วัสดุทองแดง

ทองแดงเป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับนวัตกรรมของมนุษย์มาเป็นเวลาหลายพันปี.

จากอารยธรรมโบราณสู่เทคโนโลยีสมัยใหม่ที่ล้ำหน้า, ความเก่งกาจของทองแดง, การนำไฟฟ้า, และความทนทานทำให้ขาดไม่ได้.

โพสต์นี้จะสำรวจทองแดงเกรดและประเภทต่างๆ, เจาะลึกคุณสมบัติที่สำคัญของมัน, และหารือเกี่ยวกับการใช้งานที่หลากหลาย.

และให้คำแนะนำในการเลือกที่เป็นประโยชน์เพื่อช่วยคุณเลือกทองแดงที่เหมาะสมสำหรับโครงการต่อไปของคุณ.

1. ทองแดงคืออะไร?

ทองแดง (ทองแดง) เป็นธาตุโลหะที่มีสัญลักษณ์ทางเคมี Cu. ‌

ทองแดงเป็นธาตุโลหะทรานซิชันที่มีเลขอะตอมเป็น 29 และอยู่ในคาบที่ 4 และหมู่ IB ของตารางธาตุ.

ทองแดงบริสุทธิ์เป็นโลหะอ่อนที่มีสีส้มแดงเมื่อตัดพื้นผิว, ด้วยความแวววาวของโลหะ, เป็นสีม่วงแดงเมื่อธาตุบริสุทธิ์,

ความเหนียวที่ดี, การนำความร้อนสูง, และการนำไฟฟ้า.

องค์ประกอบทองแดงหรือ Cu อยู่ในหมวดหมู่โลหะสีแดงพร้อมกับทองเหลืองและทองแดง. องค์ประกอบทองแดงเป็นวัสดุที่ไม่ใช่เหล็กและสามารถแปรรูปได้สูง, ดังนั้นจึงง่ายต่อการผลิตชิ้นส่วนต่างๆ.

เป็นโลหะที่ใช้มากเป็นอันดับสามของโลกรองจากเหล็กและอลูมิเนียม.

จากมุมมองของเหมืองทองแดงทั่วโลกและการผลิตที่มีทองแดง, ตามข้อมูลของไอซีเอสจี, ตั้งแต่เดือนมกราคมถึงตุลาคม 2022,

ประเทศสามอันดับแรกของโลกในแง่ของการผลิตเหมืองทองแดงคือชิลี, เปรู, และคองโก, การบัญชีสำหรับ 24%, 11%, และ 10% ของการผลิตทองแดงทั่วโลก, ตามลำดับ.

การผลิตเหมืองทองแดงของจีนอยู่ในอันดับที่สี่ของโลก, การบัญชีสำหรับ 9%.

2. กระบวนการผลิต

การสกัดและการกลั่น

• การทำเหมืองแร่: ทองแดงส่วนใหญ่ถูกสกัดจากแหล่งแร่โดยผ่านการขุดแบบเปิดหรือใต้ดิน. แร่ทองแดงที่สำคัญ ได้แก่ chalcopyrite (CuFeS2) และเกิด (Cu5FeS4).
  บัญชีการขุดแบบเปิดมีประมาณ 60% ของการผลิตทองแดงทั่วโลก.
• การถลุง: หลังจากการขุด, แร่ถูกแปรรูปเพื่อให้มีความเข้มข้นของทองแดง. สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการบดขยี้, บด, และการลอยตัวเพื่อแยกแร่ทองแดงออกจากเศษหิน.
  โดยทั่วไปความเข้มข้นจะประกอบด้วย 20-30% ทองแดง.
• การกลั่น: จากนั้นนำทองแดงเข้มข้นมากลั่นเพื่อผลิตทองแดงบริสุทธิ์. วิธีการกลั่นหลักๆ มี 2 วิธีคือ:

• • การถลุงแร่ด้วยไพโรเมทัลโลหกรรม: วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่สมาธิในเตาเผาเพื่อแยกสิ่งเจือปนและผลิตทองแดงพุพอง, ซึ่งมีเนื้อหาเกี่ยวกับ 98-99% ทองแดง.
  • การกลั่นด้วยไฟฟ้า: ทองแดงบลิสเตอร์ได้รับการขัดเกลาเพิ่มเติมโดยการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต, ฝากทองแดงบริสุทธิ์ไว้บนแคโทด.
    กระบวนการนี้ส่งผลให้ทองแดงมีความบริสุทธิ์ของ 99.99%.

การขึ้นรูปและการขึ้นรูป

กำลังหล่อ

กำลังหล่อ เกี่ยวข้องกับการเททองแดงหลอมเหลวลงในแม่พิมพ์เพื่อสร้างรูปทรงและชิ้นส่วนที่ซับซ้อน. วิธีนี้เหมาะสำหรับการผลิตส่วนประกอบที่ซับซ้อน:

• การหล่อทราย: ทองแดงหลอมเหลวจะถูกเทลงในแม่พิมพ์ทราย, แล้วจึงทำให้เย็นลงและแตกหักจนเผยให้เห็นส่วนที่หล่อ.
• หล่อตาย: ทองแดงหลอมเหลวจะถูกฉีดภายใต้แรงดันสูงเข้าไปในแม่พิมพ์โลหะ, ทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนได้แม่นยำและละเอียด.

