Kobber: Definisjon, sammensetning, typer, egenskaper og applikasjoner

Kobber er et kjemisk grunnstoff som også er et metall. Dens nøkkelegenskaper er at den har utmerket elektrisk ledningsevne, høy termisk ledningsevne og god korrosjonsbestandighet. Den er også duktil og har en interessant rødbrun farge. Kombinasjonen av disse egenskapene fører til bred anvendelse av kobber for ingeniørmessige og estetiske bruksområder.

Hva er kobber?

Kobber er et kjemisk grunnstoff, nummer 29 i det periodiske systemet. Kobberelementsymbolet er Cu, fra det latinske "kopper". Det er et duktilt metall med en rødbrun farge. Det brukes mye på grunn av sin høye termiske og elektriske ledningsevne.

Hva er historien til kobber?

Kobberets historie går tilbake til 8700 f.Kr. Et kobberanheng som ble oppdaget i Nord-Irak har blitt datert tilbake til omtrent den datoen og antas for tiden å være den eldste gjenstanden laget av kobber. Kobber har vært et avgjørende metall i mange gamle sivilisasjoner, men det er generelt enighet om at mesopotamierne (i Nord-Irak) oppdaget kobber. Faktisk er en periode i forhistorien kobberalderen mellom 5500 f.Kr. og 4,000 f.Kr., vanligvis kalt den kalkolitiske tidsalder fra de greske ordene for kobber (chalkos) og stein (lithos).

Kobber er et av få metaller som kan forekomme naturlig i sin opprinnelige metalliske form. Dette er forskjellig fra de fleste metaller som må utvinnes via metallurgi fra en malm. På steder der innfødt kobber forekommer, var metallurgiteknologien ikke nødvendig for at de sivilisasjonene skulle begynne å jobbe med kobber for å danne våpen og ornamenter.

Hva er den andre betegnelsen for kobber?

Den andre betegnelsen for kobber er det latinske ordetkopper, som gir kobber sitt symbol Cu på grunnstoffenes periodiske system. Det latinske navnet for kobber var opprinnelig fra øya Kypros, da øya var den viktigste kilden til kobber i antikken. Cuprum var "metallet på Kypros."

Hva er kobber laget av?

Kobber er et kjemisk grunnstoff. Det er laget av bare en enkelt type atom - det kan ikke brytes ned til enklere stoffer. Kobberatomet har et atomnummer på 29, som betyr at atomkjernen inneholder 29 protoner.

Kobber utvinnes fra naturlig malm - enten en kobbersulfidmalm (som for eksempel kopperkis) eller en kobberoksydmalm. Disse malmene utvinnes, knuses og bearbeides for å lage kobber. Disse kobbermalmene finnes i deler av Nord- og Sør-Amerika (land som Chile og Peru), samt i områder som Uralfjellene i Russland, og i Zambia og Den demokratiske republikken Kongo i Afrika.

Hva er de forskjellige prosessene for å lage kobber?

De forskjellige prosessene for å lage kobber er beskrevet nedenfor:

1. Gruvedrift

Utvinning av kobbermalm gjøres vanligvis i store dagbruddsgruver. Dette er åpne, trappede hull i bakken som gradvis graves dypere. Sprengstoff brukes til å sprenge fjellet, og de resulterende steinblokkene transporteres for knusing til mindre biter for bearbeiding.

2. Utvinning

I henhold til de to vanlige typene kobbermalm er det to hovedrenseprosesser. En hydrometallurgisk prosess brukes for oksidmalm. Den knuste malmen hopes opp og en syreutlutende løsning perkoleres gjennom haugen. Dette skaper en gravid utlutningsløsning. En pyrometallurgisk prosess brukes for sulfidmalm. Utvinningen av malmen gjøres ved skumflotasjon og fortykning i henhold til partiklenes tetthet.

