Um guia de materiais elétricos para todos. Parte 2

Orientação contínua sobre materiais elétricos. Nesta parte, continuamos a desmontar os condutores: Ferro, Ouro, Níquel, Tungstênio, Mercúrio.


Bem-vindo ao gato (TRÁFEGO)

Ferro

Fe é ferro. O principal material estrutural da indústria também é usado em engenharia elétrica. A baixa condutividade em comparação ao cobre é compensada por um preço muito baixo. E, o que é mais importante na Rússia, menos atraente para caçadores de metais, o aterramento de um tubo grosso e enferrujado durará mais tempo sem proteção para um belo ônibus de cobre.

Na tecnologia, o ferro é usado quase exclusivamente na forma de ligas com ferro fundido de carbono e aços. As propriedades dos aços de diferentes graus são muito diferentes: de ferramenta leve a dura.

Exemplos de aplicação

Hardware. Parafusos, arruelas e porcas de aço são fabricados em grandes quantidades em equipamentos especialmente projetados para isso. O hardware de outros metais é muito raro e muito mais caro. Portanto, na maioria dos casos, a ponta de cobre do fio de cobre será puxada para o barramento de cobre com um parafuso de aço. Também importante é a alta resistência do aço; não aperte o parafuso de cobre com aço. Preste atenção aos números na cabeça do parafuso: eles indicam sua força. Quanto maior o número, mais forte o parafuso pode ser apertado.

Blocos de terminais, conectores. As conhecidas "porcas" contêm placas de aço com um revestimento protetor contra corrosão. Além disso, o uso de aço é necessário para evitar a corrosão galvânica ao conectar os fios de cobre e alumínio.


Conector "porca". Dentro da bainha de plástico, um conjunto de placas de aço com parafusos permite ramificar o núcleo do cabo sem cortar o próprio núcleo. Também permite mudar de alumínio para cobre.

Loops de terra Os requisitos de segurança elétrica obrigam a fornecer aterramento. Freqüentemente, em condições industriais, o barramento de aterramento é feito de aço laminado, fixado ao longo do perímetro da parede. A baixa condutividade elétrica do aço é compensada pela grande seção transversal do condutor. Em muitos casos, as regras e normas de segurança exigem que as peças de aterramento sejam feitas de aço especificamente por razões de resistência mecânica.


A tira de aço que envolve a coluna é o barramento de terra.

As propriedades magnéticas do aço são amplamente utilizadas - os núcleos de transformadores e bobinas são montados a partir de chapas de aço.

Desvantagens

Corrosão O ferro enferruja, enquanto a densidade da ferrugem é menor que a densidade do ferro original; por isso, a estrutura aumenta . Portanto, o ferro é revestido com revestimentos de proteção - galvanização, estanhagem, cromagem, pintura, etc. Diferentes graus de aço são suscetíveis à corrosão em graus variados e, de acordo com a lei da maldade, são os que são mais facilmente processados ​​nas máquinas que mais enferrujam.

Ouro

Au - ouro. O metal precioso mais estúpido. Tem o menor uso na tecnologia de todos os metais preciosos, mas é um símbolo de riqueza. Surpreendentemente mais caro que a platina (2017), que carece de bom senso e é apenas o resultado de especulações.

Exemplos de aplicação

Revestimentos de contato. Devido ao fato de o ouro não oxidar no ar, os contatos são revestidos com uma camada muito fina de ouro.


Revestimento de ouro em vários componentes eletrônicos: revestimento nos contatos da placa para instalação no slot, revestimento nos contatos dos botões de membrana do celular, revestimento nos pinos do processador.

Proteção contra corrosão. Algumas aplicações críticas usam um revestimento de ouro para proteger os condutores contra a corrosão (principalmente militar). Uma vez, o revestimento com ouro era a única maneira de proteger a eletrônica contra a corrosão na selva; muitos componentes antigos de rádio ainda tinham alojamentos revestidos a ouro. E agora eles geralmente enchem o tabuleiro com um composto em um "tijolo".

Fatos interessantes sobre ouro

• O ouro é um dos quatro metais que possuem uma tonalidade no estado não oxidado. Todos os outros metais são brancos (ouro e césio são amarelados, cobre é avermelhado e dourado nas ligas, o ósmio tem uma tonalidade azul).
• A densidade do ouro difere um pouco da densidade do tungstênio (19,32 g / cm3 para o ouro, 19,25 g / cm3), usada para falsificar lingotes de ouro, cobrindo o lingote de tungstênio com uma camada de ouro. Talvez essa seja uma das razões pelas quais os americanos não permitem que ninguém verifique a autenticidade de suas reservas de ouro. E talvez seja por isso que eles não deram seu ouro à Alemanha imediatamente.
• É possível extrair ouro quimicamente de uma montanha de eletrônicos antigos, mas nem sempre é economicamente viável e é processado por lei (artigos 191, 192 do Código Penal da Federação Russa).

