Самый нетеплопроводный металл: Металл с низкой теплопроводностью – Мастерок

Содержание

Металл с низкой теплопроводностью – Мастерок

На чтение 13 мин Просмотров 18 Опубликовано

  1. Теплопроводность металлов в зависимости от температуры
  2. Добавить комментарий Отменить ответ
  3. Теплопроводность строительных материалов, их плотность и теплоемкость
  4. Плотность воды, теплопроводность и физические свойства h3O
  5. Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость
  6. Теплопроводность стали и чугуна. Теплофизические свойства стали
  7. Оргстекло: тепловые и механические характеристики
  8. Физические свойства технической соли
  9. Характеристики теплоизоляционных плит Изорок (Isoroc)
  10. Удельное электрическое сопротивление стали при различных температурах
  11. Удельная теплоемкость воды h3O
  12. Теплофизические свойства, состав и теплопроводность алюминиевых сплавов
  13. Теплопроводность, теплоемкость и плотность олова Sn
  14. Удельное электрическое сопротивление стали при различных температурах
  15. Характеристики масла АМГ-10: плотность, вязкость, теплоемкость, теплопроводность
  16. Таблицы удельной теплоемкости веществ (газов, жидкостей и др. )
  17. Плотность молока, его удельная теплоемкость и другие физические свойства
  18. Свойства меди: плотность, теплоемкость, теплопроводность
  19. Свойства карбида кремния SiC

А погуглить?
Титан = 21,9 Вт/(м·К) при 25оС
Скандий = 15.8 Вт/(м·К) при 25оС
Висмут = 7.87Вт/(м·К) при 25оС
Плутоний = 5,23 Вт/(м·К) при 25оС
Висмут = 7.87Вт/(м·К) при 25оС
Так что рекордсмен – плутоний, на втором месте – висмут (всёж не такая экзотика.
Но это именно при комнатной температуре, при высоких температурах всё по другому, см калькуляторп в ИСТОЧНИКЕ

В таблице представлена теплопроводность металлов в зависимости от температуры при отрицательных и положительных температурах (в интервале от -200 до 2400°C).

Таблица теплопроводности металлов содержит значения теплопроводности следующих чистых металлов: алюминий Al, кадмий Cd, натрий Na, серебро Ag, калий K, никель Ni, свинец Pb, кобальт Co, бериллий Be, литий Li, сурьма Sb, висмут Bi, магний Mg, цинк Zn, вольфрам W, олово Sn, уран U, железо Fe, палладий Pd, цирконий Zr, марганец Mn, платина Pt, золото Au, медь Cu, родий Rh, таллий Tl, молибден Mo, тантал Ta, иридий Ir.

Следует отметить, что теплопроводность металлов изменяется в широких пределах и может отличаться в десятки раз в одних и тех же условиях. Например, из приведенных в таблице металлов, наибольшей теплопроводностью обладает такой металл, как серебро Ag — его коэффициент теплопроводности равен 392 Вт/(м·град) при 100°С и это самый теплопроводный металл. Наименьшее значение теплопроводности при этой же температуре соответствует металлу висмут Bi с теплопроводностью всего 7,7 Вт/(м·град).

Теплопроводность большинства металлов при нагревании снижается. Их максимальная теплопроводность достигается при низких отрицательных температурах. Например, при температуре минус 100°С серебро имеет теплопроводность 419,8, а висмут — 11,9 Вт/(м·град).

Примечание: В таблице также даны значения теплопроводности металлов сверх-высокой чистоты (до 99,999%). Значение коэффициента теплопроводности в таблице указано в размерности Вт/(м·град).

  • Теплофизические свойства и температура замерзания водных растворов NaCl и CaCl2
  • Теплофизические свойства, состав и теплопроводность алюминиевых сплавов

Читайте также

Добавить комментарий

Отменить ответ

Теплопроводность строительных материалов, их плотность и теплоемкость

Плотность, теплопроводность и удельная теплоемкость строительных и других популярных материалов. Более 400 материалов в таблице!

Плотность воды, теплопроводность и физические свойства h3O

Подробные таблицы значений плотности воды, ее теплопроводности и других теплофизических свойств в зависимости от температуры…

Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость

Таблицы физических свойств воздуха: плотность воздуха, его удельная теплоемкость и вязкость в зависимости от температуры…

Теплопроводность стали и чугуна. Теплофизические свойства стали

Теплопроводность стали и чугуна, физические свойства стали в таблицах при различной температуре…

Оргстекло: тепловые и механические характеристики

Рассмотрены тепловые, механические, оптические и электрические характеристики органического стекла…

Физические свойства технической соли

Насыпная плотность, удельная теплоемкость, коэффициент теплопроводности и другие физические свойства технической соли…

Характеристики теплоизоляционных плит Изорок (Isoroc)

Плотность, коэффициент теплопроводности и другие важнейшие характеристики теплоизоляционных плит Изорок различных модификаций…

Удельное электрическое сопротивление стали при различных температурах

Представлены таблицы значений удельного электрического сопротивления сталей различных типов и марок при температурах от 0 до 1350°С…

Удельная теплоемкость воды h3O

Приведены таблицы значений удельной теплоемкости воды h3O и водяного пара в зависимости от температуры и…

Теплофизические свойства, состав и теплопроводность алюминиевых сплавов

Теплофизические свойства алюминиевых сплавов АМц, АМг, Д16, АК и др. В таблице представлены состав и…

Теплопроводность, теплоемкость и плотность олова Sn

Теплопроводность, теплоемкость и плотность олова зависят от температуры и структуры этого металла. При атмосферном давлении…

Удельное электрическое сопротивление стали при различных температурах

Представлены таблицы значений удельного электрического сопротивления сталей различных типов и марок при температурах от 0 до 1350°С…

Характеристики масла АМГ-10: плотность, вязкость, теплоемкость, теплопроводность

Характеристики масла АМГ-10 при температуре от 20 до 100°С: плотность, вязкость, теплоемкость, теплопроводность. Указаны также температуры кипения и замерзания…

Таблицы удельной теплоемкости веществ (газов, жидкостей и др.)

Представлены таблицы удельной теплоемкости веществ: газов, металлов, жидкостей, строительных и теплоизоляционных материалов, а также пищевых…

Плотность молока, его удельная теплоемкость и другие физические свойства

Плотность молока в зависимости от температуры Плотность цельного молока не зависит от месяца дойки коров…

Свойства меди: плотность, теплоемкость, теплопроводность

Свойства меди Cu: теплопроводность и плотность меди В таблице представлены теплофизические свойства меди в зависимости…

Свойства карбида кремния SiC

Теплофизические свойства спеченного мелкозернистого карбида кремния В таблице даны теплофизические свойства спеченного порошка карбида кремния…

При выборе качественного теплоизоляционного материала потребитель должен принимать во внимание целый ряд параметров, среди которых неизменно присутствует показатель теплопроводности. Высокой или низкой должна быть теплопроводность, что такое «лямбда», на какие показатели теплопроводности ориентироваться – ответы на эти и другие самые распространенные вопросы, возникающие при покупке утеплителя, вы найдете в данной статье.

Слово «теплопроводность» или еще более запутанное «лямбда» знакомо каждому школьнику из курса физики за восьмой класс. Однако со временем информация, которой мы не пользуемся, забывается. Попробуем освежить в памяти эти несложные и очень полезные знания.

Теплопроводность, как уже было сказано выше, — одно из ключевых понятий в современном строительстве, особенно когда речь заходит о теплоизоляционных материалах. От теплопроводности зависит толщина вашей стены или кровли, вес всего дома, а следовательно, и прочность (несущая способность) фундамента, долговечность конструкций и многое другое.

Современное определение теплопроводности – понятие комплексное. И состоит из нескольких составных частей, отвечающих за перенос тепла (теплообмен).

На первый взгляд формула кажется пугающей, но на самом деле все просто.

Суммарная или итоговая теплопроводность состоит из теплопроводности за счет конвекции, теплопроводности твердой и газообразной фазы, а также теплопроводности, учитывающей теплообмен за счет излучения.

Запутались еще сильнее? Тогда по порядку. Разберем каждый элемент этой формулы более подробно.

Теплообмен (или теплопередача) – это способ изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.

Теплопередача всегда происходит в определенном направлении: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой.

Из курса физики нам известно, что теплообмен включает в себя три вида передачи тепла: теплопроводность, конвекцию и излучение.

Теплопроводность — явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их
непосредственном контакте.

Если вы опустите ложку в стакан с горячим напитком, нагреется не только та часть ложки, которая погружена в жидкость, но и та ее часть, которая находится над водой.

Теплопроводность различных веществ неодинакова, она может быть плохой (низкой) и хорошей (высокой). Хорошая теплопроводность у металлов. Плохая — у шерсти, дерева и пластиков. Самым плохим проводником тепла является вакуум.

Для примера вспомните кухонную посуду: кастрюли и сковородки. Вы вряд ли станете снимать металлическую кастрюлю, полную вкусного супа, с горячей плиты голыми руками, потому что существует реальная опасность обжечь руки. Вместо этого вы используете кухонное полотенце, силиконовые или тряпичные прихватки, то есть те материалы, которые плохо проводят тепло.

Именно поэтому «правильные» кастрюли и сковородки снабжены пластмассовыми или деревянными ручками, плохо проводящими тепло. Вспомнить хотя бы старую бабушкину сковородку с деревянной ручкой: сковородка горячая, а за ручку схватиться можно безо всяких прихваток.

Как объясняется это явление? Рассмотрим на примере нагревания металлического стержня (или ложки из примера со стаканом).

В металле, как и во всех твердых телах, молекулы совершают колебательные движения около некоторых положений равновесия. Скорость колебательного движения молекул металла при нагревании увеличивается в той части, которая ближе расположена к пламени или источнику тепла. Эти молекулы, взаимодействуя с соседними молекулами, передают им часть своей энергии. В результате чего повышается температура отрезка стержня. Затем увеличивается скорость колебательного движения молекул в следующих отрезках стержня и так далее, до тех пор, пока не прогреется весь стержень. Именно поэтому вакуум обладает самой плохой теплопроводностью: в нем практически отсутствуют молекулы, которые бы передавали энергию друг другу. Важно отметить, что сами молекулы, передавая кинетическую энергию, не меняют свое местоположение, то есть само вещество не перемещается.

С первым понятием разобрались, посмотрим, что же дальше.

Следующая составляющая теплопроводности – это конвекция. У многих из вас на слуху такой прибор, как «конвектор». А вот почему он так называется, наверное, знает далеко не каждый. Хотя логично предположить, что название свое он получил за принцип работы – конвекцию.

Из курса физики следует, что конвекция — это перенос энергии струями жидкости или газа. Если в случае с теплопроводностью при теплообмене происходит перенос энергии, то при конвекции происходит перенос именно вещества.

Конвекторы (как и любые другие отопительные приборы) нагревают окружающий воздух, вследствие чего температура в комнате повышается и вам становится тепло. При этом струи теплого воздуха поднимаются вверх, а струи холодного опускаются вниз. Аналогично происходит процесс нагревания воды в чайнике: горячая вода поднимается, а холодная опускается на ее место. Этот же принцип заложен в отопительной системе для обогрева домов.

Различают два вида конвекции: естественная и вынужденная.

Нагревание воздуха в комнате солнечными лучами – это пример естественной конвекции. А вот если воздух нагревается тепловым вентилятором, то это уже вынужденная конвекция. Вентилятор заставляет воздух в комнате двигаться, при этом нагревая его до необходимой температуры. В качестве других примеров конвекции можно привести холодные и теплые морские течения, а также образование и движение облаков и ветров.

Переходим к следующей составляющей: излучение (лучистый теплообмен).

Излучение – это способ переноса энергии от одного тела к другому в виде электромагнитных волн. Как правило, это инфракрасное (IR) излучение. Этот принцип заложен еще в одном уникальном приборе – инфракрасном обогревателе.

Принцип его работы построен на том, что любое нагретое тело является источником излучения. Самый впечатляющий пример – Солнце. Пример поменьше – костер, распространяющий тепло на достаточно большое расстояние. В случае с обогревателем окружающие предметы нагреваются за счет электромагнитного излучения и в комнате становится тепло.

Этот вид теплообмена отличается тем, что может происходить и в вакууме. Ведь солнечная энергия как-то доходит до Земли.

Примечательно, что темные тела лучше поглощают и отдают энергию. Если необходимо максимально нагреть материал, его окрашивают в черный цвет. В качестве примера можно привести солнечные коллекторы (водонагреватели), которые устанавливаются на крышах домов. Эти устройства позволяют собирать тепло от солнца и нагревать теплоноситель, который затем передает тепло внутрь дома для обогрева помещений или нагрева воды.

Хуже всего поглощают энергию светлые материалы или материалы с отражающей способностью. Способность светлых тел хорошо отражать лучистую энергию учитывают в самых разных сферах: при строительстве самолетов, при возведении высотных зданий в жарких странах, даже при выборе цвета одежды в теплое время года. На окнах часто применяют металлизированные пленки, которые частично отражают солнечное тепло и спасают помещение от перегрева.

С базовыми принципами разобрались. Пришло время вернуться к нашей формуле.

Её разбор проведем на примере теплоизоляционного материала из пенополиизоцианурата (ПИР/PIR) — LOGICPIR .

LOGICPIR – это инновационный утеплитель, обладающий уникальными показателями теплопроводности – всего 0,021 Вт/м*К, позволяющий добиться максимальной экономии пространства при минимальной толщине теплоизоляции. Кроме того, PIR-плиты не впитывают влагу, тем самым предотвращая образование конденсата и надежно защищая ваш дом от появления плесенных грибов, клещей и бактерий, представляющих опасность для здоровья. LOGICPIR относится к новому поколению полиуретанов, окружающих нас повсеместно: начиная от деталей интерьера автомобилей, матрацев и обуви и заканчивая медициной, где самая поразительная сфера их применения – изготовление протезов для сердечно-сосудистой системы. Стоит ли говорить, что материал экологически безопасен, что подтверждено целым рядом сертификатов и заключений.

Итак, вернемся к теплопроводности.

Структурная и газовая теплопроводность – это теплопроводность компонентов, из которых состоит материал, а именно:

  • твердой фазы – теплопроводности полимерного каркаса с множеством ячеек с очень тонкими, но прочными стенками;
  • газообразной фазы – теплопроводность газа, который находится в ячейках.

Если сравнивать теплоизоляцию PIR с пеностеклом или пенобетоном, то по структуре эти материалы схожи. Все они ячеистые и наполнены газом. Однако теплопроводности этих материалов будут отличаться.

Стекло и бетон, в отличие от пластиков, проводят тепло интенсивнее, соответственно, пеностекло и пенобетон обладают большей теплопроводностью и их показатели в качестве теплоизоляторов несколько хуже. Даже полимеры отличаются друг от друга теплопроводностью.

Как было сказано ранее, представленные материалы ячеистые и в каждом находятся какие-то газы. В пеностекле и пенобетоне это, как правило, окружающий воздух, в PIR – инертные газы. Хуже всего тепло проводят инертные газы, содержание молекул в 1 м3 очень маленькое, расстояние между молекулами очень большое, поэтому передать энергию между молекулами довольно сложно. Намного лучше тепло проводит воздух, поскольку он состоит из смеси разных газов, молекул очень много и все они друг с другом взаимодействуют.

Конвекционную составляющую у мелкоячеистой теплоизоляции обычно не рассматривают, поскольку размер ячеек теплоизоляции PIR ничтожно мал (меньше 1мм) и газ в этих ячейках неподвижен.

Последняя составляющая – излучение. Снизить ее влияние можно за счет применения дополнительных материалов, способных отражать тепловой поток. Для этого можно окрасить материал, скажем, в белый цвет. В случае с теплоизоляционными плитами PIR за отражение тепла отвечает фольга, которая покрывает материал с обеих сторон. Помимо функции отражения тепла фольга также несет защитную функцию с точки зрения утечки вспенивающего газа. По своим свойствам фольга является практически идеальным пароизоляционным материалом, а значит, способна задерживать миграции газов во внешнюю среду из ячеек теплоизоляции.

В процессе эксплуатации легкие инертные газы замещаются на более тяжелый окружающий воздух с хорошей теплопроводностью. Это происходит у всех пористых материалов за счет диффузных процессов.

Рассмотрим в качестве примера обычный воздушный шарик, наполненный гелием, который можно сравнить с одной ячейкой вспененной теплоизоляции. Новый шарик все время стремится улететь высоко в небо. Если утром он еще висел под потолком, то со временем он постепенно опустится и будет висеть в центре комнаты, а еще через несколько часов лежать на полу. Т.е. все это время газ за счет диффузии медленно выходит из шарика, и тот теряет свою «летучесть».

Так же и с теплоизоляцией. «Шарики» (ячейки), которые ближе всего расположены к границе с окружающим воздухом постепенно изменяют свой газовый состав. Однако те «шарики», которые находятся глубоко в материале, делают это очень медленно или не делают вовсе, поскольку инертному газу очень сложно пройти огромное количество стенок соседних «шариков» и вырваться наружу.

Кроме того, поверхность теплоизоляции покрыта фольгой, препятствующей выходу газа, соответственно, теплопроводность материала (ее газовая составляющая) сохраняется.

Итоговую формулу теплопроводности PIR можно записать в виде:

Подведем итог. Теплоизоляция – это очень важный показатель. От нее зависит, насколько теплым будет ваш дом. У наиболее эффективной теплоизоляции все ее составляющие () должны быть как можно ниже. У современной изоляции на примере LOGICPIR это достигается за счет применения инертных газов, полимеров и специальных покрытий, отражающих тепловой поток. Уверены, что теперь вы не только сможете безошибочно выбрать теплоизоляционный материал, отвечающий самым высоким требованиям, но и поможете своим детям сдать физику на высший балл.

Спасибо компании «Технониколь» за помощь в подготовке материала

меди, латуни и алюминия, теплопередача

Перед тем как работать с различными металлами и сплавами, следует изучить всю информацию, касающуюся их основных характеристик. Сталь является самым распространенным металлом и применяется в различных отраслях промышленности. Важным ее показателем можно назвать теплопроводность, которая варьируется в широком диапазоне, зависит от химического состава материала и многих других показателей.

Что такое теплопроводность

Данный термин означает способность различных материалов к обмену энергией, которая в этом случае представлена теплом. При этом передача энергии проходит от более нагретой части к холодной и происходит за счет:

  1. Молекул.
  2. Атомов.
  3. Электронов и других частиц структуры металла.

Теплопроводность нержавеющей стали будет существенно отличаться от аналогичного показателя другого металла — например, коэффициент теплопроводности меди будет иным, нежели у стали.

Для обозначения этого показателя используется специальная величина, именуемая коэффициентом теплопроводности. Она характеризуется количеством теплоты, которое может пройти через материал за определенную единицу времени.

Показатели для стали

Теплопроводность может существенно отличаться в зависимости от химического состава металла. Коэффициент данной величины у стали и меди будет разным. Кроме этого, при повышении или уменьшении концентрации углерода изменяется и рассматриваемый показатель.

