Mengapa menggunakan tembaga? Apa sifat utamanya?
Tembaga memiliki konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik, menempati peringkat pertama di antara semua bahan logam teknik. Hal ini menjadi landasan utama bagi peran pentingnya dalam masyarakat elektrifikasi dan informasi elektronik saat ini. Tembaga juga memiliki banyak sifat komprehensif yang sangat baik: ia memiliki ketahanan korosi yang kuat terhadap atmosfer, air laut, tanah, dan banyak media kimia; digunakan dalam struktur untuk menjadi kaku dan fleksibel, elastis, tahan gesekan dan tahan aus; memiliki tampilan penuh warna dan merupakan simbol kesederhanaan dan keanggunan yang disukai banyak orang. Selain berbagai sifat kinerja yang disebutkan di atas, ia juga memiliki serangkaian sifat pemrosesan, pengecoran, pengelasan, pemotongan mudah dan proses lainnya yang baik, yang membuatnya ekonomis dan banyak digunakan.
-Pembangunan perumahan menyumbang 48%: termasuk: sistem perpipaan (air, panas, gas, alat penyiram api, dll.); fasilitas perumahan (AC, lemari es, dll); dekorasi bangunan (atap, palung, dekorasi, dll); jalur komunikasi (suara, gambar, data, dll); sistem pasokan listrik.
--Produksi peralatan menyumbang 41%: termasuk: peralatan industri (motor, trafo, dll.); alat transportasi (mobil, kereta api, pesawat terbang, dan lain-lain); perangkat elektronik; produk industri ringan (peralatan rumah tangga, instrumen, perkakas, dll.)
--Infrastruktur menyumbang 11%: termasuk: proyek skala besar (fasilitas transportasi, industri petrokimia, industri pertambangan dan metalurgi, dll.); industri tenaga listrik (transmisi tenaga listrik, distribusi tenaga listrik, dll); jaringan komunikasi.
Perlu dicatat bahwa pembangunan perumahan berhubungan langsung dengan peningkatan tingkat produksi masyarakat, dan penggunaan tembaga dalam hal ini menyumbang proporsi terbesar; khususnya negara saya menganggap pembangunan perumahan sebagai penghubung penting untuk mendorong perkembangan perekonomian nasional secara keseluruhan. Terlihat bahwa secara aktif mendorong pemanfaatan tembaga mempunyai peranan penting dalam perekonomian nasional dan penghidupan masyarakat.
A. Aplikasi dalam industri kelistrikan
※ Kekuatan transmisi
Sejumlah besar tembaga yang sangat konduktif dikonsumsi dalam transmisi daya, terutama digunakan untuk listrik, kabel dan kabel, bus, trafo, sakelar, komponen dan konektor plug-in, dll.
Dalam proses transmisi kabel dan kabel, energi listrik terbuang akibat pemanasan resistansi. Dari perspektif penghematan energi dan ekonomi, standar "penampang kabel optimal" saat ini sedang dipromosikan di dunia. Standar "penampang kabel optimal" memperhitungkan biaya pemasangan satu kali dan konsumsi daya, serta memperbesar ukuran kabel secara tepat untuk mencapai penghematan energi dan manfaat ekonomi komprehensif terbaik. Menurut standar baru, penampang kabel seringkali lebih dari dua kali lipat dibandingkan standar lama, yang dapat mencapai efek penghematan energi sekitar 50%.
Di masa lalu, karena kekurangan baja di negara saya, mengingat berat jenis aluminium hanya 30% dari tembaga, tindakan telah diambil untuk mengganti tembaga dengan aluminium pada saluran transmisi tegangan tinggi di atas dengan harapan untuk mengurangi berat badan. Saat ini, dari sudut pandang perlindungan lingkungan, jalur transmisi udara akan diubah menjadi pemasangan kabel bawah tanah. Dalam hal ini, aluminium memiliki kelemahan yaitu konduktivitas yang buruk dan ukuran kabel yang lebih besar dibandingkan dengan tembaga, dan tidak ada artinya jika dibandingkan.