Níquel

Ni - Níquel. Um metal maravilhoso, mas na tecnologia eletrônica a principal aplicação - como uma alternativa barata aos contatos de revestimento de ouro. Se o contato for revestido com metal branco brilhante, é mais provável que seja níquel.

Exemplos de aplicação

Galvanização por contato. É aplicado em cobre, plástico, para contato confiável e para fins decorativos. Às vezes, os chineses gananciosos às vezes fazem contatos de plástico, cobrindo-os com uma camada de níquel e cromo, parecem normais externamente, mesmo como funcionam, mas não há dúvida de confiabilidade.


Vários conectores niquelados para um contato confiável.


No conector à direita, para economizar metal, o núcleo do pino é oco com preenchimento de plástico. Um tubo de latão niquelado do qual o pino é feito não é a pior opção.

Correntes de corrente nas lâmpadas. A liga de platina (46% Ni, 0,15% C, o restante é Fe) não contém platina, mas possui um valor de expansão térmica linear muito próximo à platina, o que possibilita a geração de eletrodos confiáveis ​​através do vidro. Quando a temperatura muda, esses eletrodos não causam rachaduras no vidro ou perda de tensão.

Camadas protetoras intermediárias. Para proteger contra a corrosão, difusão mútua de metais durante o revestimento, camadas intermediárias de níquel podem ser formadas. As pontas dos ferros de solda modernos são protegidas por uma camada de níquel; a ponta de cobre nu se dissolve lentamente em estanho, perdendo sua forma.

Tungstênio

W - Tungstênio. Metal refratário, ponto de fusão 3422 graus Celsius, que determina seu principal uso - filamentos e eletrodos.

Exemplos de aplicação

Filamento. Nas lâmpadas incandescentes, nas lâmpadas halógenas, a espiral é feita de tungstênio, aquecida pela corrente elétrica ao calor branco, mantendo sua forma. Além disso, os cátodos nos tubos de rádio são feitos de tungstênio, mas não aquecem a altas temperaturas como lâmpadas de iluminação, e um revestimento especial no cátodo permite que a emissão termiônica prossiga a baixas temperaturas.


Lâmpada incandescente poderosa do projetor. Mesmo o tungstênio refratário evapora e se deposita nas paredes do balão na forma de um revestimento escuro. As lâmpadas halógenas são privadas dessa desvantagem.


O filamento desta lâmpada halógena é feito de tungstênio. O halogênio, geralmente vapor de iodo, liga quimicamente o tungstênio que evapora do filamento e o retorna ao filamento, o que torna possível aumentar a temperatura do filamento da espiral e reduzir o tamanho da lâmpada sem medo de que o tungstênio se instale gradualmente nas paredes da lâmpada.

Eletrodos de lâmpadas de arco e eletrodos de solda. Nas lâmpadas de arco de xenônio, lâmpadas de arco de mercúrio, os eletrodos devem suportar a temperatura do arco elétrico, sem derreter e sem alterar sua forma, o que só é possível para o tungstênio. Além disso, os eletrodos para soldagem de eletrodos não consumíveis são feitos de tungstênio (soldagem TIG).

Ânodos de tubos de raios-x. O fluxo de elétrons do cátodo no tubo de raios-X, acelerado por uma alta voltagem, é inibido pelo bombardeio do ânodo, aquecendo-o muito; portanto, esses ânodos, principalmente se não tiverem resfriamento a água, geralmente são feitos de tungstênio. No entanto, em laboratórios físicos, ânodos de cobre ou cobalto também são frequentemente usados ​​devido às peculiaridades do espectro de raios-X de tais
ânodos.

Fontes

O tungstênio não é um material muito plástico, portanto, é improvável que você possa endireitar uma espiral a partir de uma lâmpada incandescente e usá-la como quiser. Se de repente você precisar de uma haste de tungstênio, precisará de qualquer oficina de soldagem, um eletrodo para uma tocha TIG sem o conteúdo de lantânio e outros aditivos. Não é difícil comprar fios para filamentos de equipamentos caseiros no eBay.

