Ứng dụng của đồng trong khám phá và phát triển nền công nghiệp hiện đại

Đồng là một loại kim loại màu từ lâu đã được kết nối chặt chẽ với con người. Không chỉ có nguồn tài nguyên phong phú trong tự nhiên, mà đồng còn sở hữu những đặc tính tuyệt vời. Do đó, ứng dụng của đồng được phổ biến rộng rãi trong đời sống và các ngành công nghiệp hiện đại và thiết yếu như: điện, điện tử; năng lượng, hóa dầu; giao thông vận tải, máy móc; luyện kim, ánh sáng và các ngành công nghiệp mới khác và một số lĩnh vực công nghệ cao.

Để hiểu rõ hơn về các ứng dụng của đồng, Hiệp hội Phát triển Đồng (CDA) đã phân loại chúng thành bốn lĩnh vực sử dụng cuối: điện, xây dựng, giao thông và các lĩnh vực khác.

Tỷ lệ sản xuất đồng toàn cầu được tiêu thụ bởi mỗi ngành được CDA ước tính là:

+ Ứng dụng của đồng trong Điện: 65%

+ Ứng dụng của đồng trong Xây dựng: 25%

+ Ứng dụng của đồng trong Giao thông vận tải: 7%

+ Ứng dụng của đồng trong Khác: 3%

Ứng Dụng Của Đồng Trong Điện

Các ứng dụng của đồng trong hệ thống điện, bao gồm công nghệ máy tính, tivi, điện thoại di động và các thiết bị điện tử cầm tay, trong những thập kỷ gần đây đã trở thành một người tiêu dùng đồng lớn. Trong các thiết bị này, đồng rất quan trọng đối với việc sản xuất: Đầu nối điện tử; mạch điện; bo mạch in; micro-chip; dây bán dẫn; magnetron trong lò vi sóng; nam châm điện; ống chân không; điện cực hàn; hệ thống phun nước chữa cháy; tản nhiệt…

Tính chất dẫn điện của đồng hỗ trợ đắc lực trong ngành điện lực / viễn thông

Ngoài bạc, đồng là chất dẫn điện hiệu quả nhất. Điều này, kết hợp với khả năng chống ăn mòn, độ dẻo, tính linh hoạt và khả năng làm việc trong một loạt các mạng lưới điện; làm cho kim loại trở nên lý tưởng cho hệ thống dây điện.

Ứng dụng của Đồng trong ngành điện lực

Truyền tải điện, chẳng hạn như dây điện và cáp, máy biến thế, công tắc, linh kiện cắm và đầu nối, v.v.; sản xuất động cơ, ví dụ như stato, rôto, đầu trục và dây rỗng, v.v.; cáp truyền thông và mạch điện dân dụng cũng cần sử dụng một lượng lớn dây đồng. Hầu như tất cả các hệ thống dây điện, tiết kiệm cho các đường dây điện trên không (được làm từ nhôm nhẹ hơn) được hình thành bằng đồng.

Busbars, dây dẫn phân phối điện, máy biến thế và cuộn dây động cơ cũng phụ thuộc vào độ dẫn của đồng. Nhờ có hiệu quả như một chất dẫn điện, máy biến áp đồng có thể đạt hiệu suất tới 99,75%.

Ứng dụng của Đồng trong viễn thông

Một ngành công nghiệp khác phụ thuộc nhiều vào yếu tố này là viễn thông. Dây đồng xoắn tinh xảo được sử dụng trong hệ thống dây ADSL và HDSL cho đường truyền mạng cục bộ (LAN). Các đường xoắn đôi không được che chắn (UTP) chứa tám dây dẫn được mã hóa màu, được cấu tạo từ bốn cặp dây đồng mỏng. Và mặc dù sự gia tăng của công nghệ không dây, các thiết bị giao diện như modem và bộ định tuyến vẫn phụ thuộc vào đồng.

Ngành năng lượng tái tạo cũng được hưởng lợi từ tính chất dẫn điện của đồng. Kim loại cơ bản được sử dụng trong sản xuất cả tế bào quang điện đồng – indium – gallium – selenide (CIGS) và tua-bin gió. Chẳng hạn, một tuabin gió có thể chứa tới 1 tấn (MT) kim loại. Bên cạnh việc sản xuất điện, đồng cũng không thể thiếu đối với các động cơ và hệ thống phân phối gắn liền với công nghệ năng lượng thay thế.

