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, such as C27000, offer good corrosion resistance and strength at a lower cost,
  making them suitable for plumbing, ฮาร์ดแวร์ตกแต่ง, and non-critical components.

สอดคล้องกับมาตรฐานอุตสาหกรรมเฉพาะ

Many industries have specific standards for copper and copper alloys to ensure reliability and performance.
Check if your project has to meet specific standards, such as ASTM or SAE, as these guidelines will often recommend particular copper grades based on industry-specific requirements.

ความต้องการด้านอายุการใช้งานและการบำรุงรักษา

For components requiring low maintenance and high durability:

• ความต้านทานการสึกหรอ: ทองแดงเบริลเลียม (C17200) is a great choice for parts that endure repetitive motion and stress, like springs and connectors, due to its excellent wear resistance.
• Corrosion Protection: Copper-nickel alloys are often chosen in marine applications for their longevity and reduced maintenance under harsh conditions.

9. บทสรุป

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

เราหวังว่าคู่มือนี้จะช่วยให้คุณได้รับข้อมูลเชิงลึกอันมีค่าเกี่ยวกับทองแดงและการประยุกต์ทองแดง.
หากคุณมีคำถามหรือต้องการแบ่งปันประสบการณ์ของคุณ, อย่าลังเลที่จะแสดงความคิดเห็นด้านล่าง.
คอยติดตามเนื้อหาที่ให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการผลิต DEZE.

อนึ่ง, หากคุณมีความต้องการผลิตภัณฑ์ทองแดงที่ปรับแต่งเอง, โปรดอย่าลังเลที่จะ ติดต่อเรา.

อ้างอิง: https://internationalcopper.org/