Существуют и другие особенности теплопроводности:

  1. Для стали, которая не имеет примесей, значение составляет 70 Вт/(м* К).
  2. У углеродистых и высоколегированных сталей проводимость намного ниже. За счет увеличения концентрации примесей она существенно снижается.
  3. Само термическое воздействие также может оказывать воздействие на структуру металла. Как правило, после нагрева структура меняет значение проводимости, что связано с изменением кристаллической решетки.

Коэффициент теплопроводности алюминия значительно выше, что связано с более низкой плотностью этого материала. Теплопроводность латуни также отличается от соответствующего показателя стали.

Влияние концентрации углерода

Концентрация углерода в стали влияет на величину теплопередачи:

  1. Низкоуглеродистые стали имеют высокий показатель проводимости. Именно поэтому они используются при изготовлении труб, которые затем применяются при создании трубопровода системы отопления. Значение коэффициента варьирует в пределе от 54 до 47 Вт/(м* К).
  2. Средним коэффициентом для распространенных углеродистых сталей является значение от 50 до 90 Вт/(м* К). Именно поэтому подобный материал используется при изготовлении деталей различных механизмов.
  3. У металлов, которые не содержат различных примесей, коэффициент составляет 64 Вт/(м* К). Это значение несущественно изменяется при термическом воздействии.

Таким образом, рассматриваемый показатель у легированных сплавов может меняться в зависимости от температуры эксплуатации.

Значение в быту и производстве

Почему важно учитывать коэффициент теплопроводности? Подобное значение указывается в различных таблицах для каждого металла и учитывается в нижеприведенных случаях:

  1. При изготовлении различных теплообменников. Тепло является одним из важных носителей энергии. Его используют для обеспечения комфортных условий проживания в жилых и иных помещениях. При создании отопительных радиаторов и бойлеров важно обеспечить быструю и полную передачу тепла от теплоносителя к конечному потребителю.
  2. При изготовлении отводящих элементов. Часто можно встретить ситуацию, когда нужно провести не подачу тепла, а отвод. Примером назовем случай отвода тепла от режущей кромки инструмента или зубьев шестерни. Для того чтобы металл не терял свои основные эксплуатационные качества, обеспечивается быстрый отвод тепловой энергии.
  3. При создании изоляционных прослоек. В некоторых случаях материал не должен проводить передачу тепловой энергии. Для подобных условий эксплуатации выбирается металл, который обладает низким коэффициентом проводимости тепла.

Определяется рассматриваемый показатель при проведении испытаний в различных условиях. Как ранее было отмечено, коэффициент проводимости тепла может зависеть от температуры эксплуатации. Поэтому в таблицах указывается несколько его значений.

Теплопроводность металлов – Энциклопедия по машиностроению XXL

Для обеспечения нормального процесса резки металл должен отвечать следующим требованиям температура его плавления должна быть выше температуры горения в кислороде температура плавления оксидов металла должна быть ниже температуры его плавления количество теплоты, выделяющейся при сгорании металла в кислородный струе, должно быть достаточным для поддержания непрерывного процесса резки теплопроводность металла не должна быть слишком высокой, в противном случае теплота слишком интенсивно отводится  
[c.208]

Экспериментальные данные для теплопроводности металлов из волокон в направлении волокон с точностью 16 % описываются эмпирической зависимостью VII. Однако эта зависимость не отражает влияния диаметра волокон и вида материала на относительную теплопроводность. Следует отметить, что зависимость VII находится в области между зависимостями I и II в широком диапазоне пористости П 0,57 превышает зависимость I незначительно.  [c.32]

В жидкостях теплота передается конвекцией и теплопроводностью в газах — в основном конвекцией и радиацией в вакууме — только радиацией. Закон теплопроводности устанавливает количественную связь между теплопроводностью металла, градиентом температуры и тепловым потоком в твердом теле.  

[c.143]

Теплопроводность Я характеризует способность тел проводить теплоту. Численно коэффициент выражает количество теплоты, протекающее через единицу изотермической поверхности в единицу времени, если изменение температуры по направлению нормали составляет 1 К на 1 см. Теплопроводность металла существенно изменяется в зависимости от температуры и химического состава материала. На рис. 5.5 показано изменение Я в зависимости от температуры.  [c.144]

Выше были сформулированы условия теплопередачи в твердых телах вследствие теплопроводности металлов. С поверхности металлов теплота передается конвективным путем или посредством радиации. Указанные процессы играют важную роль при сварке в конечном итоге вся теплота, введенная при сварке, отдается в окружающее пространство и тела остывают.  

[c.145]

Закон теплопроводности, доказанный в п. 5.1, устанавливает связь между теплопроводностью металла, градиентом температуры и тепловым потоком. Для вычисления температуры точек тела необходимо не только установить тепловой поток, проходящий через рассматриваемое сечение, но и определить количество Рис. 5.9. Накопление теплоты в теплоты, которое поступает в неко-элементе Fdx при линейном рас- торый элементарный объем тела, пространении теплоты 3 также уходит ИЗ ЭТОГО объема.  [c.150]

Весьма значительной сосредоточенностью могут обладать электронный и лазерный лучи при соответствующей фокусировке их на поверхность свариваемого тела. Концентрация энергии может быть настолько значительной, что теплопроводность металла оказывается недостаточной для отвода теплоты в глубину тела и металл закипает, испаряясь с поверхности. При расфокусировке луча или при быстром его перемещении по поверхности  

[c.155]

Пример 4. По поверхности массивного тела движется точечный источник теплоты мощностью 6000 Вт. Определить расстояние от источника теплоты до конца изотермы 47″ = 700 К. Коэффициент теплопроводности металла к = = 0,4 Вт/(см-К).  [c.171]


Наиболее заметно влияние теплопроводности металлов Я,. Увеличение теплопроводности при прочих равных условиях примерно соответствует случаю одновременного уменьшения мощности и скорости при постоянной погонной энергии сварки. Зоны, охватываемые изотермами (в дальнейшем для краткости — просто зоны ), сильно укорачиваются и несколько сужаются. В качестве примера можно сравнить между собой низкоуглеродистую и аустенитную стали, у которых теплоемкости примерно одинаковы, а теплопроводность различная (рис. 7.2, а, б,  [c.205]

Заметим, что в реальной ситуации отношение Кэл/а оказывается величиной постоянной, не зависящей ни от сорта металла, ни от температуры, только при комнатных и более высоких температурах. В промежуточной области температур (между низкими и обычными) указанное отношение зависит от сорта металла й от температуры, поскольку теплопроводность в этой области меняется с температурой не так быстро, как это следует из закона Видемана — Франца, если определять теплопроводность металлов по их электропроводности. Это отклонение от закона Видел. на — Франца связано с тем, что средние длины свободного пробега электронов, соответствующие тепло- и электропроводности, вообще говоря, различны, а не одинаковы, как это предполагается в теории. Они с достаточно большой точностью равны только при высоких температурах.  

[c.195]

В заключение отметим, что теплопроводность металлов, в общем случае складывается из теплопроводности, обусловленной фононами, и теплопроводности, обусловленной свободными электронами  [c.197]

Если принять, что фононный вклад в теплопроводность металла сравним с теплопроводностью в изоляторе, то  

[c.197]

Теплопроводность металла К в модели Друде равна  [c.154]

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ЭЛЕКТРОННАЯ  [c.256]

J. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, ЭЛЕКТРОННАЯ КОМПОНЕНТА 257  [c.257]

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ МЕТАЛЛОВ II СПЛАВОВ ЭЛЕКТРОННАЯ КОМПОНЕНТА  [c.259]

Мендельсон и Розенберг [85—87] провели многочисленные измерения теплопроводности металлов. Кроме Си, Ag и Ап, они измерили теплопроводности следующих металлов ниже 90° К.  [c.273]

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ РЕШЕТОЧНАЯ КОМПОНЕНТА  [c.280]

В случаях электропроводности металлов или теплопроводности неметаллов поле (или температурный градиент) приводит к постоянному возрастанию J, которое должно быть уравновешено процессами, в которых J не сохраняется. В случае теплопроводности металлов возрастание J уравновешивается термоэлектрическим полем, возникающим прп наложении условия, заключающегося в том, что электрический ток должен обращаться в нуль.  

[c.286]

Разделение электронной и решеточной компонент. Полная теплопроводность металла равна  [c.288]

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ МЕТАЛЛОВ Я СПЛАВОВ-, РЕШЕТОЧНАЯ КОМПОНЕНТА 291  [c.291]

В металлах теплопроводность обеспечивается главным образом за счет теплового движения электронов ( электронного газа ), которые более чем в 3000 раз легче молекул самого легкого газа — водорода. Соответственно v теплопроводность металлов много пыше, чем газов.  [c.71]

Лучшими прооодпиками теплоты являются металлы, у которых X изменяется от 3 до 418 впг1м-град. Коэффициенты теплопроводности чистых металлов, за исключением алюминия, с возрастанием температуры убывают. Теплоту в металлах переносят главным образом свободные электроны. Самым теплопроводным металлом является чистое серебро (X = 418 вт м-град).  [c.350]

Применение материалов высокой теплопроводности способствует переходу тепла из наиболее нагретых участков детали в более холодШе и уменьшению температурного” перепада. В деталях, изготовленных из материалов низкой теплопроводности, внутренний теплбперехдд усиливают введением вставок из теплопроводных металлов (алюминия, меди) или заполнением внутренних полостей жидким теплопереностаком (нацример, легкоплавким металлом).  [c.393]

Теплопроводность. Че.м больше теплопроводность материала, тем лучше отводится тепло, образующееся в масляном слое, поэтому подшипники, изготовленные из малотеплопровод-иых материалов (например, пластиков), обладают, как правило, меньше] несущей способностью. чем подшипники из теплопроводных металлов.  [c.373]

Керметы сочетают твердость и жаропрочность керамических материалов с вязкостью и теплопроводностью металлов. По твердости они зани.мают промежуточное положение между инструментальными сталями и металлскерамическими сплава.ми.  [c.548]

Теплопроводность металлов. Металлы в отличие от других твердых тел, как правило, являются хорошими проводниками теплоты и электричества. Этот факт позволил П. Друде (1900) сделать первые заключения о механизме передачи теплоты в металлах, связав его с наличием в них большого числа свободных электронов, являющихся носителями электричества. Друде и Ло-рентц разработали теорию электро- и теплопроводности, хорошо объясняющую закон Видемана — Франца, установленный экспериментально еще в 1853 г., согласно которому отношение теплопроводности К к удельной электропроводности а для большинства металлов пропорционально температуре Т, при этом коэффициент (пропорциональности L одинаков для всех металлов  [c.192]


Для качественной оценки поведения теплопроводности металлов в зависимости от температуры снова воспользуемся формулой /Сэл= /зСуир1зл>. (6.103)  [c.195]
Физика твердого тела (1985) — [ c.192 , c.195 ]

Физика низких температур (1956) — [ c.256 , c.589 ]

Справочник машиностроителя Том 2 (1955) — [ c.120 , c.122 ]

Справочник машиностроителя Том 2 Изд.3 (1963) — [ c.188 , c.189 ]

Справочник машиностроителя Том 6 Издание 2 (0) — [ c.2 , c.120 , c.122 ]

Физика твердого тела Т.2 (0) — [ c.36 , c.40 , c.45 ]

Справочник азотчика том №2 (1969) — [ c.120 , c.122 , c.253 , c.293 , c.386 ]

Физика твердого тела Т.1 (0) — [ c.36 , c.40 , c.45 ]



Теплопроводные материалы для радиоэлектроники

Теплопроводные материалы широко применяются в радиоэлектронной промышленности для монтажа теплоотводящих или терморегистрирующих устройств. Это могут быть модули охлаждения, термоиндикаторы, теплоотводящие детали из фольги, радиаторы силовых приборов и микроконтроллеров, усилители шлейфовых проводов и др. В качестве теплопроводных материалов применяются пасты и прокладки. Cегодня же на смену им приходят новые материалы.

В теории эффективный теплоотвод зависит от баланса двух параметров: смачиваемость и проводимость материала. Общая формула выглядит так:

Q = (k/t) AdT
Q — теплоотдача в Вт
k — теплопроводность Вт/м-К
А — площадь (100% смачиваемость) х % смачиваемости
t — толщина
dT — температура нагретой стороны — температура холодной стороны

Выбор того или иного теплопередающего материала (подложка, лента, паста.) основан на множестве факторов: мягкость, заполняемость рельефа, толщина, адгезивные свойства, смачиваемость, эффективное термосопротивление. Но при выборе теплопроводящего материала необходимо достичь баланса трех основных параметров. Во-первых, это толщина. В большинстве случаев, чем тоньше материал, тем лучше. Однако, слишком тонкие теплопроводящие материалы имеют худшую смачиваемость, поскольку не могут должным образом заполнить все неровности поверхности. Вторым ключевым параметром является смачиваемость контактной поверхности. Чем мягче материал, тем выше смачиваемость. И последний параметр — это теплопроводность. В общем случае, чем выше она, тем лучше. При этом следует учитывать, что с повышением теплопроводности увеличивается жесткость подложки, поскольку увеличивается количество наполнителя в ней, а это может негативно сказаться на смачиваемости поверхности. Основная задача разработчика заключается в поиске оптимального баланса между этими параметрами в зависимости от особенностей применения.

Сегодня на рынке представлено множество решений для теплоотвода, от жидкостей до лент и подложек. Сравним их основные преимущества и недостатки.

Материал Теплопроводность,
по отношению к воздуху*
Преимущества Недостатки Серии 3М
Паста 20-185Х Тонкие, недорогие
Низкий импеданс
Хорошая смачиваемость
Тяжелые
Не имеют адгезии, поэтому требуется механическое усилие монтажа
TCG-2035/
TCG-2031
Жидкости 20-125Х Низкий импеданс
Высокая прочность соединения
Хорошая смачиваемость
Тяжелые
Небольшой срок хранения
Требуют время отвердения и крепежной оснастки
 
Фазовые изменения 20-125Х Хорошая смачиваемость
Легче, чем пасты
Низкий импеданс
Нет адгезии
Требуют механического монтажа
Требуют нагрева
 
Ленты 20-40Х Хорошая смачиваемость
Не требуют крепежа
Простота использования
Обычно применения до 10-15 Вт 8810
8904
Подложки 35-200Х Повышенная толщина
Мягкие
Хорошее заполнение неровностей
Малая адгезия
Требуют дополнительного крепежа
Стоимость

5590Н
5570
5574
5589

Жидкий металл 500-1000Х Малая толщина
Высокая теплопроводность
Хорошее заполнение неровностей
Сложность нанесения
Низкая вязкость в расплавленном состоянии
Стоимость
Коэффициент теплового расширения
 
Теплопроводные ленты 10-1000Х Теплопроводность графита
Мягкие
Вырезка в любую форму
Ремонтопригодные
80-90% от эффективности графитовой ленты 9876

Из сравнительной таблицы видно, что максимальный термоперенос обеспечивают жидкий металл и графитовые ленты. Например, жидкий металл ЖМ-6 имеет теплопроводность 34 Вт/(м•К), а оригинальный Coollaboratory Liquid Ultra в два раза выше. Но жидкий металл имеет значительные ограничения по возможностям монтажа. Во-первых, он наносится методом скальпирования, т.е. очень тонким слоем, обеспечить равномерность которого достаточно трудно. Если металл попадает на другие поверхности, очистить их уже практически невозможно. Во-вторых, его необходимо равномерно и плотно нанести на всю площадь, иначе эффективность охлаждения значительно снизится. Поэтому на неровных поверхностях, где возможно образование пустот, он работать не будет.

Компания 3М предлагает альтернативный вариант охлаждения кристаллов процессоров — акриловую подложку 5590Н. Она мягкая и обеспечивает дополнительные функции демпфера, ее можно удалить без последующей очистки. Теплопроводность составляет 3 Вт/(м•К).

Сегодня на российском рынке уже используются несколько теплопроводных материалов производства 3М: двусторонняя подложка 8810, клейкая лента для светодиодов 8940 и подложка «терможвачка» 5590.

Теплопроводящие ленты 3М

Толщина, мм Стандартные С высокой адгезией и смачиваемостью С высокой адгезией С повышенной адгезией UL 94 V-2 Несрываемые UL 94 V-0
0,05 9882 8802      
0,13 9885 8805   8708-013  
0,17         8943 (без UL94)
0,19         8940
0,2         8904-02
0,25   8810 TM-670SA   8904-025
0,3       8910-03  
0,38   8815 TM-671SA    
0,5   8820 TM-672SA   8904-05

Рассмотрим особенности теплопроводных лент на примере 8810.

8810 — это теплопроводящая лента толщиной всего 250 мкм с акриловым адгезивом, она показывает отличные термопроводные и электроизоляционные свойства при высокой адгезии к радиатору.

Лента 8810 имеет три слоя: слой акрилового адгезива с керамическим наполнителем и два слоя лавсанового лайнера. Акриловый состав отвечает за адгезивные свойства материалы, т.е. за качество его крепления, а керамический наполнитель обеспечивает теплоперенос.

Эффективность теплоотвода, в первую очередь, зависит от качества контакта с поверхностью, а она, в свою очередь, характеризуется таким свойством, как смачиваемость. Это способность адгезива растекаться по всей поверхности субстрата, чтобы между адгезивом и этой поверхностью не возникли воздушные пустоты.
Подложки серии 8810 имеют повышенную толщину, за счет чего более плотно прилегают к поверхности радиатора и заполняют неровности его микрорельефа. На рисунке приведены результаты теста на смачиваемость подложек серии 88хх и подложки конкурента. После приложения усилия в 50 psi в течение 10 секунд подложка 8810 демонстрирует смачиваемость в 87,2% по сравнению с 16,1% конкурента.

Рассмотрим работу подложек 8810 в критических условиях температурной перегрузки. Как известно, пасты не восстанавливают свою теплопроводность после перегрузок, они просто засыхают.

Подложки 8810 могут кратковременно работать при температурах 125-150°С (часы и дни), стандартная рабочая температура для них составляет 90-100°С.

На рисунке показан график испытаний на ударную прочность, изменение термосопротивления при резких скачках температуры в диапазоне −55…+125оС с цикличностью 3 часа. По результатам после 10,000 часов испытаний термосопротивление подложки 8810 не изменилось.

Адгезив ленты 8810 имеет достаточную начальную адгезию, она может составлять от 20 до 50% от конечной прочности. Максимум адгезии достигается через 24 часа.

На графике показана зависимость процента смачиваемости (площадь рабочего контакта) от температуры кристалла для трех компонентов разной мощности, 2, 10 и 20 Вт. Здесь видно, что даже при 30-40% контакте с подложкой уже достигается максимальный теплоотвод для маломощных приборов, устройства с высокой теплоотдачей, до 20 Вт требуют обеспечения максимального контакта с поверхностью.

На следующем графике показана прочность на отрыв и усилие сдирания для обычной теплопроводящей ленты, ленты 3М и ленты серии VHB также от 3М. Столбики разных цветов указывают на температурные режимы.

