manuels de formation et des livres scientifiques à la recherche de réponses à mes questions, j'ai été horrifié à quel point le style de présentation académique érige un mur entre ceux qui veulent apprendre et savoir. En ce qui concerne le désir des auteurs de contourner les arêtes vives, les endroits sombres transforment les manuels en un désert homogène et sans fin d'ennui et de désespoir. De plus, le niveau d'abstraction transcendantale rend extrêmement difficile pour un néophyte d'utiliser les connaissances acquises dans la pratique. J'ai donc décidé de faire mon guide, avec des blackjack et des filles prodigues.

Ce guide est vivant, car vous recevez de nouveaux documents, des clarifications, des commentaires de votre part, chers lecteurs, il sera complété, modifié et amélioré. Toujours la dernière version du manuel est sur mon site Web dans l' abstrait. Je soutiens le mouvement Open Source et Open Hardware des deux mains, je pense que le partage des connaissances devrait être gratuit, il bénéficiera à tout le monde, donc le manuel est sous licence Creative Commons 3.0 BY-NC- SA, ce qui signifie que vous pouvez tout faire avec: télécharger, distribuer, modifier, en respectant seulement trois restrictions:

• Le lien vers moi est obligatoire (y compris les travaux dérivés).
• Vous ne pouvez pas gagner de l'argent sur mon allocation sans un accord avec moi (interdiction d'utilisation commerciale).
• Toutes les œuvres dérivées doivent être distribuées dans les mêmes conditions.

Les avantages de ce manuel:

• Le texte entier est écrit par moi et complété par les personnes merveilleuses mentionnées dans la section Remerciements. Je n'ai pas inclus d'informations dont je douterais de la fiabilité ou de la pertinence. Par conséquent, la part de non-sens dans le texte est en moyenne plus faible que dans les textes marketing des revendeurs-fournisseurs, mais plus élevée que dans un bon manuel soviétique.
• J'ai au moins ressenti la plupart des matériaux, je les ai utilisés dans mes créations et je ne les ai pas vus uniquement sur la photo.
• Le manuel est complètement (pour être tout à fait honnête - à l'exception d'une image que j'ai dû dessiner ce que j'ai pu faire.) A été préparé en utilisant des produits OpenSource (Linux, GIMP, LibreOffice, contexte). Juste par intérêt sportif.
• Certaines sections ont un point «Sources» - des conseils pour trouver du matériel - où acheter, sous quels noms chercher. Bien sûr, tout peut être acheté sur Aliexpress et sur Ebay, cette option n'est donc pas indiquée. L'article peut être utile si le matériel est nécessaire "ici et maintenant".

En publiant le guide ici, j'espère vraiment une abondance de critiques constructives et d'ajouts de votre part, chers lecteurs.


C'est parti!

Conducteurs

Le XXe siècle est l'ère des plastiques. Avant l'avènement d'une large gamme de matériaux polymères synthétiques, les humains utilisaient des métaux et des matériaux d'origine naturelle dans la construction - bois, cuir, etc. Aujourd'hui, nous sommes jonchés de produits en plastique, de la vaisselle jetable aux pièces lourdes des moteurs de voitures. Les plastiques sont à bien des égards supérieurs aux métaux, mais ils ne les déplaceront jamais complètement, donc l'histoire commence avec les métaux. Des centaines de livres sont consacrés aux métaux, la discipline qui leur est consacrée est appelée «science des métaux».

Nous nous intéressons aux métaux en termes de technologie électronique. En tant que conducteurs, dans le cadre d'appareils électroniques. Toutes les autres applications - par exemple, comme les matériaux de structure, n'ont pas encore été incluses dans ce manuel.

La principale propriété des métaux dans la technologie électronique est la capacité de bien conduire le courant électrique. Regardons le tableau de résistivité de divers métaux:

Métal	Résistivité ohm * mm2 / m
Argent	0,015 ... 0,0162
Cuivre	0,01724 ... 0,018
De l'or	0,023
Aluminium	0,0262 ... 0,0295
Iridium	0,0474
Tungstène	0,053 ... 0,055
Molybdène	0,054
Le zinc	0,059
Nickel	0,087
Le fer	0,098
Platine	0,107
Étain	0,12
Plomb	0,217 ... 0,227
Titane	0,5562 ... 0,7837
Bismuth	1,2

Nous voyons les leaders de notre liste: Ag, Cu, Au, Al.

