Empat Keluarga dan Bagaimana Mereka Ditakrifkan
Kekeliruan bermula dengan nama. Tembaga merah dan kuprum tulen adalah perkara yang sama, kuprum tidak bercampur dengan kandungan tembaga yang sangat tinggi; loyang ialah aloi kuprum-; gangsa pada asalnya bermaksud aloi kuprum-tetapi kini meliputi kumpulan yang lebih luas; dan kuprum putih, atau cupronickel, ialah aloi nikel-kuprum. Keluarga itu dinamakan sempena unsur yang mendominasi aloi, dan sebutan tempa Cina untuk kesemuanya disenaraikan bersama dalam GB/T 5231, yang merupakan cara terpantas untuk menyemak maksud sebenar nama dagangan.
| Keluarga | Unsur pengaloian utama | Penamaan tipikal | Ketumpatan, kg/dm3 |
|---|---|---|---|
| Kuprum tulen / tembaga merah | tiada, Cu 99.70% dan ke atas | T1, T2, T3 | 8.9 |
| Tembaga | zink | H62, H68, H90 | 8.4 hingga 8.9 |
| Gangsa | timah, aluminium, silikon atau lain-lain | QSn6.5-0.1, QAl10-4-4 | 8.7 hingga 8.9 |
| Kuprum putih / cupronickel | nikel | BFe10-1-1, BFe30-1-1 | 8.9 |
Tembaga Tulen dan Tembaga Merah
Tembaga tulen, dipanggil tembaga merah dalam perdagangan, mempunyai kekonduksian elektrik dan terma tertinggi daripada empat keluarga dan kebolehbentuk sejuk dan panas yang sangat baik. Bahan gred T1 ditapis kepada 99.95% tembaga dan ke atas, T2 kepada kira-kira 99.90%, dan T3 kepada kira-kira 99.70%; kekonduksian menurun apabila kandungan kekotoran meningkat, dan kandungan oksigen penting hampir sama, kerana oksigen terlarut menyebabkan keliangan wap semasa mengimpal dan memateri. Kuprum oksigen-tinggi,-rendah digunakan untuk busbar, konduktor kabel, gegelung aruhan, elektrod-elektrod dan penukar haba, dan ia biasanya dipesan kepada kelas kekonduksian serta kelas ketulenan.
Kelemahan tembaga tulen adalah kekuatan. Kekuatan tegangan sepuhlindapnya terletak sekitar 200 hingga 250 MPa, jadi apabila sesuatu bahagian mesti mengalir dan membawa beban, aloi kuprum tinggi{3}}cair seperti tembaga kromium atau tembaga berilium dipilih sebagai ganti.
Tembaga
Loyang ialah tembaga ditambah zink. Loyang binari mudah, seperti H90 atau H68, ialah aloi-fasa tunggal yang dinilai untuk kemuluran, lukisan dalam dan permukaan bersih; loyang dua-fasa seperti H62 dan H59 mempunyai kekuatan yang lebih tinggi dan kebolehmesinan yang lebih baik dan merupakan asas kepada gred-potongan dan panas-percuma. Menambah plumbum meningkatkan pemecahan cip; menambah timah, aluminium, mangan, besi atau silikon menghasilkan loyang khas dengan kekuatan yang lebih tinggi dan rintangan kakisan yang lebih baik.
| Harta benda | Kuprum, T2 disepuhlindap | Loyang, H62 | Cupronickel, 10% Ni |
|---|---|---|---|
| Kekonduksian elektrik | kira-kira 100% IACS | kira-kira 27 hingga 28% IACS | kira-kira 9% IACS |
| Kekuatan tegangan, dilembutkan | 200 hingga 250 MPa | 370 hingga 450 MPa | 290 hingga 380 MPa |
| Rintangan air laut | sederhana, terdedah kepada hakisan | risiko penyahzinan dalam -gred zink tinggi | cemerlang |
Loyang dengan lebih daripada kira-kira 20% zink juga terdedah kepada retakan kakisan tegasan dalam-ammonia yang mengandungi atmosfera lembap, itulah sebabnya penyepuhlindapan pelepasan tekanan ditentukan untuk bahagian loyang yang terbentuk-sejuk. Tiub lancar tembaga, diperbuat daripada gred yang lebih lembut, masih digunakan secara meluas untuk pemeluwap, saluran paip-suhu rendah dan komponen pertukaran haba.
