ชนิดและลักษณะของทองแดงและโลหะผสมทองแดง

ชนิดและลักษณะของทองแดงและโลหะผสมทองแดง

ทองแดงเป็นโลหะที่ไม่ใช่เหล็กชนิดหนึ่งที่จำเป็นสำหรับอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวัน และมีอยู่หลายประเภท ทองแดงมีประวัติการใช้งานจริงมายาวนาน และถูกขุดพบในสุสานของชาวอียิปต์เมื่อประมาณ 400 ปีก่อนคริสตกาล ทำให้ทองแดงเป็นวัสดุที่คุ้นเคยและใช้กันมาเป็นเวลานานในประเทศต่างๆ ทั่วโลก ทองแดงและโลหะผสมทองแดงหลายชนิดที่ใช้งานจริงในปัจจุบันมีชนิดและประสิทธิภาพที่เทียบไม่ได้เมื่อเทียบกับทองแดงและโลหะผสมทองแดงในสมัยนั้น แต่คุณสมบัติพื้นฐานของทองแดงไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปมากนัก คุณสมบัติที่เหล็กไม่มีทำให้ทองแดงเป็นวัสดุที่มีประโยชน์

สมบัติของทองแดงและโลหะผสมทองแดง

คุณสมบัติที่ดีที่สุดของทองแดงคือความสามารถในการแปรรูป การนำไฟฟ้า และการนำความร้อน จากตัวอย่างลวดทองแดงจะเห็นได้ว่าวัสดุชนิดนี้มีการนำไฟฟ้าและการนำความร้อนสูงที่สุดรองจากเงิน และใช้ในชิ้นส่วนไฟฟ้า มอเตอร์ สายไฟ และแผงวงจรต่างๆ

กล่าวกันว่าเหตุผลประการหนึ่งที่ทองแดงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายตั้งแต่สมัยโบราณก็คือทองแดงนั้นสามารถแปรรูปได้ง่าย ทองแดงเป็นโลหะที่มีคุณสมบัติเหนียวและง่ายต่อการแปรรูปพลาสติก เช่น การรีดและการอัดขึ้นรูป นอกจากนี้ ทองแดงยังมีพื้นผิวที่สวยงามและมีสีสันหลากหลาย ซึ่งนั่นเป็นเหตุผลส่วนหนึ่งที่ทำไมเราจึงเห็นทองแดงอยู่ทั่วไป

นอกจากนี้ ยังมีคุณสมบัติการตีขึ้นรูปร้อนที่ยอดเยี่ยม ซึ่งเหมาะสำหรับการแปรรูปผลิตภัณฑ์ที่ซับซ้อน นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติสปริงที่ยอดเยี่ยมและใช้โลหะผสมทองแดงที่มีความแข็งแรงต่อความล้าสูง เช่น ทองแดงเบริลเลียมและทองแดงฟอสเฟอร์ ซึ่งแตกต่างจากวัสดุเหล็ก โครงสร้างของมันไม่แตกหักแม้ในอุณหภูมิที่ต่ำมาก ทำให้เป็นวัสดุที่มีความเปราะบางที่อุณหภูมิต่ำได้ดีเยี่ยม นอกจากนี้ยังมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม และเนื่องจากเป็นโลหะมีค่า จึงกล่าวกันว่าทนต่อการกัดกร่อนที่เกิดจากการสัมผัส

โดยทั่วไปแล้ว อุณหภูมิการใช้งานจะต่ำกว่า 200 องศา และแม้ว่าจะทนความร้อนได้ดีเยี่ยม อุณหภูมิการใช้งานสูงสุดจะอยู่ที่ประมาณ 250 ถึง 300 องศา มีโลหะผสมทองแดงบางชนิด เช่น ทองแดงขาว ที่สามารถใช้งานที่อุณหภูมิสูงกว่า 400 องศา ในทางกลับกัน มันไม่เปราะที่อุณหภูมิต่ำมาก ดังนั้นจึงสามารถใช้งานได้โดยไม่มีปัญหาใดๆ