3. Rensing

For oksidmalmer brukes hydrometallurgi. Dette betyr at den gravide utlutningsløsningen sendes til en løsningsmiddelekstraksjonsprosess for å konsentrere kobberet i løsningen. Denne løsningen sendes deretter til elektroutvinning, hvor elektrisitet brukes til å deponere det faste kobberet. For sulfidmalmer brukes pyrometallurgi, som betyr at et smelteverk brukes til å lage råkobberet. Dette renses deretter videre ved elektroraffinering.

4. Legering

Kobberlegeringer produseres ved først å smelte legeringsmaterialet, og deretter smelte kobberet for å legge til det. Den smeltede blandingen støpes deretter og får avkjøles og stivne.

5. Elektroraffinering

Elektroraffinering av kobber innebærer elektrolytisk oppløsning av urent kobbermateriale i løsning. Rent kobber avsettes elektrokjemisk på en elektrode ved å påføre en elektrisk strøm gjennom løsningen. Dette fjerner urenheter fra kobberet for å oppnå høyere renhet. Prosessen er imidlertid kostbar og har et veldig stort elektrisk behov.

Hva er kjennetegnene til kobber?

Kobbermetall har de primære egenskapene til å være en utmerket elektrisk og termisk leder. Den er også formbar og formbar, noe som betyr at den kan bøyes relativt enkelt. Dette gjør det enkelt å jobbe med for eksempel at kabling er fleksibel. Et annet viktig kjennetegn ved kobbermetall er dets korrosjonsbestandighet, spesielt i vann- og sjøvannsmiljøer. Til slutt har kobber fordelen av å være estetisk tiltalende, da det har en rødbrun farge og kan poleres.

Hva er fargen på kobber?

Kobber er vanligvis en rødbrun farge. Imidlertid er rent kobber før oksidering faktisk en rosa farge, men dannelsen av brunt kobberoksid skjer så raskt at alt lett tilgjengelig kobber vil være det vanlige rødbrune. Kobber kan også ha en grønn anløpning (som på Frihetsgudinnen) - dette er et kobberkarbonat.

Hvordan ser kobber ut?

Kobber ser ut som et rødbrunt skinnende metall. Kobber kan bearbeides til mange forskjellige praktiske former, for eksempel ledningene vist i figur 1 nedenfor, samt rørleggerrør og elektronikk:

Hva er de forskjellige typene kobber?

Kobber er tilgjengelig i forskjellige typer for forskjellige bruksområder. Egenskapene og bruksområdene til hver kobberkvalitet avhenger av kobberets renhet og hvilke legeringselementer (hvis noen) som er inkludert. Nedenfor er de forskjellige typene kobber:

1. Kobbertråd

Kobbertråd drar fordel av metallets utmerkede elektriske ledningsevne. Det er den vanligste lederen for de fleste elektriske applikasjoner. Den brukes til store strømmer i industrien, og også til husholdningsbruk, helt ned til ledningene i hjemmet ditt for stikkontakter og lys.

2. Kobberrør

Kobberrør har blitt mye brukt til drikkevannssystemer i hjemmet på grunn av korrosjonsmotstanden og dermed lang levetid. I løpet av de siste tiårene har det vært standard i det meste av verden å bruke kobberrør til husholdningsrørleggerarbeid. Rørene er tilgjengelige i forskjellige diametre og målere (veggtykkelser). De høye kostnadene for kobber og fremveksten av forbedrede plastrørmaterialer betyr at kobber blir mindre hyppig valgt.

3. Kobberlegeringer

De to vanligste kobberlegeringene er messing (legert med sink) og bronse (legert med tinn). Messing brukes vanligvis mer utbredt. Den brukes til rørleggerutstyr, musikkinstrumenter og dekorative gjenstander. Tilsetning av sink gir legeringen en høyere styrke og duktilitet. Bronse har svært like egenskaper som kobber, for eksempel: dens høye varmeledningsevne, utmerkede duktilitet og motstand mot saltvannskorrosjon. Bronse brukes derfor til lagre og foringer, samt skipshjul.

