การจำแนกประเภทและคุณสมบัติของทองแดงและโลหะผสมทองแดง
โลหะผสมทองแดงและทองแดงเป็นหนึ่งในโลหะเชิงพาณิชย์ประเภทหลัก มีคุณสมบัติหลากหลาย รวมถึงการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีเยี่ยม ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม ความแข็งแรงและความล้าที่ดี และรูปลักษณ์ภายนอก สามารถกลึง ประสาน และเชื่อมได้อย่างง่ายดาย
การเลือกใช้ทองแดงและโลหะผสมทองแดง
เกณฑ์การคัดเลือกหลักสำหรับทองแดงและโลหะผสมทองแดง ได้แก่:
การนำไฟฟ้า: ทองแดงเป็นโลหะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้มากที่สุด สามารถเพิ่มเงินหรือองค์ประกอบอื่นๆ เพื่อเพิ่มความแข็งแรง ความต้านทานต่อการอ่อนตัว หรือคุณสมบัติอื่นๆ โดยไม่สูญเสียการนำไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ
การนำความร้อน: คุณสมบัตินี้คล้ายกับการนำไฟฟ้า โลหะผสมทองแดงมีประโยชน์สำหรับคุณสมบัตินี้ โดยที่ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีจะชดเชยการสูญเสียการนำไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นของโลหะผสม
สีและลักษณะที่ปรากฏ: โลหะผสมทองแดงหลายชนิดมีสีเฉพาะตัวซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงได้ตามสภาพอากาศของวัตถุ สำหรับโลหะผสมส่วนใหญ่ ง่ายต่อการเตรียมและบำรุงรักษาพื้นผิวให้ได้มาตรฐานสูง แม้ภายใต้สภาวะการกัดกร่อนที่รุนแรง โลหะผสมหลายชนิดถูกนำมาใช้ในงานตกแต่ง ทั้งในรูปแบบดั้งเดิมหรือหลังการชุบโลหะ โลหะผสมเหล่านี้มีสีเฉพาะเจาะจง ตั้งแต่สีชมพูแซลมอนสำหรับทองแดง จนถึงสีเหลือง สีทอง และสีเขียว ไปจนถึงสีบรอนซ์เข้มในสภาพอากาศ การสัมผัสกับบรรยากาศทำให้เกิดสีเขียวหรือสีบรอนซ์ และพรีอัลลอยด์ก็มีอยู่ในผลิตภัณฑ์บางรูปแบบ
ความง่ายในการผลิต: โลหะผสมส่วนใหญ่สามารถหล่อได้ง่าย ขึ้นรูปร้อนหรือเย็น กลึง เชื่อม ฯลฯ โลหะผสมเหล่านี้มักจะเป็นมาตรฐานเมื่อเทียบกับโลหะอื่น ๆ
คุณสมบัติของโลหะผสม
โลหะผสมหลายชนิดมีสารละลายที่เป็นของแข็งเสริมความแข็งแรง แต่ใช้โครงสร้างผลึกทองแดงและมีความเหนียวที่ดี โลหะผสมส่วนใหญ่สามารถเสริมความแข็งแกร่งเพิ่มเติมได้ด้วยการทำงานเย็น ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความต้านทานแรงดึงและความเมื่อยล้าในขณะที่ยังคงความเหนียวที่เป็นประโยชน์ไว้ โลหะผสมบางชนิดสามารถเสริมการกระจายตัวให้แข็งแกร่งขึ้นได้ และบางชนิดสามารถชุบแข็งตามอายุจนถึงระดับความแข็งแรงสูงมากได้
โลหะผสมประเภทต่างๆ
ทองแดงโดยพื้นฐานแล้วคือทองแดงบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ ซึ่งมักจะมีความอ่อนและเหนียวมาก โดยมีปริมาณสิ่งเจือปนรวมสูงถึงประมาณ 0.7% วัสดุเหล่านี้ใช้สำหรับการนำไฟฟ้าและความร้อน ความต้านทานการกัดกร่อน ลักษณะและสี และความง่ายในการประมวลผล พวกมันมีค่าการนำไฟฟ้าสูงที่สุดในบรรดาโลหะวิศวกรรมใดๆ และมีความเหนียวสูง บัดกรีง่าย และมักจะเชื่อมได้ การใช้งานทั่วไป ได้แก่ การเดินสายไฟฟ้าและข้อต่อ บัสบาร์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน หลังคา ผนัง ท่อน้ำ ท่ออากาศ และอุปกรณ์ในกระบวนการผลิต