Marcação colorida dos eletrodos:

• Verde é puro tungstênio.
• Vermelho, laranja - tungstênio + tório (Radioativo! Não triture, não corte - o pó é perigoso!).
• Azul - tungstênio + uma mistura complexa.
• Preto, amarelo, azul - tungstênio + lantânio.
• O cinza é tungstênio + cério.
• Branco - tungstênio + zircônio.

Mercúrio

Hg - Mercúrio. À temperatura ambiente, um metal líquido brilhante se acumula nas bolas. Por razões ambientais, o uso de mercúrio é reduzido, mas foi amplamente utilizado em aparelhos mais antigos, portanto vale a pena mencionar.

Como a maioria dos metais, o mercúrio forma ligas. Mas o mercúrio, sendo líquido à temperatura ambiente, é capaz de se ligar a metais sem aquecimento adicional, dissolvendo-os. Dissolvida em metal de mercúrio, uma liga de metal com mercúrio é chamada de "amálgama".

Exemplos de aplicação

Contato líquido em sensores de posição, termômetros de eletrocontato de mercúrio.


Vários dispositivos de mercúrio. À esquerda, há um poderoso interruptor de mercúrio que fecha / abre o circuito quando inclinado. Abaixo, xales pretos - chaves de mercúrio chinesas semelhantes - posicionam sensores de um kit infantil com Arduino. Acima está a lâmpada de um termômetro de contato com mercúrio. Os fios são derretidos no vidro de modo que, a uma temperatura de 70 ° C, uma coluna de mercúrio no capilar feche o circuito (a temperatura é indicada no gabinete).

Em termômetros. Baixo ponto de congelamento, alto ponto de ebulição e alto coeficiente de expansão térmica tornam o mercúrio uma das substâncias mais convenientes para termômetros médicos e de laboratório. Nos termômetros domésticos, o mercúrio não é utilizado há muito tempo.

Em manômetros e barômetros. O mercúrio é pesado, portanto, para equilibrar a pressão atmosférica, é suficiente 70-80 cm da altura da coluna de mercúrio. Embora os barômetros de mercúrio sejam amplamente obsoletos, as unidades de pressão "milímetro de mercúrio" e na tecnologia de vácuo - "mícrons de mercúrio" e "torr" (versão arredondada mmHg) são usadas até hoje. A pressão atmosférica normal é considerada 760 mm. Hg. Art.

Em elementos normais. Bateria ( Uma tentativa de alimentar um produto caseiro com essa bateria resultará em falha - a bateria possui uma grande resistência interna (da ordem de kOhms) e não se destina a fornecer correntes mais do que centésimos de um microampere e, mesmo assim,
intervalos. ) com eletrodos feitos de mercúrio líquido, nos quais os sulfatos de mercúrio e cádmio são dissolvidos, tem uma fem conhecida e estável até unidades de microvolts (teoricamente 1,018636 V a 20 ° C). Tais elementos ainda são utilizados na metrologia como fontes de tensão de referência, embora sejam suplantados por circuitos semicondutores. O vaso com mercúrio no elemento normal é selado, porém é de vidro e há muito mercúrio nele. Portanto, tenha cuidado se encontrar em algum lugar uma jarra redonda de ferro com tampa de baquelite, terminais e a inscrição "elemento normal" na baquelite. No interior, ela tem um frasco de vidro com substâncias muito perigosas.



O elemento é saturado normal, NE-65, classe de precisão 0,005. A aparência do alojamento dos elementos normais pode variar. Abaixo está o conteúdo do estojo; o mercúrio é visível na parte inferior dos frascos. Esses itens devem ser descartados por uma organização especializada.

Em bombas de vácuo por difusão. Uma corrente de vapor de mercúrio que sai do bico em alta velocidade captura as moléculas de ar e as extrai do volume bombeado. O vapor de mercúrio é então condensado por resfriamento com nitrogênio líquido e é usado novamente. Bombas deste tipo já foram usadas para bombear tubos de rádio. Agora, em vez de mercúrio, são usados ​​óleos de silicone não tóxicos e sem nitrogênio líquido, mas em
alguns laboratórios ainda podem encontrar antigos sistemas de mercúrio.