4. Pure Coppers

Rent kobber er spesielt forberedt for å sikre et minimum av urenheter, og maksimere de termiske og elektriske egenskapene til kobber. Rent kobber har en tendens til å være mykere og mindre seigt enn kobber med tilsetningsstoffer eller mindre legeringsmaterialer. Den er ideelt brukt i elektriske presisjonskomponenter, som dens elektriske ledningsevne og lave termiske ekspansjon er ideelle for.

5. Kobber nanopartikler

Kobbernanopartikler er veldig små partikler av kobber, eller kobberbaserte materialer, som er innenfor størrelsesområdet 1–100 nm. Nanopartikler har vist seg å ha en annen oppførsel enn bulkmaterialer. Når det gjelder kobbernanopartikler, viser de svært høy katalytisk aktivitet for industrielle kjemiske reaksjoner, sannsynligvis på grunn av deres store overflate-areal-til-volum-forhold. Videre har kobbernanopartikler vist utmerkede antimikrobielle effekter.

6. Fribearbeidende kobber

Fribearbeidende kobber har mindre mengder (<1%) of other alloying elements added to improve the machinability of the copper. Free-machining copper can then be more easily machined into items such as welding nozzles and soldering iron tips.

7. Kobberplater og plater

Kobberplater er tynne kobberplater (ca. 2 mm eller mindre), mens plater er tykkere (opptil 12 mm tykke). Vanligvis er disse tilgjengelige i forskjellige kobberkvaliteter. Arkene er svært formbare og kan formes til forskjellige komponenter.

8. Oksygenfrie kobber

Oksygenfritt kobber smeltes under et granulert grafittbad for å utelukke oksygen. De er det reneste kobberet som er tilgjengelig, med minimale urenheter på grunn av de ikke-oksiderende forholdene. Dens høye elektriske ledningsevne og lave flyktige urenheter gjør den egnet for bruk i høyvakuumelektronikk.

9. Elektrolytisk kobber

Elektrolytisk kobber raffineres ved elektrolyse i en løsning for å fjerne urenheter. Denne kobberkvaliteten med høy renhet har høy elektrisk ledningsevne og brukes derfor i forskjellige elektriske komponenter som samleskinner og viklinger.

Hva er egenskapene til kobber?

Egenskapene til forskjellige typer kobber er vist i tabell 1:

Tabell 1: Kobberegenskaper

Egenskapene til hver klasse er like, men deres forskjeller resulterer i en rekke bruksområder.

Hva er de fysiske egenskapene til kobber?

De fysiske egenskapene til de forskjellige kobbertypene er vist i tabell 2 nedenfor:

Tabell 2: Kobbers fysiske egenskaper

Tabellkreditt: https://www.lenntech.com/

De fysiske egenskapene avhenger av prosentandelen kobber i materialet samt legeringselementene

Hva er de kjemiske egenskapene til kobber?

De kjemiske egenskapene til kobber avhenger først og fremst av dets oksidasjonstilstand. De to oksidasjonstilstandene som vanligvis eksisterer er Cu+ og Cu2+. Tabell 3 nedenfor gir noen av de kjemiske egenskapene til vanlige forbindelser og betingelser for kobber:

Tabell 3: Kjemiske egenskaper for kobber

Disse egenskapene kan variere for hver spesifikke kobberforbindelse (som oksalater, sulfitter og sulfater.

Hva er bruken av kobber?

Anvendelsene av kobber finnes i det daglige samfunnet. Nedenfor er noen vanlige eksempler:

1. Elektronikk

Kobber brukes mye i elektronikk da det har utmerket elektrisk ledningsevne. Den lar strømmer føres på mindre tverrsnitt av kobber sammenlignet med aluminium, slik at mindre bulk kan brukes, og komponenter kan være mindre.

2. Arkitektur

Kobber brukes i arkitektur for et estetisk slående utseende. Den har vært brukt til taktekking og veggkledning, samt takrenner og regnvannsnedløp.

