तांबे का उपयोग क्यों करें? इसके मुख्य गुण क्या हैं?

तांबे का उपयोग क्यों करें? इसके मुख्य गुण क्या हैं?

तांबे में उत्कृष्ट विद्युत और तापीय चालकता है, जो सभी इंजीनियरिंग धातु सामग्रियों में पहले स्थान पर है। यह वर्तमान विद्युतीकरण और इलेक्ट्रॉनिक सूचना समाज में इसकी महत्वपूर्ण भूमिका का मुख्य आधार है। तांबे में कई उत्कृष्ट व्यापक गुण भी हैं: इसमें वायुमंडल, समुद्री जल, मिट्टी और कई रासायनिक मीडिया के लिए मजबूत संक्षारण प्रतिरोध है; इसका उपयोग संरचना में कठोर और लचीला, लोचदार, घर्षण-प्रतिरोधी और पहनने के लिए प्रतिरोधी दोनों के रूप में किया जाता है; इसका रंग-बिरंगा रूप है और यह सादगी और लालित्य का प्रतीक है जिसे लोग पसंद करते हैं। उपर्युक्त कई प्रदर्शन गुणों के अलावा, इसमें अच्छी प्रसंस्करण, कास्टिंग, वेल्डिंग, आसान कटिंग और अन्य प्रक्रिया गुणों की एक श्रृंखला भी है, जो इसे किफायती और व्यापक रूप से उपयोग करने योग्य बनाती है।

-आवास निर्माण में 48% हिस्सा शामिल है: इसमें शामिल हैं: पाइपलाइन प्रणाली (पानी, गर्मी, गैस, अग्नि बुझाने वाले यंत्र, आदि); आवास सुविधाएं (एयर कंडीशनर, रेफ्रिजरेटर, आदि); भवन सजावट (छत, कुंड, सजावट, आदि); संचार लाइनें (ध्वनि, छवि, डेटा, आदि); बिजली आपूर्ति प्रणाली।
उपकरण उत्पादन में 41% हिस्सा शामिल है: इसमें शामिल हैं: औद्योगिक उपकरण (मोटर, ट्रांसफार्मर, आदि); परिवहन उपकरण (ऑटोमोबाइल, रेलवे, हवाई जहाज, आदि); इलेक्ट्रॉनिक उपकरण; हल्के औद्योगिक उत्पाद (घरेलू उपकरण, यंत्र, औजार, आदि)

--बुनियादी ढांचे का योगदान 11% है: इसमें शामिल हैं: बड़े पैमाने की परियोजनाएं (परिवहन सुविधाएं, पेट्रोकेमिकल उद्योग, खनन और धातुकर्म उद्योग, आदि); ऊर्जा उद्योग (बिजली संचरण, बिजली वितरण, आदि); संचार नेटवर्क।

यह ध्यान देने योग्य है कि आवास निर्माण सीधे लोगों के उत्पादन स्तर के सुधार से संबंधित है, और इस संबंध में तांबे का उपयोग सबसे बड़ा अनुपात है; विशेष रूप से मेरा देश आवासीय निर्माण को पूरे राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के विकास को चलाने के लिए एक महत्वपूर्ण कड़ी के रूप में मानता है। यह देखा जा सकता है कि तांबे के उपयोग को सक्रिय रूप से बढ़ावा देना राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था और लोगों की आजीविका में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

A. विद्युत उद्योग में अनुप्रयोग

※ विद्युत पारेषण

विद्युत संचरण में अत्यधिक सुचालक तांबे की बड़ी मात्रा का उपयोग किया जाता है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से बिजली, तारों और केबलों, बसों, ट्रांसफार्मरों, स्विचों, प्लग-इन घटकों और कनेक्टरों आदि के लिए किया जाता है।