Gangsa
Gangsa ialah keluarga pembawa. Gangsa timah, QSn yang ditetapkan dalam amalan Cina, menggabungkan kapasiti beban yang baik, geseran rendah dan rintangan kakisan yang berguna, tetapi timah mahal, jadi gangsa timah berplumbum dan gred tuangan seperti CuSn7ZnPb kekal sebagai pilihan isipadu untuk semak dan roda cacing. Gangsa aluminium, contohnya QAl10-4-4 atau gred tuangan CuAl10Fe5Ni5-C, jauh lebih kuat dan jauh lebih tahan terhadap hakisan air laut, dan merupakan bahan standard untuk kipas, pam dan injap dalam perkhidmatan marin. Gangsa silikon digunakan di mana gabungan kekuatan, kebolehkimpalan dan rintangan kakisan diperlukan dalam bentuk fabrikasi dan bukannya tuangan.
Nama dagangan "gangsa merah" digunakan pada beberapa gangsa timah kuprum -tinggi kerana ia berwarna kemerah-merahan dan bukannya keemasan, yang merupakan salah satu sebab nama keluarga tidak boleh dipercayai dalam pembelian dokumen: penetapan aloi dan standard, bukan warna, harus ditulis pada pesanan.
Tembaga Putih dan Panduan Pemilihan
Tembaga putih ditakrifkan oleh nikel sebagai unsur pengaloian utama. Ia mempunyai rintangan kakisan air laut yang terbaik daripada empat keluarga, rintangan yang baik terhadap retakan kakisan tekanan, rintangan elektrik yang stabil dengan suhu, dan rupa keperakan, itulah sebabnya ia digunakan untuk tiub pemeluwap, kerja paip air laut, dawai rintangan, duit syiling dan bahagian instrumen. Ia juga merupakan konduktor paling lemah daripada empat keluarga, pada kira-kira 9% IACS untuk gred nikel 10%.
Kekonduksian dahulu: gunakan kuprum tulen, dan jika kekuatan juga diperlukan, alihkan kepada aloi kuprum-tinggi cair.
Pemesinan dan pembentukan ekonomi dahulu: gunakan loyang, dan pilih gred mengikut kandungan zink dan kekuatan yang diperlukan.
Kewajipan galas dan haus: gunakan gangsa timah untuk berjalan lancar, gangsa aluminium untuk beban dan hakisan marin.
Perkhidmatan air laut atau klorida basah: gunakan cupronickel, dengan gangsa aluminium untuk komponen tuang dan gangsa aluminium nikel untuk rintangan peronggaan.
Sentiasa nyatakan standard dan penetapan, perangai, bentuk produk dan kekonduksian atau kelas mekanikal yang diperlukan, kerana nama dagangan seperti kuprum merah atau kuprum putih tidak mentakrifkan spesifikasi.
Soalan Lazim
S: Adakah kuprum merah sama dengan kuprum tulen?
A: Ya. Tembaga merah ialah nama dagangan untuk kuprum ketulenan tinggi-tidak beraloi. Gred seperti T1, T2 dan T3 berbeza terutamanya dalam kandungan kuprum dan tahap kekotoran sisa, yang seterusnya mengawal kekonduksian dan kelakuan kimpalan.
S: Apakah perbezaan antara loyang dan gangsa?
J: Loyang dialoi terutamanya dengan zink, dan gangsa dengan timah atau dengan unsur lain seperti aluminium atau silikon. Loyang umumnya lebih boleh dimesin dan lebih murah, manakala gangsa menawarkan tingkah laku galas yang lebih baik dan, dalam keluarga gangsa aluminium, kekuatan yang lebih tinggi dalam air laut.
S: Adakah kuprum putih sejenis loyang?
J: Tidak. Kuprum putih ialah aloi nikel-kuprum. Warna keperakan dan kandungan zinknya yang rendah membezakannya daripada loyang, dan ia dipilih terutamanya untuk rintangan air laut dan untuk rintangan elektrik yang stabil.
S: Keluarga manakah yang mempunyai kekonduksian elektrik yang paling tinggi?
A: Tembaga tulen, pada hampir 100% IACS dalam keadaan lembut annealed. Loyang terletak sekitar 27 hingga 28% IACS, gangsa lebih rendah, dan gred kupronikel nikel 10% biasanya kira-kira 9% IACS.
S: Mengapa tembaga retak dalam perkhidmatan?
J: Loyang zink-tinggi yang telah dibentuk sejuk mengekalkan tegasan sisa dan boleh gagal akibat retakan kakisan tegasan dalam suasana lembap yang mengandungi ammonia atau garam ammonium. Penyepuhlindapan melegakan tekanan selepas membentuk menghilangkan kebanyakan risiko itu.
S: Bagaimanakah saya harus menulis pesanan aloi tembaga untuk mengelakkan kekeliruan?
J: Nyatakan piawai, penetapan aloi, bentuk produk, temperamen, dimensi dan toleransi, dan kelas mekanikal atau kekonduksian yang diperlukan. Nama dagangan sahaja, seperti tembaga merah atau tembaga putih, bukan spesifikasi.
