Bubuk tembaga murni, terutama terdiri dari tembaga, adalah unsur logam. Tembaga adalah logam lunak. Jika permukaannya baru dipotong, warnanya merah jingga dengan kilau metalik, dan zat sederhananya berwarna merah keunguan. Ini memiliki keuletan yang baik, konduktivitas dan konduktivitas termal yang tinggi, sehingga merupakan bahan yang paling umum digunakan pada kabel dan komponen listrik dan elektronik. Ia juga dapat digunakan sebagai bahan bangunan dan dapat membentuk berbagai jenis paduan. Paduan tembaga memiliki sifat mekanik yang sangat baik dan resistivitas yang rendah, di antaranya perunggu dan kuningan adalah yang paling penting. Selain itu, tembaga juga merupakan logam tahan lama yang dapat didaur ulang berkali-kali tanpa merusak sifat mekaniknya. Ini adalah-logam nonferrous yang memiliki hubungan sangat erat dengan manusia. Ini banyak digunakan di bidang kelistrikan, industri ringan, manufaktur mesin, industri konstruksi, industri pertahanan nasional dan bidang lainnya. Ini adalah yang kedua setelah aluminium dalam hal konsumsi-bahan nonferrous di Tiongkok.
|
Rumus Kimia |
Cu |
|
Massa Tepat |
64 |
|
Berat Molekul |
64 |
|
m/z |
63 (100.0%), 65 (44.6%) |
|
Analisis Unsur |
Cu, 100,00 |
Sifat kimia tembaga:
1. Reaksi dengan oksigen: tembaga adalah logam berat tidak aktif yang tidak dapat bergabung dengan oksigen di udara kering pada suhu kamar. Ketika dipanaskan, dapat menghasilkan oksida tembaga hitam:
Jika terus terbakar pada suhu yang sangat tinggi, akan dihasilkan Cu2O berwarna merah:
2. Reaksi dengan udara (reaksi dengan O2, H2O, CO2): setelah lama terkena udara lembab, lapisan tembaga hijau (basa tembaga karbonat) akan perlahan terbentuk di permukaan tembaga. Copper Green dapat mencegah korosi lebih lanjut pada logam, dan komposisinya bervariasi.
3. Reaksi dengan halogen:Bubuk tembaga murnidapat bergabung dengan klorin dalam kondisi penyalaan.
4. Reaksi dengan belerang: bila dipanaskan, tembaga langsung bercampur dengan belerang membentuk tembaga sulfida (Cu2S):
5. Reaksi dengan larutan besi klorida: dalam industri elektronik, larutan FeCl3 biasanya digunakan untuk mengetsa tembaga untuk pembuatan sirkuit cetak. Persamaan:
6. Reaksi dengan asam: reaksi dengan udara dan asam encer. Pada barisan potensial (urutan aktivitas logam), unsur golongan tembaga berada di belakang hidrogen, sehingga tidak dapat menggantikan hidrogen dalam asam encer. Namun, dengan adanya udara, tembaga dapat dioksidasi menjadi oksida tembaga terlebih dahulu, kemudian bereaksi dengan asam, dan kemudian larut perlahan dalam asam encer tersebut. Lihat persamaan berikut:
7. Bereaksi dengan asam pengoksidasi: tembaga akan teroksidasi dan dilarutkan oleh asam pengoksidasi seperti asam nitrat dan asam sulfat pekat (diperlukan pemanasan):
8. Katalis: tembaga dapat bertindak sebagai katalis untuk beberapa reaksi organik, seperti oksidasi katalitik alkohol:
Metode sinar Y-: Garam logam bi direduksi menjadi partikel logam di bawah sinar y-. Sinar Y- membuat larutan menghasilkan elektron terlarut, yang dapat mereduksi ion logam tanpa zat pereduksi, mengurangi valensinya, dan membentuk partikel logam melalui nukleasi dan pertumbuhan. Keuntungan: mudah dioperasikan pada suhu dan tekanan normal, dan ukuran partikel terlindungi pada saat yang sama dengan pembentukan partikel, yang dapat mencegah aglomerasi partikel, dan dapat diproduksi dalam skala besar
Metode elektrolitik: elektrolit yang digunakan dalam pembuatan bubuk tembaga adalah CuSO dengan jumlah H yang sesuai, jadi dan. Solusinya, anodanya adalah pelat tembaga logam murni, dan permukaan katodanya adalah paduan titanium. Ketika arus diterapkan, cu2+ bergerak ke katoda dan mereduksi serta mengendap di permukaannya. Getaran ultrasonik dan kavitasi membuat logam tembaga yang diendapkan cepat rontok dan tersuspensi dalam elektrolit dengan partikel kecil, yang secara efektif dapat mencegah akumulasi dan pertumbuhan partikel. Proses teknologi pembuatan bubuk tembaga dengan cara elektrolisis adalah: elektrolisis - > pengikisan - > filtrasi → pengumpulan bubuk tembaga → pencucian → perlakuan anti oksidasi → pencucian - > pemanggangan - > reduksi hidrogen - > penghancuran - > penyaringan. Faktor-faktor yang harus mempengaruhi proses elektrolisis antara lain ion dan konsentrasi ion, rapat arus, aditif, siklus pengikisan serbuk, suhu elektrolit, dll.
