ลักษณะทางกลของทองแดง ทองแดงปราศจากออกซิเจน

ความรู้พื้นฐาน > วัสดุไฟฟ้า > วัสดุตัวนำ

ทองแดง
ทองแดงบริสุทธิ์มีการนำไฟฟ้าเป็นอันดับถัดไปรองจากเงิน ซึ่งมีการนำไฟฟ้าสูงที่สุดในบรรดาตัวนำทั้งหมดที่รู้จัก การนำไฟฟ้าสูงและความต้านทานต่อการกัดกร่อนในบรรยากาศรวมกับความเหนียวสูงทำให้ทองแดงเป็นวัสดุหลักสำหรับสายไฟ
ในอากาศ ลวดทองแดงจะออกซิไดซ์อย่างช้าๆ และถูกปกคลุมไปด้วยชั้นบางๆ ของ C ออกไซด์คุณ O ป้องกันการเกิดออกซิเดชันของทองแดงต่อไป การกัดกร่อนของทองแดงเกิดจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์ S0 2, ไฮโดรเจนซัลไฟด์ H 2 S, แอมโมเนีย NH 3 , NO ไนตริกออกไซด์, ไอกรดไนตริก และรีเอเจนต์อื่นๆ
การนำทองแดงได้มาจากแท่งโลหะโดยการทำให้บริสุทธิ์ด้วยไฟฟ้าในอ่างอิเล็กโทรไลต์ สิ่งเจือปนแม้ในปริมาณที่ไม่มีนัยสำคัญก็ลดค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงลงอย่างมาก (รูปที่ 8-1) ทำให้ไม่เหมาะสำหรับตัวนำกระแสไฟฟ้าดังนั้นจึงใช้ทองแดงเพียงสองเกรดเท่านั้นเป็นทองแดงไฟฟ้า (M0 และ M1) ตาม GOST 859 -66 องค์ประกอบทางเคมีตามที่แสดงไว้ในตาราง 1 8-1.
ในตาราง 8-1 ไม่ได้ระบุทองแดงปลอดออกซิเจนเกรด M00 (99.99% Cu) ปราศจากออกซิเจนและคอปเปอร์ออกไซด์ แตกต่างจากเกรดทองแดง M0 และ M1 ในปริมาณสิ่งสกปรกที่น้อยกว่าและความเหนียวที่สูงขึ้นอย่างมากทำให้สามารถดึงเข้าไปได้ สายไฟที่บางที่สุด ในแง่ของการนำไฟฟ้าทองแดง M00 ไม่แตกต่างจากทองแดง M0 และ M1 ทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีสูญญากาศไฟฟ้า
สิ่งเจือปน Bi และ Pข ในปริมาณมากกว่าที่ระบุไว้ในตาราง 8-1 ทำให้ทองแดงรีดร้อนเป็นไปไม่ได้ ซัลเฟอร์ไม่ทำให้ทองแดงเปราะเมื่อร้อน แต่เพิ่มความเปราะในความเย็น สิ่งเจือปนในปริมาณเล็กน้อยของ Ni, Ag, Zn และ Sn ไม่ทำให้คุณสมบัติทางเทคโนโลยีลดลง เพิ่มความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานความร้อนของทองแดง
ออกซิเจนซึ่งเป็นสิ่งเจือปนในปริมาณเล็กน้อย โดยที่ไม่ทำให้การรีดมีความซับซ้อนมากนัก จะทำให้ค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงเพิ่มขึ้นเล็กน้อย เนื่องจากสิ่งเจือปนอื่นๆ ที่มีอยู่ในทองแดงจะถูกกำจัดออกจากสารละลายของแข็งอันเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชัน ซึ่งสิ่งเหล่านี้มีผลมากที่สุดในการลดค่าการนำไฟฟ้าของ โลหะ.
ปริมาณออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นจะลดการนำไฟฟ้าและทำให้ทองแดงเปราะเมื่อเย็น ดังนั้นในเกรดทางไฟฟ้าของทองแดง การมีออกซิเจนจึงมีจำกัด (ตารางที่ 8-1) ทองแดงที่มีออกซิเจนก็เสี่ยงต่อโรคไฮโดรเจนได้เช่นกัน ในบรรยากาศที่ลดลง คิวรัสออกไซด์จะถูกรีดิวซ์เป็นโลหะ ในระหว่างปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับการก่อตัวของไอน้ำ รอยแตกขนาดเล็กจะปรากฏเป็นทองแดง

ข้าว. 8-1. อิทธิพลของสิ่งเจือปนต่อการนำไฟฟ้าของทองแดง

ตารางที่ 8-1 องค์ประกอบทางเคมีของตัวนำทองแดง (GOST 859-66)

ผลิตภัณฑ์ทองแดงนำไฟฟ้าเกือบทั้งหมดผลิตขึ้นโดยการรีด การกด และการดึง ดังนั้นสายไฟที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 0.005 มม. เทปที่มีความหนาสูงสุด 0.1 มม. และฟอยล์ทองแดงที่มีความหนาสูงสุด 0.008 มม. จึงสามารถผลิตได้โดยการวาด
การนำทองแดงใช้ทั้งในรูปแบบอบอ่อนหลังการทำงานเย็น (เกรดทองแดงอ่อน MM) และไม่มีการอบอ่อน (เกรดทองแดงแข็ง MT)
ในระหว่างการขึ้นรูปเย็น ความแข็งแรงของทองแดงอันเป็นผลมาจากการบีบอัด (การชุบแข็ง) จะเพิ่มขึ้น และการยืดตัวจะลดลง อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิในการทำงานในระยะยาวของทองแดงชุบแข็งจะถูกจำกัดและอยู่ในช่วงสูงถึง 160-200 ° C หลังจากนั้นเนื่องจาก กระบวนการตกผลึกใหม่ทำให้ทองแดงแข็งตัวและลดลงอย่างรวดเร็ว ยิ่งระดับการลดในระหว่างการทำงานเย็นสูงขึ้นเท่าใด อุณหภูมิการทำงานที่อนุญาตของทองแดงแข็งก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น
ที่อุณหภูมิการอบชุบด้วยความร้อนสูงกว่า 900 °C เนื่องจากเกรนเติบโตอย่างเข้มข้น สมบัติทางกลของทองแดงจึงเสื่อมลงอย่างมาก คุณสมบัติทางกายภาพและเทคโนโลยีของทองแดงแสดงไว้ในตาราง 8-2.
ผลกระทบของอุณหภูมิการหลอมต่อคุณสมบัติทางกลและค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงแสดงในรูปที่ 1 8-2.
เพื่อวัตถุประสงค์ทางไฟฟ้า ทองแดงจะใช้ทำลวด เทป และบัสบาร์ทั้งในสภาวะอ่อน (อบอ่อน) และแข็ง
ตาม GOST 434-71 จำนวนความแข็ง Brinell ของเทปแข็งเมื่อทดสอบกับลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม. รับน้ำหนัก 2500 นิวตัน และมีเวลาจับยึด 30 วินาที
คุณสมบัติทางกลของทองแดงแสดงไว้ในตารางที่ 8-3 ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในการทำงาน
เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของการคืบและความเสถียรทางความร้อน ทองแดงจะถูกผสมกับเงินในช่วง 0.07-0.15% เช่นเดียวกับแมกนีเซียม แคดเมียม โครเมียม เซอร์โคเนียม และองค์ประกอบอื่น ๆ
ปัจจุบันทองแดงผสมสารเติมแต่งเงินใช้สำหรับขดลวดของเครื่องจักรความเร็วสูงและทนความร้อนที่มีกำลังสูงกว่า และทองแดงที่ผสมกับองค์ประกอบต่าง ๆ ถูกนำมาใช้ในสับเปลี่ยนและวงแหวนสลิปของเครื่องจักรที่รับภาระหนัก