तारों और केबलों की संचरण प्रक्रिया में, प्रतिरोध हीटिंग के कारण विद्युत ऊर्जा बर्बाद होती है। ऊर्जा की बचत और अर्थव्यवस्था के दृष्टिकोण से, "इष्टतम केबल क्रॉस-सेक्शन" मानक वर्तमान में दुनिया भर में प्रचारित किया जा रहा है। "इष्टतम केबल क्रॉस-सेक्शन" मानक एक बार की स्थापना लागत और बिजली की खपत दोनों को ध्यान में रखता है, और ऊर्जा की बचत और सर्वोत्तम व्यापक आर्थिक लाभ प्राप्त करने के लिए केबल के आकार को उचित रूप से बढ़ाता है। नए मानक के अनुसार, केबल क्रॉस-सेक्शन अक्सर पुराने मानक की तुलना में दोगुना से अधिक होता है, जो लगभग 50% की ऊर्जा बचत प्रभाव प्राप्त कर सकता है।

पिछले कुछ समय में, मेरे देश में स्टील की कमी के कारण, यह देखते हुए कि एल्यूमीनियम का विशिष्ट गुरुत्व तांबे का केवल 30% है, वजन कम करने की उम्मीद में ओवरहेड हाई-वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों में तांबे को एल्यूमीनियम से बदलने के उपाय किए गए हैं। वर्तमान में, पर्यावरण संरक्षण के दृष्टिकोण से, हवाई ट्रांसमिशन लाइनों को भूमिगत केबल बिछाने में परिवर्तित किया जाएगा। इस मामले में, एल्यूमीनियम में तांबे की तुलना में खराब चालकता और बड़े केबल आकार का नुकसान है, और यह तुलना में फीका है।

इसी कारण से, संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान में एल्युमीनियम वाइंडिंग ट्रांसफार्मरों को ऊर्जा-बचत और कुशल तांबे के वाइंडिंग ट्रांसफार्मरों से बदलना भी एक बुद्धिमानी भरा विकल्प है।

※ मोटर विनिर्माण

मोटर निर्माण में, उच्च चालकता और उच्च शक्ति वाले तांबे के मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। तांबे के मुख्य भाग स्टेटर, रोटर और शाफ्ट हेड हैं। बड़ी मोटरों में, वाइंडिंग को पानी या हाइड्रोजन से ठंडा किया जाता है, जिसे डबल वाटर इंटरनल कूलिंग या हाइड्रोजन कूलिंग मोटर कहा जाता है, जिसके लिए लंबे खोखले तारों की आवश्यकता होती है।

मोटरें बिजली की बड़ी उपभोक्ता हैं, जो कुल बिजली आपूर्ति का लगभग 60% हिस्सा हैं। एक मोटर के लिए संचयी बिजली बिल बहुत अधिक है। आम तौर पर, यह संचालन के पहले 500 घंटों के भीतर ही मोटर की लागत तक पहुँच जाता है, जो एक वर्ष के भीतर लागत के 4 से 16 गुना के बराबर होता है, और पूरे कामकाजी जीवन के दौरान लागत के 200 गुना तक पहुँच सकता है। मोटर की दक्षता में थोड़ी वृद्धि न केवल ऊर्जा बचा सकती है, बल्कि महत्वपूर्ण आर्थिक लाभ भी प्राप्त कर सकती है। उच्च दक्षता वाली मोटरों का विकास और अनुप्रयोग आज दुनिया में एक गर्म विषय है। चूंकि मोटर के अंदर ऊर्जा की खपत मुख्य रूप से वाइंडिंग के प्रतिरोध के नुकसान से होती है; इसलिए, उच्च दक्षता वाली मोटरों को विकसित करने के लिए तांबे के तार के क्रॉस-सेक्शन को बढ़ाना एक महत्वपूर्ण उपाय है। हाल के वर्षों में, कुछ उच्च दक्षता वाली मोटरें जो पहले विकसित की गई हैं, उन्होंने पारंपरिक मोटरों की तुलना में तांबे की वाइंडिंग के उपयोग को 25% से 100% तक बढ़ा दिया है। वर्तमान में, अमेरिकी ऊर्जा विभाग मोटर रोटर का उत्पादन करने के लिए कास्ट कॉपर तकनीक का उपयोग करने के लिए एक विकास परियोजना को वित्तपोषित कर रहा है।