Argent

Ag - Argent. Métal précieux. L'argent est le moins cher des métaux précieux, mais néanmoins trop cher pour en faire des fils. 5% de conductivité en plus par rapport au cuivre, avec une différence de prix de près de 100 fois.

Exemples d'application

Sous forme de revêtements de conducteurs en technologie micro-ondes. En raison de l' effet de peau , le courant haute fréquence circule sur la surface du conducteur et non dans son épaisseur.Par conséquent, un mince revêtement du guide d'onde avec de l'argent donne une augmentation de conductivité plus importante que le revêtement argenté du conducteur pour le courant continu.

En alliages de groupes de contact. Les contacts de puissance, relais de signalisation, disjoncteurs, interrupteurs sont le plus souvent en alliage contenant de l'argent. La résistance à la transition d'un tel contact est inférieure à celle du cuivre, il est moins sujet à l'oxydation. Le contact étant généralement miniature, le coût de cette petite addition d'argent au coût du produit est négligeable. Bien que lors de l'élimination d'un grand nombre de relais, le coût de l'argent le rend conseillé de travailler avec des pinces latérales pour séparer les contacts en un tas pour un affinage ultérieur.


Contacts de relais de puissance à 16 ampères. Selon la documentation du fabricant
Les contacts contiennent de l'argent et du cadmium.


Divers relais. Le relais supérieur a même un boîtier plaqué argent avec une patine caractéristique. La teneur en métaux précieux des produits fabriqués en URSS était indiquée dans les passeports des produits.

Comme additif dans les soudures. Les soudures de haute qualité (à la fois dures et molles) contiennent souvent de l'argent.

Revêtements conducteurs sur diélectriques. Par exemple, pour obtenir une zone de contact sur la céramique, une suspension de particules d'argent y est appliquée, suivie d'une cuisson au four (méthode «brûlante»).

Composant d'adhésifs et de peintures électriquement conducteurs. Encre conductrice souvent
contiennent une suspension de particules d'argent. Au fur et à mesure que l'encre sèche, le solvant
s'évapore, les particules dans la solution se rapprochent, se collent et créent des conducteurs
ponts sur lesquels le courant peut circuler. Une bonne vidéo de recette pour créer de tels
encre.

Inconvénients

Malgré le fait que l'argent soit un métal noble, il s'oxyde dans un milieu contenant
soufre:
4Ag + 2H ₂ S + O ₂ → 2Ag ₂ S + 2H ₂ O

Un revêtement foncé se forme - «patine». Le caoutchouc peut également servir de source de soufre.
Ce fil en caoutchouc isolant et contacts argentés - une mauvaise combinaison.
L'argent foncé peut être nettoyé chimiquement . Contrairement aux pâtes abrasives (y compris le dentifrice), c'est la méthode de nettoyage la plus douce qui ne laisse pas de rayures.

Cuivre

Cu est du cuivre. Le métal principal des conducteurs de courant. Enroulements de moteur, fils isolés, pneus, conducteurs flexibles - le plus souvent, il s'agit de cuivre. Le cuivre n'est pas difficile à reconnaître par sa couleur rougeâtre caractéristique. Le cuivre est assez résistant à la corrosion.

Exemples d'application

Fils. La principale utilisation du cuivre sous sa forme pure. Tous les additifs réduisent la conductivité électrique, de sorte que l'âme des fils est généralement en cuivre pur.


Fils toronnés flexibles de différentes tailles.

Conducteurs flexibles. Si les conducteurs des dispositifs fixes peuvent, en principe, être faits de n'importe quel métal, alors les conducteurs flexibles sont presque toujours uniquement en cuivre, l'aluminium est trop fragile à ces fins. Ils contiennent de nombreuses veines de cuivre minces.

Dissipateurs de chaleur. Le cuivre conduit le courant non seulement 56% mieux que l'aluminium, mais a également une conductivité thermique presque deux fois supérieure. Les caloducs, radiateurs, plaques de distribution de chaleur sont en cuivre. Étant donné que le cuivre est plus cher que l'aluminium, les radiateurs sont souvent fabriqués en composite, au cœur de cuivre et le reste en aluminium moins cher.