ตารางที่ 8-2 คุณสมบัติทางกายภาพและเทคโนโลยีของทองแดง

คุณสมบัติ	สถานะ	ตัวบ่งชี้
จุดหลอมเหลว, °C		1,083±0.1
ความหนาแน่น กก./ลบ.ม	ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส	8930
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้น	ในช่วงอุณหภูมิ 20-100 °C
การนำความร้อน, W/(m °C)		375-380
ความต้านทานไฟฟ้าที่ +20 °C (ลวดอ่อน), μΩ m	ปรับอากาศโดย GOST 2112-71	0,01724
เหมือนกัน (ลวดแข็ง)	เดียวกัน	0,0180-0,0177
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน	ที่อุณหภูมิ 0-150 องศาเซลเซียส	0,00411
อุณหภูมิการประมวลผลที่ร้อน° C	แข็ง	900-1050
อุณหภูมิเริ่มต้นของการตกผลึกซ้ำ °C	ตอกย้ำ	160-200
Etchant สำหรับผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป, %	H2SO4
บรรยากาศระหว่างละลาย		บูรณะ
อุณหภูมิการหล่อ°C		1150-1200
อุณหภูมิการหลอม°C		500-700
จุดเดือด, °C		2300-2590
ความร้อนฟิวชัน J/kg
ความร้อนของการระเหย J/kg		5400
การหดตัวตามปริมาตร, %	เมื่อตกผลึก
อัตราส่วนความต้านทานไฟฟ้าของทองแดงหลอมเหลวต่อทองแดงแข็ง	ในระหว่างการหลอมและการตกผลึก	2,07
ศักยภาพในการให้ผลผลิตของอิเล็กตรอน, V		4,07-2,61
แรงเคลื่อนไฟฟ้าความร้อน เทียบกับแพลตตินัม mV		0,15

ข้าว. 8-2. ผลของอุณหภูมิการหลอมต่อคุณสมบัติของทองแดง

ตารางที่ 8-3 ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกลของตัวนำทองแดงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

คุณสมบัติ	อุณหภูมิ, องศาเซลเซียส
	วาดอย่างแน่นหนา				อบอ่อน (650 °C, 1/ 2 ชม.)
ความต้านแรงดึง, MPa ความต้านทานแรงดึงที่แท้จริง MPa การยืดตัว, % การแคบลงของพื้นที่หน้าตัด, % โมดูลัสคงที่ของความยืดหยุ่น GPa โมดูลัสแบบไดนามิกของความยืดหยุ่น GPa ความแข็งแรงของผลผลิต, MPa ขีดจำกัดความล้าจากการสั่นสะเทือน MPa ขีดจำกัดการคืบ MPa	400 670 5,4 53,8 119 110 380 93 -	365 600 5,5 56,1 106 89 355 74 -

โครงตาข่ายคริสตัลของทองแดงมีลักษณะเป็นทรงลูกบาศก์ที่มีหน้าอยู่ตรงกลาง ไม่มีการแปลงแบบโพลีมอร์ฟิก จุดหลอมเหลว 1083 °C. ความแข็งแรงและความเหนียวของทองแดงขึ้นอยู่กับการชุบแข็งด้วยความเย็นอย่างมาก หลังจากการรีดและการหลอม ทองแดงจะมีความต้านทานแรงดึง 200...250 MPa และการยืดตัวสัมพัทธ์ 30...35%

เนื่องจากมีความเหนียวสูง ทองแดงจึงผ่านกระบวนการตัดได้ไม่ดี แต่เปลี่ยนรูปได้ง่ายในสภาวะร้อนและเย็น ความแข็งแรงของทองแดงอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนรูปเย็นเพิ่มขึ้นเป็น 700 MPa และความเหนียวลดลงเหลือ 1...3%

ทองแดงมีเกรดดังต่อไปนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี: M00 (99.99% Cu), MO (99.95% Cu), Ml (99.90% Cu), M2 (99.70% Cu), M3 (99. 50% Cu) , M4 (99.0% ลูกบาศก์เมตร) ยิ่งตัวเลขในเกรดทองแดงสูงเท่าไรก็ยิ่งมีสิ่งเจือปนมากขึ้นเท่านั้น

สิ่งเจือปนทั้งหมด ยกเว้นเบริลเลียม จะทำให้ค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงลดลง มันถูกรีดิวซ์อย่างรุนแรงโดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยองค์ประกอบที่สร้างสารละลายของแข็งซึ่งมีความสามารถในการละลายได้จำกัด และทำให้เกิดการบิดเบือนอย่างรุนแรงของโครงผลึก - ฟอสฟอรัส, ซิลิคอน, เหล็กและสารหนู องค์ประกอบที่ละลายได้อย่างสมบูรณ์ในทองแดงและบิดเบือนโครงตาข่ายเล็กน้อยจะลดการนำไฟฟ้าลงในระดับที่น้อยกว่ามาก ตัวอย่างเช่น เงินแทบไม่มีผลกระทบต่อการนำไฟฟ้าของทองแดง โลหะผสมที่มีเงินประมาณ 0.25% ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบสำหรับงานหนัก

สิ่งเจือปนที่ไม่ละลายในทองแดงหรือก่อตัวเป็นสารที่ไม่ละลายน้ำแทบไม่มีผลกระทบต่อการนำไฟฟ้าของทองแดง (การรวมซิลิเกต ซัลเฟอร์ และออกซิเจน ตะกั่ว บิสมัท)

ในการติดตั้งระบบทำความเย็นแบบลึก ท่อทองแดงจะถูกนำมาใช้เพื่อเชื่อมต่อเกจวัดแรงดันและเครื่องมืออื่นๆ ความแข็งแรงเชิงกลต่ำของทองแดงไม่อนุญาตให้ใช้ท่อทองแดงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ โปรดทราบว่าทองแดงนั้นไวต่อการคืบคลานที่อุณหภูมิห้อง

เนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูงและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีในหลายสภาพแวดล้อม ทองแดงจึงถูกใช้เป็นวัสดุสำหรับทำความร้อนพื้นผิวของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อ

ทองเหลือง- โลหะผสมทองแดงซึ่งมีส่วนประกอบโลหะผสมหลักคือสังกะสี นอกจากทองแดงและสังกะสีแล้ว ทองเหลืองอาจมีองค์ประกอบอื่นเจือปนเล็กน้อย

ทองเหลืองจะมีตัวอักษร L กำกับอยู่ ตามด้วยตัวเลขที่ระบุปริมาณทองแดงในทองเหลือง (L96, L68 ฯลฯ) หากนอกเหนือจากทองแดงและสังกะสีแล้วทองเหลืองยังมีองค์ประกอบอื่น ๆ ที่ไม่บริสุทธิ์ดังนั้นตัวอักษร L จะตามด้วยตัวอักษรที่ใช้เพื่อเป็นสัญลักษณ์ของสิ่งเจือปน: O - ดีบุก, C - ตะกั่ว, A - อลูมิเนียม, F - เหล็ก, Mts - แมงกานีส , N - นิกเกิล, K - ซิลิคอน, F - ฟอสฟอรัส ตัวอย่างเช่น: LAZH60-1 -1 - ทองเหลืองประกอบด้วยทองแดง 60% อลูมิเนียม 1% เหล็ก 1% ส่วนที่เหลือเป็นสังกะสี

