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Potresti conoscere meglio il rame metallico dai vecchi penny, che sono fatti di rame e altri metalli. Ma il rame svolge molti ruoli cruciali in tutto il mondo grazie alle sue proprietà uniche. Una di queste proprietà è la sua conduttività o la sua capacità di condurre l'elettricità. L'elevata conducibilità del rame lo rende ideale per scopi elettrici.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Il rame è un metallo non prezioso, di colore rosso-oro con elevata conducibilità elettrica. In effetti, la conducibilità del rame è così elevata che è considerata lo standard con cui vengono confrontati altri metalli non preziosi e leghe. La conduttività del rame è influenzata dall'aggiunta di altri metalli per produrre leghe.
Proprietà del rame
Il rame è un attraente metallo di colore rosso-oro. Prende il nome di rame dall'antica parola inglese "coper", che ha origine da "Cyprium aes", che è la parola latina per un metallo di Cipro. Il simbolo atomico del rame è "Cu" e il suo numero atomico è 29. Il rame è stato il primo metallo che l'uomo abbia mai lavorato. Alla fine, la gente ha scoperto che se combinassero il rame con la latta di metallo, avrebbero potuto creare un nuovo tipo di metallo chiamato bronzo. Ciò ha lanciato quella che chiamiamo l'Età del Bronzo, in cui la civiltà è balzata in avanti con l'aiuto del rame metallico. Il bronzo veniva usato in valuta e strumenti che aiutavano a cambiare la società.
Il rame si trova spesso accanto allo zolfo. Importanti fonti di rame includono calcopirite e bornite. Il rame viene estratto dal minerale di solfuro di rame estratto mediante fusione e quindi raffinazione mediante elettrolisi.
Una proprietà utile del rame è la sua duttilità o capacità di essere allungata. Il rame può essere tirato e attorcigliato, ma non si romperà. Questo lo rende ideale per l'uso come filo. Il rame è un metallo malleabile, il che significa che può essere facilmente modellato e manipolato. Come tale, è in qualche modo morbido. Un'altra proprietà del rame è la sua eccellente capacità di condurre calore. Il rame non cede alla corrosione come alcuni altri metalli, né si ossida o arrugginisce come il ferro. Il rame infatti è resistente a molti composti organici e forse la sua proprietà più preziosa è la sua alta conduttività.
Il rame è un metallo eccellente per la lavorazione e la giunzione, poiché è facile da modellare e saldare. Inoltre, un'eccellente e preziosa proprietà del rame è la sua capacità di essere riciclata. Non importa se una fonte di rame proviene da una miniera o da materiali di riciclaggio. Le sue molte proprietà utili rimangono indipendentemente dalla sua fonte.
Le leghe sono miscele di metalli, come la miscela di rame e stagno per produrre bronzo, che è un metallo più duro del rame. Le leghe metalliche hanno alcune delle stesse proprietà dei loro metalli principali, ma possono anche rivelarsi molto diverse nel comportamento. Le miscele di leghe possono influenzare la conducibilità elettrica dei metalli, ad esempio. La combinazione di vari metalli con rame si traduce in tratti unici per ogni lega. Quando il rame è combinato con l'argento, la lega risultante possiede molte delle stesse caratteristiche del rame puro. Ma se il rame è combinato con il fosforo, la lega risultante si comporta in un modo abbastanza diverso.
Diverse leghe di rame offrono usi diversi. Abbastanza spesso, le leghe sono fatte per rafforzare il rame o aumentarne le qualità di conducibilità elettrica.
Conduttività del rame
La conduttività dei metalli si riferisce alla capacità dei metalli di condurre l'elettricità. La conduttività può cambiare con l'aggiunta di altri metalli, come quando si producono leghe. Il metallo con la massima conduttività è il metallo prezioso argento. Il costo di Silver ne impedisce la redditività economica per usi elettrici su larga scala. Tra i metalli non preziosi, la conducibilità di rame o rame è la più alta. Ciò significa che il rame può trasportare più corrente elettrica rispetto ad altri metalli non preziosi. In effetti, la conduttività di altri metalli non preziosi viene confrontata con il rame perché il rame è diventato lo standard più elevato.
