순수 구리 분말주로 구리로 구성된 금속 원소입니다. 구리는 부드러운 금속입니다. 표면을 그대로 자르면 금속광택이 있는 붉은색 오렌지색, 단체는 자홍색을 띤다. 연성이 좋고 열전도율과 전도성이 높아 케이블, 전기전자 부품에 가장 많이 사용되는 소재입니다. 또한 건축 자재로도 사용할 수 있으며 다양한 종류의 합금을 형성할 수 있습니다. 구리합금은 기계적 성질이 우수하고 저항률이 낮으며, 그 중 청동과 황동이 가장 중요합니다. 또한, 구리는 기계적 특성을 손상시키지 않고 여러 번 재활용할 수 있는 내구성이 뛰어난 금속이기도 합니다. 인간과 매우 밀접한 관계를 갖고 있는 비철금속입니다. 그것은 전기, 경공업, 기계 제조, 건설 산업, 국방 산업 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 중국 내 비철 재료 소비량은 알루미늄에 이어 두 번째입니다.
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화학식 |
구리 |
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정확한 질량 |
64 |
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분자량 |
64 |
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m/z |
63 (100.0%), 65 (44.6%) |
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원소 분석 |
구리, 100.00 |
구리의 화학적 성질:
1. 산소와의 반응: 구리는 비활성 중금속으로 실온의 건조한 공기에서 산소와 결합하지 않습니다. 가열하면 흑색 구리 산화물이 생성될 수 있습니다.
매우 높은 온도에서 계속 연소하면 빨간색 Cu2O가 생성됩니다.
2. 공기와의 반응(O2, H2O, CO2와의 반응): 습한 공기에 오랫동안 노출되면 구리 표면에 구리 녹색(염기성 탄산구리) 층이 천천히 형성됩니다. Copper Green은 금속의 추가 부식을 방지할 수 있으며 그 구성은 다양합니다.
3. 할로겐과의 반응:순수 구리 분말점화 조건에서 염소와 결합할 수 있습니다.
4. 황과의 반응: 가열되면 구리는 황과 직접 결합하여 황화제일구리(Cu2S)를 형성합니다.
5. 염화제이철 용액과의 반응: 전자 산업에서 FeCl3 용액은 일반적으로 인쇄 회로를 제조하기 위해 구리를 에칭하는 데 사용됩니다. 방정식:
6. 산과의 반응: 공기와 묽은 산과의 반응. 전위 순서(금속 활성 순서)에서 구리족 원소는 수소 뒤에 있으므로 묽은 산에서 수소를 대체할 수 없습니다. 그러나 공기가 존재하면 구리는 먼저 산화구리로 산화된 다음 산과 반응한 다음 이러한 묽은 산에 천천히 용해될 수 있습니다. 다음 방정식을 참조하세요.
7. 산화성 산과 반응: 구리는 질산 및 진한 황산과 같은 산화성 산에 의해 산화 및 용해됩니다(가열 필요).
8. 촉매: 구리는 알코올의 촉매 산화와 같은 일부 유기 반응의 촉매 역할을 할 수 있습니다.
Y-선 방법: Y-선 아래에서 이중 금속염이 금속 입자로 환원됩니다. Y-ray는 용액이 용매화 전자를 생성하도록 하여 환원제 없이 금속 이온을 환원시키고 원자가를 감소시키며 핵 생성 및 성장을 통해 금속 입자를 형성할 수 있습니다. 장점: 상온 및 상압에서 작업이 용이하고, 입자 발생과 동시에 입자 크기를 보호하여 입자 뭉침을 방지할 수 있으며, 대규모 생산이 가능하다.