ทองเหลืองที่มีปริมาณทองแดงสูงเรียกว่า tompaks - L96 และ L80 และ L85 และ L80 - semi-tompaks

ในงานวิศวกรรมการทำความร้อน ทองเหลืองถูกใช้เพื่อสร้างท่อคอนเดนเซอร์สำหรับกังหันไอน้ำและหม้อต้มน้ำร้อน สำหรับคอนเดนเซอร์ที่ทำงานบนน้ำจืด จะใช้ท่อที่ทำจากทองเหลือง L68 และสำหรับหม้อต้มน้ำร้อนแบบรวมศูนย์จาก L68 และ L63 ท่อทองเหลืองเป็นที่ต้องการมากกว่าท่อเหล็กคาร์บอนเนื่องจากมีความต้านทานการกัดกร่อนในน้ำสูงกว่า

ในระหว่างการดำเนินการจะสังเกตเห็นการทำลายท่อทองเหลืองแบบพิเศษ - การดีซิงค์ แต่ละส่วนของท่อหรือพื้นผิวทั้งหมดจะกลายเป็นผลึกทองแดงที่หลวม บางครั้งกระบวนการนี้พัฒนาในรูปแบบของแผล: "ปลั๊ก" ทองแดงหลุดออกได้ง่ายและความต่อเนื่องของท่อหยุดชะงัก อายุการใช้งานปกติของท่อทองเหลืองในหม้อไอน้ำและคอนเดนเซอร์คือ 20 ปี อย่างไรก็ตาม ด้วยการละลายของชั้นสังกะสีอย่างต่อเนื่อง ความล้มเหลวครั้งใหญ่ของท่อจะเริ่มขึ้นหลังจาก 4...6 ปี เมื่อเกิด "ปลั๊ก" ท่อชำรุดจะเริ่มขึ้นหลังจาก 1...2 ปี และบางครั้งอาจถึงแม้จะผ่านไปหลายเดือนก็ตาม ทองเหลือง L070-1 ต้านทานการละลายของสังกะสีได้ดีกว่าทองเหลือง L63 ดังนั้นท่อที่ทำจากทองเหลือง LO70-1 จึงถูกวางบนคอนเดนเซอร์ที่ระบายความร้อนด้วยน้ำทะเล กรดคาร์บอนิกและแอมโมเนียที่ละลายในน้ำระบายความร้อนจะเร่งกระบวนการกำจัดสังกะสีได้อย่างมาก

จะประหยัดกว่าในการติดตั้งบนเครื่องทำความเย็นที่ทำงานบนน้ำทะเล ท่อคิวโปรนิกเกิลที่มีราคาแพงกว่า (MH70-30) ซึ่งมีอายุการใช้งานอย่างน้อย 10 ปีเทียบกับท่อทองเหลืองราคาถูก 3 ปี

ในตาราง 8.1 แสดงทองเหลืองบางส่วนและคุณสมบัติทางกลของทองเหลือง

ท่อทองเหลืองมีการแข็งตัวในระหว่างกระบวนการผลิต ดังนั้นจึงมีความเค้นตกค้างในวัสดุท่อ การเก็บไว้ในอากาศจะทำให้เกิดรอยแตกร้าว เพื่อป้องกันการเกิดรอยแตกร้าว ท่อจะถูกอบที่อุณหภูมิ 200...400 °C เป็นเวลาหลายชั่วโมง

สำหรับชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยการตัด จะใช้ทองเหลือง L59 และทองเหลืองที่มีสารตะกั่ว LS59-1

ตารางที่ 8.1

สมบัติทางกลของทองเหลืองบางชนิด (หลังการอบอ่อน)

ทองเหลืองจำนวนหนึ่งใช้ในการผลิตชิ้นส่วนหล่อเป็นหลัก ชิ้นส่วนที่ทนต่อการกัดกร่อนหล่อจากอลูมิเนียมทองเหลือง LA67-2.5 ทองเหลือง LK80-ZL และ LMtsOS5 8-2-2-2 ใช้สำหรับการหล่อเสริมแรง

ทองเหลืองที่เปลี่ยนรูปได้ -ทองเหลืองที่มี Cu 57...97% ซึ่งมีความเหนียวสูง สามารถผ่านกระบวนการกดดันได้ง่าย (ตารางที่ 8.2)

ตารางที่ 8.2

องค์ประกอบทางเคมีและการใช้ทองเหลืองดัด*

(ตาม GOST 15527-70)

ท้ายตาราง. 8.2

* ทองเหลืองเกรด L70 ควรมีไม่เกิน 0.005% A$; 0.005% บีพี และ 0.002% บี; ในทองเหลืองต้านแม่เหล็ก ปริมาณเหล็กไม่ควรเกิน 0.03%

โรงหล่อทองเหลืองออกแบบมาสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปและชิ้นส่วนรูปทรงโดยการหล่อ ทองเหลืองหล่อมี Cu 50...81% อลูมิเนียม แมงกานีส เหล็ก ซิลิคอน ดีบุก และตะกั่ว ใช้เป็นองค์ประกอบผสม ทองเหลืองหล่อมีความโดดเด่นด้วยคุณสมบัติการหล่อสูงและความต้านทานการกัดกร่อน ส่วนใหญ่มีคุณสมบัติต้านการเสียดสีที่ดีและในบางกรณีก็ใช้ทดแทนสัมฤทธิ์ดีบุกได้อย่างสมบูรณ์ ตาม GOST 17711-80 มีการผลิตทองเหลืองหล่อ 10 เกรด (ตารางที่ 8.3)

ทองเหลืองหล่อใช้ในการผลิตชิ้นส่วนหล่อที่ทนต่อการกัดกร่อนของเรือเดินทะเล (ใบพัด ใบมีด อุปกรณ์ ฯลฯ) เครื่องบิน เครื่องจักรและอุปกรณ์ต่างๆ แรงดันและสกรูหนอนทุกชนิด เกียร์ แบริ่ง และชิ้นส่วนต้านการเสียดสีอื่นๆ ที่ทำงาน ในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย

โครงสร้างของทองเหลืองหล่อ ยกเว้นทองเหลือง L62 เป็นแบบเฟสเดียว ทองเหลือง L62 ในสถานะอบอ่อนมีโครงสร้างสองเฟส - (a + P) ผลึก ที่อุณหภูมิสูงกว่า 750 °C ทองเหลืองนี้ประกอบด้วยคริสตัล p-phase เท่านั้น อื่น ตารางที่ 8.3

องค์ประกอบทางเคมีและสมบัติเชิงกลของทองเหลืองหล่อ (ตาม GOST 17711-80)

				เครื่องกล คุณสมบัติ
			องค์ประกอบอื่น ๆ	st in, MPa (ไม่น้อย)
ลาซห์มส66-6-3-2
LMtsOS58-2-2-2