กลิ้ง

การรีดใช้เพื่อสร้างทองแดงให้เป็นแผ่น, จาน, และแถบ. กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการส่งทองแดงผ่านชุดลูกกลิ้ง:

• รีดร้อน: ทองแดงถูกให้ความร้อนและส่งผ่านลูกกลิ้งเพื่อลดความหนาและปรับปรุงความสม่ำเสมอ.
• รีดเย็น: ทองแดงถูกรีดที่อุณหภูมิห้องเพื่อให้ได้ความแม่นยำและผิวสำเร็จที่ดียิ่งขึ้น. การรีดเย็นสามารถผลิตแผ่นบางได้ 0.005 นิ้ว.

การวาดภาพ

การวาดใช้เพื่อสร้างสายไฟและท่อโดยการดึงทองแดงผ่านแม่พิมพ์:

• การวาดลวด: แท่งทองแดงจะถูกดึงผ่านแม่พิมพ์ที่มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ เพื่อลดเส้นผ่านศูนย์กลาง. กระบวนการนี้สามารถผลิตสายไฟที่บางที่สุดได้ 0.0005 นิ้ว.
• การวาดหลอด: แท่งทองแดงจะถูกดึงผ่านแม่พิมพ์เพื่อสร้างท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและความหนาของผนังต่างๆ.

การตีขึ้นรูป

การตีเกี่ยวข้องกับการขึ้นรูปทองแดงโดยการตอกหรือกดให้อยู่ในรูปแบบที่ต้องการ. วิธีนี้มักใช้กับงานที่มีความแข็งแรงสูง:

• การตีขึ้นรูปแบบเปิด: ทองแดงวางอยู่ระหว่างแม่พิมพ์แบนสองอันแล้วทุบหรือกดให้เป็นรูปร่าง.
• การตีขึ้นรูปแบบปิด: ทองแดงจะถูกใส่ลงในแม่พิมพ์ที่มีรูปร่างเฉพาะ และทุบหรือกดให้เต็มช่องแม่พิมพ์.

การอัดขึ้นรูป

การอัดขึ้นรูปใช้เพื่อสร้างทองแดงที่มีหน้าตัดเฉพาะ. กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการบังคับทองแดงผ่านแม่พิมพ์:

• การอัดขึ้นรูปโดยตรง: ทองแดงถูกผลักผ่านแม่พิมพ์ด้วยแกะ, สร้างรูปทรงที่ต้องการ.
• การอัดขึ้นรูปทางอ้อม: แม่พิมพ์ถูกดันผ่านทองแดง, ซึ่งจัดอยู่ในภาชนะ. วิธีนี้พบได้น้อยแต่สามารถสร้างรูปร่างที่ซับซ้อนมากขึ้นได้.

3. ประเภทของทองแดงและเกรด

ทองแดงเป็นโลหะอเนกประสงค์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหลากหลายอุตสาหกรรม, และคุณสมบัติของมันสามารถปรับปรุงหรือแก้ไขได้โดยการผสมกับองค์ประกอบอื่น ๆ.

การทำความเข้าใจประเภทของทองแดงและเกรดตามลำดับถือเป็นสิ่งสำคัญในการเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะของคุณ.

ในส่วนนี้, เราจะมาสำรวจประเภททองแดงหลักๆ และเกรดทั่วไปที่ใช้ในการผลิต.

3.1. ทองแดงบริสุทธิ์ (ทองแดงที่ไม่เจือ)

ทองแดงบริสุทธิ์ เป็นรูปแบบทองแดงเกรดสูงสุด และมักใช้ในกรณีที่มีการนำไฟฟ้า, การนำความร้อนสูง, และความอ่อนตัวเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุด.

ประกอบด้วย 99.9% ทองแดง, มีเพียงธาตุอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งเท่านั้น.

เกรดทั่วไปของทองแดงบริสุทธิ์:

• C11000 (ทองแดงสนามแกร่งด้วยไฟฟ้า – ETP): นี่คือเกรดทองแดงบริสุทธิ์ที่ใช้กันมากที่สุด.
  มีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม (ประมาณ 100% ไอเอซีเอส), ทำให้เหมาะสำหรับการเดินสายไฟฟ้า, สายไฟ, และส่วนประกอบในอุปกรณ์ไฟฟ้า.
  อีกทั้งยังทนทานต่อการกัดกร่อนและมีความเหนียวสูง, ซึ่งมีประโยชน์ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมต่างๆ.