Untuk alasan yang sama, merupakan pilihan bijak untuk mengganti trafo belitan aluminium di Amerika Serikat dan Jepang dengan trafo belitan tembaga yang hemat energi dan efisien.
※ Manufaktur motor
Dalam pembuatan motor, paduan tembaga dengan konduktivitas tinggi dan kekuatan tinggi banyak digunakan. Bagian tembaga utama adalah stator, rotor, dan kepala poros. Pada motor besar, belitan didinginkan dengan air atau hidrogen, yang disebut motor pendingin internal air ganda atau motor pendingin hidrogen, yang memerlukan kabel berongga panjang.
Motor merupakan pengguna listrik yang besar, menyumbang sekitar 60% dari total pasokan listrik. Tagihan listrik kumulatif untuk sebuah motor sangat tinggi. Umumnya mencapai biaya motor itu sendiri dalam 500 jam pertama pengoperasian, yang setara dengan 4 hingga 16 kali lipat biaya dalam setahun, dan dapat mencapai 200 kali lipat biaya selama masa kerja. Peningkatan kecil pada efisiensi motor tidak hanya dapat menghemat energi, tetapi juga memperoleh manfaat ekonomi yang signifikan. Pengembangan dan penerapan motor efisiensi tinggi merupakan topik hangat di dunia saat ini. Karena konsumsi energi di dalam motor terutama berasal dari hilangnya hambatan belitan; oleh karena itu, meningkatkan penampang kawat tembaga merupakan langkah utama untuk mengembangkan motor berefisiensi tinggi. Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa motor efisiensi tinggi yang pertama kali dikembangkan telah meningkatkan penggunaan belitan tembaga sebesar 25% hingga 100% dibandingkan dengan motor tradisional. Saat ini, Departemen Energi AS mendanai proyek pengembangan penggunaan teknologi tembaga cor untuk memproduksi rotor motor.
※ Kabel komunikasi
Sejak tahun 1980-an, karena keunggulan kabel serat optik yang mempunyai daya dukung arus yang besar, kabel serat optik terus menggantikan kabel tembaga pada jalur utama komunikasi dan dengan cepat dipromosikan dan diterapkan. Namun, tembaga dalam jumlah besar masih dibutuhkan untuk mengubah energi listrik menjadi energi cahaya dan untuk input saluran bagi pengguna. Dengan berkembangnya industri komunikasi, masyarakat semakin bergantung pada komunikasi, dan permintaan kabel serat optik dan kabel tembaga akan terus meningkat.
※ Saluran listrik perumahan
Dalam beberapa tahun terakhir, seiring dengan peningkatan standar hidup masyarakat di negara saya, peralatan rumah tangga menjadi populer dengan pesat, dan beban listrik di perumahan meningkat pesat. Konsumsi listrik perumahan di negara saya masih akan mengalami perkembangan pesat di masa depan, yang telah meningkatkan penggunaan kabel tembaga secara signifikan.
B. Aplikasi dalam industri elektronik
Industri elektronik adalah industri yang sedang berkembang. Dalam proses pengembangannya yang berkembang pesat, produk baru dan area aplikasi baja baru terus dikembangkan. Saat ini penerapannya telah berkembang dari perangkat vakum dan sirkuit cetak hingga sirkuit terpadu mikroelektronika dan semikonduktor.
※ Perangkat vakum
Perangkat vakum terutama berupa tabung transmisi frekuensi tinggi dan frekuensi ultra tinggi, pandu gelombang, magnetron, dll., yang memerlukan tembaga bebas oksigen dengan kemurnian tinggi dan tembaga bebas oksigen yang diperkuat dispersi.