Radiateurs de refroidissement CPU. La tige centrale est en cuivre, elle évacue bien la chaleur du cristal du processeur et un radiateur en aluminium avec des ailettes développées refroidit déjà la tige elle-même.

Dans la fabrication de circuits imprimés en aluminium. Les cartes de circuits imprimés, dans tout appareil électronique, sont constituées d'une plaque diélectrique sur laquelle une feuille de cuivre est collée. Toutes les connexions entre les éléments de la carte de circuit imprimé sont faites de pistes en feuille de cuivre.

Technique de vide ultra-élevé. Parmi les métaux et alliages, seuls l'acier inoxydable et le cuivre conviennent aux chambres à vide ultra-élevées dans des instruments tels que les accélérateurs de particules ou les spectromètres à rayons X. Tous les autres métaux sous vide s'évaporent légèrement et gâchent le vide.

Anodes de tubes à rayons X. L'analyse aux rayons X nécessite un rayonnement aux rayons X monochromatique. Sa source est souvent du cuivre irradié aux électrons (raie spectrale Cu Kα), qui élimine également parfaitement la chaleur. Si un autre rayonnement (Co ou Fe) est requis, il est obtenu à partir d'un petit morceau du métal correspondant sur un dissipateur thermique en cuivre massif. Ces anodes sont toujours refroidies par l'eau courante.

Faits intéressants sur le cuivre

• Le cuivre est un métal assez cher, alors les fabricants peu scrupuleux essaient d'économiser. Sous-estimer la section des fils (quand 0,75 mm2 est écrit, mais en fait 0,11 mm2). L'aluminium est peint «sous le cuivre» dans les enroulements, extérieurement, l'enroulement ressemble au cuivre, mais si l'isolant est gratté, il s'avère qu'il est en aluminium. Les fabricants chinois et nationaux pèchent cela, un câble d'une section de 2,5 mm2 pourrait bien se révéler être une section de 2,3 mm2, de sorte que la marge de sécurité et de contrôle d'entrée ne sera pas superflue. Bien entendu, la fiabilité du contact dans les équipements électriques d'un noyau de section transversale de 2,3 mm2, conçu pour un noyau de 2,5 mm2, sera faible.
• Le cuivre devient vert flamme, cette propriété a été utilisée pour détecter le cuivre dans le minerai lorsque l'analyse chimique n'était pas disponible. Une trace verte dans la flamme est un indicateur de la présence de cuivre. (mais pas toujours, les ions bore peuvent donner une couleur verte à la flamme)
  
  
• Le cuivre est un métal mou, mais si vous ajoutez au moins 10% d'étain au cuivre, vous obtenez un alliage dur et élastique - le bronze. C'est la maîtrise de l'obtention du bronze qui a servi de nom à l'ère historique - l'âge du bronze. L'ajout de béryllium au cuivre donne du bronze au béryllium - un alliage élastique durable à partir duquel les contacts à ressort sont établis.
• Le cuivre est l'un des rares métaux mous à point de fusion élevé; par conséquent, les joints d'étanchéité sont fabriqués à partir de cuivre, par exemple, pour la technologie à haute température ou sous vide. Par exemple, le joint du bouchon de carter d'un moteur de voiture.
• Pendant le traitement mécanique (par exemple, l'étirage), le cuivre est compacté et devient rigide. Pour restaurer la douceur et la ductilité d'origine, le cuivre est "recuit" dans une atmosphère protectrice, chauffé à 500-700 ° C et maintenu pendant un certain temps. Par conséquent, certains produits en cuivre sont durs et certains sont mous, comme les tuyaux en cuivre.
• Le cuivre ne donne pas d'étincelles. Pour travailler dans des endroits explosifs, comme un gazoduc, utilisez un outil à sécurité intrinsèque, un outil en acier recouvert d'une couche de cuivre ou un outil en alliages de cuivre - bronze. Si un tel outil heurte accidentellement une surface en acier, il ne produira pas d'étincelles dangereuses.
• Le coefficient de température de résistance du cuivre pur étant connu, les thermomètres à résistance sont fabriqués à partir de cuivre (type TCM - Thermomètre à résistance en cuivre, il existe également le TSP - Thermomètre à résistance en platine). Un thermomètre à résistance est une résistance finement enroulée de fil de cuivre. En mesurant sa résistance, il est possible de déterminer sa température assez précisément par le tableau ou par la formule.