Bubuk tembaga murni, sebagai salah satu logam paling awal yang digunakan manusia, selalu menempati posisi sentral dalam proses peradaban manusia karena konduktivitasnya yang sangat baik, konduktivitas termal, keuletan, dan ketahanan terhadap korosi. Dari piramida firaun Mesir kuno hingga komponen presisi pesawat ruang angkasa modern, dari seni dekoratif arsitektur tradisional hingga terobosan teknologi di bidang energi baru, penerapan tembaga telah merambah ke semua bidang industri, teknologi, kehidupan, perawatan medis, dan banyak lagi.
Tembaga adalah bahan inti untuk transmisi daya dan konversi energi, dengan konduktivitas nomor dua setelah perak, namun harganya hanya 1/100 perak, menjadikannya konduktor pilihan untuk sistem tenaga global.
1. Infrastruktur jaringan listrik
Lebih dari 90% saluran transmisi tegangan ultra-tinggi di dunia menggunakan konduktor tembaga atau paduan tembaga. Dalam teknik tegangan ultra-tinggi di Tiongkok, sekitar 8 ton bahan tembaga dikonsumsi per kilometer saluran transmisi, sehingga memastikan kehilangan daya berkurang hingga 0,05%/100km. Di bidang transformator, penggunaan gulungan tembaga meningkatkan efisiensi peralatan hingga lebih dari 98%, menghemat listrik setara dengan pembangkitan listrik di tiga pembangkit listrik Three Gorges setiap tahunnya.
2. Revolusi Energi Baru
Industri fotovoltaik: Pasta perak sel surya silikon monokristalin mengandung 60% tembaga, dan perekat konduktif berbasis tembaga meningkatkan efisiensi pengemasan komponen sebesar 15%.
Pada tahun 2025, kapasitas terpasang fotovoltaik global akan melebihi 5000GW, sehingga mendorong peningkatan permintaan tembaga sebesar 300.000 ton/tahun.
Di bidang tenaga angin, kabel internal menara turbin angin lepas pantai dirancang dengan inti tembaga, yang memiliki ketahanan korosi 5 kali lebih tinggi daripada inti aluminium dan masa pakai yang lebih lama hingga 25 tahun. Turbin angin dengan kapasitas tunggal 15MW membutuhkan 40 ton material tembaga, 300% lebih banyak dibandingkan model 5MW.
Sistem penyimpanan energi: Menambahkan nanopartikel tembaga ke bahan elektroda positif baterai litium-ion dapat meningkatkan masa pakai baterai hingga lebih dari 8000 kali lipat dan kepadatan energi hingga 350Wh/kg. Sistem penyimpanan energi Tesla Megapack memiliki kandungan tembaga sebesar 2,8 ton per unit, menjadikannya salah satu terminal konsumsi tembaga terbesar di dunia.
Dari sirkuit terpadu hingga komputasi kuantum, penerapan tembaga di bidang elektronik terus melampaui batas-batas fisika.
1. Manufaktur Semikonduktor
Teknologi interkoneksi: Dalam chip proses 45nm, resistivitas interkoneksi tembaga berkurang 40% dibandingkan aluminium, dan penundaan transmisi sinyal berkurang 30%. Proses 3nm TSMC mengadopsi-teknologi beberapa pola yang selaras, dengan 18 lapisan interkoneksi tembaga pada satu chip dan akurasi lebar garis dikontrol dalam 2nm.