Удобны и эффективны подложки 8810 при монтаже. Подложка имеет два защитных лайнера, удалив первый можно приклеить подложку к первой поверхности, удалив второй, сборка крепится ко второй поверхности. Такой монтаж не требует крепежных элементов (например, винтов для транзисторов) и увеличивает скорость сборочных операций. Немаловажным является и тот факт, что подложки можно удалить (т.е. они ремонтопригодны), при этом поверхность радиатора останется чистой. Подложки можно монтировать не только к радиаторами, но и напрямую к печатным платам и корпусам.

Краткие преимущества подложек 8810

• Малая толщина 250 мкм;
• Высокая адгезия, отличные изоляционные свойства;
• Не имеет цикла отвержения, максимальные характеристики через 24 часа;
• Теплопроводность: 0,6 Вт/м-К;
• Мягкая подложка хорошо заполняет неровности рельефа, идеально для материалов с низкой поверхностной энергией;
• Отличная смачиваемость поверхности без «воздушных мостов»;
• Отличная стойкость на сдвиг;
• Диэлектрическая прочность 26 кВ/мм;
• Стойкость к перегрузкам: не высыхает и не теряет свойств после пикового нагрева;
• Быстрый монтаж, простота сборочных операций, не требует крепежа;
• Выпускается в листах для вырубки различных форм.

Характеристики

• Теплопроводность: 0,6 Вт/м-К;
• Диэлектрическая проницаемость: 100 МГц;
• Диэлектрическая прочность >26 кВ/мм;
• Адгезив: акриловый с керамическим наполнителем;
• Толщина: 250 мкм, защитный лайнер 50 мкм;
• Цвет: белый;
• Срок хранения: 24 месяца;
• Прочность за сдвиг (статический): 1000 г (удерживается 10,000 минут) при t 22-70°С;
• Прочность за сдвиг (динамический): 1008 г при t 22°С, 216 г при t 70°С.

Теплопроводность металлов и сплавов, коэффициент теплопроводности

Теплопроводность металлов в зависимости от температуры

В таблице представлена теплопроводность металлов в зависимости от температуры при отрицательных и положительных температурах (в интервале от -200 до 2400°C).

Таблица теплопроводности металлов содержит значения теплопроводности следующих чистых металлов: алюминий Al, кадмий Cd, натрий Na, серебро Ag, калий K, никель Ni, свинец Pb, кобальт Co, бериллий Be, литий Li, сурьма Sb, висмут Bi, магний Mg, цинк Zn, вольфрам W, олово Sn, уран U, железо Fe, палладий Pd, цирконий Zr, марганец Mn, платина Pt, золото Au, медь Cu, родий Rh, таллий Tl, молибден Mo, тантал Ta, иридий Ir.

Следует отметить, что теплопроводность металлов изменяется в широких пределах и может отличаться в десятки раз в одних и тех же условиях. Например, из приведенных в таблице металлов, наибольшей теплопроводностью обладает такой металл, как серебро Ag — его коэффициент теплопроводности равен 392 Вт/(м·град) при 100°С и это самый теплопроводный металл. Наименьшее значение теплопроводности при этой же температуре соответствует металлу висмут Bi с теплопроводностью всего 7,7 Вт/(м·град).

Теплопроводность большинства металлов при нагревании снижается. Их максимальная теплопроводность достигается при низких отрицательных температурах. Например, при температуре минус 100°С серебро имеет теплопроводность 419,8, а висмут — 11,9 Вт/(м·град).

Примечание: В таблице теплопроводности также даны значения теплопроводности металлов сверх-высокой чистоты (до 99,999%). Значение коэффициента теплопроводности в таблице указано в размерности Вт/(м·град).

Теплопрово́дность — способность материальных тел проводить энергию (теплоту) от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела, осуществляемому хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т. п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.

Теплопроводностью называется также количественная характеристика способности тела проводить тепло. В сравнении тепловых цепей с электрическими это аналог проводимости.

Количественно способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К). В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт/(м·K).

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием гипотетического теплорода от одного тела к другому. Однако с развитием молекулярно-кинетической теории явление теплопроводности получило своё объяснение на основе взаимодействия частиц вещества. Молекулы в более нагретых частях тела движутся быстрее и передают энергию посредством столкновений медленным частицам в более холодных частях тела.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т.е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Таблица 1

Металл Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С
— 100 100 300 700
Алюминий 2,45 2,38 2,30 2,26 0,9
Бериллий 4,1 2,3 1,7 1,25 0,9
Ванадий 0,31 0,34
Висмут 0,11 0,08 0,07 0,11 0,15
Вольфрам 2,05 1,90 1,65 1,45 1,2
Гафний 0,22 0,21
Железо 0,94 0,76 0,69 0,55 0,34
Золото 3,3 3,1 3,1
Индий 0,25
Иридий 1,51 1,48 1,43
Кадмий 0,96 0,92 0,90 0,95 0,44 (400°)
Калий 0,99 0,42 0,34
Кальций 0,98
Кобальт 0,69
Литий 0,71 0,73
Магний 1,6 1,5 1,5 1,45
Медь 4,05 3,85 3,82 3,76 3,50
Молибден 1,4 1,43 1,04 (1000°)
Натрий 1,35 1,35 0,85 0,76 0,60
Никель 0,97 0,91 0,83 0,64 0,66
Ниобий 0,49 0,49 0,51 0,56
Олово 0,74 0,64 0,60 0,33
Палладий 0,69 0,67 0,74
Платина 0,68 0,69 0,72 0,76 0,84
Рений 0,71
Родий 1,54 1,52 1,47
Ртуть 0,33 0,09 0.1 0,115
Свинец 0,37 0,35 0,335 0,315 0,19
Серебро 4,22 4,18 4,17 3,62
Сурьма 0,23 0,18 0,17 0,17 0,21
Таллий 0,41 0,43 0,49 0,25 (400 0)
Тантал 0,54 0,54
Титан 0,16 0,15
Торий 0,41 0,39 0,40 0,45
Уран 0,24 0,26 0,31 0,40
Хром 0,86 0,85 0,80 0,63
Цинк 1,14 1,13 1,09 1,00 0,56
Цирконий 0,21 0,20 0,19

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

Обычное железо и цветные металлы имеют разное строение молекул и атомов. Это позволяет им отличаться друг от друга не только механическими, но и свойствами теплопроводности, что, в свою очередь, влияет на применение тех или иных металлов в различных отраслях хозяйства.

Таблица 2

Сталь имеет коэффициент теплопроводности, при температуре окружающей среды 0 град. (С), равный 63, а при увеличении градуса до 600, он снижается до 21 Вт/м*град. Алюминий, в таких же условиях, наоборот – увеличит значение от 202 до 422 Вт/м*град. Сплавы из алюминия, будут также повышать теплопроводность, по мере увеличения температуры. Только величина коэффициента будет на порядок ниже, в зависимости от количества примесей, и колебаться в пределах от 100 до 180 единиц.

Медь, при изменении температуры в тех же пределах, будет уменьшать теплопроводность от 393 до 354 Вт/м*град. При этом, медь содержащие сплавы латуни будут иметь такие же свойства, как и алюминиевые, а значение теплопроводности будет изменяться от 100 до 200 единиц, в зависимости от количества цинка и других примесей в составе сплава латуни.

Коэффициент теплопроводности чистого никеля считается низким, он будет менять свое значение от 67 до 57 Вт/м*град. Сплавы с содержанием никеля, будут также иметь коэффициент с пониженным значением, который, благодаря содержанию железа и цинка, колеблется от 20 до 50 Вт/м*град. А наличие хрома, позволит понизить теплопроводность в металлах до 12 единиц, с небольшим увеличением этой величины, при нагреве.

Коэффициенты теплопроводности различных веществ

Графен4840 ± 440 — 5300 ± 480
Алмаз1001—2600
Графит278,4—2435
Арсенид бора200—2000
Карбид кремния490
Серебро430
Медь401
Оксид бериллия370
Золото320
Алюминий202—236
Нитрид алюминия200
Нитрид бора180
Кремний150
Латунь97—111
Хром107
Железо92
Платина70
Олово67
Оксид цинка54
Сталь нелегированная47—58
Свинец35,3
Сталь нержавеющая (аустенитная)15
Кварц8
Термопасты высокого качества5—6
Гранит2,4
Бетон сплошной1,75
Бетон на гравии или щебне из природного камня1,51
Базальт1,3
Стекло1—1,15
Термопаста КПТ-80,7
Бетон на песке0,7
Вода при нормальных условиях0,6
Кирпич строительный0,2—0,7
Силиконовое масло0,16
Пенобетон0,05—0,3
Газобетон0,1—0,3
Древесина0,15
Нефтяные масла0,12
Свежий снег0,10—0,15
Пенополистирол (горючесть Г1)0,038—0,052
Экструдированный пенополистирол (горючесть Г3 и Г4)0,029—0,032
Стекловата0,032—0,041
Каменная вата0,034—0,039
Воздух (300 K, 100 кПа)0,022
Аэрогель0,017
Аргон (273—320 K, 100 кПа)0,017
Аргон (240—273 K, 100 кПа)0,015
Вакуум (абсолютный)0 (строго)

Также нужно учитывать передачу тепла из-за конвекции молекул и излучения. Например, при полной нетеплопроводности вакуума, тепловая энергия передаётся излучением (Солнце, инфракрасные теплогенераторы). В газах и жидкостях происходит перемешивание разнотемпературных слоёв естественным путём или искусственно (примеры принудительного перемешивания — фены, естественного — электрочайники). Также в конденсированных средах возможно «перепрыгивание» фононов из одного твердого тела в другое через субмикронные зазоры, что способствует распространению звуковых волн и тепловой энергии, даже если зазоры представляют собой идеальный вакуум.

Влияние концентрации углерода

Концентрация углерода в стали влияет на величину теплопередачи:

  1. Низкоуглеродистые стали имеют высокий показатель проводимости. Именно поэтому они используются при изготовлении труб, которые затем применяются при создании трубопровода системы отопления. Значение коэффициента варьирует в пределе от 54 до 47 Вт/(м* К).
  2. Средним коэффициентом для распространенных углеродистых сталей является значение от 50 до 90 Вт/(м* К). Именно поэтому подобный материал используется при изготовлении деталей различных механизмов.
  3. У металлов, которые не содержат различных примесей, коэффициент составляет 64 Вт/(м* К). Это значение несущественно изменяется при термическом воздействии.

От чего зависит показатель теплопроводности

Изучая способность передачи тепла металлическими изделиями выявлено, что теплопроводность зависит от:

  • вида металла;
  • химического состава;
  • пористости;
  • размеров.

Металлы имеют различное строение кристаллической решетки, а это может изменить теплопроводность материала. Так, например, у стали и алюминия, особенности строения микрочастиц влияют по-разному на скорость передачи тепловой энергии через них.

Коэффициент теплопроводности может иметь различные значения для одного и того же металла при изменении температуры воздействия. Это связано с тем, что у разных металлов градус плавления отличается, а значит, при других параметрах окружающей среды, свойства материалов также будут отличаться, а это отразится на теплопроводности.

Закон теплопроводности Фурье

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

q→=−ϰgrad(T),{\displaystyle {\vec {q}}=-\varkappa \,\mathrm {grad} (T),}

где q→{\displaystyle {\vec {q}}} — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, ϰ{\displaystyle \varkappa } — коэффициент теплопроводности (удельная теплопроводность), T{\displaystyle T} — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad(T){\displaystyle \mathrm {grad} (T)} (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

P=−ϰSΔTl,{\displaystyle P=-\varkappa {\frac {S\Delta T}{l}},} [Вт/(м·К) · (м2·К)/м = Вт/(м·К) · (м·К) = Вт]

где P{\displaystyle P} — полная мощность тепловых потерь, S{\displaystyle S} — площадь сечения параллелепипеда, ΔT{\displaystyle \Delta T} — перепад температур граней, l{\displaystyle l} — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.{2}}}{\sqrt {\frac {RT}{\mu }}},}

где i{\displaystyle i} — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул (для двухатомного газа i=5{\displaystyle i=5}, для одноатомного i=3{\displaystyle i=3}), k{\displaystyle k} — постоянная Больцмана, μ{\displaystyle \mu } — молярная масса, T{\displaystyle T} — абсолютная температура, d{\displaystyle d} — эффективный (газокинетический) диаметр молекул, R{\displaystyle R} — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — у радона, из нерадиоактивных газов — у ксенона).

Теплопроводность в сильно разреженных газах

Приведённое выше выражение для коэффициента теплопроводности в газах не зависит от давления. Однако если газ сильно разрежен, то длина свободного пробега определяется не столкновениями молекул друг с другом, а их столкновениями со стенками сосуда. Состояние газа, при котором длина свободного пробега молекул ограничивается размерами сосуда называют высоким вакуумом. При высоком вакууме теплопроводность убывает пропорционально плотности вещества (то есть пропорциональна давлению в системе): ϰ∼13ρcvlv¯∝P{\displaystyle \varkappa \sim {\frac {1}{3}}\rho c_{v}l{\bar {v}}\propto P}, где l{\displaystyle l} — размер сосуда, P{\displaystyle P} — давление.

Таким образом коэффициент теплопроводности вакуума тем ближе к нулю, чем глубже вакуум. Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, энергия в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотерь стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.

Коэффициенты теплопередачи сталей

Способность передавать тепло для сталей зависит от двух главных факторов: состава и температуры.

Простые углеродные стали при увеличении содержания углерода снижают свой удельный вес, в соответствии с которым также уменьшается и их способность переносить тепло от 54 до 36 Вт/(м*К) при изменении процента углерода в стали от 0,5 до 1,5%.

Нержавеющие стали содержат в своем составе хром (10% и больше), которые вместе с углеродом образует сложные карбиды, препятствующие окислению материала, а также повышает электродный потенциал металла. Теплопроводность нержавейки невелика в сравнении с другими сталями и колеблется от 15 до 30 Вт/(м*К) в зависимости от ее состава. Жаропрочные хромоникелевые стали обладают еще более низкими значениями этого коэффициента (11—19 Вт/(м*К).

Другим классом являются оцинкованные стали с удельным весом 7 850 кг/м3, которые получают путем нанесения покрытий на сталь, состоящих из железа и цинка. Так как цинк легче проводит тепло, чем железо, то и теплопроводность оцинкованной стали будет относительно высокой в сравнении с другими классами стали. Она колеблется от 47 до 58 Вт/(м*К).

Теплопроводность стали при различных температурах, как правило, не изменяется сильно. Например, коэффициент теплопроводности стали 20 при увеличении температуры от комнатной до 1200 °C снижается от 86 до 30 Вт/(м*К), а для марки стали 08Х13 увеличение температуры от 100 до 900 °C не изменяет ее коэффициент теплопроводности (27—28 Вт/(м*К).

Теплопроводность латуни и бронзы

В таблице приведены значения теплопроводности латуни, бронзы, а также медно-никелевых сплавов (константана, копели, манганина и др.) в зависимости от температуры — в интервале от 4 до 1273 К.

Теплопроводность латуни, бронзы и других сплавов на основе меди при нагревании увеличивается. По данным таблицы, наибольшей теплопроводностью из рассмотренных сплавов при комнатной температуре обладает латунь Л96. Ее теплопроводность при температуре 300 К (27°С) равна 244 Вт/(м·град).

Также к медным сплавам с высокой теплопроводностью можно отнести: латунь ЛС59-1, томпак Л96 и Л90, томпак оловянистый ЛТО90-1, томпак прокатный РТ-90. Кроме того, теплопроводность латуни в основном выше теплопроводности бронзы. Следует отметить, что к бронзам с высокой теплопроводностью относятся: фосфористая, хромистая и бериллиевая бронзы, а также бронза БрА5.

Медным сплавом с наименьшей теплопроводностью является марганцовистая бронза — ее коэффициент теплопроводности при температуре 27°С равен 9,6 Вт/(м·град).

Теплопроводность медных сплавов всегда ниже теплопроводности чистой меди при прочих равных условиях. Кроме того, теплопроводность медно-никелевых сплавов имеет особенно низкое значение. Самым теплопроводным из них при комнатной температуре является мельхиор МНЖМц 30-0,8-1 с теплопроводностью 30 Вт/(м·град).

Таблица теплопроводности латуни, бронзы и медно-никелевых сплавов
СплавТемпература, КТеплопроводность, Вт/(м·град)
Медно-никелевые сплавы
Бериллиевая медь300111
Константан зарубежного производства4…10…20…40…80…3000,8…3,5…8,8…13…18…23
Константан МНМц40-1,5273…473…573…67321…26…31…37
Копель МНМц43-0,5473…127325…58
Манганин зарубежного производства4…10…40…80…150…3000,5…2…7…13…16…22
Манганин МНМц 3-12273…57322…36
Мельхиор МНЖМц 30-0,8-130030
Нейзильбер300…400…500…600…70023…31…39…45…49
Латунь
Автоматная латунь UNS C36000300115
Л62300…600…900110…160…200
Л68 латунь деформированная80…150…300…90071…84…110…120
Л80 полутомпак300…600…900110…120…140
Л90273…373…473…573…673…773…873114…126…142…157…175…188…203
Л96 томпак волоченый300…400…500…600…700…800244…245…246…250…255…260
ЛАН59-3-2 латунь алюминиево-никелевая300…600…90084…120…150
ЛМЦ58-2 латунь марганцовистая300…600…90070…100…120
ЛО62-1 оловянистая30099
ЛО70-1 оловянистая300…60092…140
ЛС59-1 латунь отожженая4…10…20…40…80…3003,4…10…19…34…54…120
ЛС59-1В латунь свинцовистая300…600…900110…140…180
ЛТО90-1 томпак оловянистый300…400…500…600…700…800…900124…141…157…174…194…209…222
Бронза
БрА5300…400…500…600…700…800…900105…114…124…133…141…148…153
БрА7300…400…500…600…700…800…90097…105…114…122…129…135…141
БрАЖМЦ10-3-1,5300…600…80059…77…84
БрАЖН10-4-4300…400…50075…87…97
БрАЖН11-6-6300…400…500…600…700…80064…71…77…82…87…94
БрБ2, отожженая при 573К4…10…20…40…802,3…5…11…21…37
БрКд293340
БрКМЦ3-1300…400…500…600…70042…50…55…54…54
БрМЦ-5300…400…500…600…70094…103…112…122…127
БрМЦС8-20300…400…500…600…700…800…90032…37…43…46…49…51…53
БрО10300…400…50048…52…56
БрОС10-10300…400…600…80045…51…61…67
БрОС5-25300…400…500…600…700…800…90058…64…71…77…80…83…85
БрОФ10-1300…400…500…600…700…800…90034…38…43…46…49…51…52
БрОЦ10-2300…400…500…600…700…800…90055…56…63…68…72…75…77
БрОЦ4-3300…400…500…600…700…800…90084…93…101…108…114…120…124
БрОЦ6-6-3300…400…500…600…700…800…90064…71…77…82…87…91…93
БрОЦ8-4300…400…500…600…700…800…90068…77…83…88…93…96…100
Бронза алюминиевая30056
Бронза бериллиевая состаренная20…80…150…30018…65…110…170
Бронза марганцовистая3009,6
Бронза свинцовистая производственная30026
Бронза фосфористая 10%30050
Бронза фосфористая отожженая20…80…150…3006…20…77…190
Бронза хромистая UNS C18200300171

Примечание: Температура в таблице дана в градусах Кельвина!