Aluminium

Al - Aluminium. Le «métal ailé» est le quatrième plus conducteur après l'argent, l'or et le cuivre.
Bien que l'aluminium conduise le courant presque une fois et demie moins bien que le cuivre, il est 3,4 fois et trois fois plus léger
fois moins cher. Et si nous calculons la conductivité, alors le conducteur de cuivre équivalent de
l'aluminium sera 6,5 ​​fois moins cher! L'aluminium déplacerait le cuivre comme un conducteur partout si
ne serait pas un couple de ses propriétés désagréables, mais plus à ce sujet dans les lacunes.

L'aluminium pur, comme le fer pur, n'est pratiquement pas utilisé dans la technologie (exceptions
- fils et feuille). Tout article en «aluminium» consiste en une sorte d'alliage d'aluminium. Les alliages peuvent contenir du silicium, du magnésium, du cuivre, du zinc et d'autres métaux. Leurs propriétés diffèrent beaucoup, et cela doit être pris en compte lors du traitement. Voici quelques-unes des qualités d'aluminium les plus courantes:

• 1199. Aluminium pur à 99,99%. Cela se produit presque exclusivement sous forme de papier d'aluminium.
• 1050 et 1060. Net 99,5% et 99,6%, respectivement. En raison de sa conductivité thermique élevée, il est parfois utilisé comme matériau pour les radiateurs. Doux, facile à plier. Fils, papier alimentaire, vaisselle.
• 6061 et 6082. Alliages: 6061 - Si 0,6%, Mg 1,0%, Cu 0,28%, 6082 - Si, Mg, Mn. Le premier est plus courant aux États-Unis, le second - en Europe. Facile à moudre, moulin. Le meilleur matériau pour les produits faits maison. Durable. Facile à souder, soudé par des alliages de brasage. Facile à anodiser. Il se penche mal. Ne convient pas à la coulée.
• 6060. Composition: Mg, Si. Il est plus doux que les 6061 et 6082, tout en le coupant il est légèrement «plasticine», pour lequel les tourneurs ne l'aiment pas. Il est répandu et bon marché, il n'a pas d'autres avantages particuliers. Un profilé en alliage d'aluminium bon marché a de bonnes chances d'en être un.
• 5083. Alliage de magnésium (> 4% Mg). Excellente résistance à la corrosion, résistante à l'eau de mer. L'une des meilleures options pour les pièces travaillant sous la pluie. Il peut également être trouvé dans un magasin de matériaux de construction, avec d'autres marques similaires.
• 44400, il est aussi appelé Silumin. Alliage à fort pourcentage de silicium (Si> 8%). Fonderie. Point de fusion bas, lors du brasage, risque de faire fondre la pièce elle-même. Fragile, se casse lorsqu'il est plié. À la fracture, des cristaux caractéristiques sont visibles.
• 7075. 2,1-2,9% Mg, 5,1-6,1% Zn, 1,2-1,6% Cu. Un alliage très particulier, même de couleur différente (le film d'oxydes est légèrement doré). Étonnamment dur pour l'aluminium, comparable en dureté à l'acier doux. Mal anodisé. Ne soudez pas du tout. Il ne se soude pas du tout. Ne plie pas et ne forge pas du tout. Ne convient pas à la coulée. Il est parfaitement traité et parfaitement poli. Bon pour les articles critiques. Utilisé pour les vis dans les vélos, dans les armes (le matériau de nombreuses pièces du fusil M16).

La température de fusion relativement basse (660 ° C pour les alliages purs, moins de 600 ° C pour les alliages coulés) de l'aluminium permet de couler des pièces sous forme de sable dans des conditions
garage / atelier. Cependant, de nombreuses marques d'aluminium ne conviennent pas à la coulée.