※ संचार केबल

1980 के दशक से, ऑप्टिकल फाइबर केबल की बड़ी धारा वहन क्षमता के लाभों के कारण, वे लगातार संचार ट्रंक लाइनों पर तांबे के केबलों की जगह ले रहे हैं और उन्हें तेजी से बढ़ावा दिया और लागू किया गया है। हालांकि, विद्युत ऊर्जा को प्रकाश ऊर्जा में बदलने और उपयोगकर्ताओं को लाइनों को इनपुट करने के लिए अभी भी बड़ी मात्रा में तांबे की आवश्यकता होती है। संचार उद्योग के विकास के साथ, लोग तेजी से संचार पर निर्भर हो रहे हैं, और ऑप्टिकल फाइबर केबल और तांबे के तारों की मांग में वृद्धि जारी रहेगी।

※ आवासीय विद्युत लाइनें

हाल के वर्षों में, मेरे देश में लोगों के जीवन स्तर में सुधार के साथ, घरेलू उपकरणों को तेजी से लोकप्रिय बनाया गया है, और आवासीय बिजली का भार तेजी से बढ़ा है। मेरे देश की आवासीय बिजली की खपत में भविष्य में अभी भी काफी विकास होगा, जिसने तांबे के तारों के आवेदन में काफी वृद्धि की है।

बी. इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में अनुप्रयोग

इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग एक उभरता हुआ उद्योग है। इसकी समृद्ध विकास प्रक्रिया में, स्टील के नए उत्पाद और नए अनुप्रयोग क्षेत्र लगातार विकसित हो रहे हैं। वर्तमान में, इसका अनुप्रयोग वैक्यूम डिवाइस और मुद्रित सर्किट से लेकर माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स और सेमीकंडक्टर एकीकृत सर्किट तक विकसित हो चुका है।

※ वैक्यूम डिवाइस

वैक्यूम उपकरण मुख्य रूप से उच्च आवृत्ति और अति उच्च आवृत्ति संचारण ट्यूब, वेवगाइड, मैग्नेट्रॉन आदि होते हैं, जिनके लिए उच्च शुद्धता वाले ऑक्सीजन मुक्त तांबे और फैलाव-मजबूत ऑक्सीजन मुक्त तांबे की आवश्यकता होती है।

※ मुद्रित सर्किट

तांबे के मुद्रित सर्किट को तांबे की पन्नी को सतह के रूप में समर्थन के रूप में प्लास्टिक की प्लेट पर चिपकाकर बनाया जाता है; फोटो खींचकर तांबे की प्लेट पर सर्किट वायरिंग आरेख को प्रिंट करना; नक्काशी करके अतिरिक्त भागों को निकालना और परस्पर जुड़े सर्किट को छोड़ना। फिर, मुद्रित सर्किट बोर्ड पर बाहर के साथ कनेक्शन पर छेद पंच करें, असतत घटकों या अन्य भागों के टर्मिनलों को डालें, और उन्हें इस उद्घाटन पर वेल्ड करें, ताकि एक पूर्ण सर्किट इकट्ठा हो सके। यदि विसर्जन चढ़ाना विधि का उपयोग किया जाता है, तो सभी जोड़ों की वेल्डिंग एक बार में पूरी की जा सकती है। इस तरह, उन अवसरों के लिए जिन्हें सर्किट के ठीक लेआउट की आवश्यकता होती है, जैसे कि रेडियो, टेलीविजन, कंप्यूटर, आदि, मुद्रित सर्किट का उपयोग वायरिंग और सर्किट को ठीक करने में बहुत सारे श्रम को बचा सकता है; इसलिए, इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और इसके लिए बड़ी मात्रा में तांबे की पन्नी की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, सर्किट के कनेक्शन में कम कीमत, कम गलनांक और अच्छी तरलता वाले विभिन्न तांबे-आधारित ब्रेज़िंग सामग्रियों की भी आवश्यकता होती है।

