铜铝物理特性及铜铝电气连接的电化学反应实验「铜铝反应」

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（1）铜铝物理特性

用于动力电池连接的铜和铜箔汇流排通常采用红铜，红铜即纯铜，又名紫铜。纯铜的密度为8.969/cm3，熔点为1083℃，具有很好的导电性和导热性，塑性极好，易于热压和冷压力加工，大量用于制造电线、电缆、电刷、电火花专用蚀电蚀铜等要求导电性良好的产品。

紫铜的电导率和热导率仅次于银，广泛用于制作导电、导热器材。紫铜在大气、海水和某些非氧化性酸（盐酸、稀硫酸）、碱、盐溶液及多种有机酸（醋酸、柠檬酸）中，有良好的耐蚀性，用于化学工业。另外，紫铜有良好的焊接性，可经冷、热塑性加工制成各种半成品和成品。20世纪70年代，紫铜的产量超过了其他各类铜合金的总产量。

用于动力电池连接的铝和铝箔连接片的材质为1060O态纯铝，铝的密度很小，仅为2.7 g/cm³，虽然它比较软，但可制成各种铝合金，如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。铝的导电性仅次于银、铜和金，虽然它的导电率只有铜的2/3，但密度只有铜的1/3，所以输送同量的电，铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力，而且有一定的绝缘性，所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。

铜的密度为8.9×10千克/米，铝的密度为2.7×10千克/米，铝材质量密度不到铜的三分之一。紫铜的电阻率为0.018Ω·mm2/m， 铝的电阻率为0.027Ω·mm2/m，相同尺寸截面，铝材导电能力是铜的2/3，而重量是铜的1/3。

（2）铜铝连接的电化学反应（腐蚀）

为铜和铝是两种不同的金属，将它们简单连接在一起会发生电化学反应（腐蚀）。时间稍长，连接处接触电阻会增大、发热，造成电路时通时断，电压忽高忽低，甚至引起火灾。

铜铝导线一般不能直接连接，因为铜铝两种金属的电化性质不同。如果将他们直接连接，一旦遇水，二氧化碳及其他杂质形成的电解液时，就形成了一种化学电池，这是由于铝易于失去电子成为负极，铜难以失去电子成为正极，于是在正负极之间就形成了一个1.69V的电动势，并有一个很小的电流通过，腐蚀铝线，即所谓的电化腐蚀。这样就会引起铜铝之间接触不良，接触电阻增大。当有电流通过时，将使接头部位温度升高，而温度升高又加速了接头腐蚀，增加了接触电阻，造成恶性循环，直至烧毁。

当铜、铝导体直接连接时，这两种金属的接触面在空气中水分、二氧化碳和其他杂质的作用下极易形成电解液，从而形成的以铝为负极、铜为正极的原电池（为何一定铝是负极，失电子，主要是元素自身电势决定的，元素电势见下表），使铝产生电化腐蚀，造成铜、铝连接处的接触电阻增大。