※ Sirkuit tercetak
Sirkuit cetak tembaga dibuat dengan menempelkan foil tembaga pada pelat plastik sebagai penyangga dengan foil tembaga sebagai permukaannya; mencetak diagram pengkabelan rangkaian pada pelat tembaga dengan memotret; menghilangkan bagian berlebih dengan mengetsa dan meninggalkan sirkuit yang saling berhubungan. Kemudian, buat lubang pada sambungan dengan bagian luar pada papan sirkuit tercetak, masukkan terminal komponen diskrit atau bagian lain, dan las pada bukaan ini, sehingga terbentuk rangkaian yang lengkap. Jika metode pelapisan perendaman digunakan, pengelasan semua sambungan dapat diselesaikan dalam satu waktu. Dengan cara ini, untuk acara-acara yang memerlukan tata letak sirkuit yang baik, seperti radio, televisi, komputer, dll., penggunaan sirkuit tercetak dapat menghemat banyak tenaga kerja dalam pemasangan kabel dan pemasangan sirkuit; oleh karena itu, ini banyak digunakan dan membutuhkan foil tembaga dalam jumlah besar. Selain itu, berbagai bahan mematri berbahan dasar tembaga dengan harga murah, titik leleh rendah, dan fluiditas yang baik juga diperlukan dalam penyambungan rangkaian.
※ Sirkuit terpadu
Inti dari teknologi mikroelektronika adalah sirkuit terpadu. Sirkuit terpadu mengacu pada sirkuit mini yang menggunakan bahan kristal semikonduktor sebagai substrat (chip) dan menggunakan teknologi proses khusus untuk mengintegrasikan komponen dan interkoneksi yang membentuk sirkuit di dalam, di permukaan, atau di atas substrat. Sirkuit mikro ini ribuan kali lebih kecil dalam ukuran dan berat daripada sirkuit komponen diskrit paling kompak dalam strukturnya. Kemunculannya telah menyebabkan perubahan besar pada komputer dan menjadi landasan teknologi informasi modern. Sirkuit terpadu skala ultra besar yang dikembangkan selama ini memiliki jumlah transistor yang dapat dibuat dalam satu chip berukuran lebih kecil dari paku ibu jari, mencapai ratusan ribu bahkan jutaan. Baru-baru ini IBM (International Business Machines Corporation), sebuah perusahaan komputer ternama dunia, telah melakukan terobosan dengan menggunakan tembaga untuk menggantikan aluminium pada chip silikon sebagai interkoneksi. Microchip tembaga jenis baru ini dapat mencapai peningkatan kinerja sebesar 30%, ukuran jalur sirkuit dapat dikurangi hingga 0,12 mikron, dan jumlah transistor yang terintegrasi dalam satu chip dapat mencapai 2 juta. Hal ini membuka situasi baru bagi penerapan logam tembaga kuno di bidang teknologi terkini sirkuit terpadu semikonduktor.
※ Bingkai timah
Untuk melindungi pengoperasian normal sirkuit terpadu atau sirkuit hibrid, perlu untuk mengemasnya; dan saat pengemasan, sejumlah besar konektor di sirkuit dikeluarkan dari badan yang tersegel. Kabel-kabel ini harus mempunyai kekuatan tertentu dan merupakan kerangka pendukung dari rangkaian paket terpadu, yang disebut rangka kabel. Dalam produksi sebenarnya, untuk produksi massal dan berkecepatan tinggi, rangka timah biasanya dicap secara terus menerus pada strip logam dengan susunan tertentu. Bahan rangka menyumbang 1/3 hingga 1/4 dari total biaya sirkuit terpadu, dan jumlah yang digunakan besar; oleh karena itu, biayanya harus rendah.
Paduan tembaga murah, memiliki kekuatan tinggi, konduktivitas listrik dan konduktivitas termal, kinerja pemrosesan yang sangat baik, pengelasan jarum dan ketahanan terhadap korosi. Kinerjanya dapat dikontrol dalam rentang yang luas melalui paduan, dan dapat lebih memenuhi persyaratan kinerja rangka timah. Ini telah menjadi bahan penting untuk kerangka timah. Saat ini merupakan bahan yang paling banyak digunakan dalam perangkat mikroelektronik.