* ชิลล์หล่อ **โยนลงดิน.. ***การหล่อแบบแรงเหวี่ยง

ความแข็งแรงและความแข็งของทองเหลืองจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณสังกะสีที่เพิ่มขึ้น ทองเหลือง L68 มีความเหนียวสูงสุด ใช้สำหรับชิ้นส่วนที่ผลิตโดยการปั๊มหรือการประมวลผลประเภทอื่นที่มีการวาดภาพในระดับสูงเป็นหลัก ทองเหลืองดัดมาตรฐานที่ใช้กันมากที่สุดคือทองเหลือง L62 ซึ่งมีทองแดงในปริมาณน้อยที่สุดและมีคุณสมบัติทางกลค่อนข้างสูงและทนต่อการกัดกร่อน ทองเหลืองที่เปลี่ยนรูปได้มีไว้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนโดยการปั๊มและมีความเหนียวสูง จะต้องมีขนาดเกรนที่แน่นอน โครงสร้างที่มีเนื้อหยาบทำให้เกิดพื้นผิวที่หยาบบนผลิตภัณฑ์ที่ประทับตรา ทองเหลืองดัดที่มีเม็ดละเอียดมากอาจทำให้เกิดรอยแตกร้าวได้ในระหว่างการวาดลึก

แผ่น แท่ง ท่อ และสายไฟทำจากทองเหลืองดัด

ทองเหลืองเกรด L96 ที่เปลี่ยนรูปได้ ทนทานต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อน มีค่าการนำความร้อนสูง และใช้สำหรับการผลิตท่อหม้อน้ำเครื่องบินและท่อคอนเดนเซอร์

ทองเหลือง L90 มีความต้านทานการกัดกร่อนสูงและเชื่อมได้ดีกับเหล็ก Bimetals ประเภทเหล็กทองเหลืองทำจากมัน

ทองเหลืองเปลี่ยนรูปทนต่อการกัดกร่อน -ทองเหลืองที่มี Cu 60...91% และธาตุผสมตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไป

ทองเหลืองทนต่อการกัดกร่อนที่เปลี่ยนรูปได้มีความต้านทานการกัดกร่อนสูงกว่าทองเหลืองธรรมดา (สองเท่า) และสามารถแปรรูปได้ง่ายภายใต้แรงกดดัน สารเติมแต่งที่ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลือง: อลูมิเนียม แมงกานีส ซิลิคอน นิกเกิล ดีบุก และสารหนู

อลูมิเนียมเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองในสภาวะทะเลและน้ำจืด การเติมนิกเกิลและเหล็กลงในทองเหลืองที่มีอะลูมิเนียมจะช่วยเพิ่มความต้านทานและความแข็งแรงต่อการกัดกร่อน ผลิตเกรดที่มีอลูมิเนียมดังต่อไปนี้: LA85-0.5, LA77-2, LAZH60-1-1, LAN59-3-2 ความต้านทานแรงดึงของทองเหลืองเหล่านี้ในสถานะอบอ่อนคือ 380-500 MPa และในสถานะงานเย็น (50%) - 580...700 MPa การยืดตัวสัมพัทธ์ 40...55 และ 8...12% ตามลำดับ . ทองเหลืองที่ทนต่อการกัดกร่อนที่เปลี่ยนรูปได้ซึ่งมีปริมาณทองแดงสูงเกรด LA85-0.5 ใช้สำหรับการผลิตเครื่องราชอิสริยาภรณ์ เครื่องประดับ และผลิตภัณฑ์เชิงศิลปะ LA77-2 - สำหรับท่อคอนเดนเซอร์ ท่อและแท่งทำจากทองเหลืองทนการกัดกร่อนที่เปลี่ยนรูปได้ LAZH60-1-1 สำหรับชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงสูงที่ทำงานในน้ำทะเล ทองเหลืองทนต่อการกัดกร่อนที่เปลี่ยนรูปได้ LAN59-3-2 มีคุณลักษณะเด่นคือมีความแข็งแรงสูงและทนทานต่อการกัดกร่อน และมีไว้สำหรับชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงสูงและทนต่อการกัดกร่อนที่ใช้ในการต่อเรือเดินทะเล วิศวกรรมไฟฟ้า และอุปกรณ์เคมี

แมงกานีสเพิ่มความต้านทานของทองเหลืองต่อการกระทำของน้ำทะเล คลอไรด์ และไอน้ำร้อนยวดยิ่ง เมื่อใช้ร่วมกับอลูมิเนียมและเหล็ก แมงกานีสยังช่วยเพิ่มความแข็งแรงของทองเหลืองอีกด้วย สมบัติทางกลของทองเหลืองที่ผลิตขึ้นซึ่งเปลี่ยนรูปได้ ทนต่อการกัดกร่อนด้วยเกรดแมงกานีส LZhMts59-1-1, LMts58-2 และ LMtsA57-3-1: ความต้านทานแรงดึง 45...600 MPa การยืดตัวสัมพัทธ์ 40...60% ท่อ แผ่น แถบ และแท่งทำจากทองเหลือง LZhMts59-1-1, LMts58-2 และ LMtsA57-3-1 พวกเขายังผลิตทองเหลืองที่ไม่ได้มาตรฐาน LNMtsZHA60-1-2-1-1 (58...62% Cu, 0.1...0.5% No., 1.5...2.5% Mn, 0.5. ..1.1% Re และ 0.5...1% A1) มีคุณลักษณะต้านทานการกัดกร่อนสูงในน้ำจืดและน้ำทะเล ทองเหลืองนี้ใช้แทนทองเหลืองทองแดงและทองแดงสูง และสามารถทำจากโลหะผสมทองแดงรีไซเคิล ใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนในการต่อเรือทางทะเล

ซิลิคอน(ซิลิคอนทองเหลือง) เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองในน้ำทะเลและสภาวะบรรยากาศ และยังเพิ่มความต้านทานต่อการแตกร้าวของการกัดกร่อนอีกด้วย ทองเหลืองผสมซิลิกอนผลิตในมาตรฐาน LK80-3 และ LKS65-1.3-3 ที่ไม่ได้มาตรฐาน (63.5...66.5% Cu, 1...2% Bts 2.5...3.5 Pb) ส่วนหลังได้รับการประมวลผลอย่างดีโดยการตัดและมีคุณสมบัติต้านการเสียดสีสูง ชิ้นส่วนปลอมแปลงและประทับตราทำจากทองเหลือง LK80-3 สมบัติทางกลของทองเหลือง LK80-3: ความต้านทานแรงดึง 300...500 MPa การยืดตัวสัมพัทธ์ 15...40%

นิกเกิล(นิกเกิลทองเหลือง) เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองในสภาพบรรยากาศและน้ำทะเล และเพิ่มความต้านทานต่อการแยกสังกะสีเล็กน้อย ทองเหลืองมาตรฐาน LN65-5 ผลิตขึ้นโดยมีคุณลักษณะต้านทานการกัดกร่อนสูงและคุณสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้น (ความต้านทานแรงดึง 380...700 MPa การยืดตัวสัมพัทธ์ 4...60%) แผ่น แผ่นแถบ เทป ท่อ แท่ง และโปรไฟล์ ทำจากทองเหลือง LN65-5 ใช้สำหรับท่อคอนเดนเซอร์ ท่อแรงดัน และหน้าจอเครื่องกระดาษ

ดีบุกเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองในทะเลและน้ำจืดซึ่งเป็นผลมาจากการที่เรียกว่าทองเหลืองทะเล ตาม GOST 17711-80 มีการผลิตทองเหลืองพร้อมดีบุกสี่เกรด: LO90-1, LO70-1, L062-1 และ LO60-1 สมบัติทางกลของทองเหลืองที่มีตลับลูกปืนดีบุกขึ้นอยู่กับปริมาณดีบุก: ความต้านทานแรงดึงในสถานะอบอ่อนตั้งแต่ 280 ถึง 350 MPa ในสถานะงานเย็นตั้งแต่ 450 ถึง 650 MPa และการยืดตัวสัมพัทธ์ 40...60% และ 8.. .12% ตามลำดับ ทองเหลือง LO90-1 ใช้ทำแถบและเทปที่ใช้สำหรับชิ้นส่วนต้านการเสียดสีที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ทองเหลือง L070-1 มีไว้สำหรับการผลิตท่อคอนเดนเซอร์ อุปกรณ์ทำความร้อน ฯลฯ เป็นหลัก ทองเหลือง L062-1 จำหน่ายในรูปแบบแผ่น แถบ และแท่ง และมีไว้สำหรับชิ้นส่วนทุกชนิดในการต่อเรือทางทะเล ทองเหลือง LO60-1 ใช้เป็นรูปลวดและแท่งบางสำหรับเชื่อมโครงสร้างต่างๆ ในการต่อเรือ

สารหนูในปริมาณมากถึง 0.05% หลายครั้งจะเพิ่มความต้านทานต่อการดีซิงค์ของทองเหลืองที่มีปริมาณสังกะสีสูง (มากกว่า 20%)

ตอกหมุดทองเหลืองซึ่งรวมถึงทองเหลือง L 62 ซึ่งใช้ลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ถึง 10 มม. ลวดผลิตในสถานะอบอ่อนโดยมีอย่างน้อย 380 MPa และมีการยืดตัวสัมพัทธ์อย่างน้อย 18% เพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวจากการกัดกร่อน ชิ้นส่วนที่ตอกหมุดจะต้องผ่านการอบอ่อนที่อุณหภูมิต่ำที่ 250...300 °C

สีบรอนซ์บรอนซ์คือโลหะผสมทองแดงซึ่งส่วนประกอบหลักของโลหะผสมคือโลหะใดๆ ที่ไม่ใช่สังกะสี สังกะสียังสามารถเป็นส่วนหนึ่งของสัมฤทธิ์ได้ แต่ในนั้นมันไม่ใช่องค์ประกอบโลหะผสมหลัก บรอนซ์ส่วนใหญ่มีคุณสมบัติการหล่อที่ดีและตัดง่าย

การกำหนดเกรดทองแดงเริ่มต้นด้วยตัวอักษร Br. ต่อไปตามตัวอักษรที่สอดคล้องกับองค์ประกอบการผสมของทองสัมฤทธิ์ ตัวเลขระบุเปอร์เซ็นต์เนื้อหาขององค์ประกอบเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น: BrSZO มีตะกั่วประมาณ 30% และ BrF6.5-0.25 มีดีบุก 6.5% และฟอสฟอรัส 0.25%

บูชลูกปืนเลื่อนและชิ้นส่วนขัดถูอื่นๆ (เกียร์ ไกด์ ฯลฯ) ทำจากทองแดง บรอนซ์มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำเมื่อจับคู่กับเหล็ก พวกมันแตกหักได้ดี (รับรู้รูปร่างของเพลาได้ดี) ทนทานต่อแรงกดดันจำเพาะสูงและสึกหรอเล็กน้อย

วัสดุของเปลือกลูกปืนหรือชิ้นส่วนเสียดสีอื่นๆ ที่มีคุณสมบัติต้านการเสียดสีได้ดี จะต้องประกอบด้วยองค์ประกอบโครงสร้างอย่างน้อยสององค์ประกอบ: แข็งและอ่อน ในระหว่างกระบวนการรันอินของเพลาไปยังแบริ่ง ส่วนประกอบแบบอ่อนจะถูกสร้างขึ้น และช่องไมโครจะถูกสร้างขึ้นเพื่อให้สารหล่อลื่นไหลเวียน เพลาวางอยู่บนส่วนที่แข็งของเปลือกลูกปืน แต่การรวมวัสดุซับในเข้าด้วยกันอย่างแข็งขันจะต้องนุ่มกว่าส่วนประกอบโครงสร้างที่อ่อนที่สุดของเพลา มิฉะนั้น การรวมของแข็งในวัสดุเปลือกแบริ่งจะทำให้เพลาสึกหรออย่างรวดเร็ว ฐานโลหะอ่อนของซับดูดซับอนุภาคของแข็งที่เข้าสู่ตลับลูกปืนโดยไม่ได้ตั้งใจได้ดี

ดีบุกสัมฤทธิ์มีแนวโน้มที่จะเกิดสภาพคล่อง: ด้วยการระบายความร้อนแบบเร่งทำให้ได้โครงสร้างเดนไดรต์ที่เด่นชัด คุณสมบัติการหล่อที่ดีของทองแดงดีบุกทำให้สามารถนำไปใช้ในการหล่อรูปทรงได้

เฉพาะบรอนซ์เฟสเดียวที่มีไม่เกิน 5...6% 8p เท่านั้นที่สามารถนำไปผ่านการบำบัดด้วยแรงดันได้ บรอนซ์เหล่านี้ผ่านการอบอ่อนด้วยการตกผลึกซ้ำ (ที่ 600...650 °C) - เป็นการดำเนินการขั้นกลางในระหว่างการทำงานเย็นหรือเป็นการดำเนินการขั้นสุดท้ายเพื่อให้คุณสมบัติที่ต้องการแก่ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปสำเร็จรูป ทองแดงดีบุก โดยเฉพาะแบบสองเฟส มีคุณสมบัติต้านการเสียดสีสูง

บรอนซ์ที่มีดีบุกราคาแพงในปริมาณมากจะถูกแทนที่ด้วยบรอนซ์ราคาถูกซึ่งมีการเติมสังกะสีและตะกั่วเข้าไป นอกจากนี้ ตะกั่วยังช่วยเพิ่มความสามารถในการแปรรูปอีกด้วย

นอกจากนี้ ฟอสฟอรัส (มากถึง 1%) จะถูกเติมลงในบรอนซ์ดีบุกซึ่งเป็นสารกำจัดออกซิไดซ์และปรับปรุงคุณสมบัติการหล่อ ฟอสฟอรัสเพิ่มคุณสมบัติทางกลและต้านแรงเสียดทาน

อลูมิเนียมบรอนซ์ที่มีมากถึง 6...8% A1 จะถูกบำบัดด้วยแรงดันในสภาวะเย็นหรือร้อน การเปลี่ยนรูปเย็นช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งอย่างมาก

ซิลิคอนบรอนซ์ดีกว่าดีบุกในด้านคุณสมบัติทางกลและในขณะเดียวกันก็มีราคาถูกกว่า มีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะที่เป็นด่าง บรอนซ์ซิลิกอนเฟสเดียวมีความเหนียวสูง