• C10100 (ทองแดงปราศจากออกซิเจน): ทองแดงไร้ออกซิเจนได้รับการขัดเกลาให้มีระดับความบริสุทธิ์ที่สูงกว่า C11000 โดยการนำปริมาณออกซิเจนออก,
  ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงที่ต้องการการนำไฟฟ้าสูงและทนต่อการเปราะของไฮโดรเจน,
  เช่น หลอดสุญญากาศ, เครื่องเสียงระดับไฮเอนด์, และระบบไฟฟ้าที่มีความละเอียดอ่อน.

3.2. โลหะผสมทองแดง

ในขณะที่ทองแดงบริสุทธิ์มีประโยชน์ในการใช้งานหลายอย่าง, โลหะผสมทองแดง มักจะใช้งานได้จริงมากกว่าเนื่องจากคุณสมบัติทางกลที่ได้รับการปรับปรุง, รวมถึงความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้น, ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน, และประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีความเครียดสูง.

โดยทั่วไปโลหะผสมทองแดงจะทำโดยการรวมทองแดงกับองค์ประกอบเช่นสังกะสี, ดีบุก, อลูมิเนียม, และเบริลเลียม.

ก. ทองเหลือง (โลหะผสมทองแดง-สังกะสี)

ทองเหลือง เป็นโลหะผสมของทองแดงและสังกะสี. ขึ้นชื่อด้วยรูปลักษณ์คล้ายทองคำ, ความสามารถในการแปรรูปที่ดีเยี่ยม, และความต้านทานการกัดกร่อน, ซึ่งทำให้มีประโยชน์ในการใช้งานที่หลากหลาย,
เช่นประปา, ขั้วต่อไฟฟ้า, และเครื่องดนตรี.

• C36000 (ทองเหลืองกลึงฟรี): หนึ่งในโลหะผสมทองเหลืองที่ได้รับความนิยมมากที่สุด, C36000 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดเฉือน และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตชิ้นส่วนเกลียว, ฟิตติ้ง, และตัวยึด.
  มีความสามารถในการแปรรูปสูงและสามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนได้ง่าย.
• C27000 (ทองเหลืองเชิงพาณิชย์): ประกอบไปด้วย 30% สังกะสี, โลหะผสมนี้สามารถแปรรูปได้น้อยกว่า C360 แต่ให้ความแข็งแกร่งที่สมดุล, ความต้านทานการกัดกร่อน, และง่ายต่อการบัดกรี.

บี. สีบรอนซ์ (โลหะผสมทองแดง-ดีบุก)

สีบรอนซ์ เป็นโลหะผสมทองแดงที่สำคัญอีกชนิดหนึ่ง, ทำจากทองแดงและดีบุกเป็นหลัก. เป็นที่รู้จักในเรื่องความแข็ง, ความต้านทานการกัดกร่อน, และทนต่อการสึกหรอ, ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีความเครียดสูงและทางทะเล.

• C51000 (ฟอสเฟอร์บรอนซ์): มีฟอสฟอรัสในปริมาณเล็กน้อย, ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความทนทานต่อการสึกหรอ. มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการติดต่อทางไฟฟ้า, สปริง, และตลับลูกปืน.
• C61400 (อลูมิเนียมบรอนซ์): โลหะผสมทองแดงนี้มีทั้งอลูมิเนียมและทองแดง, ให้ความแข็งแกร่งเป็นเลิศ, ความต้านทานการกัดกร่อน (โดยเฉพาะในน้ำทะเล), และทนต่อการสึกหรอ.
  มักใช้สำหรับฮาร์ดแวร์ทางทะเล, วาล์ว, และใบพัดกังหัน.

ค. เบริลเลียมทองแดง (โลหะผสมทองแดง-เบริลเลียม)

ทองแดงเบริลเลียม เป็นโลหะผสมทองแดงที่มีความแข็งแรงสูงซึ่งมีเบริลเลียม (โดยปกติ 0.5-3%) พร้อมด้วยทองแดง.
มีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม และแข็งแรงกว่าโลหะผสมทองแดงอื่นๆ หลายชนิด, ซึ่งทำให้มีประโยชน์ในการใช้งานที่ต้องการความแข็งแรงสูง, การนำไฟฟ้า, และความต้านทานการกัดกร่อน.

• C17200 (เบริลเลียมทองแดง): นี่คือเกรดทองแดงเบริลเลียมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด.
  มักใช้สำหรับงานที่ต้องการความล้าสูง, เช่น หน้าสัมผัสทางไฟฟ้า, สปริง, และตัวเชื่อมต่อในการบินและอวกาศ, ยานยนต์, และเครื่องจักรอุตสาหกรรม.
• C17000 (เบริลเลียมทองแดง, มีความแข็งแรงสูง): เกรดนี้มีความแข็งแรงสูงกว่า C17200 และใช้ในเครื่องมือที่มีความแม่นยำ, การสมัครทางทหาร, และสปริงประสิทธิภาพสูง.