Значение в быту и производстве

Применение теплопроводности при строительстве


У каждого материала имеется свой показатель теплопроводности. Чем ее значение ниже, тем, соответственно ниже уровень теплообмена между внешней и внутренней средой. Это означает то, что в здании, сооруженном из материала с низкой теплопроводностью, зимой будет тепло, а летом прохладно.

Тепловые потери по швам панельного дома

При сооружении различных зданий, в том числе и жилые здания, без знаний о теплопроводности стройматериалов не обойтись. При проектировании строительных сооружений необходимо учитывать данные о свойствах таких материалов как – бетон, стекло, минеральная вата и многих других. Среди них предельная теплопроводность принадлежит бетону, между тем, у древесины она в 6 раз меньше.

Системы отопления


Ключевая задача любой отопительной системы – это перенос тепловой энергии от теплоносителя в помещения. Для такого обогрева применяют батареи или радиаторы отопления. Они необходимы для передачи тепловой энергии в помещения.

  • Радиатор отопления – это конструкция внутри, которой перемещается теплоноситель. К основным характеристикам этого изделия относят:материал, из которого оно изготовлено;
  • вид конструкции;
  • размеры, в том числе и количество секций;
  • показатели теплоотдачи.

Именно теплоотдача и есть ключевой параметр. Все дело в том, что определяет объем энергии, которое передается от радиатора в помещение. Чем больше этот показатель, тем ниже будут потери тепла.Существуют справочные таблицы, определяющие материалы, оптимальные для использования в отопительных системах. Из данных, которые в них размещены, становится ясно, что самым эффективным материалом считается медь. Но, вследствие ее высокой цены и определенных технологических сложностей, связанных с обработкой меди их применяемость не так высока.

Биметаллический радиатор

Именно поэтому все чаще применяют модели, изготовленные из стальных или алюминиевых сплавов. Нередко применяют и сочетание различных материалов, например, стали и алюминия.Каждый изготовитель радиаторов, при маркировке готовых изделий должен указывать такую характеристику, как мощность тепловой отдачи.На рынке отопительных систем можно приобрести радиаторы, изготовленные из чугуна, стали, алюминия и биметалла.

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями. Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину. Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Зачем считать теплоотдачу

Расчет коэффициента теплопередачи для стальных труб и изделий из них поможет определить, сколько килокалорий или Джоулей от внутреннего теплоносителя они способны передать в атмосферу. При проектировании отопления после такого расчета легко вычислить требуемый диаметр стальной трубы. Если правильно все сделать, эффективность обогревателей будет максимальной.

Иногда точно такой же расчет теплоотдачи стальных труб нужен для обратного – подобрать изолирующий материал, который сможет препятствовать потерям. Все зависит от назначения и условий работы исследуемого трубопровода.

В упрощенном виде формула теплопроводности выглядит так:

Для тех, кто подзабыл курс физики за 7-й класс, напомним значения этих символов:

  • k – коэффициент теплопередачи стали трубы. Он зависит от особенностей материала, толщины стенки и завязан на величину теплового напора.
  • F – площадь поверхности трубы. Если подведено сразу несколько ниток трубопровода, то учитывается суммарная площадь поверхностей.
  • Δt – тепловой напор, учитывающий разницу температур атмосферы и теплоносителя.

Говоря проще, теплоотдача стальной трубы напрямую зависит от ее размеров и степени нагрева по сравнению с внешней средой. Чем выше эти показатели, тем больше тепловой энергии она передаст.

Теплоотдача стальной трубы во многом зависит от ее толщины Тепловой напор тоже рассчитывается для каждого конкретного случая. Здесь нужно дополнительно учитывать усредненную температуру горячей воды на входе и выходе из отопительного прибора (коэффициент теплоотдачи воды отличается от того же показателя для стали). Для предварительных расчетов Δt согласно СНиП принимают равным 55° С.

У какого металла лучшая теплопроводность

На чтение 14 мин Просмотров 127 Опубликовано

  1. Теплопроводность металлов в зависимости от температуры
  2. Добавить комментарий Отменить ответ
  3. Теплопроводность строительных материалов, их плотность и теплоемкость
  4. Плотность воды, теплопроводность и физические свойства h3O
  5. Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость
  6. Теплопроводность стали и чугуна. Теплофизические свойства стали
  7. Оргстекло: тепловые и механические характеристики
  8. Физические свойства технической соли
  9. Характеристики теплоизоляционных плит Изорок (Isoroc)
  10. Удельное электрическое сопротивление стали при различных температурах
  11. Таблица плотности веществ
  12. Теплофизические свойства, теплопроводность сахарных растворов
  13. Теплопроводность горных пород и минералов, их плотность и теплоемкость
  14. Универсальность труб из поливинилхлорида. Свойства ПВХ
  15. Физические свойства натрия: плотность, теплоемкость, теплопроводность
  16. Плотность водных растворов солей, кислот и оснований
  17. Плотность рыбы, икры, свойства продуктов переработки рыбы
  18. Плотность керосина, его теплоемкость и вязкость
  19. Рабочая температура нержавеющей стали, температура применения жаропрочных сталей и сплавов
  20. Что такое теплопроводность и для чего нужна
  21. Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности
  22. От чего зависит показатель теплопроводности
  23. Методы измерения
  24. Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов
  25. Применение
  26. Что такое теплопроводность и для чего нужна
  27. Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности
  28. От чего зависит показатель теплопроводности
  29. Методы измерения
  30. Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов
  31. Применение

В таблице представлена теплопроводность металлов в зависимости от температуры при отрицательных и положительных температурах (в интервале от -200 до 2400°C).

Таблица теплопроводности металлов содержит значения теплопроводности следующих чистых металлов: алюминий Al, кадмий Cd, натрий Na, серебро Ag, калий K, никель Ni, свинец Pb, кобальт Co, бериллий Be, литий Li, сурьма Sb, висмут Bi, магний Mg, цинк Zn, вольфрам W, олово Sn, уран U, железо Fe, палладий Pd, цирконий Zr, марганец Mn, платина Pt, золото Au, медь Cu, родий Rh, таллий Tl, молибден Mo, тантал Ta, иридий Ir.

Следует отметить, что теплопроводность металлов изменяется в широких пределах и может отличаться в десятки раз в одних и тех же условиях. Например, из приведенных в таблице металлов, наибольшей теплопроводностью обладает такой металл, как серебро Ag — его коэффициент теплопроводности равен 392 Вт/(м·град) при 100°С и это самый теплопроводный металл. Наименьшее значение теплопроводности при этой же температуре соответствует металлу висмут Bi с теплопроводностью всего 7,7 Вт/(м·град).

Теплопроводность большинства металлов при нагревании снижается. Их максимальная теплопроводность достигается при низких отрицательных температурах. Например, при температуре минус 100°С серебро имеет теплопроводность 419,8, а висмут — 11,9 Вт/(м·град).

Примечание: В таблице также даны значения теплопроводности металлов сверх-высокой чистоты (до 99,999%). Значение коэффициента теплопроводности в таблице указано в размерности Вт/(м·град).

  • Теплофизические свойства и температура замерзания водных растворов NaCl и CaCl2
  • Теплофизические свойства, состав и теплопроводность алюминиевых сплавов

Читайте также

Добавить комментарий

Отменить ответ

Теплопроводность строительных материалов, их плотность и теплоемкость

Плотность, теплопроводность и удельная теплоемкость строительных и других популярных материалов. Более 400 материалов в таблице!

Плотность воды, теплопроводность и физические свойства h3O

Подробные таблицы значений плотности воды, ее теплопроводности и других теплофизических свойств в зависимости от температуры…

Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость

Таблицы физических свойств воздуха: плотность воздуха, его удельная теплоемкость и вязкость в зависимости от температуры…

Теплопроводность стали и чугуна. Теплофизические свойства стали

Теплопроводность стали и чугуна, физические свойства стали в таблицах при различной температуре…

Оргстекло: тепловые и механические характеристики

Рассмотрены тепловые, механические, оптические и электрические характеристики органического стекла…

Физические свойства технической соли

Насыпная плотность, удельная теплоемкость, коэффициент теплопроводности и другие физические свойства технической соли…

Характеристики теплоизоляционных плит Изорок (Isoroc)

Плотность, коэффициент теплопроводности и другие важнейшие характеристики теплоизоляционных плит Изорок различных модификаций…

Удельное электрическое сопротивление стали при различных температурах

Представлены таблицы значений удельного электрического сопротивления сталей различных типов и марок при температурах от 0 до 1350°С…

Таблица плотности веществ

Представлена таблица плотности веществ при комнатной температуре: плотность более 500 веществ и материалов (пластик, металлы, минералы, пищевые продукты…

Теплофизические свойства, теплопроводность сахарных растворов

Плотность сахарного раствора Дана таблица значений плотности сахарного раствора в зависимости от температуры и содержания сахара…

Теплопроводность горных пород и минералов, их плотность и теплоемкость

Представлена плотность горных пород и минералов, их теплопроводность, удельная теплоемкость и другие теплофизические свойства…

Универсальность труб из поливинилхлорида. Свойства ПВХ

Обзор особенностей труб ПВХ: характеристики, области применения. Тепловые и физические свойства поливинилхлорида…

Физические свойства натрия: плотность, теплоемкость, теплопроводность

В таблицах представлены физические свойства натрия в зависимости от температуры в интервале от 50 до…

Плотность водных растворов солей, кислот и оснований

В таблице представлены значения отношения плотности водных растворов кислот, солей, оксидов, оснований к плотности воды…

Плотность рыбы, икры, свойства продуктов переработки рыбы

Представлены значения плотности, теплопроводности, удельной теплоемкости рыбы, икры, фарша и других рыбных продуктов…

Плотность керосина, его теплоемкость и вязкость

Плотность керосина в зависимости от температуры Приведена таблица значений плотности жидкого керосина марки Т-1 в…

Рабочая температура нержавеющей стали, температура применения жаропрочных сталей и сплавов

Максимальная температура применения нержавеющей, жаропрочной и жаростойкой стали распространенных марок при различных сроках эксплуатации…

Все изделия, используемые человеком, способны передавать и сохранять температуру прикасаемого к ним предмета или окружающей среды. Способность отдачи тепла одного тела другому зависит от вида материала, через который проходит процесс. Свойства металлов позволяют передавать тепло от одного предмета другому, с определенными изменениями, в зависимости от структуры и размера металлической конструкции. Теплопроводность металлов — один из параметров, определяющих их эксплуатационные возможности.

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача. В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики. Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части – к той, которая меньше нагрета.

Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве. Примером такого применения может быть паяльник, нагревающийся в средней части и передающий тепло на край рабочего стержня, которым выполняют пайку необходимых элементов. Зная свойства теплопроводности, металлы применяют во всех отраслях промышленности, используя необходимый параметр по назначению.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т.е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С

От чего зависит показатель теплопроводности

Изучая способность передачи тепла металлическими изделиями выявлено, что теплопроводность зависит от:

  • вида металла;
  • химического состава;
  • пористости;
  • размеров.

Металлы имеют различное строение кристаллической решетки, а это может изменить теплопроводность материала. Так, например, у стали и алюминия, особенности строения микрочастиц влияют по-разному на скорость передачи тепловой энергии через них.

Коэффициент теплопроводности может иметь различные значения для одного и того же металла при изменении температуры воздействия. Это связано с тем, что у разных металлов градус плавления отличается, а значит, при других параметрах окружающей среды, свойства материалов также будут отличаться, а это отразится на теплопроводности.

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями. Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину. Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

Обычное железо и цветные металлы имеют разное строение молекул и атомов. Это позволяет им отличаться друг от друга не только механическими, но и свойствами теплопроводности, что, в свою очередь, влияет на применение тех или иных металлов в различных отраслях хозяйства.

Сталь имеет коэффициент теплопроводности, при температуре окружающей среды 0 град. (С), равный 63, а при увеличении градуса до 600, он снижается до 21 Вт/м*град. Алюминий, в таких же условиях, наоборот – увеличит значение от 202 до 422 Вт/м*град. Сплавы из алюминия, будут также повышать теплопроводность, по мере увеличения температуры. Только величина коэффициента будет на порядок ниже, в зависимости от количества примесей, и колебаться в пределах от 100 до 180 единиц.

Медь, при изменении температуры в тех же пределах, будет уменьшать теплопроводность от 393 до 354 Вт/м*град. При этом, медь содержащие сплавы латуни будут иметь такие же свойства, как и алюминиевые, а значение теплопроводности будет изменяться от 100 до 200 единиц, в зависимости от количества цинка и других примесей в составе сплава латуни.

Коэффициент теплопроводности чистого никеля считается низким, он будет менять свое значение от 67 до 57 Вт/м*град. Сплавы с содержанием никеля, будут также иметь коэффициент с пониженным значением, который, благодаря содержанию железа и цинка, колеблется от 20 до 50 Вт/м*град. А наличие хрома, позволит понизить теплопроводность в металлах до 12 единиц, с небольшим увеличением этой величины, при нагреве.

Применение

Агрегатное состояние материалов имеет отличительную структуру строения молекул и атомов. Именно это оказывает большое влияние на металлические изделия и их свойства, в зависимости от назначения.

Отличающийся химический состав узлов и деталей из железа, позволяет обладать различной теплопроводностью. Это связано со структурой таких металлов как чугун, сталь, медь и алюминий. Пористость чугунных изделий способствует медленному нагреванию, а плотность медной структуры – наоборот, ускоряет процесс теплоотдачи. Эти свойства используют для быстрого отвода тепла или постепенного нагревания продукции инертного назначения. Примером использования свойств металлических изделий является:

  • кухонная посуда с различными свойствами;
  • оборудование для пайки труб;
  • утюги;
  • подшипники качения и скольжения;
  • сантехническое оборудование для подогрева воды;
  • приборы отопления.

Медные трубки широко используют в радиаторах автомобильных систем охлаждения и кондиционеров, применяемых в быту. Чугунные батареи сохраняют тепло в квартире, даже при непостоянной подаче теплоносителя требуемой температуры. А радиаторы из алюминия, способствуют быстрой передаче тепла отапливаемому помещению.

При возникновении высокой температуры, в результате трения металлических поверхностей, также важно учитывать теплопроводность изделия. В любом редукторе или другом механическом оборудовании, способность отводить тепло, позволит деталям механизма сохранить прочность и не быть подвергнутыми разрушению, в процессе эксплуатации. Знание свойств теплопередачи различных материалов, позволит грамотно применить те или иные сплавы из цветных или черных металлов.

Все изделия, используемые человеком, способны передавать и сохранять температуру прикасаемого к ним предмета или окружающей среды. Способность отдачи тепла одного тела другому зависит от вида материала, через который проходит процесс. Свойства металлов позволяют передавать тепло от одного предмета другому, с определенными изменениями, в зависимости от структуры и размера металлической конструкции. Теплопроводность металлов — один из параметров, определяющих их эксплуатационные возможности.

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача. В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики. Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части – к той, которая меньше нагрета.

Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве. Примером такого применения может быть паяльник, нагревающийся в средней части и передающий тепло на край рабочего стержня, которым выполняют пайку необходимых элементов. Зная свойства теплопроводности, металлы применяют во всех отраслях промышленности, используя необходимый параметр по назначению.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т.е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С

От чего зависит показатель теплопроводности

Изучая способность передачи тепла металлическими изделиями выявлено, что теплопроводность зависит от:

  • вида металла;
  • химического состава;
  • пористости;
  • размеров.

Металлы имеют различное строение кристаллической решетки, а это может изменить теплопроводность материала. Так, например, у стали и алюминия, особенности строения микрочастиц влияют по-разному на скорость передачи тепловой энергии через них.

Коэффициент теплопроводности может иметь различные значения для одного и того же металла при изменении температуры воздействия. Это связано с тем, что у разных металлов градус плавления отличается, а значит, при других параметрах окружающей среды, свойства материалов также будут отличаться, а это отразится на теплопроводности.

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями. Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину. Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

Обычное железо и цветные металлы имеют разное строение молекул и атомов. Это позволяет им отличаться друг от друга не только механическими, но и свойствами теплопроводности, что, в свою очередь, влияет на применение тех или иных металлов в различных отраслях хозяйства.

Сталь имеет коэффициент теплопроводности, при температуре окружающей среды 0 град. (С), равный 63, а при увеличении градуса до 600, он снижается до 21 Вт/м*град. Алюминий, в таких же условиях, наоборот – увеличит значение от 202 до 422 Вт/м*град. Сплавы из алюминия, будут также повышать теплопроводность, по мере увеличения температуры. Только величина коэффициента будет на порядок ниже, в зависимости от количества примесей, и колебаться в пределах от 100 до 180 единиц.

Медь, при изменении температуры в тех же пределах, будет уменьшать теплопроводность от 393 до 354 Вт/м*град. При этом, медь содержащие сплавы латуни будут иметь такие же свойства, как и алюминиевые, а значение теплопроводности будет изменяться от 100 до 200 единиц, в зависимости от количества цинка и других примесей в составе сплава латуни.

Коэффициент теплопроводности чистого никеля считается низким, он будет менять свое значение от 67 до 57 Вт/м*град. Сплавы с содержанием никеля, будут также иметь коэффициент с пониженным значением, который, благодаря содержанию железа и цинка, колеблется от 20 до 50 Вт/м*град. А наличие хрома, позволит понизить теплопроводность в металлах до 12 единиц, с небольшим увеличением этой величины, при нагреве.

Применение

Агрегатное состояние материалов имеет отличительную структуру строения молекул и атомов. Именно это оказывает большое влияние на металлические изделия и их свойства, в зависимости от назначения.

Отличающийся химический состав узлов и деталей из железа, позволяет обладать различной теплопроводностью. Это связано со структурой таких металлов как чугун, сталь, медь и алюминий. Пористость чугунных изделий способствует медленному нагреванию, а плотность медной структуры – наоборот, ускоряет процесс теплоотдачи. Эти свойства используют для быстрого отвода тепла или постепенного нагревания продукции инертного назначения. Примером использования свойств металлических изделий является:

  • кухонная посуда с различными свойствами;
  • оборудование для пайки труб;
  • утюги;
  • подшипники качения и скольжения;
  • сантехническое оборудование для подогрева воды;
  • приборы отопления.

Медные трубки широко используют в радиаторах автомобильных систем охлаждения и кондиционеров, применяемых в быту. Чугунные батареи сохраняют тепло в квартире, даже при непостоянной подаче теплоносителя требуемой температуры. А радиаторы из алюминия, способствуют быстрой передаче тепла отапливаемому помещению.