전해법: 구리분말 제조에 사용되는 전해액은 CuSO에 적절한 양의 H를 첨가한 것이다. 해결책, 양극은 순금속 구리판이고 음극 표면은 티타늄 합금입니다. 전류가 인가되면 cu2+는 음극으로 이동하여 환원되어 표면에 침전됩니다. 초음파 진동과 캐비테이션으로 인해 증착된 금속 구리가 빠르게 떨어지고 작은 입자로 전해질에 부유하게 되어 입자의 축적과 성장을 효과적으로 방지할 수 있습니다. 전기분해에 의해 구리분말을 제조하는 기술과정은 전기분해- > 긁기- > 여과 → 구리분말 수집 → 세척 → 산화방지처리 → 세척- > 굽기- > 수소환원- > 파쇄- > 스크리닝 순이다. 전기분해 과정에 영향을 미치는 요소에는 이온 및 이온 농도, 전류 밀도, 첨가제, 분말 긁기 주기, 전해질 온도 등이 포함됩니다.
순수 구리 분말는 인류가 사용한 최초의 금속 중 하나로 우수한 전도성, 열전도성, 연성, 내식성으로 인해 인류 문명의 과정에서 항상 중심적인 위치를 차지해 왔습니다. 고대 이집트 파라오의 피라미드부터 현대 우주선의 정밀 부품, 전통 건축의 장식 예술부터 신에너지 분야의 획기적인 기술까지 구리의 응용은 산업, 기술, 생활, 의료 등 모든 분야에 침투해 왔습니다.
구리는 송전 및 에너지 변환의 핵심 소재로 전도성이 은에 이어 두 번째이지만 가격은 은의 1/100에 불과해 전 세계 전력 시스템에서 선호되는 전도체입니다.
1. 전력망 인프라
전 세계 초고압 송전선의 90% 이상이-구리 또는 구리 합금 도체를 사용합니다. 중국의 초{3}}고압 엔지니어링에서는 송전선 1km당 약 8톤의 구리 재료가 소비되어 전력 손실이 0.05%/100km로 감소됩니다. 변압기 분야에서는 구리 권선을 사용하여 장비 효율을 98% 이상 향상시켜 연간 삼협 발전소 3곳의 전력 생산량에 해당하는 전력을 절약합니다.
2. 신에너지 혁명
광전지 산업: 단결정 실리콘 태양전지의 은 페이스트에는 구리가 60% 함유되어 있으며, 구리 기반 전도성 접착제는 부품의 패키징 효율을 15% 향상시킵니다.
2025년까지 전 세계 태양광 발전 설치 용량은 5,000GW를 초과하여 구리 수요가 연간 300,000톤 증가할 것입니다.
풍력 분야에서 해상 풍력 터빈 타워의 내부 케이블은 알루미늄 코어보다 내식성이 5배 더 높고 사용 수명이 25년 연장된 구리 코어로 설계되었습니다. 단일 용량 15MW의 풍력 터빈에는 40톤의 구리 재료가 필요하며 이는 5MW 모델보다 300% 더 많은 양입니다.
에너지 저장 시스템: 리튬{0}}이온 배터리의 양극 소재에 구리 나노 입자를 추가하면 배터리 사이클 수명을 8000배 이상, 에너지 밀도를 350Wh/kg까지 늘릴 수 있습니다. Tesla Megapack 에너지 저장 시스템은 장치당 구리 함량이 2.8톤으로 세계 최대 구리 소비 터미널 중 하나입니다.
집적 회로에서 양자 컴퓨팅에 이르기까지 전자 분야에서 구리의 응용은 계속해서 물리학의 한계를 뛰어넘고 있습니다.
1. 반도체 제조
상호 연결 기술: 45nm 공정 칩에서 구리 상호 연결의 저항은 알루미늄에 비해 40% 감소하고 신호 전송 지연은 30% 감소합니다. TSMC의 3nm 프로세스는 단일 칩에 18개 레이어의 구리 상호 연결과 2nm 내에서 선폭 정확도가 제어되는 자체 정렬 다중 패터닝 기술을 채택합니다.