ดี. อลูมิเนียมบรอนซ์ (โลหะผสมทองแดง-อลูมิเนียม)

อลูมิเนียมบรอนซ์ ผสมผสานทองแดงและอลูมิเนียมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโลหะผสมที่แข็งแกร่งและทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าบรอนซ์ทั่วไป.
ขึ้นชื่อในด้านความทนทานต่อการสึกหรอและความล้าที่ดีเยี่ยม, ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความเครียดสูง.

• C95400 (อลูมิเนียมบรอนซ์): มีถึง 11% อลูมิเนียม, โลหะผสมนี้ใช้สำหรับการใช้งานทางทะเล, กระบอกไฮดรอลิก, และตลับลูกปืน.
• C95800 (อลูมิเนียมบรอนซ์ความแข็งแรงสูง): อลูมิเนียมบรอนซ์ความแข็งแรงสูงที่ใช้กับส่วนประกอบที่มีความเค้นสูงในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การบินและอวกาศและยานยนต์.

3.3. โลหะผสมทองแดงและเกรดอื่นๆ

ก. โลหะผสมทองแดง-นิกเกิล

โลหะผสมทองแดง-นิกเกิลขึ้นชื่อในเรื่องความต้านทานการกัดกร่อนในน้ำทะเลและสภาพแวดล้อมที่รุนแรงอื่นๆ.
โลหะผสมเหล่านี้ใช้ในการใช้งานทางทะเล, โรงงานแยกเกลือ, และอุปกรณ์แปรรูปทางเคมี.

• C70600 (90/10 ทองแดง-นิกเกิล): โลหะผสมนี้ประกอบด้วย 90% ทองแดงและ 10% นิกเกิล. โดยทั่วไปจะใช้ในสภาพแวดล้อมทางทะเลสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, ท่อคอนเดนเซอร์, และท่อน้ำทะเล.
• C71500 (70/30 ทองแดง-นิกเกิล): ด้วยเปอร์เซ็นต์นิกเกิลที่สูงกว่า, โลหะผสมนี้มีความแข็งแรงและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่า 90/10 โลหะผสมและใช้ในการใช้งานทางทะเลและอุตสาหกรรมที่มีความต้องการมากขึ้น.

บี. โลหะผสมทองแดง-ตะกั่ว

โลหะผสมทองแดงเหล่านี้มีการเติมตะกั่วจำนวนเล็กน้อยเพื่อปรับปรุงความสามารถในการแปรรูป. มักใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ต้องการการตัดเฉือนง่าย, เช่น บูช, ตลับลูกปืน, และเกียร์.

• C93200 (ตะกั่วดีบุกบรอนซ์): โลหะผสมนี้มีปริมาณตะกั่วและดีบุกสูง, ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่รับน้ำหนักสูง, เช่น บูชและปลอกลูกปืน.

3.4. วิธีการเลือกเกรดทองแดงที่เหมาะสม

การเลือกเกรดทองแดงที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย:

• ข้อกำหนดการสมัคร: พิจารณาคุณสมบัติทางกลที่จำเป็น, เช่นความแข็งแกร่ง, ความต้านทานการกัดกร่อน, และการนำไฟฟ้า.
  สำหรับส่วนประกอบทางไฟฟ้า, ทองแดงที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงเช่น C11000 เหมาะอย่างยิ่ง, ในขณะที่การใช้งานที่มีความแข็งแรงสูง, โลหะผสมทองแดงเบริลเลียม (C17200) อาจจะเหมาะสมกว่า.
• สภาพแวดล้อม: ชิ้นส่วนจะโดนน้ำทะเลหรือไม่, อุณหภูมิสูง, หรือสารกัดกร่อน?
  อลูมิเนียมบรอนซ์ (C95400) หรือโลหะผสมทองแดง-นิกเกิล (C70600) เหมาะกับสภาพแวดล้อมดังกล่าวมากกว่า.
• การพิจารณาต้นทุน: ทองแดงบริสุทธิ์ (C11000) อาจมีราคาแพงกว่าโลหะผสม, แต่ค่าการนำไฟฟ้าสูงทำให้ขาดไม่ได้สำหรับการใช้งานทางไฟฟ้า.
  ในทางกลับกัน, โลหะผสมทองเหลืองหรือทองแดงอาจเสนอตัวเลือกที่คุ้มค่ากว่าสำหรับการใช้งานทั่วไป.
• ความสามารถในการแปรรูป: หากคุณต้องการวัสดุที่ตัดเฉือนได้ง่าย, ทองเหลืองที่กลึงฟรีเช่น C36000 เป็นตัวเลือกที่ดี, เนื่องจากมีคะแนนความสามารถในการแปรรูปสูง.

4. คุณสมบัติที่สำคัญของทองแดง

คุณสมบัติเฉพาะของทองแดงทำให้ทองแดงเป็นวัสดุที่ทรงคุณค่าในอุตสาหกรรมต่างๆ. การทำความเข้าใจคุณสมบัติเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญในการเลือกประเภททองแดงที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน.
ที่นี่, เราเจาะลึกคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพของทองแดง.