เบริลเลียมบรอนซ์ประกอบด้วย 2...2.5% Be มีคุณสมบัติเชิงซ้อนที่ดีที่สุดของสัมฤทธิ์ทั้งหมด เบริลเลียมบรอนซ์ปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลอย่างมีนัยสำคัญอันเป็นผลมาจากการบำบัดความร้อน เบริลเลียมบรอนซ์ได้รับคุณสมบัติเชิงกลสูงสุดหลังจากชุบแข็งด้วย

760...780 °C ในน้ำและบ่มที่ 300...350 °C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง

ในสถานะชุบแข็ง เบริลเลียมบรอนซ์มี = 500 MPa; 5 = 45% และความแข็ง HB 120 เมื่ออายุมากขึ้น ความต้านทานแรงดึงชั่วคราวจะเพิ่มขึ้นเป็น 1300... 1350 MPa ความแข็งสูงถึง HB 400 การยืดตัวสัมพัทธ์ลดลงเหลือ 1.5% สปริงในอุปกรณ์ไฟฟ้า เมมเบรน และชิ้นส่วนทำจาก เบริลเลียมบรอนซ์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์

ตะกั่วสัมฤทธิ์มี Pb มากถึง 30% ตะกั่วและทองแดงไม่ละลายในสถานะของแข็ง ดังนั้นโครงสร้างจุลภาคของทองแดงที่มีสารตะกั่วจึงประกอบด้วยผลึกของทองแดงที่แข็งกว่าและตะกั่วที่อ่อนกว่า ซึ่งให้คุณสมบัติต้านการเสียดสีที่ดีของโลหะผสม แต่คุณสมบัติทางกลเมื่อเทลงในแม่พิมพ์จะต่ำ ตะกั่วบรอนซ์ใช้สำหรับการผลิตเปลือกแบริ่งที่ทำงานด้วยความเร็วสูงและที่แรงดันสูง

ในตาราง 8.4 แสดงคุณสมบัติทางกลและวัตถุประสงค์ของสัมฤทธิ์บางชนิด

ตารางที่ 8.4

สมบัติทางกลและวัตถุประสงค์ของสัมฤทธิ์

ท้ายตาราง. 8.4

	สถานะ วัสดุ			วัตถุประสงค์
BrOF6.5-0.15	เย็น การเสียรูป			แผ่นและเทป ลวดสำหรับสปริง
				สปริงรับกระแส หน้าสัมผัส (แบบสปริง) ในเครื่องจักรไฟฟ้าและอุปกรณ์อุตสาหกรรมเคมี
	เย็น การเสียรูป
	โยนลงดิน			การหล่อขึ้นรูป
	แท่งกด			แท่ง, การตีขึ้นรูป
BRAZH10-4-4L	หล่อชิลล์			การหล่อขึ้นรูป
บราซห์น 10-4-4	การเสียรูปและการหลอม			แท่ง ท่อ การตีขึ้นรูป
	เย็น การเสียรูป
	หลังจากรีดและหลอมแล้ว			เทป ลวด แท่ง ถังเชื่อมในอุตสาหกรรมอาหาร
	เย็น การเสียรูป
				ชิ้นส่วนสำคัญของหน่วยแรงเสียดทานที่ทำงานด้วยความเร็วสูง ความดันจำเพาะและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น หน้าสัมผัสสปริง สปริง เมมเบรน เครื่องเป่าลม
	หลังจากแข็งตัวและมีอายุมากขึ้น	1150...

• การกำหนด - Cu (ทองแดง);
• ระยะเวลา - IV;
• กลุ่ม - 11 (Ib);
• มวลอะตอม - 63.546;
• เลขอะตอม - 29;
• รัศมีอะตอม = 128 น.;
• รัศมีโควาเลนต์ = 237 น.;
• การกระจายอิเล็กตรอน - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 ;
• อุณหภูมิหลอมเหลว = 1,083.4°C;
• จุดเดือด = 2567°C;
• อิเลคโตรเนกาติวีตี้ (อ้างอิงจาก Pauling/อ้างอิงจาก Alpred และ Rochow) = 1.90/1.75;
• สถานะออกซิเดชัน: +3, +2, +1, 0;
• ความหนาแน่น (หมายเลข) = 8.92 g/cm3;
• ปริมาตรฟันกราม = 7.1 ซม. 3 /โมล

ทองแดง (คิวปรัมได้รับชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่เกาะไซปรัสซึ่งมีการค้นพบแหล่งสะสมทองแดงขนาดใหญ่) เป็นหนึ่งในโลหะยุคแรกที่มนุษย์เชี่ยวชาญ - ยุคทองแดง (ยุคที่เครื่องมือทองแดงครอบงำการใช้งานของมนุษย์) ครอบคลุมช่วงเวลานั้น ของสหัสวรรษที่ 4-3 ก่อนคริสต์ศักราช จ.

ได้รับโลหะผสมของทองแดงและดีบุก (ทองแดง) ในตะวันออกกลาง 3,000 ปีก่อนคริสตกาล จ. บรอนซ์เป็นที่ต้องการมากกว่าทองแดงเพราะมันแข็งแกร่งกว่าและง่ายต่อการปลอมแปลง

ข้าว. โครงสร้างของอะตอมทองแดง.

การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมทองแดงคือ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 (ดูโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม) ในทองแดง อิเล็กตรอนคู่หนึ่งคู่จากระดับ s ภายนอก “กระโดด” ไปยังระดับย่อย d ของวงโคจรด้านนอก ซึ่งสัมพันธ์กับความเสถียรสูงของระดับ d ที่เติมเต็มอย่างสมบูรณ์ ระดับย่อย d ที่เสถียรของทองแดงจะกำหนดความเฉื่อยทางเคมีสัมพัทธ์ (ทองแดงไม่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน ไนโตรเจน คาร์บอน หรือซิลิคอน) ทองแดงในสารประกอบสามารถแสดงสถานะออกซิเดชัน +3, +2, +1 (เสถียรที่สุดคือ +1 และ +2)

ข้าว. การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของทองแดง

คุณสมบัติทางกายภาพของทองแดง:

• โลหะสีแดงชมพู
• มีความอ่อนตัวและความเหนียวสูง
• การนำไฟฟ้าที่ดี
• ความต้านทานไฟฟ้าต่ำ

คุณสมบัติทางเคมีของทองแดง

• เมื่อถูกความร้อนจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน:
  O 2 + 2Cu = 2CuO;
• เมื่อสัมผัสกับอากาศเป็นเวลานานจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนแม้ที่อุณหภูมิห้อง:
  O 2 + 2Cu + CO 2 + H 2 O = Cu(OH) 2 CuCO 3 ;
• ทำปฏิกิริยากับไนตริกและกรดซัลฟิวริกเข้มข้น:
  ลูกบาศ์ก + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
• ทองแดงไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ สารละลายอัลคาไล กรดไฮโดรคลอริก และกรดซัลฟิวริกเจือจาง

การเชื่อมต่อทองแดง

คอปเปอร์ออกไซด์ CuO(II):

• ของแข็งสีน้ำตาลแดง ไม่ละลายในน้ำ มีคุณสมบัติพื้นฐาน
• เมื่อถูกความร้อนต่อหน้าสารรีดิวซ์จะได้ทองแดงอิสระ:
  CuO + H 2 = Cu + H 2 O;
• คอปเปอร์ออกไซด์เกิดจากปฏิกิริยาของทองแดงกับออกซิเจนหรือการสลายตัวของคอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์:
  O 2 + 2Cu = 2CuO; Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O.