포장 재료: 플립 칩 패키징에서 구리 기둥 범프 기술은 I/O 밀도를 기존 주석 납 솔더 볼보다 10배 높은 10000/mm²로 높입니다. 인텔 제온 프로세서는 순수 구리보다 50% 높은 열전도율 1800W/(m·K)를 지닌 구리 그래핀 복합 방열판을 사용합니다.
2. 양자컴퓨팅
IBM 양자컴퓨터 '오스프리(Osprey)'는 초전도 니오븀 티타늄 합금 코일을 사용하지만 저온 냉각 시스템의 연결선 중 90%가 고순도- 무산소동을 사용해 -273도에서 1×10 ⁻1Ω·m 미만의 저항을 보장한다. Google "Sycamore" 프로세서에서 구리 기반 마이크로파 공진 공동은 99.9999%의 신호 충실도를 달성하여 양자 우위를 촉진합니다.
구리는 운송 차량의 경량화 및 전기화 전환에 중요한 역할을 합니다.
1. 신에너지 자동차
모터 시스템: Tesla Model 3 영구 자석 동기 모터는 구리 회전자 기술을 채택하여 기존 비동기 모터에 비해 효율성을 8% 향상시키고 무게를 15% 줄였습니다. BYD e-플랫폼 3.0의 8in1 전기 구동 시스템에서 구리 플랫 와이어 모터 슬롯 점유율은 78%에 도달하고 전력 밀도는 6kW/kg을 초과합니다.
충전 시설: 세계 최초의 800V 고{1}전압 고속 충전 플랫폼은 구리 합금 접촉기를 사용합니다. 이 접촉기는 은 접점보다 아크 침식 저항이 3배 더 높고 서비스 수명은 최대 100만 배입니다. 단일 Tesla V4 슈퍼차저 파일의 구리 함량은 V3 버전에 비해 20% 증가한 45kg에 이릅니다.
2. 항공우주
엔진 구성 요소: GE9X 엔진 터빈 블레이드는 구리 기반 고온 합금으로 만들어졌으며 작동 온도는 1150도이며 이는 이전 세대 재료보다 50도 더 높습니다. Airbus A350XWB의 연료 시스템 배관은 티타늄 구리 복합재로 제작되어 내식성이 10배 이상 높습니다.순수 구리 분말그리고 무게도 40% 줄였습니다.
위성 기술: Beidou-3 위성은 -180도에서 120도까지의 극한 환경에서 변형 복구율이 99.99%인 구리 니오븀 티타늄 형상 기억 합금 안테나를 사용하여 신호 전송 정확도를 보장합니다.
구리의 내후성과 미적 가치는 구리를 건축 분야의 영원한 소재로 만듭니다.
1. 랜드마크 빌딩
상하이 센터 빌딩: 외부 커튼월은 구리 아연 합금판으로 만들어졌으며 15년 동안 자연 산화된 후 독특한 "구리 녹색" 보호층을 형성했습니다. 반사율이 85%에서 60%로 낮아져 건물 에너지 절약과 예술적 효과의 일체감을 실현했습니다.
시드니 공과대학교의 "종이봉지 건물": 외부 외관에는 32000개의 천공 구리판이 사용되었으며, 파라메트릭 디자인을 통해 역동적인 빛과 그림자 효과가 형성되었습니다. 실내 자연 채광 효율이 40% 향상되었으며, LEED Platinum 인증을 획득했습니다.
2. 문화유산
고궁박물원 영양전의 동부품: 건륭시대에 주조된 동금금문고리는 로스트왁스법으로 제작되었으며, 표면 금도금층 두께는 0.2mm입니다. 300년이 지난 후에도 여전히 95%의 무결성을 유지하고 있습니다.
루브르 피라미드(Louvre Pyramid): IM Pei가 설계한 유리 구리 구조로, 316L 스테인리스 스틸에 구리 도금을 한 구리 프레임을 사용하여 ISO 9227 표준에 따라 최고 수준의 내식성을 달성했으며 유지 관리 주기가 20년으로 연장되었습니다.