Bahan kemasan: Dalam kemasan flip chip, teknologi benjolan pilar tembaga meningkatkan kepadatan I/O hingga 10.000/mm², yang 10 kali lebih tinggi daripada bola solder timah tradisional. Prosesor Intel Xeon menggunakan heat sink komposit grafena tembaga dengan konduktivitas termal 1800W/(m · K), yang 50% lebih tinggi dari tembaga murni.
2. Komputasi kuantum
Komputer kuantum IBM "Osprey" menggunakan kumparan paduan titanium niobium superkonduktor, namun 90% kabel penghubung dalam sistem pendingin-suhu rendah menggunakan tembaga bebas oksigen dengan kemurnian-tinggi, memastikan resistivitas kurang dari 1 × 10 ⁻¹Ω· m pada -273 derajat . Dalam prosesor Google "Sycamore", rongga resonansi gelombang mikro berbasis tembaga mencapai kesetiaan sinyal 99,9999%, sehingga mendorong supremasi kuantum.
Tembaga memainkan peran penting dalam transformasi kendaraan transportasi yang lebih ringan dan elektrifikasi.
1. Kendaraan energi baru
Sistem motor: Motor sinkron magnet permanen Tesla Model 3 mengadopsi teknologi rotor tembaga, yang meningkatkan efisiensi sebesar 8% dan mengurangi bobot sebesar 15% dibandingkan dengan motor asinkron tradisional. Dalam sistem penggerak listrik delapan dalam satu platform BYD e-3.0, tingkat hunian slot motor kawat datar tembaga mencapai 78%, dan kepadatan daya melebihi 6kW/kg.
Fasilitas pengisian daya: Platform pengisian cepat bertegangan tinggi 800V-pertama di dunia menggunakan kontaktor paduan tembaga, yang memiliki ketahanan terhadap erosi busur tiga kali lebih tinggi dibandingkan kontak perak dan masa pakai hingga satu juta kali. Kandungan tembaga dalam satu tumpukan supercharging Tesla V4 mencapai 45kg, meningkat 20% dibandingkan versi V3.
2. Luar Angkasa
Komponen mesin: Bilah turbin mesin GE9X terbuat dari paduan-suhu tinggi berbasis tembaga, dengan suhu kerja 1150 derajat , 50 derajat lebih tinggi dari material generasi sebelumnya. Perpipaan sistem bahan bakar Airbus A350XWB terbuat dari bahan komposit tembaga titanium, yang memiliki ketahanan korosi 10 kali lebih tinggi dibandingkanBubuk tembaga murnidan mengurangi berat badan sebesar 40%.
Teknologi satelit: Satelit Beidou-3 menggunakan antena paduan memori bentuk tembaga niobium titanium, dengan tingkat pemulihan deformasi 99,99% di lingkungan ekstrem mulai dari -180 derajat hingga 120 derajat, memastikan akurasi transmisi sinyal.
Ketahanan terhadap cuaca dan nilai estetika tembaga menjadikannya material abadi dalam bidang arsitektur.
1. Bangunan terkenal
Gedung pusat Shanghai: Dinding tirai luar terbuat dari pelat paduan seng tembaga, yang telah membentuk lapisan pelindung "hijau tembaga" yang unik setelah 15 tahun oksidasi alami. Reflektivitas telah turun dari 85% menjadi 60%, mewujudkan kesatuan konservasi energi bangunan dan efek artistik.
"Gedung Kantong Kertas" di Universitas Teknologi Sydney: Fasad eksterior menggunakan 32.000 pelat tembaga berlubang, dan efek cahaya dan bayangan dinamis dibentuk melalui desain parametrik. Efisiensi pencahayaan alami dalam ruangan meningkat sebesar 40%, dan telah memperoleh sertifikasi LEED Platinum.
2. Warisan budaya
Komponen tembaga dari Aula Nutrisi Museum Istana: Cincin gerbang emas berlapis tembaga yang dibuat selama periode Qianlong dibuat menggunakan metode lilin yang hilang, dengan ketebalan lapisan permukaan berlapis emas 0,2 mm. Setelah 300 tahun, integritasnya masih dipertahankan 95%.
Piramida Louvre: Struktur tembaga kaca yang dirancang oleh IM Pei, dengan rangka tembaga yang terbuat dari baja tahan karat 316L yang dilapisi tembaga, mencapai tingkat ketahanan korosi tertinggi menurut standar ISO 9227, dan siklus perawatan yang diperpanjang selama 20 tahun.
