价值投资日志[超话] 铜拥有一些近乎完美的特性,使其在关键领域难以被替代:
导电性:铜的导电率仅次于银,是所有商用金属中最好的之一。这意味着在传输相同电量时,铜导体的能量损耗更小、发热更低。
强度和延展性:铜的机械强度高,延展性好,易于拉成细丝或压成薄片,且耐弯曲,连接点稳定可靠。
抗腐蚀性:铜表面会形成一层致密的氧化膜,防止内部进一步腐蚀,寿命极长。
稳定性与安全性:铜的连接点(如端子、插座)非常稳定,不易松动和发热,大大降低了火灾风险。
优势:
成本低:铝的价格通常只有铜的1/3到1/2,这是其最大的吸引力。
重量轻:铝的密度约为铜的30%,在需要减轻重量的应用中(如高空输电线路、航空航天、新能源汽车)优势巨大。
资源丰富:地壳中铝的含量远高于铜。
劣势:
导电性差:相同截面积的铝线,其导电能力只有铜的约60%。因此,要达到相同的载流量,铝导体的截面积需要比铜大1.6倍左右。
易氧化:铝表面形成的氧化膜不导电,且熔点高,会导致连接点电阻增大、发热,存在安全隐患。这是历史上铝线在家庭布线中被淘汰的主要原因。
蠕变性强:铝在压力和室温下会缓慢地“流动”(蠕变),导致螺丝压接的连接点随时间推移而松动,进一步加剧发热。
机械强度较低:铝比铜更软,在需要高强度和耐插拔的应用中(如插座插头)表现不佳。
尽管有劣势,但通过技术进步和工艺改进,铝在以下领域正成为铜的有效替代或补充:
高压输电线路:
这是铝应用最成功的领域。对于长距离架空输电线路,重量是关键因素。使用钢芯铝绞线,既利用了铝的轻质和导电性,又用钢芯弥补了其机械强度的不足。成本优势和减重效果非常显著。
建筑布线和部分电气设备:
经过改进的AA-8000系列铝合金解决了纯铝的许多问题。通过添加铁、铜等元素,其抗蠕变性和连接稳定性大大提高。
在北美等地区,铝合金电缆已重新被允许用于建筑主干线,并制定了严格的安全标准。在中国,大型建筑(如机场、体育馆)中也开始规模使用铝合金电缆。
一些变压器的绕组也开始使用铝材。
新能源汽车:
为了降低车身重量、增加续航里程,新能源汽车的低压系统(如电池包内部的Busbar、线束)大量使用铝材。在保证安全设计的前提下,可以有效地降低成本和控制重量。
家电和制冷行业:
空调、冰箱的换热器(冷凝器和蒸发器)已经从铜管大规模转向铝箔翅片,甚至全铝微通道换热器,这主要是出于成本和轻量化的考虑。
末端配电和家庭布线:
插座、开关、家用电器内部的电线、精密仪器的线圈等,由于对连接的可靠性、安全性和空间有极高要求,铜仍然是绝对主导。插头插座频繁插拔的机械强度要求,铝也无法满足。
高频/精密电子领域:
芯片内部的导线、高端电路板的覆铜板、精密电感等,对导电率和信号完整性要求极高,铜是唯一选择。
高端电机和发电机绕组:
特别是高性能、高功率密度的电机(如电动汽车的驱动电机),为了缩小体积、提高效率,仍然普遍使用铜绕组。
未来趋势:
“互补”而非“替代”:未来的格局更可能是铜和铝根据各自优势,在不同应用场景中互补共存,而不是一方完全取代另一方。
技术驱动:铝合金材料的进一步改良、连接技术的创新(如超声波焊接、特种电膏)将不断扩大铝的应用边界。
成本与资源压力:如果铜价持续高涨,会加速“以铝代铜”的研发和应用。同时,环保和资源可持续性也会推动对铝的利用。
结论:
铝凭借其成本和重量优势,正在特定的、经过验证的领域(如高压输电、部分建筑干线、新能源汽车低压系统)稳步地替代铜。然而,在对可靠性、安全性和性能要求极高的核心领域(如末端配电、精密电子、高端电机),铜凭借其无与伦比的综合性能,其“王者地位”在可预见的未来仍将保持稳固。
$紫金矿业(SH601899)$ $中国铝业(SH601600)$