Алуминиева сплав с висока електропроводимост
Собственици на патент RU 2415192:
Изобретението се отнася до областта на електротехниката, по-специално до мрежи за пренос на електроенергия до потребители. Пълнотата на предаването на електричество през проводниците се осигурява от проводимия капацитет на проводниците: колкото по-висока е проводимостта, толкова по-ниска е цената на материалите за тяхното производство и загубата на електричество.
Среброто има най-добра проводимост (γ=62), но е рядко и скъпо. Медта (γ = 59) има малко по-ниска проводимост и е по-разпространена, но нейните запаси в литосферата също са ограничени и нуждата от проводници е огромна. Поради това медта станала оскъдна и скъпа. Сред другите най-разпространени метали алуминият има добра проводимост (γ=38). Но неговата проводимост е около 1,5 пъти по-ниска от проводимостта на медта. Следователно, за да се пренесе същото количество енергия, трябва да се увеличи напречното сечение на проводниците, което увеличава техния обем, цената и риска от счупване от сняг и вятър.
Настоящото състояние на техниката по този въпрос се характеризира с практически опит. Така че "Енциклопедия на неорганичните материали" [Киев, 1977, т.1] показва: "Примесите и легиращите добавки намаляват електрическата проводимост на алуминия" (стр. 65). Медта се характеризира по абсолютно същия начин (стр. 787). Следователно всички проводници на електропроводите са направени от относително чист алуминий или мед.
Въпреки това работата по намирането на начини за увеличаване на проводимостта на материалите продължава по целия свят. Разгледани са изобретения от клас H01B 1/02 според всички налични описания на български патенти, както и изобретения на САЩ, Япония и страните от ЕС според абстрактния бюлетин на изобретенията в света за периода от 1994 до 2006 г. През този период не е открита директна работа за увеличаване на проводимостта на алуминия. Изобретения, свързани с производството на пасти запечатни платки към компютърни и контролни блокове, чиято проводимост също е важна.
Като образец и аналог изд.Св. СССР № 449967 A1, MPK S22S 21/16, деклариран на 13.11.1972 г., "Сплав на базата на алуминий". В описа към посоченото изд.Св. представен е списък от 10 наименования на компоненти, всеки от които трябва да се добави към алуминия в дози от 0,0001 до 1,5 тегл.%.
Сложността на задачата за увеличаване на електрическата проводимост на алуминия е, че неконтролираните или трудни за отстраняване примеси, както твърди споменатата енциклопедия, увеличават неговата устойчивост. За да се намали, е необходимо да се доведе целият атомен комплекс на сплавта до определена точка на вътрешния й баланс, който определя нейната устойчивост. Но този баланс зависи от качеството и количеството на всеки от компонентите на примесите. Следователно, ние посочваме само обхвата на химически чисто добавяне на олово, което гарантира положителна промяна в съпротивлението на алуминия, който се счита за химически чист. Получаването на максимално намаление изисква отчитане на всички примеси в алуминия и оловото с точност най-малко стотни от процента.
Таблицата показва показателите за устойчивост, якост и тегло на сплавта в сравнение с подобни проби от алуминиеви и медни проводници със стандартно техническо качество.
| Сравнение на алуминиева сплав с мед и алуминий. | |||
| Индикатор за сравнение / обект | Алуминий | Сплав | Мед |
| 1. Съпротивление, mOhm/cm | 17.00 часа | 9.10 | 7.45 |
| Същото, в %% алуминий | 100 | 54 | 44 |
| 2. Очаквано тегло на проводниците, | 2.70 | 1,69 | 3.93 |
| осигуряване | |||
| електричество равномощност. | |||
| Същото, в %% алуминий. | 100 | 63 | 146 |
| 3. Максимална якост, MPa. | 21,9 (18-25) | 19.4 | (22-24) |
| Същото в %% алуминий | 100 | 89 | - |
Таблицата показва, че по отношение на съпротивлението стандартната мед е 44% от съпротивлението на стандартния алуминий. Обогатяването на алуминий с олово ще намали устойчивостта на сплавта до 54%, тоест почти наполовина. То става само с 10% по-високо от съпротивлението на медта. Съответно загубата на напрежение и мощност на електроенергия по време на преноса и разходите за производство на проводници и кабели ще се променят.
Важно е да се отбележи, че за да се предаде единица електрическа мощност, масата на проводниците от предложената сплав ще бъде 37% по-малка, отколкото от алуминий, и 2,3 по-малка, отколкото от мед. Сравнителната якост на телта от предложената сплав е в границите на якостта на алуминия. В скоби са дадени якостите на опън на алуминия и медта според споменатата "Енциклопедия на неорганичните материали".
По този начин, за да се увеличи проводимостта на алуминия, е необходимо да се добави олово към състава на алуминия в доза от 0,3 до 1,1% от броя на атомите на сплавта. Желателно е добавката да се въведе в разтопен алуминий и сплавта да се разбърка добре.