Lo standard di conducibilità è chiamato International Annealed Copper Standard, o IACS. La percentuale di SIGC di una sostanza si riferisce alla sua conduttività elettrica e la percentuale di SIGC di rame puro è considerata al 100 percento. Al contrario, la conduttività dell'alluminio si colloca al 61% IACS. La conduttività del rame è influenzata dall'aggiunta di vari metalli per formare leghe. Le leghe di rame con un contenuto di rame superiore al 99,3 per cento sono chiamate "rame". Alcune leghe contengono percentuali molto alte di rame, e quelle sono chiamate "leghe di rame elevate". Mentre la percentuale di rame influenza la conducibilità del rame, è sorprendentemente influenzata da ciò che tipo di materiali con cui è combinato. In genere si verifica un compromesso quando le leghe ramate sono rese più forti. Generalmente queste leghe hanno una conduttività inferiore.
Cu-ETP (Electronic Touch Pitch) ha il 100 percento di IACS ed è la designazione per il tipo di rame utilizzato in fili, cavi e sbarre. Il rame fuso, o Cu-C, ha il 98 percento di IACS, quindi è anche altamente conduttivo. Quando si aggiungono stagno, magnesio, cromo, ferro o zirconio per formare leghe con rame, la resistenza del metallo aumenta, ma la sua conduttività diminuisce. Ad esempio, rame-stagno o CuSnO.15 ha una conducibilità Cu pari al 64% IACS. A seconda della funzione della lega, la conducibilità Cu può scendere considerevolmente. Ci sono ancora leghe che offrono sia una buona lavorabilità che un'alta conducibilità combinate. Esempi di sue leghe di rame-tellurio (CuTep) e rame-zolfo (CuSP). La loro conduttività varia dal 64 al 98 percento IACS. Queste leghe si dimostrano piuttosto utili per i supporti dei semiconduttori e le punte per saldatura a resistenza. Talvolta i materiali a base di rame richiedono elevata durezza e resistenza con conducibilità moderata del rame; un esempio è una miscela di rame, nichel e silicio, che fornisce una conducibilità Cu dal 45 al 60 percento IACS. All'estremità a bassa conducibilità della scala, gli ottone sono leghe di rame che sono eccellenti per la fusione. La loro percentuale di SIGC si aggira intorno a 20. Un esempio di queste leghe a bassa conducibilità Cu è il rame-zinco. A volte una lega bilanciata fornisce conducibilità Cu da bassa a moderata, utile per esigenze elettriche. Gli ottone rame-zinco rientrano in questa categoria e la loro conducibilità varia dal 28 al 56 percento IACS. La straordinaria versatilità del rame e la sua capacità di formare leghe utili con così tanti metalli diversi è incredibile.
Poiché la conducibilità Cu è così elevata, anche la sua capacità di trasmettere calore è piuttosto elevata. La fabbricazione di leghe di rame con elevata conducibilità richiede che le leghe siano resistenti al surriscaldamento quando trasportano corrente elettrica. Questo è cruciale nella trasmissione di energia, poiché un calore più elevato influenzerà la resistenza.
Usi di rame
Il rame è usato in molti modi, sia fisicamente che biologicamente. È anche usato in agricoltura come veleno. Le soluzioni di rame sono comunemente utilizzate come parte dei test chimici. Nel corpo, il rame svolge un ruolo come elemento essenziale necessario per il trasferimento di energia nelle cellule. Alcuni crostacei usano persino il rame anziché il ferro come principale trasportatore di ossigeno.
Il rame è ovviamente usato nella fabbricazione di monete; penny più vecchi sono un esempio. In effetti, la maggior parte delle monete contiene almeno un po 'di rame.
Il rame viene utilizzato principalmente nella trasmissione e nella consegna di elettricità a tutte le cose di uso quotidiano. Il rame è ampiamente utilizzato in cablaggi elettrici, costruzioni, macchinari, telecomunicazioni, trasmissione di energia, trasporti e altri usi industriali. Può essere utilizzato per cavi, trasformatori e parti di connettori. Il rame è anche usato nei computer e nei microcircuiti.
Con la crescita del mercato dell'energia sostenibile, aumenta anche la domanda di rame. Il rame è estremamente utile in molte aree e può anche essere riciclato più volte. Pertanto è un componente chiave dei sistemi di energia rinnovabile. In effetti le industrie dei veicoli solari, eolici e elettrici fanno affidamento sul rame per collegarli alla rete elettrica. I veicoli elettrici richiedono molto più rame rispetto ai veicoli a gas. L'elevata conduttività del rame lo rende estremamente efficiente. Sembra giusto che il metallo più antico usato dagli umani continuerà a offrire benefici anche in futuro.