Klassificering och egenskaper hos koppar och kopparlegeringar
Koppar och kopparlegeringar är en av huvudkategorierna av kommersiella metaller. De erbjuder ett brett utbud av egenskaper, inklusive utmärkt elektrisk och termisk ledningsförmåga, utmärkt korrosionsbeständighet, god hållfasthet och utmattningsbeständighet samt utseende. De kan lätt bearbetas, lödas och svetsas.
Urval av koppar och kopparlegeringar
De viktigaste urvalskriterierna för koppar och kopparlegeringar inkluderar:
Elektrisk ledningsförmåga: Koppar är den mest ledande av de tekniska metallerna. Silver eller andra element kan tillsättas för att öka styrkan, motståndskraften mot uppmjukning eller andra egenskaper utan betydande förlust av konduktivitet.
Värmeledningsförmåga: Denna egenskap liknar elektrisk ledningsförmåga. Kopparlegeringar är användbara för denna egenskap, där god korrosionsbeständighet kompenserar för legeringens ökade konduktivitetsförlust.
Färg och utseende: Många kopparlegeringar har unika färger som kan förändras när föremålet vittrar. För de flesta legeringar är det lätt att förbereda och underhålla ytor till en hög standard även under ogynnsamma korrosionsförhållanden. Många legeringar används i dekorativa applikationer, antingen i sin ursprungliga form eller efter metallplätering. Dessa legeringar kommer i specifika färger, allt från laxrosa för koppar, genom gult, guld och grönt, till djup brons under väderförhållanden. Exponering för atmosfären ger en grön eller bronsfinish, och förlegeringar finns tillgängliga på vissa produktformer.
Enkel tillverkning: De flesta legeringar kan enkelt gjutas, varm- eller kallformas, bearbetas, sammanfogas, etc. Dessa legeringar är ofta standarden mot vilken andra metaller jämförs.
Legeringsegenskaper
Många legeringar är solida lösningsförstärkta men är baserade på kopparkristallstrukturen och har god duktilitet. De flesta legeringar kan förstärkas ytterligare genom kallbearbetning, vilket ökar drag- och utmattningshållfastheten samtidigt som användbar duktilitet bibehålls. Vissa legeringar kan vara dispersionsförstärkta och vissa kan åldershärdas till mycket höga hållfasthetsnivåer.
olika typer av metallegeringar
Koppar är i huvudsak kommersiellt ren koppar, som vanligtvis är mycket mjuk och seg, med en total föroreningshalt på upp till cirka 0,7 %. Dessa material används för sin elektriska och termiska ledningsförmåga, korrosionsbeständighet, utseende och färg och enkla bearbetning. De har den högsta elektriska ledningsförmågan av någon teknisk metall och är mycket formbara, lätta att löda och svetsar ofta. Typiska applikationer inkluderar elektriska ledningar och beslag, samlingsskenor, värmeväxlare, tak, väggbeklädnad, vattenrör, luftrör och processutrustning.
Höga kopparlegeringar innehåller små mängder av olika legeringsämnen som beryllium, krom, zirkonium, tenn, silver, svavel eller järn. Dessa element förändrar en eller flera grundläggande egenskaper hos koppar, såsom styrka, krypmotstånd, bearbetbarhet eller lödbarhet. De flesta användningsområden liknar de som anges ovan för koppar, men applikationsförhållandena är mer extrema.
Mässing är en koppar-zinklegering som innehåller upp till 45 % zink, med möjlig tillsats av små mängder bly för att förbättra bearbetbarheten och tenn för styrka. Koppar-zinklegeringar är enfasiga och innehåller upp till cirka 37 % zink i smidda förhållanden. Enfaslegeringar har utmärkt duktilitet och används vanligtvis i kallbearbetade tillstånd för bättre hållfasthet. Legeringar som innehåller mer än cirka 37 % zink är duplexlegeringar och har större hållfasthet än enfaslegeringar men begränsad duktilitet vid rumstemperatur. Duplex mässing är vanligtvis gjuten eller värmebehandlad. Typiska användningsområden för mässing är konstruktion, dragna och roterande behållare och komponenter, kylarkärnor och tankar, elektriska terminaler, pluggar och belysningsarmaturer, lås, dörrhandtag, namnskyltar, rörmokares hårdvara, fästelement, patroner, cylindrar för pumpset.
Brons är en legering av koppar och tenn, plus minst en av fosfor, aluminium, kisel, mangan och nickel. Dessa legeringar kan uppnå hög hållfasthet och har god korrosionsbeständighet. De används i fjädrar och fixturer, metallformningsverktyg, lager, bussningar, terminaler, kontakter och kopplingar, byggtillbehör och funktioner. Användningen av gjuten brons för statyer är välkänd.
Cupro-nickel är en legering av koppar och nickel, som innehåller små mängder järn och ibland små mängder av andra legeringar som krom eller tenn. Legeringen har utmärkt korrosionsbeständighet i vatten och används i stor utsträckning i havsvattenapplikationer som värmeväxlare, kondensorer, pumpar och rörsystem och fartygsskrovsmantel.
Nickelsilver innehåller 55 – 65 % koppar legerad med nickel och zink, och ibland tillsätts bly för att förbättra bearbetbarheten. Dessa legeringar är uppkallade efter sitt utseende, som liknar sterling silver, även om de inte innehåller silver. De används i smycken och namnskyltar och som bas för silverplåtar (EPNS), som fjädrar, fästelement, mynt, nycklar och kameradelar.