คุณสมบัติทางเคมี

ความต้านทานการกัดกร่อน

• การก่อตัวของคราบตามธรรมชาติ: คุณสมบัติทางเคมีที่โดดเด่นที่สุดประการหนึ่งของทองแดงคือความสามารถในการสร้างคราบที่ป้องกันได้.
  เมื่อสัมผัสกับอากาศและความชื้น, ทองแดงจะพัฒนาชั้นสีเขียวของคอปเปอร์คาร์บอเนตและคอปเปอร์ซัลเฟต.
  คราบนี้ทำหน้าที่เป็นสิ่งกีดขวาง, ป้องกันการกัดกร่อนต่อไป. การก่อตัวของคราบอาจใช้เวลาหลายปี, ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม.
• ความต้านทานต่อน้ำและกรด: ทองแดงไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ, ทำให้เหมาะสำหรับระบบประปาและน้ำประปา.
  อย่างไรก็ตาม, สามารถทำปฏิกิริยากับกรดแก่เช่นกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริกได้, ตลอดจนฐานที่แข็งแกร่ง.
  โดยทั่วไปทองแดงจะทนทานต่อกรดและด่างที่ไม่ออกซิไดซ์ส่วนใหญ่, ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานในสภาพแวดล้อมต่างๆ.

ปฏิกิริยา

• ออกซิเดชัน: ทองแดงสามารถออกซิไดซ์ได้เมื่อสัมผัสกับอากาศ, กลายเป็นชั้นของคอปเปอร์ออกไซด์ (CuO).
  ออกซิเดชันนี้จะช้ากว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโลหะอื่นๆ และไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความสมบูรณ์ของวัสดุ.
• การกัดกร่อนของกัลวานิก: เมื่อทองแดงสัมผัสกับโลหะที่มีฤทธิ์มากกว่า เช่น อลูมิเนียมหรือเหล็ก โดยมีอิเล็กโทรไลต์อยู่ (เช่น, น้ำเกลือ), การกัดกร่อนของกัลวานิกสามารถเกิดขึ้นได้.
  เพื่อป้องกันสิ่งนี้, แนะนำให้ใช้ฉนวนที่เหมาะสมหรือใช้วัสดุที่เข้ากันได้.

ความมั่นคงด้านสิ่งแวดล้อม

• สภาพแวดล้อมบรรยากาศและทางทะเล: ความต้านทานตามธรรมชาติของทองแดงต่อสภาพแวดล้อมในบรรยากาศและทางทะเลทำให้ทองแดงเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับการใช้งานกลางแจ้งและทางทะเล.
  สามารถทนต่อการสัมผัสอากาศเป็นเวลานาน, ฝน, และน้ำทะเลโดยไม่เกิดการย่อยสลายอย่างมีนัยสำคัญ.

คุณสมบัติทางกายภาพ

ความหนาแน่น

• ค่า: 8.96 กรัม/ซม.³
• ความสำคัญ: ความหนาแน่นของทองแดงค่อนข้างสูง, ซึ่งอาจเป็นข้อเสียในการใช้งานที่ต้องคำนึงถึงน้ำหนัก เช่น การบินและอวกาศ.
  อย่างไรก็ตาม, คุณสมบัตินี้ยังมีส่วนช่วยในเรื่องความเสถียรและความสมบูรณ์ของโครงสร้างในการใช้งานอื่นๆ อีกมากมาย.

จุดหลอมเหลว

• ค่า: 1,085องศาเซลเซียส (1,984°F)
• ความสำคัญ: จุดหลอมเหลวสูงของทองแดงทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง, เช่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและเตาเผา.
  สามารถรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างและการนำไฟฟ้าได้ที่อุณหภูมิสูง.

การนำความร้อน

• ค่า: 385 W/ม·เค
• ความสำคัญ: ทองแดงมีค่าการนำความร้อนสูงที่สุดในบรรดาโลหะ, รองจากเงินเท่านั้น.
  คุณสมบัตินี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการถ่ายเทความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ, เช่นระบบทำความเย็น, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, และเครื่องครัว.
  สามารถกระจายความร้อนได้อย่างรวดเร็ว, ปรับปรุงประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของระบบเหล่านี้.

การนำไฟฟ้า

• ค่า: 59.6 × 10^6 วินาที/ม
• ความสำคัญ: ค่าการนำไฟฟ้าสูงของทองแดงถือเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดประการหนึ่ง.
  มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการเดินสายไฟฟ้า, แผงวงจรพิมพ์ (PCB), และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์.
  ความสามารถของทองแดงในการนำไฟฟ้าโดยมีความต้านทานน้อยที่สุดทำให้ระบบไฟฟ้ามีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้.