Ứng Dụng Của Đồng Trong Xây Dựng

Ống đồng hiện là vật liệu tiêu chuẩn cho hệ thống nước uống và sưởi ấm ở hầu hết các nước phát triển. Điều này một phần là do đặc tính kìm khuẩn của nó. Hay nói cách khác là khả năng của đồng để ức chế sự phát triển của vi khuẩn và vi rút trong nước.

Các lợi ích khác của đồng làm vật liệu ống bao gồm tính dễ uốn và tính hàn của nó. Nó có thể dễ dàng uốn cong và lắp ráp; cũng như khả năng chống ăn mòn nhiệt cực cao.

Đồng và hợp kim của nó được coi là ổn định và có tính chống ăn mòn cao. Điều này làm cho chúng lý tưởng cho việc không chỉ vận chuyển nước uống mà còn được sử dụng trong môi trường nước mặn và công nghiệp. Nếu bạn muốn thu mua phế liệu đồng, đây sẽ là một trong những nguồn thu lớn.

Một số ví dụ về các ứng dụng như vậy bao gồm:

+ Ống trao đổi nhiệt cho thiết bị ngưng tụ trong nhà máy điện hơi nước và nhà máy hóa chất

+ Hệ thống tưới tiêu và tưới tiêu nông nghiệp

+ Đường ống tại nhà máy chưng cất

+ Dòng thức ăn nước biển

+ Bơm xi măng để cung cấp nước khoan

+ Ống để phân phối dầu mỏ tự nhiên và hóa lỏng

+ Đường ống phân phối khí đốt nhiên liệu

Một số kiến trúc lớn và lâu đời của đồng

Trong hàng trăm năm, đồng cũng đã được sử dụng làm kim loại kiến ​​trúc và các tác phẩm nghệ thuật. Một số ví dụ lâu đời nhất về việc sử dụng đồng làm kiến trúc bao gồm các cánh cửa của Phân khu Amun-Re tại Karnak, Ai Cập, có niên đại 3000 – 4000 năm. Mái lợp bằng đồng trên đỉnh Loha cao 162 feet của Sri Lanka. Đền Maha Paya, được xây dựng vào thế kỷ thứ ba trước Công nguyên.

Đền Maha Paya, được xây dựng vào thế kỷ thứ ba trước Công nguyên.

Đồng nguyên chất tô điểm cho mái vòm và ngọn tháp của nhiều nhà thờ và nhà thờ thời trung cổ. Trong thời hiện đại hơn đã được sử dụng trên các tòa nhà chính phủ, như các tòa nhà quốc hội của Canada và nhà ở tư nhân, bao gồm nhiều nhà do Frank Lloyd-Wright thiết kế.

Có lẽ nổi tiếng nhất và nhiều người biết đến nhất là Tượng Nữ thần Tự do. Bức tượng được mạ hơn 80 tấn tấm đồng; gắn hơn 1500 yên bằng đồng và 300.000 đinh tán bằng đồng, tạo ra màu xanh lá cây thường thấy của bức tượng này.

Một lý do cho việc sử dụng rộng rãi đồng làm vật liệu xây dựng là sự hình thành tự nhiên của một màu xanh lá cây hấp dẫn trực quan – được gọi là patina – kết quả từ sự phong hóa và oxy hóa của đồng. Bên cạnh vẻ ngoài đẹp mắt về mặt thẩm mỹ, các kiến ​​trúc sư và nhà thiết kế thích kim loại này vì nó nhẹ, bền, chống ăn mòn và dễ tham gia.

Đồng cũng được ứng dụng rất nhiều trong linh kiện hằng ngày

Phần cứng trang trí và kiến ​​trúc đồng, tuy nhiên, không giới hạn cho các ứng dụng bên ngoài. Các nhà thiết kế nội thất thường sử dụng kim loại và hợp kim của nó, đồng thau và đồng cho các đồ đạc như:

+ Tay nắm cửa

+ Khóa

+ Những cái bàn

+ Ánh sáng và đồ đạc trong phòng tắm

+ Vòi

+ Bản lề

Các bệnh viện và cơ sở y tế, đặc biệt, đánh giá cao đồng vì đặc tính kìm khuẩn của nó, dẫn đến việc sử dụng ngày càng nhiều như một thành phần của đồ đạc nội thất, như vòi và tay nắm cửa, trong các tòa nhà y tế.