คอปเปอร์ไฮดรอกไซด์ Cu(OH 2)(II)):

• สารที่เป็นผลึกหรืออสัณฐานสีฟ้า ไม่ละลายในน้ำ
• สลายตัวเป็นน้ำและคอปเปอร์ออกไซด์เมื่อถูกความร้อน
• ทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อสร้างเกลือที่สอดคล้องกัน:
  ลูกบาศ์ก(OH 2) + H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O;
• ทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลทำให้เกิดคัพเรต - สารประกอบเชิงซ้อนที่มีสีฟ้าสดใส:
  ลูกบาศ์ก(OH2) + 2KOH = K2

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสารประกอบทองแดง โปรดดูคอปเปอร์ออกไซด์

การผลิตและการใช้ทองแดง

• โดยใช้วิธีการไพโรเมทัลโลจิคัล จะได้ทองแดงจากแร่ซัลไฟด์ที่อุณหภูมิสูง:
  CuFeS 2 + O 2 + SiO 2 → Cu + FeSiO 3 + SO 2;
• คอปเปอร์ออกไซด์จะถูกรีดิวซ์เป็นโลหะทองแดงโดยไฮโดรเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ และโลหะที่ออกฤทธิ์:
  ลูกบาศ์ก 2 O + H 2 = 2Cu + H 2 O;
  ลูกบาศ์ก 2 O + CO = 2Cu + CO 2;
  Cu 2 O + Mg = 2Cu + MgO

การใช้ทองแดงถูกกำหนดโดยค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนที่สูง รวมถึงความเหนียว:

• การผลิตสายไฟฟ้าและสายเคเบิล
• ในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน
• ในโลหะวิทยาเพื่อผลิตโลหะผสม: บรอนซ์, ทองเหลือง, คิวโปรนิกเกิล;
• ในวิทยุอิเล็กทรอนิกส์

การติดตั้งสำหรับการเชื่อมตะเข็บเปลือกหอยตามยาวโดยอัตโนมัติ - มีสินค้าในสต๊อก!
ประสิทธิภาพสูง สะดวกสบาย ใช้งานง่าย และเชื่อถือได้ในการใช้งาน

ตะแกรงเชื่อมและม่านป้องกัน - มีสินค้าในสต็อก!
ป้องกันรังสีเมื่อเชื่อมและตัด การเลือกที่ดี
จัดส่งทั่วรัสเซีย!

ทองแดงบริสุทธิ์ในทางเทคนิคมักเรียกกันว่าทองแดงแดงเนื่องจากมีสีแดงเป็นลักษณะเฉพาะ

ลักษณะทองแดง:

ความถ่วงจำเพาะ................................8.93

จุดหลอมเหลว................................1,083° C

จุดเดือด................2310° C

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่อ 1°C......16.8x10 -6

การหดตัวตามปริมาตร..............4.2%

ทองแดงบริสุทธิ์มีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง ความเหนียว และความต้านทานต่อการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศ ค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงสูงกว่าค่าการนำไฟฟ้าของเหล็ก 5.7 เท่า ทองแดงที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงได้นำไปสู่การใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมไฟฟ้า ค่าการนำความร้อนของทองแดงเมื่อเปรียบเทียบกับโลหะอุตสาหกรรมอื่น ๆ นั้นสูงกว่ามาก (เช่นสูงกว่าเหล็ก 6.3 เท่า) เนื่องจากมีความเหนียวสูง ทองแดงจึงสามารถรีดเย็นเป็นแผ่นที่บางที่สุดได้โดยไม่มีปัญหาทางเทคโนโลยีใดๆ

คุณสมบัติทางกลของทองแดงอบอ่อน:

ความต้านทานแรงดึง σ B ...............ไม่ต่ำกว่า 20 กก./มม2

การยืดตัว δ ...................... สูงถึง 50%

ความแข็งของบริเนล H B .......... ประมาณ 35 กก. / มม. 2

ขีดจำกัดความแข็งแรงและความแข็งของทองแดงโดยการชุบแข็งด้วยความเย็นสามารถเพิ่มได้ตามลำดับ σ B ถึง 40-50 กก./มม. ​​2 และ H B ถึง 100-220 กก./มม. 2 ในขณะที่คุณสมบัติของพลาสติกจะลดลงอย่างมาก

เมื่ออุณหภูมิลดลงถึง -253° C สมบัติเชิงกลของทองแดงจะไม่ลดลง แต่ความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวกลับเพิ่มขึ้น สถานการณ์นี้ทำให้มีการใช้ทองแดงอย่างกว้างขวางในการผลิตโครงสร้างที่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานแรงดึงของทองแดงจะลดลงอย่างมาก คุณสมบัติของพลาสติกของทองแดงที่ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิ 500-600° C จะลดลง และเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ถึงค่าสูงสุดที่อุณหภูมิประมาณ 800° C ดังนั้น การประมวลผลทองแดงแบบร้อนมักจะดำเนินการที่อุณหภูมิ ไม่ต่ำกว่า 600-700° C.

คุณสมบัติของทองแดงส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการบำบัดทางกลและทางความร้อนตลอดจนเนื้อหาของสิ่งเจือปนในนั้น ทองแดงอาจมีสิ่งสกปรก เช่น ออกซิเจน (O 2), บิสมัท (Bi), ตะกั่ว (Pb), ซัลเฟอร์ (S), ฟอสฟอรัส (P), พลวง (Sb), สารหนู (As) สิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายซึ่งลดความแข็งแรงและคุณสมบัติทางเทคโนโลยี ได้แก่ บิสมัท ตะกั่ว ซัลเฟอร์ และออกซิเจน ดังนั้นเนื้อหาในทองแดงจึงควรมีน้อยที่สุด

สิ่งเจือปนที่อันตรายและเป็นอันตรายที่สุดคือบิสมัทและตะกั่ว พวกมันไม่ละลายในทองแดงและเกิดเปลือกที่เปราะและหลอมละลายได้รอบๆ เมล็ดข้าว ดังนั้นเนื้อหาในทองแดงเกรดดีจึงมีจำกัด: อนุญาตให้มีบิสมัทได้ไม่เกิน 0.002% และตะกั่วสูงถึง 0.005% เนื้อหาของสิ่งเจือปนอื่น ๆ เนื่องจากมีผลเสียต่อคุณสมบัติทางกลน้อยกว่าจึงได้รับอนุญาตมากถึงหนึ่งในสิบของเปอร์เซ็นต์

ทองแดงทางเทคนิคและอิเล็กโทรไลต์ซึ่งมักใช้ในการผลิตประกอบด้วยออกซิเจนซึ่งอนุญาตให้มีเนื้อหาได้มากถึง 0.1% ออกซิเจนในทองแดงอยู่ในรูปของการรวมตัวของคิวตรัสออกไซด์ (Cu 2 O) ที่ปริมาณออกซิเจนต่ำ - สูงถึง 0.07% - ผลคัพรัสออกไซด์ที่ได้จะส่งเสริมการขัดเกลาของเกรน ไม่ทำให้ความแข็งแรงและความเหนียวลดลง และไม่ทำให้กระบวนการเย็นลดลง ในทองแดงอบอ่อนแบบรีด คอปเปอร์ออกไซด์มีรูปแบบของการรวมทรงกลมที่แยกได้ การจัดเรียงคิวรัสออกไซด์นี้เป็นวิธีที่ดีที่สุด เนื่องจากในรูปแบบนี้แทบไม่มีผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกลเลย เมื่อทองแดงที่มีปริมาณออกซิเจนมากกว่า 0.01% ถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 750° C จะเกิดรอยแตกร้าว ควรสังเกตว่าปรากฏการณ์นี้สังเกตได้เฉพาะเมื่อมีการให้ความร้อนในบรรยากาศรีดิวซ์ที่สร้างโดยไฮโดรเจน (H 2) คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) มีเทน (CH 4) และก๊าซรีดิวซ์อื่น ๆ