ความเหนียวและความอ่อนตัว

• ความเหนียว: ทองแดงสามารถดึงเป็นลวดเส้นเล็กได้โดยไม่ขาด. คุณสมบัตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตสายไฟและสายเคเบิล, ซึ่งต้องการความคล่องตัวและความแข็งแกร่ง.
• ความอ่อนตัว: ทองแดงสามารถทุบหรือรีดเป็นแผ่นบางๆ ได้โดยไม่ทำให้แตกหัก.
  คุณสมบัตินี้ช่วยให้สามารถผลิตแผ่นทองแดงได้, จาน, และส่วนประกอบบางอื่นๆ, ทำให้มีความหลากหลายสำหรับกระบวนการขึ้นรูปและขึ้นรูปต่างๆ.

การขยายตัวทางความร้อน

• ค่า: 16.5 ไมโครเมตร/เมตร·°C (ตั้งแต่ 20°C ถึง 100°C)
• ความสำคัญ: ทองแดงมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนปานกลาง, หมายความว่าจะขยายและหดตัวตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ.
  คุณสมบัตินี้จะต้องได้รับการพิจารณาในการใช้งานที่การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมีความสำคัญเพื่อป้องกันความเครียดและความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้น.

คุณสมบัติทางแม่เหล็ก

• ไม่เป็นแม่เหล็ก: ทองแดงไม่ใช่แม่เหล็ก, ซึ่งเป็นประโยชน์ในการใช้งานที่ต้องการลดการรบกวนทางแม่เหล็กให้เหลือน้อยที่สุด, เช่นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์ทางการแพทย์.

5. ข้อดีและข้อเสียของทองแดง

ข้อดี

• การนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีเยี่ยม: ค่าการนำไฟฟ้าสูงของทองแดงทำให้เหมาะสำหรับการเดินสายไฟฟ้า, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, และระบบทำความเย็น.
  ใช้ในประมาณ 70% ของการเดินสายไฟฟ้าทั้งหมด.
• ความต้านทานการกัดกร่อน: ความต้านทานการกัดกร่อนตามธรรมชาติของทองแดงทำให้ส่วนประกอบมีอายุการใช้งานยาวนานและทนทาน, โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมในชั้นบรรยากาศและทางทะเล.
• ความอ่อนตัวและความเหนียว: ความสามารถของทองแดงในการขึ้นรูปและขึ้นรูปเป็นส่วนประกอบต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย ทำให้ทองแดงมีความอเนกประสงค์สำหรับการใช้งานหลายประเภท.
• ความสามารถในการรีไซเคิล: ทองแดงเป็น 100% รีไซเคิลได้โดยไม่สูญเสียคุณภาพ, ทำให้เป็นวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม.
  การรีไซเคิลทองแดงช่วยประหยัดได้ถึง 85% ของพลังงานที่จำเป็นในการขุดและสกัดทองแดงใหม่.

ข้อเสีย

• ต้นทุนสูง: ทองแดงมีราคาแพงกว่าวัสดุทดแทนบางชนิด, ซึ่งสามารถเพิ่มต้นทุนโครงการได้. ราคาทองแดงอาจมีความผันผวนอย่างมากเนื่องจากสภาวะตลาด.
• น้ำหนัก: ทองแดงมีน้ำหนักมากกว่าวัสดุอื่นๆ, ซึ่งอาจเป็นข้อเสียในการใช้งานที่ต้องคำนึงถึงน้ำหนัก เช่น การบินและอวกาศ.
• ความนุ่มนวล: ทองแดงบริสุทธิ์ค่อนข้างอ่อนและสามารถเปลี่ยนรูปได้ภายใต้ความเครียดสูง, ต้องผสมเพื่อเพิ่มความแข็งแรง.

6. การประยุกต์ทองแดง

การใช้งานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

• สายไฟและสายเคเบิล: ทองแดงเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับการเดินสายไฟฟ้าและสายไฟเนื่องจากมีการนำไฟฟ้าสูง. มันถูกใช้ในที่อยู่อาศัย, ทางการค้า, และการตั้งค่าอุตสาหกรรม.
• แผงวงจรพิมพ์ (PCB): ทองแดงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับร่องรอยการนำไฟฟ้าในวงจรอิเล็กทรอนิกส์, ช่วยให้สามารถย่อขนาดและประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ได้.
• ขั้วต่อและเทอร์มินัล: ทองแดงให้การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ในอุปกรณ์ต่างๆ, จากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคไปจนถึงเครื่องจักรอุตสาหกรรม.

การก่อสร้างและสถาปัตยกรรม

• หลังคาและการหุ้ม: ความทนทานและความสวยงามของทองแดงทำให้ทองแดงเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับมุงหลังคาและหุ้ม. มันสามารถอยู่ได้นานกว่า 100 ปีโดยมีการบำรุงรักษาน้อยที่สุด.
• ท่อและประปา: ความต้านทานของทองแดงต่อการกัดกร่อนและแบคทีเรียทำให้เหมาะสำหรับระบบจ่ายน้ำ. ใช้ในระบบประปาทั้งที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์.
• องค์ประกอบการตกแต่ง: ทองแดงถูกนำมาใช้ในรายละเอียดทางสถาปัตยกรรมและการออกแบบภายในเพื่อความสวยงาม, เพิ่มความหรูหราและความอบอุ่นให้กับพื้นที่.