※ एकीकृत परिपथ

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स तकनीक का मूल एकीकृत सर्किट है। एकीकृत सर्किट एक छोटे आकार के सर्किट को संदर्भित करता है जो सब्सट्रेट (चिप्स) के रूप में अर्धचालक क्रिस्टल सामग्री का उपयोग करता है और सर्किट को अंदर, सतह पर या सब्सट्रेट पर बनाने वाले घटकों और इंटरकनेक्ट को एकीकृत करने के लिए विशेष प्रक्रिया प्रौद्योगिकियों का उपयोग करता है। यह माइक्रोसर्किट संरचना में सबसे कॉम्पैक्ट असतत घटक सर्किट की तुलना में आकार और वजन में हजारों गुना छोटा है। इसके प्रकट होने से कंप्यूटर में बहुत बड़ा बदलाव आया है और यह आधुनिक सूचना प्रौद्योगिकी की नींव बन गया है। अब तक विकसित किए गए अल्ट्रा-लार्ज-स्केल इंटीग्रेटेड सर्किट में कई ट्रांजिस्टर हैं जो अंगूठे के नाखून से भी छोटे एक चिप क्षेत्र पर बनाए जा सकते हैं, जो सैकड़ों हज़ारों या लाखों तक पहुँच सकते हैं। हाल ही में, IBM (इंटरनेशनल बिजनेस मशीन कॉर्पोरेशन), एक विश्व प्रसिद्ध कंप्यूटर कंपनी ने इंटरकनेक्ट के रूप में सिलिकॉन चिप्स में एल्यूमीनियम की जगह तांबे का उपयोग करके एक सफलता हासिल की है। तांबे के इस नए प्रकार के माइक्रोचिप से 30% प्रदर्शन लाभ प्राप्त किया जा सकता है, सर्किट लाइन का आकार 0.12 माइक्रोन तक कम किया जा सकता है, और एक चिप पर एकीकृत ट्रांजिस्टर की संख्या 2 मिलियन तक पहुँच सकती है। इससे अर्धचालक एकीकृत सर्किट के नवीनतम प्रौद्योगिकी क्षेत्र में प्राचीन धातु तांबे के अनुप्रयोग के लिए एक नई स्थिति खुल गई है।

※ नेतृत्व फ्रेम

एकीकृत सर्किट या हाइब्रिड सर्किट के सामान्य संचालन की सुरक्षा के लिए, उन्हें पैकेज करना आवश्यक है; और पैकेजिंग करते समय, सर्किट में बड़ी संख्या में कनेक्टर सीलबंद बॉडी से बाहर निकलते हैं। इन लीड्स में एक निश्चित ताकत होनी चाहिए और एकीकृत पैकेज सर्किट के सहायक कंकाल का गठन करना चाहिए, जिसे लीड फ्रेम कहा जाता है। वास्तविक उत्पादन में, उच्च गति और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए, लीड फ्रेम को आमतौर पर एक विशिष्ट व्यवस्था में धातु की पट्टी पर लगातार मुहर लगाई जाती है। फ्रेम सामग्री एकीकृत सर्किट की कुल लागत का 1/3 से 1/4 हिस्सा है, और उपयोग की जाने वाली राशि बड़ी है; इसलिए, इसकी लागत कम होनी चाहिए।

कॉपर मिश्र धातु सस्ती है, इसमें उच्च शक्ति, विद्युत चालकता और तापीय चालकता, उत्कृष्ट प्रसंस्करण प्रदर्शन, सुई वेल्डिंग और संक्षारण प्रतिरोध है। इसके प्रदर्शन को मिश्र धातु के माध्यम से एक विस्तृत श्रृंखला में नियंत्रित किया जा सकता है, और यह लीड फ्रेम की प्रदर्शन आवश्यकताओं को बेहतर ढंग से पूरा कर सकता है। यह लीड फ्रेम के लिए एक महत्वपूर्ण सामग्री बन गई है। यह वर्तमान में माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली सामग्री है।