При возникновении высокой температуры, в результате трения металлических поверхностей, также важно учитывать теплопроводность изделия. В любом редукторе или другом механическом оборудовании, способность отводить тепло, позволит деталям механизма сохранить прочность и не быть подвергнутыми разрушению, в процессе эксплуатации. Знание свойств теплопередачи различных материалов, позволит грамотно применить те или иные сплавы из цветных или черных металлов.

Теплопроводность металлов и сплавов, коэффициент теплопроводности

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями. Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину. Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Примеси в медных сплавах

отсюда

Примеси, содержащиеся в меди (и, естественно, взаимодействующие с ней), подразделяют на три группы.

Образующие с медью твердые растворы

К таким примесям относятся алюминий, сурьма, никель, железо, олово, цинк и др. Данные добавки существенно снижают электро- и теплопроводность. К маркам, которые преимущественно используются для производства токопроводящих элементов, относятся М0 и М1. Если в составе медного сплава содержится сурьма, то значительно затрудняется его горячая обработка давлением.

Не растворяющиеся в меди примеси

Сюда относятся свинец, висмут и др. Не влияющие на электропроводность основного металла, такие примеси затрудняют возможность его обработки давлением.

Примеси, образующие с медью хрупкие химические соединения

К этой группе относятся сера и кислород, который снижает электропроводность и прочность основного металла. Наличие серы в медном сплаве значительно облегчает его обрабатываемость при помощи резания.

Физические свойства углерода:

400Физические свойства
401Плотность*1,8-2,1 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) – аморфный углерод, 2,267 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) – графит,

3,515 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) – алмаз

402Температура плавления
403Температура кипения
404Температура сублимации3642 °C (3915 K, 6588 °F) – графит
405Температура разложения1000 °C (1273 K, 1832 °F) – алмаз. Продукты разложения алмаза – графит
406Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)
408Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)715 кДж/моль (сублимация)
409Удельная теплоемкость при постоянном давлении
410Молярная теплоёмкость*8,517Дж/(K·моль) – графит, 6,155 Дж/(K·моль) – алмаз,
411Молярный объём5,31 см³/моль – графит, 3,42 см³/моль – алмаз,
412Теплопроводность119-165 Вт/(м·К) (при стандартных условиях) – графит, 900-2300 Вт/(м·К) (при стандартных условиях) – алмаз
413Коэффициент теплового расширения0,8 мкм/(М·К) (при 25 °С) – алмаз
414Коэффициент температуропроводности
415Критическая температура
416Критическое давление
417Критическая плотность
418Тройная точка4326,85 °C (4600 К, 7820,33 °F), 10,8 МПа
419Давление паров (мм.рт.ст.)0,000000001 мм.рт.ст. (при 1591 °C) — графит, 0,00000001 мм.рт.ст. (при 1690 °C) — графит, 0,0000001 мм.рт.ст. (при 1800 °C) — графит, 0,000001 мм.рт.ст. (при 1922 °C) — графит, 0,00001 мм.рт.ст. (при 2160 °C) — графит, 0,0001 мм.рт.ст. (при 2217 °C) — графит, 0,001 мм.рт.ст. (при 2396 °C) — графит, 0,01 мм.рт.ст. (при 2543 °C) — графит, 0,1 мм.рт.ст. (при 2845 °C) — графит, 1 мм.рт.ст. (при 3214 °C) — графит, 10 мм.рт.ст. (при 3496 °C) — графит, 100 мм.рт.ст. (при 4373 °C) — графит
420Давление паров (Па)
421Стандартная энтальпия образования ΔH0 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – графит, 717 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – газ) – графит,

1,828 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – алмаз

422Стандартная энергия Гиббса образования ΔG0 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – графит, 2,833 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – алмаз
423Стандартная энтропия вещества S5,74 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – графит, 158 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – газ) – графит,

2,368 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – алмаз

424Стандартная мольная теплоемкость Cp8,54 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – графит, 20,8 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – газ) – графит,

6,117 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – алмаз

425Энтальпия диссоциации ΔHдисс
426Диэлектрическая проницаемость
427Магнитный типДиамагнитный материал
428Точка Кюри
429Объемная магнитная восприимчивость-1,4·10-5 – графит
430Удельная магнитная восприимчивость-6,2·10-9 – графит
431Молярная магнитная восприимчивость-5,9·10-6 см3/моль (при 298 K) – графит, -6,0·10-6 см3/моль (при 298 K) – алмаз
432Электрический типПроводник – графит
433Электропроводность в твердой фазе0,1·106 См/м – графит
434Удельное электрическое сопротивление7,837 мкОм·М (при 20 °C) – графит
435Сверхпроводимость при температуре
436Критическое магнитное поле разрушения сверхпроводимости
437Запрещенная зона
438Концентрация носителей заряда
439Твёрдость по Моосу1-2 – графит, 10 – алмаз
440Твёрдость по Бринеллю
441Твёрдость по Виккерсу
442Скорость звука17500 м/с (при 20°C, состояние среды — кристаллы, ось L100) – алмаз, 12800 м/с (при 20°C, состояние среды — кристаллы, ось S100) – алмаз, 18600 м/с (при 20°C, состояние среды — кристаллы, ось L111) – алмаз, 11600 м/с (при 20°C, состояние среды — кристаллы, ось S110) – алмаз
443Поверхностное натяжение
444Динамическая вязкость газов и жидкостей
445Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных
446Взрывоопасные концентрации смеси газа с кислородом, % объёмных
446Предел прочности на растяжение
447Предел текучести
448Предел удлинения
449Модуль Юнга1050 ГПа — алмаз
450Модуль сдвига478 ГПа – алмаз
451Объемный модуль упругости442 ГПа – алмаз
452Коэффициент Пуассона0,1 – алмаз
453Коэффициент преломления2,417 (при нормальных условиях для линии D, длина волны которой приближенно равна 0,5893 μ) – алмаз белый

Немного о теплопроводности

Под теплопроводностью в физике понимают перемещение энергии в объекте от более нагретых мельчайших частиц к менее нагретым. Благодаря этому процессу выравнивается температура рассматриваемого предмета в целом. Величина способности проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Данный параметр равен количеству тепла, которое пропускает через себя материал толщиной 1 метр через площадь поверхности 1 м2 в течение одной секунды при единичной разнице температур.

МатериалКоэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)
Серебро428
Медь394
Алюминий220
Железо74
Сталь45
Свинец35
Кирпич0,77

Медь обладает коэффициентом теплопроводности 394 Вт/(м*К) при температуре от 20 до 100 °С. Соперничать с ней может только серебро. А у стали и железа этот показатель ниже в 9 и 6 раз соответственно (см. таблицу). Стоит отметить, что теплопроводность изделий, изготовленных из меди, в значительной мере зависит от примесей (впрочем, это касается и других металлов). Например, скорость проводимости тепла снижается, если в медь попадают такие вещества, как:

  • железо;
  • мышьяк;
  • кислород;
  • селен;
  • алюминий;
  • сурьма;
  • фосфор;
  • сера.

Медная проволока

Если добавить к меди цинк, то получится латунь, у которой коэффициент теплопроводности намного ниже. В то же время добавление других веществ в медь позволяет существенно снизить стоимость готовых изделий и придать им такие характеристики, как прочность и износостойкость. К примеру, для латуни характерны более высокие технологические, механические и антифрикционные свойства.

Поскольку для высокой теплопроводности характерно быстрым распространение энергии нагрева по всему предмету, медь получила широкое применение в системах теплообмена. На данный момент из нее изготавливают радиаторы и трубки для холодильников, вакуумных установок и автомашин для быстрого отвода тепла. Также медные элементы применяют в отопительных установках, но уже для обогрева.

Медный радиатор отопления

Чтобы поддерживать теплопроводность металла на высоком уровне (а значит, делать работу устройств из меди максимально эффективной), во всех системах теплообмена используют принудительный обдув вентиляторами. Такое решение вызвано тем, что при повышении температуры среды теплопроводность любого материала существенно понижается, ведь теплоотдача замедляется.

Это интересно: Сталь марки 30 — характеристика заготовок согласно ГОСТ

Теплоемкость — железо

Распределение температуры.  

Теплоемкость железа С г представляет эквивалентную переменную теплоемкость, приведенную к температуре у поверхности во.  

Теплоемкость железа и стали при нагреве увеличивается. Например, при комнатной температуре теплоемкость железа 0 111 ккал / кг-град, при температуре 1200 С она увеличивается до 0 16 ккал / цг-град. Это значит, что при высоких температурах нагрев происходит медленнее и тепла затрачивается больше.  

Стр — теплоемкость железа, равная 0 12 кал / кг С.  

Учитывая же, что теплоемкость железа или стали равна 0 115, станет вполне понятным, что температура, получающаяся в ( результате трения лент Ферадо о шайбы барабана, достигнет колоссальных размеров и даже водяное, а тем более воздушное охлаждение не в состоянии будет отвести полностью эту теплоту.  

Теплоемкость твердых сплавов приблизительно в два раза ниже теплоемкости железа.  

Атомная теплоемкость железа.| Схема установки для определения теплопроводности металлических стержней. / — 6 — термопары. 7 — дьюаровский сосуд. 8 — печь. 9 — гальванометр. 10 — стержень. / / — кожух.  

На рис. 6 показано изменение атомной теплоемкости железа в зависимости от температуры. Теплоемкость железа достигает максимального значения в точке Аг, затем резко уменьшается; в точке А3 вновь уменьшается, а затем слегка увеличивается в а точке А и снижается в точке плавления. Резкое возрастание теплоемкости вблизи точки Кюри объясняется изменением магнитного состояния железа.  

Температура плавления 5 равна 1808 К, энтальпия плавления составляет 1 536 104 Дж / моль. Теплоемкость железа в жидком состоянии превышает его теплоемкость в кристаллическом состоянии примерно на 1 3 Дж / К моль.  

Теплоемкость железа и стали при нагреве увеличивается. Например, при комнатной температуре теплоемкость железа 0 111 ккал / кг-град, при температуре 1200 С она увеличивается до 0 16 ккал / цг-град. Это значит, что при высоких температурах нагрев происходит медленнее и тепла затрачивается больше.  

В таблицах находим величины теплоемкостей серы п железа. Для железа суд 0 46 кдж / кг град; килограмм-атомная теплоемкость железа равна 0 46 — 55 85 25 7 кдж / кг-ат-град. Килограмм-атомная теплоемкость серы равна 22 6 кдж / кг-ат-град.  

При увеличении или уменьшении каким-либо способом количества тепла, содержащегося в теле, увеличивается или уменьшается также температура тела. Но для одинакового изменения температуры в различных по составу телах равного веса требуются различные количества теплоты. Так, например, 1 кг воды требует примерно в 9 раз больше тепла, чем 1 кг железа при одинаковой степени нагре-тости. На этом основании говорят, что теплоемкость железа составляет около одной десятой теплоемкости воды. Способность воспринимать тепло зависит от физических свойств вещества. Количество тепла, необходимое для изменения температуры 1 кг вещества на 1 С, называется удельной теплоемкостью вещества или просто теплоемкостью.  

При сообщении телу теплоты или, наоборот, отнятии ее у тела происходит увеличение или уменьшение температуры этого тела. Но для одинакового изменения температуры различных по составу тел равной массы требуются различные количества теплоты. Так, 1 кг воды требует примерно в 9 раз больше теплоты, чем 1 кг железа, при одинаковой степени нагретости. На этом основании говорят, что теплоемкость железа составляет около 0 1 теплоемкости воды и, следовательно, теплоемкость зависит от физических свойств вещества.  

В большинстве случаев шаровая молния оплавляет или испаряет несколько граммов или даже доли грамма металла. Автор письма подробно описал размеры лунки и специально отметил, что наплывов металла не было: металл испарился. Предполагая, что углубление было в виде параболоида вращения, находим, что испарилось около 0 22 г металла. Теплоемкость железа равна 0 71 Дж / ( г — К) в твердом и 0 84 Дж / ( г — К) в жидком состоянии. Точки плавления и кипения равны 1500 и 2900 С, а теплота плавления и парообразования — соответственно 269 и 6270 Дж / г. В результате оказывается, что для испарения 0 22 г железа требуется не менее 2 кДж тепла.  

Недостатки высокой теплопроводности меди и ее сплавов

Медь имеет гораздо большую стоимость, чем алюминий или латунь. Но между тем этот материал имеет ряд недостатков, которые связаны с его положительными сторонами.Высокая теплопроводность этого металла вынуждает к созданию специальных условий для его обработки. То есть медные заготовки необходимо нагревать более точно, нежели сталь. Кроме этого часто, перед началом обработки предварительный или сопутствующий нагрев.Нельзя забывать о том, что трубы, изготовленные из меди, подразумевают то, что будет проведена тщательная теплоизоляция. Особенно это актуально для тех случаев, когда из этих труб собрана система подачи отопления. Это значительно удорожает стоимость выполнения монтажных работ.Определенные сложности возникают и при использовании газовой сварки. Для выполнения работе требуется более мощный инструмент. Иногда, для обработки меди толщиной в 8 – 10 мм может потребоваться использование двух, а то и трех горелок. При этом одной из них выполняют сварку медной трубы, а остальные заняты ее подогревом. Ко всему прочему работа с медью требует большего количества расходных материалов.

Работа с медью требует использования и специализированного инструмента. Например, при резке деталей, выполненных из бронзы или латуни толщиной в 150 мм потребуется резак, который может работать с сталью с большим количеством хром. Если его использовать для обработки меди, то предельная толщина не будет превышать 50 мм.

Теплопроводность материалов

Ярко выраженной способностью проводить тепло обладают металлы. Для полимеров свойственна невысокая теплопроводность, а некоторые из них практически не проводят тепло, например, стекловолокно, такие материалы называются теплоизоляторами. Чтобы существовал тот или иной поток тепла через пространство, необходимо наличие некоторой субстанции в этом пространстве, поэтому в открытом космосе (пустое пространство) теплопроводность равна нулю.

Каждый гомогенный (однородный) материал характеризуется коэффициентом теплопроводности (обозначается греческой буквой лямбда), то есть величиной, которая определяет, сколько тепла нужно передать через площадь 1 м², чтобы за одну секунду, пройдя через толщу материала в один метр, температура на его концах изменилась на 1 К. Это свойство присуще каждому материалу и изменяется в зависимости от его температуры, поэтому этот коэффициент измеряют, как правило, при комнатной температуре (300 К) для сравнения характеристики разных веществ.

Если материал является неоднородным, например, железобетон, тогда вводят понятие полезного коэффициента теплопроводности, который измеряется согласно коэффициентам однородных веществ, составляющих этот материал.

В таблице ниже приведены коэффициенты теплопроводности некоторых металлов и сплавов во Вт/(м*К) для температуры 300 К (27 °C):

  • сталь 47—58;
  • алюминий 237;
  • медь 372,1—385,2;
  • бронза 116—186;
  • цинк 106—140;
  • титан 21,9;
  • олово 64,0;
  • свинец 35,0;
  • железо 80,2;
  • латунь 81—116;
  • золото 308,2;
  • серебро 406,1—418,7.

Читать также: Можно ли сверлить шуруповертом бетонную стену

В следующей таблице приведены данные для неметаллических твердых веществ:

  • стекловолокно 0,03—0,07;
  • стекло 0,6—1,0;
  • асбест 0,04;
  • дерево 0,13;
  • парафин 0,21;
  • кирпич 0,80;
  • алмаз 2300.

Из рассматриваемых данных видно, что теплопроводность металлов намного превышает таковую для неметаллов. Исключение составляет алмаз, который обладает коэффициентом теплопередачи в пять раз больше, чем медь. Это свойство алмаза связано с сильными ковалентными связями между атомами углерода, которые образуют его кристаллическую решетку. Именно благодаря этому свойству человек чувствует холод при прикосновении к алмазу губами. Свойство алмаза хорошо переносить тепловую энергию используется в микроэлектронике для отвода тепла из микросхем. А также это свойство используется в специальных приборах, позволяющих отличить настоящий алмаз от подделки.

В некоторых индустриальных процессах стараются увеличить способность передачи тепла, чего достигают либо за счет хороших проводников, либо за счет увеличения площади контакта между составляющими конструкции. Примерами таких конструкций являются теплообменники и рассеиватели тепла. В других же случаях, наоборот, стараются уменьшить теплопроводность, чего достигают за счет использования теплоизоляторов, пустот в конструкциях и снижения площади контакта элементов.

Основные определения

Явление теплопроводности состоит в переносе теплоты структурными частицами вещества — молекулами, атомами, электронами — в процессе их теплового движения. В жидкостях и твердых телах- диэлектриках — перенос теплоты осуществляется путем непосредственной передачи теплового движения молекул и атомов соседним частицам вещества. В газообразных телах распространение теплоты теплопроводностью происходит вследствие обмена энергией при соударении молекул, имеющих различную скорость теплового движения. В металлах теплопроводность осуществляется главным образом вследствие движения свободных электронов.

В основной зеком теплопроводности входит ряд математических понятий, оп­ределения которых, целесообразно напомнить и пояснить.

Температурное поле — это со­вокупности значений температуры во всех точках тела в данный момент време­ни. Математически оно описывается ввиде t = f(x, y, z, τ). Различают стационарное температурное поле, когда температура во всех точках тела не зависит от времени (не изменяется с течением времени), и нестационарное температурное поле. Кроме то­го, если температура изменяется только по одной или двум пространственным координатам, то температурное поле на­зывают соответственно одно- или двух — мерным.

Изотермическая поверхность – это геометрическое место точек, температура в которых одинакова.

Градиент температуры — grad t есть вектор, направленный по нор­мали к изотермической поверхности и численно равный производной от тем­пературы по этому направлению.

Согласно основному закону тепло­проводности — закону Фурье (1822 г.), вектор плотности теплового потока, передаваемого теплопроводностью, пропорционален градиенту температуры:

q = — λ grad t, (3)

где λ — коэффициент теплопро­водности вещества; его единица измерения Вт/(м·К).

Знак минус в уравнении (3) ука­зывает на то, что вектор q направлен противоположно вектору grad t, т.е. в сторону наибольшего уменьшения температуры.

Тепловой поток δQ через произволь­но ориентированную элементарную пло­щадку dF равен скалярному произведе­нию вектора q на вектор элементарной площадки dF, а полный тепловой поток Q через всю поверхность F определяется интегрированием этого произведения по поверхности F:

(4)

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Коэффициент теплопроводности λ в законе Фурье (3) характеризует спо­собность данного вещества проводить теплоту. Значения коэффициентов тепло­проводности приводятся в справочниках по теплофизическим свойствам веществ. Численно коэффициент теплопроводности λ = q/grad t равен плотности теплового потока q при градиенте температуры grad t = 1 К/м. Наиболь­шей теплопроводностью обладает легкий газ — водород. При комнатных условиях коэффициент теплопроводности водорода λ = 0,2 Вт/(м·К). У более тяжелых газов теплопроводность меньше — у воз­духа λ = 0,025 Вт/(м·К), у диоксида уг­лерода λ = 0,02 Вт/(м·К).

