Алюминий и медь представляют собой крайне популярные металлы, активно использующиеся в самых разных отраслях. При этом многие люди нередко путают их между собой, что может привести к не самым приятным последствиям.
Ниже проведем сравнение меди и алюминия по ключевым параметрам и выясним, как именно можно отличить один металл от другого.
Свойства и параметры меди
Перед тем как разобрать, в чем отличие между медью и алюминием, остановимся детально на особенностях каждого из этих материалов.
Это один из первых металлов, который люди научились добывать и использовать для изготовления различных предметов. Встречается в чистом виде, по аналогии с золотом и другими подобными металлами.
Особенности меди:
- при контакте с кислородом формируется оксидная пленка, придающая материалу желтоватый оттенок;
- в чистом виде отличается мягкостью и пластичностью;
- хорошо проводит ток;
- имеет отличные показатели теплопроводности, уступая лишь серебру;
- высокая плотность, температура плавления;
- хорошо соседствует с другими металлами;
- легко протягивается в тонкую проволоку;
- обладает диамагнетическими свойствами.
Химическая активность материала относительно невысокая. В сухом воздухе окисления происходить не должно вовсе. К тому же медь устойчива к воздействию кислот, не обладающих окислительными свойствами.
Свойства и параметры алюминия
Алюминий в отличие от меди является более современным металлом, промышленное использование которого позволило развить огромное количество отраслей.
К основным свойствам материала можно отнести:
- малый удельный вес;
- низкая температура плавления;
- высокая электропроводимость;
- хорошая теплопроводность;
- пластичность;
- высокая теплота плавления.
При взаимодействии с кислородом на поверхности формируется тонкая и прочная пленка окиси, которая затем начинает препятствовать проникновению кислорода во внутренние слои.
Малая плотность позволяет использовать металл в основе легких и прочных конструкционных материалов, которые к тому же способны выступать в качестве проводников для тепла или электричества.
Даже достаточно агрессивные газы не слишком сильно влияют на скорость коррозии алюминия, так что изделия из металла применяются практически повсеместно. Грамотный подход к использованию дополнительных включений и защитных покрытий позволил приблизить свойства алюминия к свойствам чистой меди.
Отличие меди от алюминия
Теперь постараемся сравнить медь и алюминий по вполне конкретным параметрам, влияющим на сферу применения каждого из металлов.
Электропроводность
Показатель электропроводности у меди в полтора раза выше, чем у алюминия. Однако плотность оказывается в 3.3 раза больше. Что касается себестоимости материалов, то внедрение автоматизированных линий позволило значительно удешевить производство алюминия. Так что и сейчас он гораздо доступнее меди.
По этой причине именно этот материал предпочитают использовать в многожильных проводах и кабелях разного назначения. Это касается в том числе высоковольтных проводов ЛЭП, которые к тому же создают разумную нагрузку на опоры. С более низкой электропроводностью приходится мириться.
Коэффициент расширения
Коэффициент расширения описывает увеличением размеров материала при изменении температуры. Показатель у алюминия примерно на треть больше, чем у меди. Подобная особенность может создавать определенные неудобства при нарушении технологии монтажа соединений.
Тут очень важно использовать дополнительное подпружинивание, которое предотвратит ослабление болтов.
Активно применяются специальные прижимные и чашевидные шайбы, которые обеспечивают эластичность соединения без чрезмерной нагрузки на алюминий. Так что при грамотном подборе крепежной арматуры алюминиевые элементы практически равны медным.
Теплопроводность
Теплопроводность меди выше, чем алюминия. Это приводит к мысли о том, что обмотки трансформатора из этих металлов чувствуют себя совершенно по-разному. Однако это касается только случаев, в которых обмотка создана проволокой одного размера и геометрии.
На практике же заранее проводятся все необходимые расчеты, чтобы обеспечить оптимальную теплопроводность с соблюдением базовых рекомендаций производительности.
Чтобы алюминиевая обмотка обладала такой же теплопроводностью, как медная, проволока должна быть примерно на 66% больше по площади поперечного сечения. Современные производители катушек учитывают эту особенность и создают оптимальные решения по качеству, цене и функционалу.
Возможность соединения
Оба рассматриваемых металла склонны к окислению при определенных условиях. Также они могут быть чувствительны к иным химическим реакциям под воздействием атмосферы.
Окись алюминия является отличным изолятором, что создает сложности при необходимости поддерживать постоянный электрический контакт. Оксид меди обладает большей электропроводностью, однако также иногда доставляет неприятности.
Предотвратить окисление контактов поможет их предварительная зачистка и использование высококачественных соединений. Это особенно важно для алюминиевых проводников. Технологии подготовки уже прекрасно отработаны, так что в современных условиях подключение электрооборудование доставлять проблем не должно.
В любом случае, использовать болтовые соединения из алюминия без дополнительного медного покрытия не рекомендуется.
Стоит отметить, что существует несколько продвинутых технологий сварки или взрыва, позволяющих надежно соединить контакты разных металлов между собой с минимальными рисками окисления в будущем.
Также иногда применяют дополнительные покрытия из серебра или техники лужения. Алюминиевые наконечники могут покрываться оловом, гораздо более устойчивым к химическим реакциям.
Прочность на разрыв
Алюминий характеризуется более низкой прочностью на растяжение и низким пределом текучести. Это сразу вызвало беспокойство относительно использования металла при циклических нагрузках. Создаваемые в обмотках электромагнитные силы способны вызывать смещение и постоянное движение проводников.
Предел прочности алюминия составляет всего лишь 38% от предела прочности меди. Но тут также проводится сравнение при равных поперечных сечениях. Использование более толстой проволоки в большинстве случаев позволяет сгладить все негативные последствия колебаний.
В данном случае одновременно компенсируется и электропроводимость, и прочность на разрыв.
Как отличить медь от алюминия?
Различия меди и алюминия по химическому составу и электропроводящим свойствам далеко не всегда легко выявляются. Поэтому имеет смысл также рассмотреть внешние и механические особенности металлов.
Внешне алюминий без кислотной пленки имеет сероватый оттенок, тогда как медь практически всегда красно-рыжая. При длительном взаимодействии с атмосферой происходит окисление, которое приводит к потемнению обоих материалов.
Важным физическим параметром материалов является гибкость, которая у меди в 1.5 раза выше, чем у алюминия. Если алюминиевую проволоку согнуть несколько раз, она попросту сломается. Поэтому ее стараются прокладывать прямо, избегая резких поворотов. Медная же проволока сохранит свою структуру.
Отдельно стоит рассмотреть вес материала. При одинаковом сечении медная жила всегда будет весить больше, чем алюминиевая.