3. Rørleggerarbeid

Kobberrør brukes mye til husholdningsvannrør i husholdninger, på grunn av dens meget gode korrosjonsbestandighet.

4. Transport

Kobber brukes mye i moderne kjøretøy på grunn av mengden elektriske kabler som brukes til kompleks elektronikk. Etter hvert som elektriske kjøretøy vokser i markedsandel, brukes økende mengder kobber til elementer som elektriske motorer. Dette skyldes kobbers utmerkede elektriske ledningsevne, nest etter sølv.

5. Fornybar energi

Kobber brukes innen fornybar energi på en rekke måter. For eksempel bruker vindturbiner kobber i de genererende turbinene. Solcellepaneler krever også kobber for tilkoblinger og kabling.

6. Medisinsk utstyr

Kobber brukes som belegg på medisinsk utstyr på grunn av dets antibakterielle egenskaper. På denne måten reduserer det risikoen for infeksjon hos pasienter.

7. Elektriske ledninger

Kobber brukes mye til elektriske ledninger på grunn av sin utmerkede elektriske ledningsevne. Tverrsnittet av kobber som kreves for å bære en bestemt strøm effektivt er mindre enn andre rimelig tilgjengelige materialer som aluminium.

8. Mynt

Kobber har historisk blitt brukt i mynter av en rekke årsaker: det er formbart og derfor lett stemplet, men fortsatt holdbart nok til å overleve i sirkulasjon. Den har også antimikrobielle egenskaper og korrosjonsbestandighet.

9. Industrimaskineri

Kobber brukes på en rekke måter i industrielt utstyr, med tjenester som kobberstøping. Bortsett fra elektriske applikasjoner som motorer og kabling, brukes den også i varmevekslere som kjølekondensatorer. Det kan også brukes for spesiell kjemisk resistens.

Hva er fordelene med kobber?

Kobber har en rekke klare fordeler som er listet opp nedenfor:

Har utmerket elektrisk ledningsevne, nest etter sølv, noe som gjør den til den mest brukte lederen for elektriske og elektroniske komponenter globalt.

Har meget god varmeledningsevne, og brukes derfor i varmevekslere, som kondensatorer i kjøle- og klimaanlegg.

Er korrosjonsbestandig, spesielt i vann- og sjøvannsapplikasjoner, noe som har ført til utstrakt bruk i rørleggerrør for vannsystemer.

Er formbart og kan bøyes relativt enkelt. Den er enkel å jobbe med i rørleggeranlegg så vel som i kabling.

Er antimikrobiell, noe som kan være svært nyttig i vanntransport, så vel som i medisinske applikasjoner for å beskytte pasientens helse.

Hva er de helsemessige fordelene med kobber?

Kobber er et spormineral som er essensielt for menneskers helse i svært små mengder. Kobber spiller en rolle i kroppen ved å fremme absorpsjonen av jern, delta i produksjonen av røde blodlegemer, samt produksjonen av kollagen. Det er forstått å forbedre funksjonen til immunsystemet.

Mer forskning er nødvendig, men det er noen indikasjoner på at kobber kan forbedre osteoporose (lav bentetthet), og det er uprøvde teorier om at kobberarmbånd kan brukes til å lindre smerter i leddene fra leddgikt.

Matvaregrupper som inneholder kobber inkluderer bladgrønnsaker, hele korn, nøtter og frø. Spesifikke matvarer som er høye i kobber er østers, shiitake-sopp, søtpoteter og mørk sjokolade.

Hva er begrensningene for kobber?

Kobber har en rekke begrensninger, hvorav noen er oppført nedenfor:

Er relativt dyrt sammenlignet med potensielle alternative materialer som: aluminium (elektrisk kabling) eller plast (vannrør).

Er relativt tung sammenlignet med materialer som aluminium, så for luftledninger er det kanskje ikke praktisk.

Oksiderer, spesielt ved høye temperaturer, og har derfor en begrenset levetid hvis den utsettes for luft.