Наибольшим коэффициентом теплопроводности обладают чистые серебро и медь: λ = 400 Вт/(м·К). Для углеродистых сталей λ = 50 Вт/(м·К). У жидкостей коэффициент теплопроводности, как правило, меньше 1 Вт/(м·К). Вода является одним из лучших жидких проводников теплоты, для нее λ = 0,6 Вт/(м·К).

Коэффициент теплопроводности неметаллических твердых материалов обычно ниже 10 Вт/(м·К).

Пористые материалы – пробка, различные волокнистые наполнители типа органической ваты – обладают наименьшими коэффициентами теплопроводности λ<0,25 Вт/(м·К), приближающимся при малой плотности набивки к коэффициенту теплопроводности воздуха, наполняющего поры.

Значительное влияние на коэффициент теплопроводности могут оказывать температура, давление, а у пористых материалов ещё и влажность. В справочниках всегда приводятся условия, при которых определялся коэффициент теплопроводности данного вещества, и для других условий эти данныеиспользовать нельзя. Диапазоны значений λ для различных материалов приведены на рис. 1.

Рис.1. Интервалы значений коэффициентов теплопроводности различных веществ.

Методы изучения параметров теплопроводности

При проведении изучения параметров теплопроводности надо помнить о том, что характеристики конкретного металла или его сплавов от метода его выработки. Например, параметры металла полученного с помощью литья могут существенно отличаться от характеристик материала изготовленного по методам порошковой металлургии. Свойства сырого металла коренным образом отличаются от того, который прошел через термическую обработку.

Термическая нестабильность, то есть преобразование отдельных свойств металла после воздействия высоких температур является общим для практически всех материалов. Как пример можно привести то, что металлы после длительного воздействия разных температур способны достичь разных уровней рекристаллизации, а это отражается на параметрах теплопроводности.

Структура стали после термической обработки

Можно сказать следующее – при проведении исследований параметров теплопроводности необходимо использовать образцы металлов и их сплавов в стандартном и определенном технологическом состоянии, например, после термической обработки.

Например, существуют требования по измельчению металла для проведения его исследований с применением способов термического анализа. Действительно, такое требование существует при проведении ряда исследований. Бывает и такое требование – как изготовление специальных пластин и многие другие.

Один из методов называют релакционно-динамическим. Он предназначен для выполнения массовых измерений теплоемкости у металлов. В этом методе фиксируется переходная кривая температуры образца между его двумя стационарными состояниями. Этот процесс является следствием скачка тепловой мощности вводимой в испытуемый образец.

Такой метод можно назвать относительным. В нем используются испытуемый и сравнительный образцы. Главное заключается в том, что бы у образцов была одинаковая излучающая поверхность. При проведении исследований температура, воздействующая на образцы должна изменяться ступенчато, при этом по достижении заданных параметров необходимо выдержать определенное количество времени. Направление изменения температуры и ее шаг должен быть подобран таким образом, что бы образец, предназначенный для испытаний, прогревался равномерно.

В эти моменты тепловые потоки сравняются и отношение теплопередачи будет определяться как разность скоростей колебаний температуры.Иногда в процессе этих исследований источник косвенного подогрева исследуемого и сравнительного образца.На один из образцов могут быть созданы дополнительные тепловые нагрузки в сравнении со вторым образцом.

Как правильно сделать расчет тепловой мощности

Грамотное обустройство системы отопления в доме не может обойтись без теплового расчета мощности отопительных устройств необходимых для обогрева помещений. Существуют простые проверенные способы расчета тепловой отдачи отопительного прибора. необходимой для обогрева комнаты. Здесь также учитывается расположение помещения в доме по сторонам света.

  • Южная сторона дома обогревается на метр кубический помещения 35 Вт. тепловой мощности.
  • Северные комнаты дома на метр кубический обогреваются 40 Вт. тепловой мощности.

Для получения общей тепловой мощности необходимой для обогрева помещений дома надо реальный объем комнаты умножить на представленные величины и сложить их по количеству комнат.

Важно! Представленный вид расчета не может быть точным, это укрупненные величины, ими пользуются для общего представления необходимого количества отопительных приборов. Расчет биметаллических устройств отопления, а также алюминиевых батарей проводится исходя из параметров указанных в паспортных данных изделия. По нормативам секция такой батареи равняется 70 единицам мощности (DT)

По нормативам секция такой батареи равняется 70 единицам мощности (DT)

Расчет биметаллических устройств отопления, а также алюминиевых батарей проводится исходя из параметров указанных в паспортных данных изделия. По нормативам секция такой батареи равняется 70 единицам мощности (DT).

Что это такое, как понимать? Паспортный тепловой поток секции батареи может быть получен при соблюдении условия подачи теплового носителя с температурой 105 градусов. Для получения в обратной системе отопления дома температуры 70 градусов. Начальная температура в комнате принимается за 18 градусов тепла.

DT= (температура носителя подачи + температура носителя обратки)/2, минус комнатная температура. Затем данные в паспорте изделия умножить на коэффициент поправочный, которые для разных значений DT приводятся в специальных справочниках. На практике это выглядит так:

  • Система отопительная работает в прямой подаче 90 градусов в обработке 70 градусов, комнатная температура 20 градусов.
  • По формуле получается (90+70)/2-20=60, DT= 60

По справочнику ищем коэффициент для этой величины, он равен 0,82. В нашем случае тепловой поток 204 умножаем на коэффициент 0,82, получаем реальный поток мощности = 167 Вт.

Недостатки высокой теплопроводности меди и ее сплавов

Медь обладает куда более высокой стоимостью, чем латунь или алюминий. При этом у данного металла есть свои недостатки, напрямую связанные с его достоинствами. Высокая теплопроводность приводит к необходимости создавать специальные условия во время резки, сварки и пайки медных элементов. Так как нагревать медные элементы нужно намного более концентрировано по сравнению со сталью. Также часто требуется предварительный и сопутствующий подогрев детали.

Не стоит забывать и о том, что медные трубы требуют тщательной изоляции в том случае, если из них состоит магистраль или разводка системы отопления. Что приводит к увеличению стоимости монтажа сети в сравнении с вариантами, когда применяются другие материалы.

Пример теплоизоляции медных труб

Следует сказать и о необходимости использования специальных инструментов. Так, для резки латуни и бронзы толщиной до 15 см понадобится резак, способный работать с высокохромистой сталью толщиной в 30 см. Причем этого же инструмента хватит для работы с чистой медью толщиной всего лишь в 5 см.

Плазменная резка меди

Коэффициенты теплопередачи сталей

Способность передавать тепло для сталей зависит от двух главных факторов: состава и температуры.

Простые углеродные стали при увеличении содержания углерода снижают свой удельный вес, в соответствии с которым также уменьшается и их способность переносить тепло от 54 до 36 Вт/(м*К) при изменении процента углерода в стали от 0,5 до 1,5%.

Нержавеющие стали содержат в своем составе хром (10% и больше), которые вместе с углеродом образует сложные карбиды, препятствующие окислению материала, а также повышает электродный потенциал металла. Теплопроводность нержавейки невелика в сравнении с другими сталями и колеблется от 15 до 30 Вт/(м*К) в зависимости от ее состава. Жаропрочные хромоникелевые стали обладают еще более низкими значениями этого коэффициента (11—19 Вт/(м*К).

Другим классом являются оцинкованные стали с удельным весом 7 850 кг/м3, которые получают путем нанесения покрытий на сталь, состоящих из железа и цинка. Так как цинк легче проводит тепло, чем железо, то и теплопроводность оцинкованной стали будет относительно высокой в сравнении с другими классами стали. Она колеблется от 47 до 58 Вт/(м*К).

Теплопроводность стали при различных температурах, как правило, не изменяется сильно. Например, коэффициент теплопроводности стали 20 при увеличении температуры от комнатной до 1200 °C снижается от 86 до 30 Вт/(м*К), а для марки стали 08Х13 увеличение температуры от 100 до 900 °C не изменяет ее коэффициент теплопроводности (27—28 Вт/(м*К).

2 Теплопроводность алюминия и меди – какой металл лучше?

Теплопроводность алюминия и меди различна – у первого она меньше, чем у второго, в 1,5 раза. У алюминия этот параметр составляет 202–236 Вт/(м*К) и является достаточно высоким по сравнению с другими металлами, но ниже, чем у золота, меди, серебра. Область применения алюминия и меди, где требуется высокая теплопроводность, зависит от ряда других свойств этих материалов.

Алюминий не уступает меди по антикоррозионным свойствам и превосходит в следующих показателях:

  • плотность (удельный вес) алюминия меньше в 3 раза;
  • стоимость – ниже в 3,5 раза.

Аналогичное изделие, но выполненное из алюминия, значительно легче, чем из меди. Так как по весу металла требуется меньше в 3 раза, а цена его ниже в 3,5 раза, то алюминиевая деталь может быть дешевле примерно в 10 раз. Благодаря этому и высокой теплопроводности алюминий нашел широкое применение при производстве посуды, пищевой фольги для духовок. Так как этот металл мягкий, то в чистом виде не используется – распространены в основном его сплавы (наиболее известный – дюралюминий).

В различных теплообменниках главное – это скорость отдачи избыточной энергии в окружающую среду. Эта задача решается интенсивным обдувом радиатора посредством вентилятора. При этом меньшая теплопроводность алюминия практически не отражается на качестве охлаждения, а оборудование, устройства получаются значительно легче и дешевле (к примеру, компьютерная и бытовая техника). В последнее время в производстве наметилась тенденция к замене в системах кондиционирования медных трубок на алюминиевые.

Медь практически незаменима в радиопромышленности, электронике в качестве токопроводящего материала. Благодаря высокой пластичности из нее можно вытягивать проволоку диаметром до 0,005 мм и делать другие очень тонкие токопроводящие соединения, используемые для электронных приборов. Более высокая, чем у алюминия, проводимость обеспечивает минимальные потери и меньший нагрев радиоэлементов. Теплопроводность позволяет эффективно отводить выделяемое при работе тепло на внешние элементы устройств – корпус, подводящие контакты (к примеру, микросхемы, современные микропроцессоры).

Шаблоны из меди используют при сварке, когда необходимо на стальную деталь сделать наплавку нужной формы. Высока теплопроводность не позволит медному шаблону соединиться с приваренным металлом. Алюминий в таких случаях применять нельзя, так как велика вероятность его расплавления или прожига. Медь также используют при сварке угольной дугой – стержень из этого материала служит неплавящимся катодом.

Какой металл не является электропроводным? – Rampfesthudson.com

Какой металл не является электропроводным?

Вольфрам и висмут — это металлы, плохо проводящие электричество. Их много, но некоторые включают алюминий, висмут, галлий, индий, свинец, таллий, олово, унунгексий, унунпентий, унунквадиум и унунтрий.

Какие материалы не являются проводниками электричества и почему?

Обзор

  • Проводники очень легко проводят электрический ток из-за наличия в них свободных электронов.
  • Изоляторы противодействуют электрическому току и плохо проводят электричество.
  • Некоторые распространенные проводники – это медь, алюминий, золото и серебро.
  • Некоторыми распространенными изоляторами являются стекло, воздух, пластик, резина и дерево.

Имеются ли непроводящие металлы?

Висмут является диамагнетиком всех металлов, поэтому его теплопроводность ниже, чем у любого металла, кроме ртути. Это высокое электрическое сопротивление. Примерами металлов являются золото, серебро, алюминий, натрий и т. д.Однако есть некоторые исключения из этих свойств металлов и неметаллов.

Является ли пластик непроводящим?

Обзор. Большинство пластиков по своей природе являются электроизоляционными материалами, они не проводят электричество. В некоторых приложениях придание электрической проводимости добавляет значительную ценность и полезность.

Какой проводник электричества плохой?

графит
Вы можете найти неметаллы в правой части таблицы Менделеева, а графит — единственный неметалл, который является хорошим проводником электричества.

Какой материал не является проводником?

Материалы, которые не пропускают ток, называются изоляторами. Большинство неметаллических материалов, таких как пластик, дерево и резина, являются изоляторами.

Является ли стекло электропроводным?

Так и с электрическими проводниками, одни лучше других. Стекло, например, является очень хорошим изолятором при комнатной температуре, но становится проводником при нагревании до очень высокой температуры. Такие газы, как воздух, обычно изолирующие материалы, также становятся проводящими при нагревании до очень высоких температур.

Является ли нержавеющая сталь непроводящей?

Нержавеющие стали марки

являются «плохим» проводником по сравнению с большинством металлов, примерно в 40 раз хуже меди. Причина высокой проводимости металлов заключается в том, что металлы образуют кристаллическую решетку, в которой электроны внешней оболочки являются общими и легко перемещаются по решетке.

Является ли латунь электропроводной?

Проводимость латуни

всего на 28% меньше, чем у меди. Проводимость некоторых бронз составляет всего 7%, как у меди! Медь является стандартом, по которому оцениваются электрические материалы, а рейтинги проводимости выражаются в виде относительного измерения по отношению к меди….Электропроводность материалов.

Материал IACS % Проводимость
Латунь 28
Железо 17
Олово 15
Фосфористая бронза 15

Является ли латунь непроводящей?

Хотя все металлы могут проводить электричество, некоторые металлы используются чаще из-за их высокой проводимости. Однако латунь, содержащая медь, обладает гораздо меньшей проводимостью, поскольку состоит из дополнительных материалов, снижающих ее проводимость, что делает ее непригодной для электрических целей.

Является ли жидкость неметаллом?

Один из неметаллов, бром, представляет собой жидкость при комнатной температуре. Другие неметаллы являются твердыми при комнатной температуре, включая углерод и серу.

Какие неметаллы являются хорошими проводниками электричества?

Ответ: Графит (углерод) — единственный неметалл, который является хорошим проводником электричества.

Как называются лучшие проводящие материалы?

Серебро

  • Медь
  • Золото
  • Алюминий
  • Цинк
  • Никель
  • Латунь
  • Бронза
  • Железо
  • Платина
  • Какие металлы не являются проводниками?

    Непроводящие покрытия — это специальные покрытия, которые ограничивают передачу тепла или электричества металлической подложке с нанесенным покрытием.Большинство непроводящих покрытий имеют органическую природу и достигают своих изоляционных свойств за счет отсутствия проводящих металлов, таких как медь, цинк и никель.

    Какой материал является наименее проводящим?

    изолятор, полупроводник, проводник, сверхпроводник. Изоляционные материалы (например, резина) являются наименее проводящими из всех, за ними следуют полупроводники (кремний), проводники (медь) и самые фантастические проводники, называемые сверхпроводниками (чистые металлы).

    Гальваника на непроводящих материалах | СПК

    Быстрые ссылки

    Что такое непроводящие материалы? | Проблема нанесения покрытия на керамику и пластик

    Преимущества гальванического покрытия | Химическое покрытие | Использование гальваники для завершения процесса

    Производители в самых разных отраслях полагаются на гальваническое покрытие, чтобы придать своей продукции последний штрих.Гальваническое покрытие дает несколько преимуществ для готовой детали, включая упрочнение поверхности, защиту от коррозии, износостойкость и общее улучшение внешнего вида.

    Если вы знакомы с гальванопокрытием, вы, вероятно, знаете, что этот метод включает погружение подложки в химическую ванну, содержащую ионы металла, такого как золото, медь, никель или серебро. Сразу же после этого процесса введение постоянного тока наносит покрытие посредством электроосаждения.

    В большинстве случаев процесс гальванического покрытия заключается в нанесении металлического покрытия на поверхность другого металлического предмета. Эти металлы могут проводить электричество, что необходимо для облегчения адгезии покрытия. Но что произойдет, если вам нужно нанести металл на поверхность непроводящего материала?

    Что такое непроводящие материалы?

    Непроводящие материалы, также известные как изоляторы, представляют собой материалы, которые либо предотвращают, либо блокируют поток электронов.Эти материалы обладают этой особенностью, потому что атомы внутри этих изоляторов не содержат дополнительных электронов, необходимых для передачи электрического заряда — это невероятно затрудняет передачу заряда через материал.

    Некоторые примеры непроводящих материалов включают бумагу, стекло, резину, фарфор, керамику и пластик. Из этих материалов стекло, керамика и пластик являются стандартными в различных отраслях промышленности и часто покрываются металлом для изменения их внешнего вида и физических свойств.Непроводящие материалы с покрытием особенно популярны в следующих секторах.

    • Автомобильная промышленность: В автомобильной промышленности используется довольно много гальванического непроводящего материала, в основном пластик с гальваническим покрытием. Пластмассовым деталям легко придать практически любую форму, а затем покрыть металлом, что позволяет автомобильным инженерам проявлять больше творчества в своих проектах, не рискуя увеличить вес своих автомобилей.
    • Домашняя арматура : Пластмассовые и керамические приспособления широко используются в доме и вокруг него во всем, от сантехнических и электрических установок до ручек и декоративных элементов.В то время как обычный пластик или керамика не всегда являются наиболее привлекательным вариантом, непроводящие материалы с покрытием обеспечивают большую эстетическую привлекательность, а также обеспечивают такие преимущества, как повышенная износостойкость. Кроме того, эти продукты, как правило, дешевле, чем их цельнометаллические аналоги, а это означает, что они имеют более конкурентоспособную цену.
    • Электроника: Покрытие является стандартной процедурой для электронной промышленности, используемой при изготовлении различных электронных компонентов. Покрытие улучшает внешний вид пластиковой отделки персональной электроники, а также часто наносится на печатные платы и керамические детали в качестве защитного элемента.

    Вы также можете найти непроводящие материалы с покрытием в нескольких типах потребительских товаров, включая кухонную утварь, туалетные принадлежности, предметы ванной комнаты, одежду и даже крышки для бутылок.

    Проблема нанесения покрытия на керамику и пластик

    В обрабатывающей промышленности известно гораздо больше о нанесении гальванических покрытий на непроводящие материалы, чем в начале этой практики, и этот процесс постоянно совершенствуется. Тем не менее, при нанесении покрытия на непроводящие материалы нередко возникают проблемы.Чтобы обеспечить высококачественный результат, важно помнить о нескольких факторах, наиболее важными из которых являются факторы, связанные с дизайном продукта и процессами покрытия. Эти трудности перечислены ниже, при этом наиболее серьезная проблема указана первой.

    Непроводящие материалы не проводят электричество: Хотя это очевидный момент, упомянутый выше, важно помнить, поскольку он влияет на процесс гальванического покрытия. Поскольку материал подложки не может проводить электричество, нанесение покрытия с использованием традиционного процесса гальванопокрытия функционально невозможно.В результате первый слой, нанесенный на деталь, необходимо будет нанести методом химического осаждения. Этот шаг сам по себе является сложной задачей, поскольку он существенно влияет на обращение с продуктом в процессе проектирования и нанесения покрытия.

    Препятствия при проектировании: Одной из наиболее значительных трудностей, связанных с покрытием из непроводящего материала, является разработка продукта для процесса покрытия. Поскольку вы не можете наносить покрытие на непроводящие материалы с помощью электрического тока, их конструкция должна учитывать возможность нанесения покрытия химическим путем.Чтобы покрытие было успешным, крайне важно, чтобы дизайн продукта включал следующие функции и соображения.