การใช้งานทางอุตสาหกรรม

• เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: การนำความร้อนสูงของทองแดงทำให้เหมาะสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในระบบ HVAC และกระบวนการทางอุตสาหกรรม.
  สามารถถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ, การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน.
• ปั๊มและวาล์ว: ความต้านทานการกัดกร่อนและความทนทานของทองแดงทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมต่างๆ, รวมถึงปั๊มและวาล์ว.
• อุปกรณ์ทางทะเล: ความต้านทานของทองแดงต่อการกัดกร่อนของน้ำทะเลทำให้ทองแดงเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับตัวเรือ, ใบพัด, และฮาร์ดแวร์ทางทะเล.
  ช่วยป้องกันการเกิดคราบจุลินทรีย์และยืดอายุของส่วนประกอบทางทะเล.

สินค้าอุปโภคบริโภค

• เครื่องครัว: การกระจายความร้อนที่ดีเยี่ยมและความสวยงามของทองแดงทำให้ทองแดงเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับกระถาง, กระทะ, และเครื่องครัว.
  ช่วยให้ทำอาหารได้ทั่วถึงและเพิ่มรูปลักษณ์ที่หรูหราให้กับห้องครัว.
• เครื่องประดับ: ความอ่อนตัวของทองแดงและความสามารถในการสร้างการออกแบบที่ซับซ้อนทำให้ทองแดงเป็นวัสดุยอดนิยมสำหรับเครื่องประดับแฟชั่น.
  มักใช้ร่วมกับโลหะอื่นๆ เพื่อสร้างชิ้นงานที่มีเอกลักษณ์และสวยงาม.
• เครื่องดนตรี: ทองแดงใช้ในเครื่องดนตรีทองเหลืองเนื่องจากคุณสมบัติทางเสียงและความทนทาน. ช่วยให้เครื่องดนตรีมีเสียงที่ไพเราะและมีอายุยืนยาว.

7. วิธีเลือกทองแดงที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณ

การเลือกประเภททองแดงที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพสูงสุด, ความทนทาน, และความคุ้มค่า.
ข้อควรพิจารณาที่สำคัญต่อไปนี้เป็นแนวทางในการเลือกวัสดุทองแดงที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการของคุณ:

กำหนดคุณสมบัติหลักที่จำเป็น

ทองแดงประเภทต่างๆ มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันออกไป. การทำความเข้าใจคุณสมบัติที่สำคัญที่จำเป็นสำหรับโครงการของคุณจะทำให้ตัวเลือกของคุณแคบลง.

• การนำไฟฟ้า: สำหรับการใช้งานเช่นการเดินสายไฟ, ขั้วต่อ, และระบบไฟฟ้า,
  ทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง (เช่น C11000 ETP) หรือทองแดงไร้ออกซิเจน (C10100) เหมาะอย่างยิ่งเนื่องจากมีการนำไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม.
• ความต้านทานการกัดกร่อน: หากโครงการของคุณเกี่ยวข้องกับการสัมผัสกับความชื้น, สารเคมี, หรือน้ำเค็ม,
  พิจารณาโลหะผสมทองแดง เช่น อลูมิเนียมบรอนซ์ (C95400) หรือทองแดง-นิกเกิล (C70600) เพื่อความทนทานต่อการกัดกร่อนที่เหนือกว่า.
• ความแข็งแกร่งและความทนทาน: สำหรับการใช้งานที่มีความเครียดสูง, เช่นเครื่องจักรกลหนักหรือชิ้นส่วนการบินและอวกาศ,
  ทองแดงเบริลเลียม (C17200) ให้ทั้งความแข็งแรงและความทนทานต่อการสึกหรอ, ทำให้เป็นทางเลือกที่คงทน.
• การนำความร้อน: สำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือส่วนประกอบอื่นๆ ที่ต้องการการระบายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ, เลือกเกรดทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง เช่น C11000.

ประเมินสภาพแวดล้อม

สภาพแวดล้อมที่จะใช้วัสดุทองแดงถือเป็นปัจจัยสำคัญ:

• สภาพแวดล้อมทางทะเล: โลหะผสมทองแดง-นิกเกิล (C70600 และ C71500) มีความทนทานต่อการกัดกร่อนของน้ำทะเลสูง,
  ทำให้เหมาะสำหรับการต่อเรือ, โรงงานแยกเกลือ, และอุปกรณ์นอกชายฝั่ง.
• การใช้งานที่อุณหภูมิสูง: โลหะผสมบางชนิด, เหมือนอลูมิเนียมบรอนซ์, คงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงขึ้น, ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับส่วนประกอบเตาการบินและอวกาศและอุตสาหกรรม.
• สารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อน: สำหรับการใช้งานที่ต้องสัมผัสกับสารเคมีรุนแรง, ฟอสเฟอร์บรอนซ์ (C51000) และอะลูมิเนียมบรอนซ์ให้ความทนทานดีเยี่ยม.