วัสดุทองแดงหลากหลายประเภท

ทองแดงแบ่งตามประเภท ได้แก่ ทองแดงบริสุทธิ์ ทองเหลือง ทองสัมฤทธิ์ ทองแดงขาว นิกเกิลซิลเวอร์ ทองแดงขาว และทองแดงเบริลเลียม นอกจากทองแดงบริสุทธิ์แล้ว ทองแดงยังเป็นโลหะผสมทองแดงที่ทำจากทองแดงผสมสังกะสี ตะกั่ว ดีบุก อะลูมิเนียม นิกเกิล ฯลฯ เพียงอย่างเดียวหรือรวมกัน

นอกจากนี้ ทองแดงยังแบ่งออกเป็น 2 ประเภทตามวิธีการผลิต ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ทองแดงรีดและผลิตภัณฑ์หล่อ โดยผลิตภัณฑ์ทองแดงเกือบ 90% ถือเป็นผลิตภัณฑ์ทองแดงรีด นอกจากนี้ ทองเหลืองยังเป็นวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดในบรรดาโลหะผสมทองแดง และมีการกล่าวกันว่าทองแดงบริสุทธิ์และทองเหลืองครองความต้องการทองแดงส่วนใหญ่

สัญลักษณ์ทองแดง

สัญลักษณ์สัญกรณ์ (การยืดตัวของทองแดง) ของวัสดุทองแดงก็ตรงกับการจำแนกประเภทเหล่านี้เช่นกัน ทองแดงและโลหะผสมทองแดง เช่น C1020 (ทองแดงปลอดออกซิเจน) แสดงด้วยอักษร C และสี่หลักในมาตรฐาน JIS ซีรีส์ 1000 ของ C1 คือทองแดงบริสุทธิ์หรือโลหะผสมที่มีทองแดงจำนวนมาก และเป็นหมวดหมู่ที่รวมถึงทองแดงเบริลเลียม C17 และทองแดงไททาเนียม C19 ด้วย ซีรีส์ 2000 เช่น C2801, C2700 เป็นต้น คือโลหะผสมทองแดง-สังกะสี Cu-Zn เช่น ทองเหลืองและทองแดงแดง และซีรีส์ 3000 เช่น C3604 คือทองเหลืองตัดฟรี และมีการเติม Pb เพื่อปรับปรุงความสามารถในการตัดเฉือน ซีรีส์ 4000 เป็นทองเหลืองสำหรับกองทัพเรือที่ทำจาก Cu-Zn ผสม Sn (ดีบุก) ซีรีส์ C5000 เป็นบรอนซ์ฟอสเฟอร์ (โลหะผสม Cu-Sn-P) ซึ่ง C5191 เป็นตัวอย่างทั่วไป ซีรีส์ 6000 เช่น C6161, C6191 เป็นบรอนซ์อลูมิเนียม ทองเหลืองสำหรับวาล์วเครื่องมือ ทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูง และซีรีส์ 7000 เช่น C7351 มีนิกเกิลเงินและทองแดงขาว (โลหะผสมทองแดงนิกเกิล) เราจะแนะนำคุณลักษณะของโลหะผสมทองแดงแต่ละชนิดอย่างคร่าวๆ ในหน้าของโลหะผสมทองแดงแต่ละชนิด

คุณสมบัติทางกายภาพทั่วไปของทองแดง

จุดหลอมเหลวประมาณ 1084 องศา

จุดเดือดประมาณ 2360 องศา

ความร้อนจำเพาะ (20 องศา) 385J/kg· องศา

ความหนาแน่น 8.96g/cm3 (20 องศา)

โมดูลัสยืดหยุ่นตามยาว (โมดูลัสของยัง) 117.7kN/mm2

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (20-100 องศา) 16.8x10-6 / องศา