โลหะผสมทองแดงสูงประกอบด้วยธาตุผสมต่างๆ ในปริมาณเล็กน้อย เช่น เบริลเลียม โครเมียม เซอร์โคเนียม ดีบุก เงิน ซัลเฟอร์ หรือเหล็ก องค์ประกอบเหล่านี้เปลี่ยนคุณสมบัติพื้นฐานอย่างน้อยหนึ่งอย่างของทองแดง เช่น ความแข็งแรง ความต้านทานการคืบ ความสามารถใช้การได้ หรือความสามารถในการบัดกรี การใช้งานส่วนใหญ่จะคล้ายกับที่ระบุไว้ข้างต้นสำหรับทองแดง แต่เงื่อนไขการใช้งานจะรุนแรงกว่า
ทองเหลืองเป็นโลหะผสมทองแดง-สังกะสีที่มีสังกะสีมากถึง 45% โดยอาจมีการเติมตะกั่วจำนวนเล็กน้อยเพื่อปรับปรุงความสามารถในการใช้งานได้และดีบุกเพื่อความแข็งแรง โลหะผสมทองแดง-สังกะสีเป็นแบบเฟสเดียวและมีสังกะสีมากถึงประมาณ 37% ในสภาพหลอม โลหะผสมแบบเฟสเดียวมีความเหนียวที่ดีเยี่ยม และโดยทั่วไปจะใช้ในสภาพงานเย็นเพื่อความแข็งแรงที่ดีขึ้น โลหะผสมที่มีสังกะสีมากกว่าประมาณ 37% เป็นโลหะผสมดูเพล็กซ์และมีความแข็งแรงมากกว่าโลหะผสมแบบเฟสเดียว แต่มีความเหนียวจำกัดที่อุณหภูมิห้อง ทองเหลืองดูเพล็กซ์มักจะหล่อหรืออบเสร็จด้วยความร้อน การใช้งานทั่วไปของทองเหลือง ได้แก่ การก่อสร้าง การดึงและการหมุนภาชนะและส่วนประกอบ แกนหม้อน้ำและถัง ขั้วไฟฟ้า ปลั๊กและอุปกรณ์ไฟ ตัวล็อค ที่จับประตู ป้ายชื่อ ฮาร์ดแวร์ของช่างประปา ตัวยึด ตลับ กระบอกสูบสำหรับชุดปั๊ม
บรอนซ์เป็นโลหะผสมของทองแดงและดีบุก รวมทั้งฟอสฟอรัส อลูมิเนียม ซิลิคอน แมงกานีส และนิกเกิลอย่างน้อยหนึ่งชนิด โลหะผสมเหล่านี้สามารถมีความแข็งแรงสูงและมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี ใช้ในสปริงและอุปกรณ์จับยึด แม่พิมพ์ขึ้นรูปโลหะ ตลับลูกปืน บุชชิ่ง ขั้วต่อ หน้าสัมผัสและตัวเชื่อมต่อ อุปกรณ์และคุณสมบัติในการก่อสร้าง การใช้ทองสัมฤทธิ์หล่อสำหรับรูปปั้นเป็นที่รู้จักกันดี
คิวโปรนิกเกิลเป็นโลหะผสมของทองแดงและนิกเกิล ซึ่งมีเหล็กจำนวนเล็กน้อยและบางครั้งก็มีโลหะผสมอื่น ๆ เช่นโครเมียมหรือดีบุกในปริมาณเล็กน้อย โลหะผสมมีความต้านทานการกัดกร่อนในน้ำได้ดีเยี่ยม และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานน้ำทะเล เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอนเดนเซอร์ ปั๊มและระบบท่อ และเปลือกตัวเรือ
นิกเกิลซิลเวอร์ประกอบด้วยทองแดง 55 – 65% ที่ผสมกับนิกเกิลและสังกะสี และบางครั้งมีการเติมตะกั่วเพื่อปรับปรุงความสามารถในการใช้งานได้ โลหะผสมเหล่านี้ตั้งชื่อตามรูปลักษณ์ ซึ่งคล้ายกับเงินสเตอร์ลิง แม้ว่าจะไม่มีเงินก็ตาม ใช้ในเครื่องประดับและป้ายชื่อ และเป็นฐานสำหรับแผ่นเงิน (EPNS) ใช้เป็นสปริง ตัวยึด เหรียญ กุญแจ และชิ้นส่วนกล้อง