    • Толщина стенки: Стенки изделия должны иметь толщину 3,8 миллиметра или меньше. Более толстые стенки обеспечивают меньший поток воздуха, что может привести к неравномерному охлаждению и вызвать деформацию или усадку детали. Вместо более толстых стенок ребра могут повысить прочность компонента, что позволяет снизить вес изделия.
    • Минимальная вариация: Размеры поперечного сечения изделия должны быть одинаковыми.Вместо того, чтобы проектировать продукт с острыми краями, изгибами, углами и углублениями, создайте его с плавными изгибами. До глубоких канавок может быть трудно добраться, а острые углы могут привести к налипанию пластины или заусенцам, что повлияет на окончательную посадку и внешний вид изделия.
    • Простота слива: Одной из наиболее серьезных проблем в процессе нанесения покрытий является улавливание технологических химикатов. Эти химикаты, используемые при очистке, ополаскивании или гальванике, могут попасть внутрь или на поверхность продукта и вытечь на другом этапе, вызывая повреждение или препятствуя слипанию слоев.Чтобы избежать этого, проектируйте детали так, чтобы они могли стекать быстрее — например, если конструкция включает глухое отверстие, сделайте его сквозным или увеличьте его, чтобы облегчить процесс слива жидкости.
    • Исполнение для выталкивания: В частности, для пластмассовых деталей большое значение имеет конструкция пресс-формы. Крайне важно спроектировать форму изделия таким образом, чтобы можно было легко извлечь готовую деталь без смазки для формы. Смазки для форм, такие как силикон, могут прилипать к пластиковой поверхности и препятствовать прилипанию покрытия к детали.Вместо использования таких агентов простые шаги, такие как полировка поверхности формы, могут облегчить извлечение без использования проблематичных химикатов.

    Проблемы с нанесением покрытия: Хотя нанесение покрытия на неметаллические материалы, такие как керамика и пластмасса, дает много преимуществ, этот процесс может быть значительно сложнее, чем нанесение покрытия на металл. Некоторые из наиболее важных соображений, которые следует учитывать при нанесении покрытия на непроводящие материалы, включают следующее.

    • Чистота: Обеспечение чистоты материала подложки необходимо для получения качественного конечного продукта — загрязненные поверхности могут вызвать ряд проблем с покрытием, включая плохую адгезию и поверхностные дефекты. С этой целью материал подвергается химической очистке перед нанесением покрытия, очищая открытые участки поверхности от загрязнений с помощью химических ванн. Однако подложка — не единственное, что должно оставаться в первозданном виде — пластиковые формы, стойки, ванны и другое оборудование, задействованное в процессе производства и нанесения покрытия, должно оставаться чистым, чтобы избежать осаждения загрязняющих веществ внутри и на продукте.
    • Слив: Слив и сушка продукта между каждым этапом очень важны, поэтому проектирование продукта для слива имеет жизненно важное значение. Захваченные химические вещества могут вытекать на этапах процесса покрытия, что приводит к низкому качеству пластины или плохой адгезии между слоями покрытия.
    • Сушка: Влага также может быть проблемой во время нанесения покрытия — карманы влаги в пластиковых деталях могут привести к таким дефектам поверхности, как пузыри и вздутия.
    • Деформация и поломка: Непроводящие материалы могут деформироваться или ломаться на различных этапах процесса нанесения покрытия из-за воздействия экстремальных температур или токов.Ошибки в обработке также могут привести к этим проблемам.

    Хотя эти проблемы, безусловно, отличаются от тех, с которыми люди сталкиваются при нанесении покрытия на проводящие материалы, их относительно легко преодолеть, особенно если вы работаете с профессиональной компанией, которая специализируется на гальваническом покрытии непроводящих материалов и знакома со сложными аспектами гальванопокрытий. процесс.

    Почему выгодно использовать химическое покрытие для керамических и пластиковых заготовок

    Внедрение химического покрытия и множество дополнительных операций делают нанесение покрытия на керамику более сложной задачей, чем традиционное покрытие «металл по металлу».Однако дополнительные усилия могут дать ряд ценных преимуществ для вашего продукта и для вашей компании в целом. Ниже перечислены некоторые из наиболее распространенных особенностей и преимуществ, которые ищут при гальваническом покрытии.

    • Поверхностная проводимость: В некоторых приложениях электроники может потребоваться прохождение электрического тока по поверхности детали. Покрытие непроводящей подложки проводящим покрытием, таким как медь, позволит изделию проводить этот ток. Возможность нанесения на пластик токопроводящего покрытия позволила производителям электроники создавать более легкие изделия, которые имеют множество применений в автомобильной, аэрокосмической и бытовой электронике.
    • Тепловые характеристики: В некоторых отраслях промышленности детали должны работать в условиях высоких температур или в средах, где температура колеблется между высокой и низкой температурой. Металлическое покрытие может защитить менее термически стабильную подложку от деформации или разрушения в этих условиях, что очень важно для автомобильных и аэрокосмических приложений.
    • Защита от повреждений: Металл более долговечен, чем пластик или керамика, и добавление металлического покрытия к любой подложке может помочь защитить эти изделия от повреждений.Металл более устойчив к износу при постоянном использовании, что полезно при производстве потребительских товаров. Он также имеет лучшую твердость поверхности, чем пластик, что затрудняет разрушение продукта.
    • Коррозионная стойкость: Одной из наиболее опасных форм повреждения пластиковых и керамических деталей является коррозия — пластик со временем подвергается коррозии под воздействием определенных химических веществ и факторов окружающей среды, в то время как некоторые виды керамики могут подвергаться коррозии от влаги.Стойкие к коррозии металлы, такие как золото и никель, действуют как защитные слои от этой коррозии, эффективно увеличивая срок службы изделия с покрытием.
    • Повышенная прочность: В зависимости от конкретного материала неагрессивные основания имеют разную степень твердости. Независимо от того, керамика это или пластик, металлическое покрытие может повысить твердость и прочность продукта, позволяя ему выдерживать интенсивное использование в течение более длительного времени.
    • Снижение веса: Нанесение металлического покрытия на прочные, но легкие материалы — это простой способ изготовления функциональных, эстетически привлекательных деталей, которые значительно легче по весу, чем цельнометаллические компоненты.Например, нанесение покрытия на пластик — это метод, который широко используется в автомобильной промышленности с 1960-х годов как способ снижения веса и повышения эффективности использования топлива.
    • Улучшенная эстетика: Пластмасса, керамика и стекло могут не соответствовать внешнему виду более крупного изделия или сами по себе могут быть тусклыми или непривлекательными. Металлическое покрытие может придавать блеск поверхности объекта, делая его более привлекательным или помогая ему соответствовать желаемому внешнему виду. Хромированный пластик является особенно популярной формой, особенно в автомобильной промышленности.

    Сочетание этих факторов приведет к тому, что керамические изделия станут более качественными и красивыми, покупатели будут более охотно покупать и делать повторные заказы, когда придет время. В то время, когда привлечение и удержание клиентов является более сложной задачей, чем когда-либо, нанесение покрытия на керамику может оказать положительное влияние на доходы производителя, а также на то, что имеет наибольшее значение.

    Использование химического покрытия для покрытия керамических и пластиковых изделий

    Ключом к гальваническому покрытию непроводящих материалов является процесс, называемый химическим осаждением.В отличие от гальванопокрытия, которое основано на нанесении тонкого слоя металла с помощью электрического тока, химическое покрытие наносит легкое покрытие металла без использования электричества. Вместо этого в процессе химического нанесения покрытия покрытие прилипает с помощью автокаталитической реакции. Мы объясним шаги более подробно ниже.

    1. Очистка: Перед нанесением каких-либо химикатов поверхность подложки должна быть очищена от любых масел, жиров и твердых частиц — любые из них могут помешать процессу травления или нанесения покрытия и привести к некачественному покрытию.Как правило, очистка включает в себя применение нескольких кислот и щелочей, чередующихся с несколькими полосканиями для удаления остатков химических веществ.
    2. Травление: После того, как поверхность материала станет чистой, ее подготавливают к нанесению покрытия с помощью процедуры, называемой травлением. В этом процессе пластиковая или керамическая заготовка погружается в травильный раствор хрома и серы, который разъедает поверхность подложки. Этот процесс создает текстуру на поверхности изделия, что позволяет металлу легко прилипать к подложке.После завершения этого шага необходимо тщательно очистить подложку, чтобы нейтрализовать избыток хромовой кислоты.
    3. Электролитная ванна: Следующим шагом после травления является погружение объекта в электролитную ванну с солями палладия и олова. Затем объект покрывается химическим раствором никеля или меди. Раствор соли палладия и олова действует как катализатор, вызывая реакцию, которая заставляет никель или медь образовывать тонкий слой на подложке.
    4. Альтернатива краске: Если вы предпочитаете метод, отличный от ванны с электролитом, вы можете добавить проводящую краску на поверхность подложки.
    5. Гальванопокрытие медью: После того, как химический слой готов, на поверхность заготовки наносится тонкий слой металлической меди.

    В зависимости от требований производителя химического покрытия может быть достаточно, чтобы обеспечить идеальную отделку продукта. Однако при желании также можно нанести гальваническое верхнее покрытие, особенно если есть необходимость укрепить поверхность или улучшить окончательный вид заготовки.

    Использование гальванического покрытия для завершения процесса

    После завершения процесса нанесения покрытия химическим путем поверхность подложки подвергается «металлизации», то есть прилипанию вторичного покрытия посредством гальванического покрытия. В этом процессе электрический ток заставляет ионы растворенных металлов прилипать к поверхности объекта. В то время как непроводящие материалы не могут подвергаться этому процессу из-за их неспособности нести электрический заряд, керамика и пластмассы, которые были металлизированы с помощью химического покрытия, могут проводить электричество и, следовательно, могут подвергаться гальванопокрытию.

    Процесс нанесения гальванического покрытия на металлизированные непроводящие материалы такой же, как и нанесение гальванического покрытия на металлическую деталь: подложка действует как отрицательно заряженный электрод, а выбранный металл является положительно заряженным электродом. Оба погружаются в ванну с электролитом, и в систему подается внешний электрический ток. Ток окисляет атомы металла в выбранном металле, растворяя их в электролитной ванне. Затем эти атомы начинают наносить на подложку желаемую толщину.Таким образом можно добавить несколько слоев.

    Нанесение покрытия на непроводящие материалы может быть сложным процессом, требующим учета множества факторов. Тем не менее, это может быть намного проще, если с вами работает опытная компания, занимающаяся гальванопокрытием.

    Компания Sharretts Plating имеет более чем 90-летний опыт в области отделки металлов, который мы можем использовать для достижения ваших целей. Мы обладаем обширным опытом в области процессов химического нанесения покрытий на непроводящие материалы и много работали над совершенствованием наших методов нанесения гальванических покрытий на пластмассовые и керамические материалы.Мы будем работать с вами, чтобы максимизировать ваш дизайн и создать индивидуальный процесс, адаптированный к вашим производственным потребностям.

    Узнайте больше сегодня! Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации или заполните эту форму для бесплатного расчета стоимости без каких-либо обязательств.

    Топ-4 самых проводящих металлов

    Различные металлы обладают разными свойствами — некоторые из них более уникальны, чем другие, но большинство из них определяют конкретный металл, что делает его идеальным для определенных применений. Сегодня мы поговорим о проводимости.Электропроводность имеет большое значение, особенно в современном мире, где наше общество так сильно зависит от электричества.

    Что еще лучше, так это то, что вы сможете найти большинство следующих металлов в металлоломе вокруг вашего дома, что будет удобно, если вы хотите продать металлолом. Итак, имея это в виду, давайте взглянем на четыре самых проводящих металла в мире и немного поговорим о них.

    1.     Серебро

    Это может вас удивить, но это правда — серебро — это самый проводящий металл на планете.Простой ответ на вопрос, почему, заключается в том, что у него есть только один валентный электрон, который может свободно перемещаться из-за низкого уровня сопротивления серебра. Итак, почему мы редко слышим об использовании серебра в электропроводных устройствах? Есть несколько причин.

    Во-первых, это дорогой металл, а во-вторых, он не очень устойчив к коррозии и потускнению, а это означает, что его внешний вид со временем будет ухудшаться, что в конечном итоге влияет на качество его проводимости. Тоже не очень сильный.

    Таким образом, несмотря на то, что серебро является наиболее проводящим металлом, если принять во внимание скорость его износа и стоимость, оно не очень практично для большинства применений в электропроводке. При этом он по-прежнему используется в некоторых батареях, для электрических контактов, на печатных платах и ​​для пайки, поэтому вы все равно сможете найти его в своем доме, если хотите продать металлолом.

    2.     Медь

    Как и серебро, медь имеет только один валентный электрон и также обладает высокой проводимостью, но не такой проводимой, как серебро.При этом другие характеристики меди делают ее гораздо более подходящим вариантом, когда речь идет о многих широко распространенных электронных приложениях. Фактически, это самый популярный вариант металлической проводки, и считается, что его проводимость на 64% выше, чем у алюминия.

    Отсутствие железа в меди также означает, что она обладает невероятными антикоррозионными свойствами. Добавьте к этому высокую пластичность, и станет понятно, почему медь является предпочтительным металлом для электропроводки. У вас не должно возникнуть проблем с поиском медного лома для продажи по всему дому, особенно если вы хотите избавиться от старого электрического оборудования или компонентов.

    3.     Золото

    Золото

    берет немного от прежних металлов — оно обладает высокой проводимостью, пластичностью и чрезвычайно устойчиво к коррозии. Однако, будучи драгоценным металлом, таким как серебро, он также дорог в использовании и, следовательно, не очень практичен для повседневного применения. Интересно, что его уровень проводимости превосходит как серебро, так и медь, поскольку коррозионная стойкость золота настолько хороша, что оно никогда не тускнеет.

    Это означает, что его эффективность проводимости никогда не будет колебаться — в отличие от серебра или даже меди (которая со временем уменьшится даже на небольшую величину, поскольку коррозия в какой-то момент неизбежна).Золото часто используется в электрических контактах и ​​соединителях, а также в золотых проволоках и гальванических химикатах.

    4.     Алюминий

    Несмотря на то, что алюминий не обладает такой проводимостью, как медь, на самом деле он является предпочтительным металлом для определенных применений в электропроводке. Алюминий пластичен и податлив, как медь, но имеет большее отношение прочности к весу (он в три раза легче меди), что делает его предпочтительным материалом, например, для линий электропередач. Тем не менее, для небольших повседневных проводных решений медь по-прежнему является предпочтительным металлом.

    Вы хотите продать металлолом в Мельбурне?

    Если у вас есть электронные отходы, в компонентах которых может быть немного серебра, или вы хотите избавиться от устаревших медных проводов, компания Metal Men Recycling — это лучшее место, где вы можете продать свой металлолом в Мельбурне. Наш огромный завод по переработке, расположенный в Пакенхеме, оснащен мостовыми весами и современным оборудованием для сортировки. Мы также предлагаем услуги по доставке и вывозу мусора, если на вашем участке или в офисе требуется большая уборка.

    Мы покупаем широкий спектр металлолома, включая черный и цветной. Наши эксперты также могут помочь вам точно определить, что подлежит переработке, а что нет, если вы не уверены.

    Итак, если у вас дома завалялся лишний металлолом, приходите в Metal Men Recycling и получайте деньги за то, что вносите изменения в окружающую среду. Позвоните нам по телефону 03 5941 6677 или свяжитесь с нами, заполнив онлайн-форму запроса сегодня.

    Какие металлы проводят электричество? (Видеообновление)

    Что такое электропроводность?

    Электропроводность — это измеренная величина тока, создаваемого на поверхности металлической мишени.Проще говоря, это то, насколько легко электрический ток может течь через металл.

    Какие металлы проводят электричество?

    Хотя все металлы могут проводить электричество, некоторые металлы используются чаще из-за их высокой проводимости. Самый распространенный пример — медь. Он обладает высокой проводимостью, поэтому используется в электропроводке со времен телеграфа. Однако латунь, содержащая медь, обладает гораздо меньшей проводимостью, поскольку состоит из дополнительных материалов, снижающих ее проводимость, что делает ее непригодной для электрических целей.

    Вы можете быть удивлены, узнав, что медь даже не является самым проводящим металлом, несмотря на то, что она используется во многих распространенных приложениях (и тот факт, что она используется в качестве измерительной линейки для оценки проводимости металлов). Другое распространенное заблуждение состоит в том, что чистое золото является лучшим проводником электричества. Хотя золото имеет относительно высокую проводимость, на самом деле оно менее проводимо, чем медь.

    Какой металл лучше всего проводит электричество?

    Ответ: Чистое серебро.Проблема с серебром в том, что оно может потускнеть. Эта проблема может вызвать проблемы в приложениях, где важен скин-эффект, например, при токах высокой частоты. Кроме того, он дороже меди, и небольшое увеличение проводимости не стоит дополнительных затрат.

    Итак, если все металлы проводят электричество, каково их положение? Взгляните на этот график:

    Материал IACS (Международный стандарт отожженной меди)
    Рейтинг Металл % Электропроводность*
    1 Серебро (чистое) 105%
    2 Медь 100%
    3 Золото (чистое) 70%
    4 Алюминий 61%
    5 Латунь 28%
    6 Цинк 27%
    7 Никель 22%
    8 Железо (чистое) 17%
    9 Олово 15%
    10 Фосфорная бронза 15%
    11 Сталь (включая нержавеющую сталь) 3-15%
    12 Свинец (чистый) 7%
    13 Никель Алюминий Бронза 7%

    * Показатели электропроводности выражены относительно меди.Рейтинг 100% не означает отсутствие сопротивления.

    Как видите, различия в электропроводности значительно различаются в зависимости от металла. Как уже упоминалось, латунь имеет очень низкий рейтинг электропроводности, несмотря на то, что содержит медь, поэтому очень важно не делать предположений об электропроводности материала. Всегда проводите как можно больше исследований!

    Для чего используется медь?

    Поскольку медь является отличным электрическим проводником, в большинстве случаев она используется в электрических целях.Многие распространенные применения также зависят от одного или нескольких полезных свойств, таких как тот факт, что он является хорошим проводником тепла или имеет низкую реакционную способность (реакция с водой и кислотами).

    Некоторые из распространенных применений меди включают:

    Штыри в вилке на 13 А — используется, поскольку это электрический проводник с низкой реактивностью и прочностью.

    Водопроводные трубы – используется, потому что он пластичный (мягкий), но прочный и прочный. Он также имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что он антибактериальный и имеет низкую реактивность.

    Основание кастрюли – используется, потому что оно является хорошим теплопроводником с низкой реактивностью и прочностью.

    Электрические кабели – Используется, потому что это хороший электрический проводник, пластичный и прочный. Это включает в себя проводку для электроники, такой как телевизионное оборудование и аксессуары.

    Микропроцессоры – аналогичные электрическим кабелям; используется, потому что это хороший электрический проводник и пластичный.