พิจารณาข้อกำหนดการผลิต

วัสดุทองแดงที่คุณเลือกควรเข้ากันได้กับกระบวนการผลิตที่ต้องการ:

• ความสามารถในการแปรรูป: หากโครงการของคุณต้องการการตัดเฉือนที่กว้างขวาง, ทองเหลืองกลึงฟรี (C36000) เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการสร้างรูปร่างและการประมวลผลที่ง่ายดาย.
• ความสามารถในการขึ้นรูป: สำหรับโครงการที่เกี่ยวข้องกับการวาดภาพลึก, การประทับตรา, หรือดัด, เลือกใช้โลหะผสมทองแดงที่มีความเหนียวสูง, เช่นอลูมิเนียมบรอนซ์หรือฟอสเฟอร์บรอนซ์.
• การหล่อหรือการปลอม: หากจำเป็นต้องหล่อ, โลหะผสมเช่น C93200 (ตะกั่วสีบรอนซ์) หรืออะลูมิเนียมบรอนซ์ทำงานได้ดีในกระบวนการนี้ และให้ความทนทานต่อการสึกหรอเพิ่มขึ้นสำหรับการใช้งานหนัก.

ประเมินข้อจำกัดด้านต้นทุน

งบประมาณมีบทบาทสำคัญในการเลือกวัสดุ:

• ทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง: ในขณะที่ทองแดงมีความบริสุทธิ์สูง (C11000, C10100) ให้การนำไฟฟ้าที่เหนือกว่า, โดยทั่วไปแล้วจะมีราคาแพงกว่า.
  เหมาะที่สุดในการใช้งานทางไฟฟ้าที่สำคัญซึ่งไม่สามารถลดความสามารถในการนำไฟฟ้าได้.
• โลหะผสมเพื่อความคุ้มค่า: โลหะผสมทองเหลือง, เช่น C27000, เสนอความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและความแข็งแรงในราคาที่ต่ำกว่า,
  ทำให้เหมาะสำหรับการประปา, ฮาร์ดแวร์ตกแต่ง, และส่วนประกอบที่ไม่สำคัญ.

สอดคล้องกับมาตรฐานอุตสาหกรรมเฉพาะ

หลายอุตสาหกรรมมีมาตรฐานเฉพาะสำหรับโลหะผสมทองแดงและทองแดงเพื่อให้แน่ใจว่าน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพ.
ตรวจสอบว่าโครงการของคุณต้องปฏิบัติตามมาตรฐานเฉพาะหรือไม่, เช่น ASTM หรือ SAE, เนื่องจากแนวทางเหล่านี้มักจะแนะนำเกรดทองแดงโดยเฉพาะตามข้อกำหนดเฉพาะของอุตสาหกรรม.

ความต้องการด้านอายุการใช้งานและการบำรุงรักษา

สำหรับส่วนประกอบที่ต้องการการบำรุงรักษาต่ำและความทนทานสูง:

• ความต้านทานการสึกหรอ: ทองแดงเบริลเลียม (C17200) เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับชิ้นส่วนที่ทนต่อการเคลื่อนไหวและความเครียดซ้ำ ๆ, เช่นสปริงและขั้วต่อ, เนื่องจากความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยม.
• การป้องกันการกัดกร่อน: โลหะผสมทองแดงนิกเกิลมักจะถูกเลือกในการใช้งานทางทะเลเพื่อการยืนยาวและการบำรุงรักษาที่ลดลงภายใต้สภาวะที่รุนแรง.

9. บทสรุป

ทองแดง เป็นวัสดุอเนกประสงค์และจำเป็นซึ่งมีประวัติศาสตร์อันยาวนานและอนาคตที่สดใส.
มีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีเยี่ยม, ความต้านทานการกัดกร่อน, และความอ่อนตัวทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย.
โดยทำความเข้าใจกับทองแดงประเภทต่างๆ, คุณสมบัติของพวกเขา, และกระบวนการผลิต, คุณสามารถตัดสินใจได้อย่างชาญฉลาดเพื่อเลือกทองแดงที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณ.

เราหวังว่าคู่มือนี้จะช่วยให้คุณได้รับข้อมูลเชิงลึกอันมีค่าเกี่ยวกับทองแดงและการประยุกต์ทองแดง.
หากคุณมีคำถามหรือต้องการแบ่งปันประสบการณ์ของคุณ, อย่าลังเลที่จะแสดงความคิดเห็นด้านล่าง.
คอยติดตามเนื้อหาที่ให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการผลิต DEZE.

 

อนึ่ง, หากคุณมีความต้องการผลิตภัณฑ์ทองแดงที่ปรับแต่งเอง, โปรดอย่าลังเลที่จะ ติดต่อเรา.

อ้างอิง: https://internationalcopper.org/