구리의 항균 특성과 생체 적합성은 의료 분야에서 혁신적인 응용을 가능하게 합니다.
1. 항균 소재
병원감염관리 : 미국 마요클리닉(Mayo Clinic)은 구리합금 금문손잡이를 사용하여 스테인레스 스틸 대비 표면세균수를 99.7% 감소시키고, 병원감염률을 22% 감소시킵니다. 중국이 아프리카에 에볼라 치료 센터를 건설하는 데 지원한 것은 구리 합금 의료 장비를 충분히 활용해 교차 감염률을 0.3% 미만으로 통제한 것입니다.
섬유응용 : 구리이온섬유 원단은 황색포도상구균에 대한 억제율이 99.99%로 코로나19 상황에서 의료진의 안전을 확보하기 위해 수술복, 마스크 등 의료용품 제작에 사용된다.
2.암치료
구리 복합 약물: 시스플라틴 구리 복합체(Cu Pt)는 종양 세포 DNA 토포이소머라제를 파괴하여 유방암 세포의 세포사멸 속도를 85%까지 증가시킬 수 있으며, 이는 기존 화학 요법 약물보다 30% 포인트 더 높습니다.
나노기술: 광열 치료에 사용되는 산화구리 나노입자(CuO NP)는 808nm 레이저 조사 시 종양 부위의 온도를 52도까지 높여 정밀한 절제가 가능합니다.
구리 합금의 강도와 내마모성은 고급 제조 산업의 발전을 지원합니다.-
1. 금형 제작
다이캐스팅 금형: 구리 기반 합금 코팅으로 분사된 H13 강철 기판 표면은 Tesla 통합 다이캐스팅 본체 제조에 적용되어 금형 수명을 50,000배에서 200,000배로 늘릴 수 있습니다.
플라스틱 금형 : 베릴륨동합금(C17200)은 열전도율이 105W/(m·K)로 P20 금형강보다 5배 높고 사출성형 사이클을 30% 단축시킨다. Apple iPhone 케이스 생산에 사용됩니다.
2. 베어링 기술
고속철도 차축 박스 베어링: 구리 기반 분말 야금 리테이너를 사용하여 350km/h의 주행 속도에서 마찰 계수가 0.002 미만으로 안정적으로 유지되어 기존 강철 리테이너에 비해 서비스 수명이 3배 연장됩니다.
풍력 터빈 메인 샤프트 베어링:순수 구리 분말니켈합금 침탄처리 기술을 통해 베어링의 접촉피로수명이 1×10·rpm을 초과할 수 있어 15MW급 해상풍력터빈의 안정적인 운전을 지원한다.
구리는 오염 제어 및 자원 재활용 분야에서 독특한 가치를 나타냅니다.
1. 수처리 기술
중금속 제거: 산화구리 나노입자는 물 속의 납 이온에 대한 흡착 용량이 256mg/g으로 활성탄보다 10배 더 높습니다. 그들은 양쯔강 유역의 중금속 오염 통제에 사용됩니다.
광촉매 분해: 가시광선 하에서 Cu 2 O/TiO 2 복합 촉매는 유기 오염물질의 광물화율을 90%에 도달시킬 수 있으며 이는 태호 호수 남세균 처리 프로젝트에 사용됩니다.
2. 폐기물 재활용
도시 광산 개발: 중국은 연간 약 200만 톤의 폐동을 재활용합니다. 이는 구리 채굴을 3천만 톤 줄이고 탄소 배출량을 1억 2천만 톤 줄이는 것과 같습니다.
폐쇄 루프 제조: Apple은 데이지 로봇을 사용하여 iPhone을 분해하고 MacBook 케이스 생산 시 구리 회수율 98%를 달성하여 "설계 사용 재활용" 루프를 형성합니다.
인기 탭: 순수 구리 분말 CAS 7440-50-8, 공급 업체, 제조업체, 공장, 도매, 구매, 가격, 대량 판매