Ứng Dụng Của Đồng Trong Giao Thông Vận Tải

Đồng được sử dụng trong ngành vận tải biển

Hợp kim đồng được sử dụng trong ngành vận tải biển – bao gồm đồng nhôm, đồng mangan, nhôm, đồng thau, kim loại súng (đồng), thiếc, kẽm, đồng và nikenhợp kim đồng (monel). Đó là tất cả các vật liệu tiêu chuẩn trong đóng tàu.

Hợp kim của đồng và đồng trong tàu chiến và tàu thương mại được sử dụng phổ biến để chế tạo cánh quạt bằng đồng, bu lông, đinh tán, ống ngưng tụ, sơn đồng, v.v…

Đồng được sử dụng phổ biến để chế tạo cánh quạt cho tàu thuyền

Bởi vì khả năng chống ăn mòn nước mặn mangan tuyệt vời – và đồng bron – nhôm được sử dụng để đúc cánh quạt thuyền có thể nặng tới vài tấn. Các thành phần tàu, bao gồm đường ống, phụ kiện, máy bơm và van, cũng được chế tạo với các hợp kim tương tự điển hình là hợp kim đồng thau.

Ứng dụng của Đồng trong giao thông đường bộ / đường không

Các thành phần cốt lõi của máy bay, xe lửa, ô tô và tàu thuyền đều phụ thuộc vào tính chất của đồng. Tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt của đồng hỗ trợ đắc lực cho các bộ phận xe ô tô được hoạt động tốt hơn các kim loại khác.. Trong ô tô, bộ tản nhiệt bằng đồng và đồng thau và bộ làm mát dầu là tiêu chuẩn công nghiệp từ những năm 1970.

Gần đây, việc sử dụng ngày càng nhiều các linh kiện điện tử, bao gồm hệ thống định vị trên tàu, hệ thống chống bó cứng và ghế nóng, đã tiếp tục làm tăng nhu cầu đối với kim loại từ lĩnh vực này.

Đồng và hợp kim đồng trong ngành công nghiệp ô tô chủ yếu được sử dụng cho bộ tản nhiệt, hệ thống phanh, thiết bị thủy lực, bánh răng, vòng bi, lót phanh, phân phối điện và hệ thống điện, miếng đệm và tất cả các loại khớp, phụ kiện và linh kiện, v.v…

Ứng dụng của đồng trong hệ thống làm mát cho ô tô

Trên tàu, động cơ, chỉnh lưu và điều khiển, hệ thống phanh, điện và tín hiệu cũng dựa vào đồng và hợp kim của nó.

Ngoài ra, điện khí hóa đường sắt là một nguồn nhu cầu lớn đối với đồng và hợp kim của nó. Hệ thống dây điện, khí nén thủy lực và hệ thống làm mát của máy bay đều cần sử dụng đồng. Vòng bi và vòng bi bánh răng sử dụng ống nhôm đồng,.

Các thành phần xe hơi chứa đồng khác bao gồm:

+ Đấu dây cho hệ thống rã đông thủy tinh

+ Phụ kiện, ốc vít và ốc vít bằng đồng

+ Dây chuyền thủy lực

+ Vòng bi đồng

+ Đấu dây cho điều khiển cửa sổ và gương

Nhu cầu ngày càng tăng đối với xe hybrid và xe điện sẽ tiếp tục tăng tiêu thụ đồng toàn cầu. Trung bình, ô tô điện chứa khoảng 55lbs (25kgs) đồng.

Lá kim loại và hóa chất đồng được tích hợp vào cả pin hydrua – niken và lithium-ion cung cấp năng lượng cho xe tiết kiệm nhiên liệu, trong khi cánh quạt bằng đồng đúc đã được sử dụng thay thế cho động cơ nam châm đất hiếm.

Tàu cao tốc có thể sử dụng tới 10 tấn đồng trên mỗi km đường ray trong khi đầu máy mạnh mẽ chứa tới 8 tấn kim loại cơ bản.

Dây tiếp xúc trên cao cho xe điện và xe đẩy như những người được sử dụng ở San Francisco và Vienna được chế tạo bằng hợp kim đồng – bạc hoặc đồng – cadmium.

2% trọng lượng của một máy bay chở khách có thể là do đồng. Trong đó bao gồm nhiều như 118 dặm (190km) của hệ thống dây điện.

Ứng Dụng Khác Của Đồng Trong Đời Sống Hằng Ngày

Danh sách các ứng dụng đồng tiếp tục phát triển, bởi đây là một trong những kim loại tốt nhất bây giờ. Một số sử dụng nổi tiếng hơn bao gồm:

Dụng cụ nấu nướng và ứng dụng nhiệt: Tính chất nhiệt của đồng làm cho nó trở nên lý tưởng cho các dụng cụ nấu nướng. Chẳng hạn như nồi, chảo, cũng như các thiết bị điều hòa không khí, tản nhiệt, nhiệt lượng kế để sưởi ấm nước và làm lạnh.