O vapor de mercúrio é o gás de trabalho das lâmpadas fluorescentes. Apesar de a lâmpada fluorescente conter uma pequena quantidade de mercúrio, em algumas lâmpadas o mercúrio é adicionado do coração e você pode ver uma bola de mercúrio rolando na lâmpada. Os vapores de mercúrio, quando excitados pela corrente elétrica, emitem luz brilhante, principalmente nas regiões azul e ultravioleta. Além deles, o espectro de mercúrio contém dupletos amarelos e verdes brilhantes, na presença dos quais uma lâmpada de mercúrio pode ser facilmente distinguida de qualquer outra observando-a através de um prisma ou reflexo em um CD. Uma lâmpada de mercúrio especial em laboratórios é usada como fonte de luz verde com um comprimento de onda conhecido.

Em poderosos tiratrões e retificadores de mercúrio. É utilizado da mesma maneira que em lâmpadas de mercúrio. Válvulas de mercúrio poderosas foram amplamente usadas para locomotivas em ferrovias e outras tarefas similares até o advento de dispositivos semicondutores.

Como solvente para metais na separação de ouro e platina de matérias-primas por fusão e na fabricação de espelhos. O mercúrio evapora, o metal permanece. Às vezes, esse processo é chamado incorretamente de "refino", confundindo-o com uma maneira completamente diferente de separar metais preciosos.

Em medidores de tempo de mercúrio. Na técnica antiga, o coulômetro capilar de mercúrio era usado como contador pelas horas em que o dispositivo funcionava. Brilhante em design de simplicidade e confiabilidade. Infelizmente na minha coleção isso não é, mas aqui está um bom vídeo .

Em restaurações dentárias de amálgama. Encontrado até hoje, especialmente nos Estados Unidos.

Toxicidade

Todos os produtos que contêm mercúrio devem ser descartados por um serviço especializado. Eles não devem ser descartados junto com o lixo doméstico para impedir a acumulação de mercúrio no aterro.

Todos os derramamentos de mercúrio devem ser coletados e as superfícies desmercurizadas. O mercúrio evapora-se bem à temperatura ambiente; portanto, uma bola de mercúrio rolada no slot envenena o ar por um longo tempo.

Demercurização

Se você tiver um produto de mercúrio quebrado, execute as seguintes etapas:

1. Abra os respiradouros e forneça ventilação.

2. Ligue para um serviço de desmercurização especializado em sua cidade. Os profissionais não apenas removerão adequadamente o mercúrio, mas também medirão a concentração de vapor de mercúrio
dentro de casa. Se de repente na sua cidade não houver serviço de desmercurização, você estiver longe da civilização, o processo de desmercurização terá que continuar por conta própria.

3. Colete contas de mercúrio visíveis em recipientes hermeticamente fechados. Eles são convenientemente montados em conjunto com duas folhas de papel bem cortadas, mesclando bolas em recipientes preparados. As menores bolas de mercúrio dos slots podem ser retiradas com uma seringa ou uma escova de metal que umedece o mercúrio (como o cobre). Obviamente, após o uso dessa "ferramenta", será contaminado com mercúrio e deve ser descartado.

Em seguida, usando agentes químicos, o mercúrio restante que não é visível aos olhos é convertido em sais não voláteis, mas ainda venenosos, que podem ser removidos com segurança da superfície com detergentes. Para fazer isso, use uma solução aquosa a 0,2% de permanganato de sódio ("permanganato de potássio") acidificada adicionando ácido clorídrico a 0,5% ou uma solução a 20% de cloreto férrico (aquele com o qual as placas envenenam). Ao contrário das instruções dos livros antigos, adormecer em um local de derramamento com pó de enxofre não é eficaz.

4. Enxágue completamente a área tratada com detergente e água.

5. Todo o mercúrio coletado e itens contaminados devem ser embalados hermeticamente e levados a uma organização especializada.

Definitivamente, não vale a pena fazer ao derramar mercúrio:

1. Pânico e pressa. Às vezes, em pequenos acidentes, pânico e pressa causam mais danos do que o próprio acidente. Lembro-me da bicicleta gravada por Yu.A. Zolotov:

Certa vez, quando um professor da Universidade Estadual de Moscou, Aleksey Nikolaevich Kost, conduziu um workshop sobre química orgânica, um dos alunos quebrou um balão com éter e seus vapores explodiram. O pânico começou, alguém veio correndo com um extintor de dióxido de carbono e extinguiu o fogo com dificuldade. Todo esse tempo, Kost ficou completamente calmo em sua mesa e conversou com alguém. Então, quando todos se acalmaram, ele foi ao local e ordenou:
- Jogos!
Eles lhe deram uma caixa, ele acendeu um fósforo e jogou-o em uma poça de éter que ainda não secara. O fogo voltou a brilhar, todo mundo ficou pasmo. E Kost, sem se preocupar, pegou um cobertor de fogo, cobriu-os habilmente de chamas e disse:
- Você precisa queimar habilmente!