ค่าการนำไฟฟ้า 100%IACS

ค่าความต้านทาน (20 องศา) 1.7241μΩ·cm

ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอุณหภูมิ (20 องศา) 0.00397/ องศา

ความไวต่อแม่เหล็ก -0.080x10 ^-6 หน่วย cgs/กรัม

ชนิดและการจำแนกประเภทของทองแดง (ผลิตภัณฑ์ทองแดงรีด)

ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต ทองแดงสามารถแบ่งได้คร่าวๆ เป็นผลิตภัณฑ์ทองแดงรีดและผลิตภัณฑ์หล่อ ซึ่งผลิตภัณฑ์ทองแดงรีดสามารถแบ่งได้เป็นประเภทต่างๆ ต่อไปนี้ ทองแดงรีดมีจำหน่ายในรูปแบบแผ่น แถบ แท่ง ลวด ท่อ บัสบาร์ ฯลฯ

ทองแดงบริสุทธิ์

ทองแดงมี 3 ประเภท ได้แก่ ทองแดงปลอดออกซิเจน ทองแดงเหนียว และทองแดงดีออกซิไดซ์ โดยทองแดงทั้งสามประเภทนี้มีปริมาณออกซิเจนที่บรรจุอยู่เนื่องมาจากวิธีการผลิต ทองแดงมีความบริสุทธิ์มากกว่า 99.9% และนำไฟฟ้าและความร้อนได้ดี แต่ความแข็งแรงจะอ่อนแอกว่าโลหะชนิดอื่น

โลหะผสมทองแดงสูง

โลหะผสมที่มีปริมาณทองแดงสูง เช่น ทองแดงเบริลเลียม ทองแดงไททาเนียม ทองแดงเซอร์โคเนียม ทองแดงที่มีดีบุก ทองแดงที่มีเหล็ก และโลหะผสมคอร์สัน ช่วยเพิ่มความแข็งแรงโดยไม่กระทบต่อการนำไฟฟ้าและความร้อนสูงของทองแดง อย่างไรก็ตาม เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกล ปริมาณของธาตุที่เติมเข้าไปจะเพิ่มขึ้น และส่งผลให้การนำไฟฟ้ามีแนวโน้มลดลง บางชนิดมีจุดแข็งที่สูงมากกว่า 685N/mm2 ในขณะที่บางชนิดมีความแข็งแรงในการตกผลึกใหม่และทนความร้อนได้ดี

ทองเหลือง (ทองเหลืองเหลือง)

ทองเหลือง (เรียกอีกอย่างว่าทองเหลือง) เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นทองแดงที่ใช้กันทั่วไป มีทองแดงแดง ทองเหลืองตัวจุดชนวน ทองเหลือง 73 ทองเหลือง 64 ทองเหลือง 65:35 ทองเหลืองตัดฟรี ทองเหลืองกองทัพเรือ ทองเหลืองกองทัพเรือ ทองเหลืองอลูมิเนียม ทองเหลืองความแข็งแรงสูง เป็นต้น ฐานเป็นโลหะผสมทองแดง-สังกะสี จากนั้นจึงเติม Pb, Sn, Al เป็นต้น เพื่อให้แต่ละวัสดุมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว

บรอนซ์

มี "บรอนซ์ดีบุก" ซึ่งเป็นโลหะผสมทองแดง Cu-Sn, "บรอนซ์ฟอสฟอรัส" ที่เติม "ฟอสฟอรัส" (P) ลงไปเล็กน้อย, บรอนซ์ฟอสฟอรัสที่ตัดตามขนาด, บรอนซ์อลูมิเนียม เป็นต้น

โลหะผสมทองแดง-นิกเกิล

โลหะผสมทองแดง-นิกเกิล ได้แก่ ทองแดงขาว ทองแดงขาว นิกเกิลซิลเวอร์ นิกเกิลซิลเวอร์ตัดเร็ว เป็นต้น จากคำว่า "ขาว" ข้างต้น คุณคงนึกภาพออกว่าโลหะผสมเหล่านี้คือทองแดงขาว