Exemples d'application

Fils. L'aluminium est bon marché, donc les câbles d'alimentation épais, SIP , les lignes électriques sont avantageux à fabriquer à partir d'aluminium. Dans les maisons anciennes, le câblage de l'appartement est en fil d'aluminium (depuis 2001, PUE interdit l'utilisation de fil d'aluminium dans les appartements, uniquement en cuivre, voir l'édition PUE 7 de la clause 7.1.34) .En outre, l'aluminium n'est pas utilisé comme conducteur dans les applications critiques.


À gauche, un vieux fil d'aluminium. À droite, des câbles en aluminium de différentes sections,
adapté à la pose dans le sol. En particulier, un étage entier du bâtiment a été connecté au câble d'alimentation électrique sur la droite. Le câble, en plus de la gaine extérieure en caoutchouc, a un ruban en acier blindé pour protéger l'isolation sous-jacente des dommages, par exemple, avec une pelle pendant l'excavation.

Dissipateurs de chaleur. Non seulement les batteries domestiques sont en aluminium, mais aussi les radiateurs
micropuces, processeurs, en aluminium.


Différents radiateurs en aluminium.

Cas d'appareils. Le boîtier du disque dur de votre ordinateur est en alliage d'aluminium. Un petit ajout de silicium améliore les propriétés de résistance de l'aluminium, l'alliage de silumin est le cas des disques durs, des appareils électroménagers, des boîtes de vitesses, etc.

Aluminium anodisé (aluminium dans lequel un film d'oxyde est électrochimiquement
rendu plus épais et plus fort en surface) il est bien peint et tout simplement magnifique. Oxyde
le film (Al ₂ O ₃ - les rubis et les saphirs sont faits de la même substance) est assez dur et résistant à l'usure, mais malheureusement l'aluminium en dessous est doux et se brise comme de la glace sur l'eau sous une forte influence.

Écrans. Le blindage électromagnétique est souvent constitué d'une feuille d'aluminium ou d'une mince feuille d'aluminium. Vous pouvez faire une expérience simple, un téléphone portable
enveloppé dans du papier perdra le réseau - il sera protégé.

Revêtement réfléchissant sur les miroirs. 89% ( , ) ( 98%, - ). , .


. , , , . — , , .

. , — (, ). , , , , .

Inconvénients

— , , . , , . , — , . , . ( ) .


. — — , .

. ,
— « ».
, , —
«» . ,
5-10-20
, . ,

. — «»
, . , — . — .

, , , , , , , , .

• — , , . ( «. », « », «. ». , , , .) . — , 2400° , , . , .
• . , — + .
• — , , . , , — — Al ₂ O ₃ — .
  
  . , , . , , , .
• . .
  
  
  . .
• (-) , . , , . (6061, 6082, 7075) .
• , TIG- . , . , .

. ! , , .

Les sources

Dans les grands magasins de construction (OBI, Leroy Merlin, Castorama), il existe généralement un profilé en aluminium de différentes tailles et formes. Une bonne source peut être un ustensile de cuisine en aluminium estampé - il est très bon marché et il existe différentes formes. Mais attention aux marques. Si vous avez besoin de 6061 et surtout de 7075, vous devez l'acheter auprès d'une entreprise spécialisée dans les métaux.

Liens vers des parties du manuel:

1 : Conducteurs: argent, cuivre, aluminium.
2 : Conducteurs: fer, or, nickel, tungstène, mercure.
3 : Conducteurs: carbone, nichromes, alliages thermostables, soudures, conducteurs transparents.
4 : Diélectriques inorganiques: porcelaine, verre, mica, céramique, amiante, gaz et eau.
5 : Diélectriques semi-synthétiques organiques: papier, lessive, paraffine, huile et bois.
6 : Diélectriques synthétiques à base de résines phénol-formaldéhyde: carbolite (bakélite), getinax, textolite.
7 : Diélectriques: fibre de verre (FR-4), tissu verni, caoutchouc et caoutchouc dur.
8 : Plastiques: polyéthylène, polypropylène et polystyrène.
9 : Plastiques: polytétrafluoroéthylène, polychlorure de vinyle, polyéthylène téréphtalate et silicones.
10 : Plastiques: polyamides, polyimides, polyméthacrylate de méthyle et polycarbonate. Histoire de l'utilisation des plastiques.
11 : Rubans et tubes isolants.
12 : Finale