ที่อุณหภูมิสูงไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์จะแทรกซึมเข้าไปในทองแดงที่เป็นของแข็งได้ง่ายและหากมีคอปเปอร์ออกไซด์ (Cu 2 O) อยู่ในนั้นก็จะลดขนาดลงพร้อม ๆ กันจึงเกิดไอน้ำ (H 2 O) หรือคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2)

ปฏิกิริยาการลดทองแดงเกิดขึ้นตามสูตร:

Cu 2 O + H 2 = 2Cu + H 2 O

ลูกบาศ์ก 2 O + CO = 2Cu + CO 2

ไอน้ำหรือคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะไม่ละลายในทองแดงและไม่สามารถปล่อยออกมาได้อย่างอิสระ

เมื่ออยู่ภายใต้ความกดดันสูงเนื่องจากอุณหภูมิสูง ไอน้ำหรือคาร์บอนไดออกไซด์จะทำให้โลหะแตกตามขอบเขตของเกรน ทำให้เกิดรอยแตกระหว่างคริสตัลไลน์ขนาดใหญ่และเล็ก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า “โรคไฮโดรเจน”

ทองแดงในสถานะของเหลวดูดซับก๊าซและออกซิไดซ์ได้ง่าย ซึ่งจำกัดการใช้งานสำหรับผลิตภัณฑ์หล่อ เนื่องจากก๊าซที่ละลายจะไม่ถูกปล่อยออกมาอย่างสมบูรณ์ในระหว่างการแข็งตัวและสร้างความพรุน อุตสาหกรรมนี้จำหน่ายทองแดงแบบรีดหรือดึงเป็นหลักในรูปแบบของลวด แถบ เทป แผ่นและท่อ รวมถึงทองแดงด้วยไฟฟ้าและทองแดงพิกที่ใช้สำหรับการเตรียมโลหะผสม โดยทั่วไปเกรดทองแดง M0, M1, M2, MZ และ MZS ใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนและโครงสร้างทองแดงต่างๆ อนุญาตให้มีปริมาณออกซิเจนในส่วนโค้ง M2 และ M3 ได้ถึง 0.1%

การผลิตทองแดงที่มีปริมาณออกซิเจนน้อย เรียกว่า "ทองแดงไร้ออกซิเจน" ก่อให้เกิดปัญหาทางเทคโนโลยีหลายประการ

องค์ประกอบและวัตถุประสงค์ของทองแดงทางเทคนิคเกรดต่างๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรมได้รับการควบคุมโดย GOST 859-41 ซึ่งกำหนดให้มีหกเกรด

→

โลหะชนิดแรกๆ ที่ใช้ในการตีขึ้นรูป ย้อนกลับไปในยุคสำริด มนุษย์เชี่ยวชาญศิลปะในการทำอาวุธและเครื่องมือจากทองแดงอ่อนและเหนียว และจนถึงทุกวันนี้โลหะนี้ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในการตีขึ้นรูปเชิงศิลปะ

มีคำอธิบายสำหรับสิ่งนี้: ทองแดงมีฤทธิ์ทางเคมีต่ำเมื่อมีปฏิกิริยากับองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ ซึ่งหมายความว่าทองแดงเป็นเลิศในการสร้างองค์ประกอบโลหะสำหรับวัตถุประสงค์ทั้งภายนอกและภายใน เนื่องจากมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงสุดเมื่อสัมผัสกับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่พึงประสงค์

แน่นอนว่าไม่ใช่ทุกคนจะชอบรูปลักษณ์ของชั้นนอกที่ป้องกันของพื้นผิวทองแดง แต่คราบสีเขียวทำหน้าที่ปกป้องทองแดงจากการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม จริงอยู่ คราบซึ่งเป็นคอปเปอร์คาร์บอเนตก่อให้เกิดอันตรายอย่างมากต่อสุขภาพของมนุษย์ ดังนั้นส่วนประกอบของทองแดงจึงต้องเคลือบด้วยสีป้องกันเพื่อป้องกันการก่อตัวของฟิล์มสีเขียว

เริ่มแรกผลิตภัณฑ์ทองแดงมีสีแดงทองสดใสจากนั้นจึงได้เฉดสีน้ำตาลและสีดำและหลังจากผ่านไป 20 ปีก็จะกลายเป็นสีเขียวเข้ม Patina สามารถปกปิดพื้นผิวโลหะได้เร็วกว่าปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากโลหะสัมผัสกับความชื้นอยู่ตลอดเวลา

คุณสมบัติของทองแดง
ความอ่อนตัวและความเหนียวของทองแดงนั้นสูงมาก - สามารถขึ้นรูปได้เกือบทุกรูปทรง แม้แต่รูปทรงเรขาคณิตที่มีการโค้งงอที่ซับซ้อน

ทองแดงมีค่าการนำความร้อนที่ดีและลักษณะทางกายภาพและทางกลขึ้นอยู่กับคุณภาพของการประมวลผลโดยตรง ทองแดงพุพองที่เรียกว่าได้มาจากแร่ซึ่งไม่เหมาะสำหรับการปลอมแปลง ขั้นแรกโลหะจะต้องผ่านขั้นตอนการกลั่นด้วยไฟซึ่งเป็นผลมาจากการที่มีสิ่งเจือปนจำนวนมาก (เช่นบิสมัทและตะกั่ว) ถูกเผาออกไป เพื่อขจัดโลหะผสมทองแดงจากการเจือปนโดยสมบูรณ์ จึงใช้การกลั่นด้วยไฟฟ้า จากนั้นจึงดึงลวด แผ่นทองแดง แท่ง ฯลฯ จากทองแดงนี้

ในการตีขึ้นรูปเชิงศิลปะ ไม่ค่อยมีการใช้ทองแดงบริสุทธิ์ - มีการเติมโลหะผสมเข้าไป ซึ่งในระดับความเข้มข้นที่แน่นอนสามารถให้คุณสมบัติทางกายภาพบางอย่างแก่โลหะผสมได้ โลหะผสมทองแดงบางชนิดมีชื่อเป็นของตัวเอง เช่น ทองเหลืองและทองแดง

ในกรณีส่วนใหญ่ จะมีการเติมโลหะผสมเพื่อให้ทองแดงที่อ่อนและเปลี่ยนรูปได้ง่ายมีความแข็งอย่างน้อยเล็กน้อย ทองแดงบริสุทธิ์ไม่เหมาะสำหรับการหล่อและการปลอม - ปรากฏฟองที่ไม่พึงประสงค์

หลังจากการหล่อแล้ว ผลิตภัณฑ์ทองแดงมักจะถูกแกะสลักและเคลือบด้วยวิธีการเซาะร่องและแผ่นกั้น