Sifat antibakteri dan biokompatibilitas tembaga mendorong penerapan inovatifnya di bidang medis.
1. Bahan antibakteri
Pengendalian infeksi di rumah sakit: Mayo Clinic di Amerika Serikat menggunakan gagang pintu emas paduan tembaga, yang mengurangi jumlah bakteri permukaan sebesar 99,7% dibandingkan dengan baja tahan karat, dan mengurangi tingkat infeksi yang didapat di rumah sakit sebesar 22%. Bantuan Tiongkok dalam membangun pusat pengobatan Ebola di Afrika sepenuhnya menggunakan peralatan medis paduan tembaga, dengan tingkat infeksi silang terkendali di bawah 0,3%.
Aplikasi tekstil: Kain serat ion tembaga memiliki tingkat penghambatan 99,99% terhadap Staphylococcus aureus, dan digunakan untuk membuat perlengkapan medis seperti pakaian bedah dan masker untuk menjamin keselamatan tenaga medis selama epidemi COVID-19.
2. Pengobatan kanker
Obat kompleks tembaga: Kompleks tembaga cisplatin (Cu Pt) dapat meningkatkan laju apoptosis sel kanker payudara hingga 85% dengan menghancurkan DNA topoisomerase sel tumor, yang 30 poin persentase lebih tinggi dibandingkan obat kemoterapi tradisional.
Nanoteknologi: Nanopartikel tembaga oksida (CuO NPs) dalam terapi fototermal dapat meningkatkan suhu lokasi tumor hingga 52 derajat di bawah iradiasi laser 808nm, sehingga mencapai ablasi yang tepat.
Kekuatan dan ketahanan aus paduan tembaga mendukung perkembangan-industri manufaktur kelas atas.
1. Pembuatan cetakan
Cetakan die casting: Permukaan substrat baja H13 yang disemprotkan dengan lapisan paduan berbasis tembaga dapat meningkatkan umur cetakan dari 50.000 kali menjadi 200.000 kali, diterapkan dalam manufaktur bodi die casting terintegrasi Tesla.
Cetakan plastik: Paduan tembaga berilium (C17200) memiliki konduktivitas termal 105W/(m · K), yang 5 kali lebih tinggi dari baja cetakan P20 dan memperpendek siklus pencetakan injeksi sebesar 30%. Ini digunakan dalam produksi casing Apple iPhone.
2. Teknologi bantalan
Bantalan kotak gandar kereta api berkecepatan tinggi: menggunakan penahan metalurgi serbuk berbahan dasar tembaga, koefisien gesekan tetap stabil di bawah 0,002 pada kecepatan lari 350 km/jam, memperpanjang masa pakai tiga kali lipat dibandingkan penahan baja tradisional.
Bantalan poros utama turbin angin:Bubuk tembaga murniTeknologi perawatan karburasi paduan nikel memungkinkan umur kelelahan kontak bantalan melebihi 1 × 10 ⁷ rpm, mendukung pengoperasian turbin angin lepas pantai 15MW yang stabil.
Tembaga menunjukkan nilai unik dalam pengendalian polusi dan daur ulang sumber daya.
1. Teknologi pengolahan air
Penghapusan logam berat: Nanopartikel tembaga oksida memiliki kapasitas adsorpsi 256mg/g untuk ion timbal dalam air, yang 10 kali lebih tinggi dari karbon aktif. Mereka digunakan untuk pengendalian polusi logam berat di Lembah Sungai Yangtze.
Degradasi fotokatalitik: Di bawah cahaya tampak, katalis komposit Cu ₂ O/TiO ₂ dapat membuat laju mineralisasi polutan organik mencapai 90%, yang digunakan untuk proyek pengolahan cyanobacteria Danau Danau Taihu.
2. Daur ulang sampah
Pengembangan pertambangan perkotaan: Tiongkok mendaur ulang sekitar 2 juta ton limbah tembaga setiap tahunnya, yang setara dengan mengurangi penambangan tembaga sebesar 30 juta ton dan menurunkan emisi karbon sebesar 120 juta ton.
Manufaktur loop tertutup: Apple menggunakan robot Daisy untuk membongkar iPhone, mencapai tingkat pemulihan tembaga sebesar 98%, untuk produksi casing MacBook, membentuk loop "daur ulang penggunaan desain".
Tag populer: bubuk tembaga murni cas 7440-50-8, pemasok, produsen, pabrik, grosir, beli, harga, massal, untuk dijual