Đồng hồ: Bởi vì nó là đồng không từ tính không can thiệp vào hoạt động của các thiết bị cơ khí nhỏ. Do đó, các thợ đồng hồ và thợ làm đồng hồ sử dụng ghim và bánh răng bằng đồng trong thiết kế đồng hồ.

Tiền đúc: Cho đến năm 1981, đồng xu một xu được đúc chủ yếu bằng đồng (95%). Nhưng kể từ đó, nó đã được đúc thành kẽm mạ đồng (0,8-2,5% đồng).

Nhạc cụ: Một chiếc kèn đồng sẽ ra sao nếu không có đồng? Đồng thau được sử dụng để sản xuất sừng, kèn, kèn trombone và saxophone vì khả năng chống ăn mòn và chống vi khuẩn của đồng.

Ứng dụng đồng trong công nghiệp điện tử

Các thiết bị điện tử chân không như ống tần số cao và siêu cao, đi qua ống thông, máy phát cao tần, v.v … Mạch in bằng đồng đòi hỏi rất nhiều lá đồng và vật liệu hàn cơ sở đồng. Trong các mạch tích hợp, đồng thay thế nhôm trong chip silicon để kết nối và khung chì.

Bộ tản nhiệt Noctua NH-L9i làm bằng nhôm và đồng

Ứng dụng trong công nghiệp năng lượng và hóa dầu

Các ống và tấm ngưng tụ chính được làm từ đồng thau, đồng và cupronickel trong các nhà máy nhiệt điện than trong ngành công nghiệp năng lượng. Máy sưởi năng lượng mặt trời cũng thường được làm bằng ống đồng. Các loại container khác nhau để chứa môi trường ăn mòn, hệ thống đường ống; bộ lọc, máy bơm và van; tất cả các loại thiết bị bay hơi và ngưng tụ. Trong khi các bộ trao đổi nhiệt được làm từ đồng và hợp kim đồng trong ngành hóa dầu.

Đối với khả năng chống ăn mòn và các ion đồng hòa tan trong nước, nó có tác dụng sát trùng có thể bảo vệ các sinh vật biển khỏi bị ô nhiễm; đồng và hợp kim của nó đã được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị khử muối và giàn khoan ngoài khơi và các công trình lắp đặt dưới đáy biển khác.

Ứng dụng trong cơ chế và ngành luyện kim

Tất cả các loại bộ phận truyền động và các bộ phận cố định, chẳng hạn như lót xi lanh, bánh răng, phụ kiện, ốc vít, xoắn, vv, cần phải sử dụng đồng hoặc hợp kim đồng để chống ma sát và bôi trơn. Ngoài ra, một phần quan trọng của thiết bị luyện kim trong công nghệ đúc liên tục – tinh thể chủ yếu được làm bằng đồng crôm và đồng bạc hoặc các hợp kim đồng khác, có độ bền và độ dẫn cao.

Lò hồ quang chân không điện trong luyện kim và lò luyện kim làm mát bằng nước được làm bằng ống đồng, trong khi tất cả các loại cuộn dây cảm ứng được làm bằng đồng hoặc cuộn dây đồng. Đồng phụ gia hợp kim là một yếu tố phụ gia quan trọng trong hợp kim thép và nhôm. Bằng cách thêm một lượng nhỏ đồng vào thép kết cấu hợp kim thấp, độ cứng của thép và khả năng chống ăn mòn của nó trong không khí và nước có thể được cải thiện.

Ứng dụng trong công nghiệp nhẹ

Bộ trao đổi nhiệt trong điều hòa không khí; chuyển động đồng hồ; vải lưới của máy giấy; in tấm đồng, lót bể lên men; nồi chưng cất và các thành phần trang trí kiến ​​trúc, v.v… đều được sản xuất bằng cách sử dụng đồng và hợp kim của nó.

1. Ứng dụng trong các ngành công nghiệp mới và lĩnh vực công nghệ cao

Các ứng dụng như lớp phủ của hợp kim siêu dẫn; thùng chứa và đường ống của môi trường đông lạnh; lớp lót làm mát của động cơ tên lửa và cuộn dây nam châm trong máy gia tốc năng lượng cao, v.v…