    Обновление видео

    Нет времени читать блог?

    Посмотрите приведенный ниже видеоблог, чтобы узнать, какие металлы лучше всего проводят электричество.

    Металлические супермаркеты

    Metal Supermarkets — крупнейший в мире поставщик мелких партий металла с более чем 100 обычными магазинами в США, Канаде и Великобритании. Мы являемся экспертами в области металлов и предоставляем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

    В супермаркетах металлов мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных применений. Наш склад включает в себя: мягкую сталь, нержавеющую сталь, алюминий, инструментальную сталь, легированную сталь, латунь, бронзу и медь.

    У нас есть широкий ассортимент форм, включая стержни, трубы, листы, пластины и многое другое. И мы можем порезать металл по вашим точным спецификациям.

    Посетите один из наших 100+ офисов по всей Северной Америке сегодня.

    Какой самый проводящий элемент?

    Серебро — элемент с самой высокой электропроводностью.

    Проводимость — это способность материала передавать энергию. Поскольку существуют разные формы энергии, существуют разные типы проводимости, включая электрическую, тепловую и акустическую проводимость.Серебро является наиболее проводящим элементом с точки зрения электропроводности. Углерод в форме алмаза является лучшим проводником тепла (лучшим металлом является серебро). Следующим лучшим проводником после серебра является медь, за ней следует золото. В целом металлы являются лучшими проводниками тепла и электричества.

    Почему серебро лучший проводник?

    Причина, по которой серебро является лучшим проводником электричества, заключается в том, что его электроны могут двигаться свободнее, чем электроны других элементов. Это связано с кристаллической структурой серебра и электронной конфигурацией.Хотя серебро является лучшим проводником электричества, оно легко тускнеет и теряет проводимость, а также стоит дороже меди. Золото используется, когда важна коррозионная стойкость.

    Электропроводность элементов

    Периодическая таблица электропроводности

    Вот таблица электропроводности десяти наиболее проводящих элементов. Все эти элементы являются металлами. Многие сплавы также являются проводящими, включая углеродистую сталь, нержавеющую сталь, латунь, бронзу, галинстан и манганин.Неметаллы являются электрическими изоляторами, за некоторыми исключениями.

    +
    Элемент Проводимость (См / м при 20 ° C)
    Серебро 6,30 × 10 7
    Медь 5,96 × 10 7
    Gold
    4,11 × 10 7
    Алюминий 3,77 × 10 7
    Calcium 2.98 × 10 7
    Вольфрам 1,79 × 10 7
    цинка 1,69 × 10 7
    Кобальт 1,60 × 10 7
    Никель 1,43×10 7
    Рутений 1,41×10 7

    Теплопроводность элементов

    Вот таблица теплопроводности элементов.В большинстве таблиц перечислены только металлы, потому что металлы в целом лучше проводят тепло, чем неметаллы. Алмаз (неметалл) является исключением.

    90 382
    Элемент Теплопроводность (Вт / CMK)
    Алмаз (углерод) 8.95 до 13.50
    Серебро 4,29
    Медь 4,01
    Золото 3,17
    Алюминий 2,37
    Бериллий 2.01
    Кальций 2,01
    Вольфрам 1,74
    Магний 1,56
    родий 1,5
    кремния 1,48
    Таблица теплопроводности химические элементы.

    Ведут ли себя какие-либо неметаллы?

    Хотя лучшими проводниками являются металлы, некоторые неметаллы проводят тепло и электричество. Алмаз (кристаллический углерод) является отличным проводником тепла, хотя и является электрическим изолятором.Однако аморфный углерод и графит проводят электричество. Полуметаллы являются хорошими проводниками. Германий и кремний не так хорошо проводят электричество, как графит, но они лучше, чем морская вода.

    Факторы, влияющие на электропроводность

    На электропроводность влияют несколько факторов:

    • Температура : Таблицы электропроводности включают температуру, поскольку повышение температуры приводит к тепловому возбуждению атомов и снижению проводимости (увеличивает удельное сопротивление).В целом зависимость между температурой и проводимостью является линейной, но нарушается при низких температурах.
    • Размер и форма : Электрическое сопротивление пропорционально длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения. Заряд течет с большей скоростью по более коротким проводам и проводам с большей площадью поперечного сечения.
    • Чистота : Добавление примеси в проводник снижает электропроводность. Между тем легирование полупроводника может увеличить его проводимость.Потускневшее серебро не является таким хорошим проводником, как чистое серебро. Кремний, легированный фосфором, становится полупроводником N-типа, а кремний, легированный бором, становится полупроводником P-типа.
    • Кристаллическая структура : Кристаллическая структура элемента влияет на его проводимость. Алмаз и графит являются кристаллическими формами углерода. Алмаз является электрическим изолятором, а графит проводит электричество.
    • Фазы : Различные фазы могут присутствовать даже в чистом образце.Межфазные границы обычно замедляют проводимость. Таким образом, способ производства материала влияет на его проводимость.
    • Электромагнитные поля : Внешние электромагнитные поля могут создавать магнитосопротивление внутри электрического проводника. Кроме того, когда ток проходит через проводник, он создает магнитное поле. Магнитное поле перпендикулярно электрическому полю.
    • Частота : Частота – это количество циклов колебаний переменного электрического тока.Выше определенной частоты ток течет вокруг проводника, а не через него. Это называется скин-эффектом. Скин-эффект не возникает при постоянном токе, потому что нет колебаний и, следовательно, нет частоты.

    Ссылки

    • Берд, Р. Байрон; Стюарт, Уоррен Э.; Лайтфут, Эдвин Н. (2007). Транспортные явления (2-е изд.). ISBN John Wiley & Sons, Inc. 978-0-470-11539-8 .
    • Холман, Дж. П. (1997). Теплопередача (8-е изд.). Макгроу Хилл.ISBN 0-07-844785-28.
    • Матула, Р.А. (1979). «Удельное электрическое сопротивление меди, золота, палладия и серебра». Журнал физических и химических справочных данных . 8 (4): 1147. doi:10.1063/1.555614
    • Serway, Raymond A. (1998). Основы физики (2-е изд.). Форт-Уэрт, Техас; Лондон: Паб Saunders College. ISBN 978-0-03-020457-9.
    • «Теплопроводность элементов». Ангстом Наук.

    Related Posts

    Гальваника Непроводящий материал — Smart Microns

    Введение

    Гальваническое покрытие используется производителями в самых разных отраслях для придания завершающего штриха своей продукции.Гальваника имеет различные преимущества для конечного продукта, в том числе более прочную поверхность, коррозионную стойкость, износостойкость и общее улучшение внешнего вида. Если вы знакомы с гальванопокрытием, вы наверняка знаете, что этот процесс включает в себя погружение подложки в химическую ванну, содержащую ионы металлов, таких как золото, медь, никель или серебро.

    Введение постоянного тока сразу же следует за нанесением покрытия методом электроосаждения. Металлическое покрытие наносится на поверхность другого металлического предмета в процессе металлизации.Эти металлы могут проводить электричество, что необходимо для сцепления покрытия. Но что, если вам нужно нанести металл на поверхность непроводящего материала?

    Понимание непроводящих материалов

    Непроводящие материалы, широко известные как изоляторы, представляют собой вещества, которые подавляют или препятствуют потоку электронов. Поскольку атомам внутри этих изоляторов не хватает дополнительных электронов, необходимых для переноса электрического заряда, они проявляют это свойство, что чрезвычайно затрудняет передачу заряда через материал.Бумага, стекло, резина, фарфор, керамика и пластик являются примерами непроводящих материалов.

    Стекло, керамика и пластик являются стандартными в различных секторах, и их часто покрывают металлом, чтобы изменить их внешний вид и физические свойства. Покрытие из непроводящих материалов также можно найти во многих потребительских товарах, таких как кухонная утварь, туалетные принадлежности, предметы ванной комнаты, одежда и крышки для бутылок.

    Нанесение гальванических покрытий на непроводящие материалы

    Сегодняшний производственный сектор знает гораздо больше о нанесении гальванопокрытий на непроводящие материалы, чем когда он только начинался, и со временем технология совершенствовалась.Однако при нанесении покрытия на непроводящие материалы нередко возникают проблемы. Для обеспечения высокого качества продукции необходимо учитывать несколько аспектов, наиболее важные из которых относятся к дизайну продукта и методам покрытия.

    • Хотя это и само собой разумеющееся понятие, важно помнить, поскольку оно влияет на процесс гальванического покрытия. Классическая процедура гальванического покрытия функционально неспособна наносить покрытие из-за неспособности материала подложки проводить электричество.В результате первый слой, который должен быть нанесен на деталь, должен быть нанесен методом химического осаждения. Этот этап сложен сам по себе, поскольку он оказывает значительное влияние на обращение с продуктом во время процедур проектирования и нанесения покрытия.
    • Разработка изделия для процесса нанесения покрытия является одним из самых сложных аспектов нанесения покрытия на непроводящие материалы. Поскольку на непроводящие материалы нельзя нанести покрытие электричеством, их конструкция должна предусматривать возможность нанесения покрытия химическим путем. Следующие элементы и факторы должны быть включены в конструкцию продукта, чтобы обеспечить хорошее покрытие.
    • Толщина стенки: Толщина стенки изделия не должна превышать 3,8 миллиметра. Более толстые стенки ограничивают поток воздуха, вызывая неравномерное охлаждение и деформацию или усадку детали. Ребра могут повысить прочность компонента вместо более толстых стенок, что дает дополнительное преимущество, заключающееся в снижении веса продукта.
    • Минимальная вариация: размеры поперечного сечения продукта должны оставаться одинаковыми на всем протяжении. Используйте плавные кривые вместо резких краев, кривых, углов и углублений при создании продукта.Доступ к глубоким канавкам может быть затруднен, а острые углы могут привести к скоплению или выплескиванию пластин, что повлияет на окончательную посадку и внешний вид изделия.
    • Улавливание технологических химикатов является одной из наиболее серьезных проблем, возникающих в процессе нанесения покрытия. Эти химические вещества могут попасть внутрь или на поверхность изделия во время процедур очистки, стирки или гальванического покрытия и просочиться на более позднем этапе, вызывая повреждение или препятствуя адгезии слоев. Чтобы избежать этого, создавайте части, которые стекают быстрее — например, если в конструкции есть глухое отверстие, сделайте его сквозным или увеличьте его, чтобы облегчить процесс слива жидкости.
    • Дизайн пресс-формы очень важен для пластиковых деталей. Крайне важно спроектировать форму изделия таким образом, чтобы готовое изделие можно было вытолкнуть без использования смазки для пресс-формы. Смазки для форм, такие как силикон, могут прилипать к поверхности пластика и препятствовать прилипанию покрытия к детали. Вместо использования таких агентов базовые процедуры, такие как полировка поверхности формы, могут облегчить извлечение без использования опасных химикатов.

    Проблемы с гальванопокрытием на непроводящих материалах (пластик и керамика)

    Хотя нанесение покрытия на неметаллические материалы, такие как керамика и пластик, имеет множество преимуществ, оно может быть более сложной операцией, чем нанесение покрытия на металл.Некоторые из факторов, которые следует учитывать при нанесении покрытия на непроводящие материалы, перечислены ниже.

    • Чистота: Поддержание чистоты материала подложки имеет решающее значение для получения высококачественного конечного продукта; загрязненные поверхности могут привести к плохой адгезии и дефектам поверхности, среди прочего. Для этого перед нанесением покрытия материал подвергается химической очистке с использованием химических ванн для удаления поверхностных загрязнений с открытых участков. Основание — это не единственное, что необходимо содержать в чистоте — пластиковые формы, стеллажи, ванны и другое оборудование, используемое в процессах производства и покрытия, также должны содержаться в чистоте, чтобы избежать попадания загрязняющих веществ в продукт и на него.
    • Слив и сушка продукта между каждым этапом имеет решающее значение, поэтому слив должен быть предусмотрен в продукте. Захваченные химические вещества могут вытечь во время процесса покрытия, что приведет к низкому качеству пластины или плохой адгезии между слоями покрытия.
    • Влага также может быть проблемой во время металлизации, так как карманы влаги в пластиковых деталях могут вызвать дефекты поверхности, включая пузыри и вздутия.
    • Из-за чрезмерных температур или токов непроводящие материалы могут деформироваться или расколоться на различных этапах процесса нанесения покрытия.Эти проблемы также могут быть вызваны ошибками обработки.

    Хотя эти трудности отличаются от тех, с которыми приходится сталкиваться при нанесении гальванических покрытий на проводящие материалы, их достаточно легко преодолеть при работе с профессиональной компанией, которая специализируется на гальванике на непроводящих материалах и хорошо осведомлена о сложностях этого процесса.

    Химическое покрытие как альтернатива непроводящим материалам

    Процедура нанесения покрытия химическим путем является ключом к нанесению гальванического покрытия на непроводящие материалы.Химическое покрытие использует электрический ток для осаждения тонкого слоя металла. Химическое покрытие не использует электричество для нанесения легкого металлического покрытия. Вместо этого в методе химического покрытия используется автокаталитическая реакция для нанесения покрытия. Этапы нанесения покрытия химическим способом включают:

    1. Любые масла, смазки или частицы на поверхности подложки должны быть удалены перед нанесением любых химикатов; любой из них может помешать процессу травления или нанесения покрытия, что приведет к некачественному покрытию.Очистка часто влечет за собой использование нескольких кислот и щелочей, за которыми следует несколько полосканий для удаления любых химических остатков.
    2. После очистки поверхности материала проводится травление для подготовки его к гальваническому покрытию. Этот метод включает погружение пластиковой или керамической заготовки в травильный раствор хрома и серы, который разъедает поверхность подложки. Эта процедура добавляет текстуру поверхности изделия, облегчая прикрепление металла к основе. После завершения этого шага тщательно очистите подложку, чтобы удалить излишки хромовой кислоты.
    3. После травления изделие погружают в ванну электролита с солями палладия и олова. Затем на объект наносится гальваническое покрытие никелем или медью. В качестве катализатора раствор соли палладия и олова вызывает реакцию, в результате которой никель или медь образуют тонкий слой на подложке.
    4. Если вы не хотите использовать ванну с электролитом, вы можете нанести токопроводящую краску на поверхность подложки.
    5. После нанесения слоя химическим способом на поверхность заготовки наносится тонкое покрытие из металлической меди.

    Заключение

    Нанесение покрытия на непроводящие материалы — сложная процедура, требующая учета множества переменных. С другой стороны, работа с опытной компанией по нанесению покрытий, такой как Smart Microns, может значительно упростить задачу.

    Непроводящие обручальные кольца — Element Ring Co

    Обручальные кольца являются важным аспектом брака. Обручальное кольцо символизирует особую связь и любовь между двумя людьми.Обручальное кольцо мужчины используется, чтобы показать его индивидуальность, приверженность и любовь к своей невесте. Однако для некоторых профессий, таких как инженеры, механики и электрики, ношение традиционной металлической ленты может быть рискованным и совершенно опасным.

    Обручальные кольца, изготовленные из таких металлов, как медь, золото, цинк, вольфрам, нержавеющая сталь и даже углеродное волокно, являются токопроводящими и опасными для ношения при работе с электрическим током. Честно говоря, найти металлическое обручальное кольцо, которое на 100% не проводит ток, практически невозможно.Если вы или ваш жених имеете дело с электрическими токами и проводами под напряжением, мы не рекомендуем следующие типы обручальных колец.

    Токопроводящее обручальное кольцо Материалы:

    Материал:

    Проводимость:

    Золотые обручальные кольца

    Высокая проводимость

    Серебряные обручальные кольца

    Высокая проводимость

    Вольфрамовые обручальные кольца

    Низкая проводимость

    Обручальные кольца из нержавеющей стали

    Низкая проводимость

    Обручальные кольца из углеродного волокна

    Низкая проводимость

    Медные обручальные кольца

    Высокая проводимость

     

    Боишься, что не найдешь нужное кольцо? Не думайте, что осталось еще много безопасных и красивых вариантов.Мы хотим помочь вам сделать процесс выбора обручального кольца проще и без стресса. Чтобы помочь определить лучшее обручальное кольцо для вас или вашего жениха, мы создали эту простую таблицу непроводящих материалов для обручальных колец, в которой перечислены наши рекомендуемые непроводящие материалы, которые вы можете использовать, чтобы найти безопасное, непроводящее обручальное кольцо, которое по-прежнему хорошо выглядит. .

    Непроводящие материалы для обручальных колец:

    Материал:

    Проводимость:

    Силиконовые обручальные кольца

    Непроводящий

    Деревянные обручальные кольца

    Непроводящий

    Обручальные кольца из стекловолокна

    Непроводящий

    Обручальные кольца из кости или рога

    Непроводящий

     

    Известно, что вышеперечисленные материалы являются непроводящими, но всегда важно спросить продавца или производителя, являются ли их варианты колец непроводящими.Несмотря на то, что кольцо может быть классифицировано как деревянное, костяное или из стекловолокна, его конструкция может содержать проводящие материалы, о которых вы не знаете. Например, одна из распространенных ошибок, которую допускают люди, заключается в том, что они считают углеродное волокно непроводящим. Кольца из углеродного волокна являются проводящими. Какой из них подходит именно вам? Давайте углубимся в детали и поможем вам найти материал, который покажет, кто вы есть?

     

    Силиконовые обручальные кольца

    Силиконовые обручальные кольца — отличный вариант непроводящего обручальное кольцо.Они изготовлены из силиконовой резины и очень прочны, удобны, относительно недороги и в целом гипоаллергенны. Они могут выдерживать воздействие элементов и экстремальное давление, сохраняя при этом свою форму. Это отличное кольцо практически для любой профессии.

    Купите силиконовое обручальное кольцо Technician сегодня

     

    Деревянные обручальные кольца

    Несмотря на то, что силиконовые кольца – отличный вариант, в большинстве случаев мы склонны тратить больше на мужское обручальное кольцо.Деревянные кольца — отличная альтернатива обычным металлическим обручальным кольцам, которые мы перечислили выше. Они уникальны, удобны и, конечно, токопроводящие. Они очень долговечны при уходе за ними и могут приобретать дополнительный смысл в зависимости от выбранной вами древесины. Например, кольцо на основе грецкого ореха может олицетворять ясность и сосредоточенность. Деревянные кольца отлично подходят для большинства условий и, как правило, водонепроницаемы. Если вы хотите уникальное обручальное кольцо, прочное, непроводящее электричество и стильное, деревянное кольцо может подойти вам или вашему жениху.

    Не можете найти непроводящее деревянное кольцо? Создайте свое собственное деревянное кольцо!

    Обручальные кольца из стекловолокна

    Мы хотели дать нашим коллегам-инженерам еще один вариант. Мы разработали уникальное кольцо из стекловолокна. Как непроводящий материал, это идеальное кольцо для электрика или инженера. Они сотканы из стекловолокна, а не из углеродного волокна, что делает эти кольца такими же легкими и прочными, как и ваши варианты из углеродного волокна.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.