2. Ao tentar coletar mercúrio com um aspirador de pó, o aspirador só esmaga e evapora as esferas de mercúrio apenas no modo turbo; como resultado, toda a sala e o próprio aspirador de pó ficam contaminados com ruta. Da mesma forma, não use vassouras e pincéis para coletar mercúrio - eles apenas espalham e esmagam bolas de mercúrio.

3. Drene o mercúrio na pia ou no vaso sanitário. O mercúrio é muito mais pesado que a água; portanto, ele se instala permanentemente na primeira curva do tubo - no selo d'água ou no cotovelo.

Algumas palavras sobre a toxicologia do mercúrio

Alguns jogavam bolas de mercúrio na infância e "não havia nada com eles". De fato, contrariamente à crença popular, o mercúrio metálico não é perigoso durante o contato a curto prazo. A razão para a baixa toxicidade do mercúrio metálico é sua baixa biodisponibilidade. Insolúvel em água e quimicamente inerte, quase como metais nobres, não pode entrar rapidamente no corpo.

A inalação do vapor de mercúrio é perigosa e é quase a única maneira de entrar no corpo. Tocar o mercúrio com os dedos não traz perigo adicional. Além disso, mesmo a ingestão de mercúrio geralmente ocorre sem consequências para a saúde. O mercúrio é quimicamente inerte o suficiente e deixa o corpo naturalmente.Portanto, é a causa não de envenenamento agudo, mas crônico lento, manifestado em uma lenta deterioração gradual da saúde e nem sempre diagnosticada pelos médicos a tempo. É exatamente isso que o mercúrio é astuto: uma pequena bola enrolada sob o rodapé evapora e envenena o ar no apartamento por anos, e os moradores não entendem por que e por que estão doentes.

Os compostos solúveis de mercúrio são muito mais perigosos e são formados quando o mercúrio, de uma maneira ou de outra, entra no corpo humano, animais ou plantas. O registro de toxicidade pertence ao dimetilmercúrio - é terrivelmente tóxico para as substâncias conhecidas pela humanidade, tão tóxico que, na primeira oportunidade, eles buscam uma alternativa menos perigosa para trabalhar com ele. Uma gota de dimetilmercúrio pode matar uma pessoa através de luvas de borracha, e os primeiros sintomas de envenenamento podem aparecer apenas no dia seguinte.
Se você jogar mercúrio fora de casa pensa que o problema está resolvido, você está seriamente enganado. O mercúrio é um veneno cumulativo, capaz de se acumular nos organismos vivos e transmitir mais ao longo da cadeia alimentar. Um exemplo de envenenamento por mercúrio humano é a doença de Minamata. O mercúrio de uma lâmpada fluorescente descartada envenenará seus descendentes, se não você.

Informações Adicionais

Se você encontrar mercúrio em qualquer lugar, não tente vendê-lo. O mercúrio e seus sais são considerados substâncias tóxicas potentes (artigo 234 do Código Penal da Federação Russa). Os instrumentos produzidos na fábrica que atendem aos padrões oficiais não se aplicam a dispositivos que contêm mercúrio. Mercúrio encontrado e dispositivos contendo mercúrio com defeito devem ser levados a serviços especializados em sua cidade para processamento. A única fonte amplamente disponível de mercúrio (se de repente for necessária em um trabalho científico) são os termômetros médicos.

Links para partes do manual:

1 : Condutores: Prata, Cobre, Alumínio.
2 : Condutores: Ferro, Ouro, Níquel, Tungstênio, Mercúrio.
3 : Condutores: carbono, nichromes, ligas termoestáveis, soldas, condutores transparentes.
4 : Dielétricos inorgânicos: porcelana, vidro, mica, cerâmica, amianto, gás e água.
5 : Dielétricos semi-sintéticos orgânicos: papel, soda cáustica, parafina, óleo e madeira.
6 : Dielétricos sintéticos à base de resinas fenol-formaldeído: carbolita (baquelita), getinax, textolita.
7 : Dielétrico: fibra de vidro (FR-4), tecido envernizado, borracha e borracha dura.
8 : Plásticos: polietileno, polipropileno e poliestireno.
9 : Plásticos: politetrafluoretileno, cloreto de polivinil, tereftalato de polietileno e silicones.
10 : Plásticos: poliamidas, poliimidas, polimetilmetacrilato e policarbonato. História do uso de plásticos.
11 : Fitas e tubos de isolamento.
12 : Final