Gir en sjokkrisiko sammenlignet med den alternative signaloverføringsteknologien til fiberoptikk.

Er giftig i store mengder, så det kan ikke brukes der regelmessig inntak av kobber kan forekomme, for eksempel i redskaper.

Ruster kobber lett?

Kobber ruster ikke teknisk, da rust er et jernoksid og det er ikke noe jern i kobber. Imidlertid opplever kobber noe begrenset overflatekorrosjon. Kobber anses generelt som korrosjonsbestandig. Den har naturlig en rødbrun farge, som skyldes dannelsen av en kobberoksidpassiveringsfilm på metallets overflate. Over tid dannes et grønt kobberkarbonat på overflaten når kobberoksidet reagerer med vann og karbondioksid i luften.

Er kobber giftig for mennesker?

Ja, kobber kan være giftig for mennesker i betydelige konsentrasjoner. Kobber er et essensielt spormineral for menneskers helse, men hvis et overskudd av kobber er tilstede, oppstår det en rekke komplikasjoner. En høy blodkonsentrasjon av kobber er knyttet til Alzheimers sykdom og spesielle typer kreftformer som bryst- og lungekreft. Akutt kobberforgiftning er svært sjelden, men kan oppstå hvis store mengder absorberes. Dette kan være dødelig ettersom svikt i organer som lever og nyrer begynner å skje.

Er kobber et metall?

Ja, kobber er et metall. Det anses videre å være et tungmetall på grunn av dets relativt høye tetthet. For mer informasjon, se vår guide om metalloider.

Hva er forskjellen mellom kobber og metall?

Kobber er et av mer enn 90 elementære metaller. Kobber er et metall, men mange metaller er veldig forskjellige fra kobber. Andre metaller er forskjellige i fargen; de fleste metaller er hvite eller grå, men kobber er rødbrunt. Andre metaller kan være forskjellige i sine fysiske og kjemiske egenskaper - hardere og sprøere enn kobber, og de leder vanligvis ikke varme eller elektrisitet like lett.

Hva er forskjellen mellom kobber og aluminium?

Kobber og aluminium er to forskjellige metaller med forskjellige egenskaper. Den mest åpenbare visuelle forskjellen er fargen: kobber er rødbrunt mens aluminium er matt sølvgrå. Kobber har høyere strekkfasthet enn aluminium og bedre elektrisk og termisk ledningsevne.

Hva er forskjellen mellom kobber og messing?

Messing er en legering av hovedsakelig kobber og sink. Messing er derfor forskjellig fra kobber da det inkluderer andre metaller. Messing kan inkludere ytterligere metaller som tinn, bly, aluminium eller mangan i mindre mengder for å oppnå spesifikke egenskaper.

Sammendrag

Denne artikkelen presenterte kobber, forklarte hva det er, og diskuterte de ulike bruksområdene for kobber. For å lære mer om kobber, kontakt en Xometry-representant.

Xometry tilbyr et bredt spekter av produksjonsmuligheter og andre verdiøkende tjenester for alle dine prototyping- og produksjonsbehov. Besøk nettsiden vår for å lære mer eller be om et gratis og uforpliktende tilbud.

Ansvarsfraskrivelse

Innholdet som vises på denne nettsiden er kun til informasjonsformål. Xometry gir ingen representasjon eller garanti av noe slag, det være seg uttrykt eller underforstått, med hensyn til nøyaktigheten, fullstendigheten eller gyldigheten av informasjonen. Eventuelle ytelsesparametere, geometriske toleranser, spesifikke designfunksjoner, kvalitet og typer materialer eller prosesser skal ikke antas å representere det som vil bli levert av tredjepartsleverandører eller produsenter gjennom Xometrys nettverk. Kjøpere som søker tilbud på deler er ansvarlige for å definere de spesifikke kravene for disse delene. Vennligst se våre vilkår og betingelser for mer informasjon.