Koppar med hög renhet är en mjuk, formbar och duktil metall med mycket hög termisk och elektrisk konduktivitet. En nyligen exponerad yta av ren koppar har en röd-orange färg. Koppar används som ledare av värme och elektricitet, som ett byggnadsmaterial, och som en beståndsdel av olika metalllegeringar, såsom sterlingsilver som används i smycken, användes cupronickel för att göra marin hårdvara och mynt, och Constantan som används i töjningsmätare och termoelement för temperaturmätning. Koppar med hög renhet har den ultimata styrkan på cirka 210 MPa och avkastningsstyrka på 33 MPa, vilket begränsar dess användbarhet i industriella tillämpningar. Men på samma sätt som för andra legeringar kan koppar stärkas. Den huvudsakliga förstärkningsmekanismen är legering i Cu-baserade legeringar.
Kopparlegering är legeringar baserade på koppar, där de huvudsakliga legeringselementen är Zn, SN, Si, AL, Ni. Cu-baserade legeringar utgör mestadels substitutionella fasta lösningar, för vilka löst- eller föroreningsatomer ersätter eller ersätter värdatomerna. Flera egenskaper hos de lösta och lösningsmedelsatomerna bestämmer i vilken grad den förstnämnda upplöses i den senare. Dessa uttrycks som Hume - Rothery -reglerna. Det finns så många som 400 olika koppar- och kopparlegeringskompositioner löst grupperade i kategorierna: koppar, hög kopparlegering, mässor, brons, kopparnicklar, koppar -nickel -zink (nickelsilver), ledade koppar och speciella legeringar. Dessutom kan ett begränsat antal kopparlegeringar stärkas genom värmebehandling.; Följaktligen måste kallt arbete och\/eller solid lösning användas för att förbättra dessa mekaniska egenskaper.
Koppares egenskaper
Koppar är ett mjukt, tufft, duktilt och formbart material. Dessa egenskaper gör koppar extremt lämplig för rörformning, trådritning, snurrning och djup ritning. De andra viktiga egenskaperna som uppvisas av koppar och dess legeringar inkluderar:
Utmärkt värmeledningsförmåga. Koppar har en 60% högre värmeledningsförmåga än aluminium, så det är bättre kapabelt att minska termiska hotspots i elektriska ledningssystem. De elektriska och värmeledningsförmågorna hos metaller härstammar från det faktum att deras yttre elektroner delokaliseras.
Utmärkt elektrisk konduktivitet. Kopparens konduktivitet är 97% av silver. På grund av dess mycket lägre kostnad och större överflöd har koppar traditionellt varit det standardmaterial som används för elöverföringsapplikationer. Emellertid används aluminium vanligtvis i kraftledningar med hög spänningar eftersom det har ungefär hälften av vikten och lägre kostnad för en jämförbar motståndskopperkabel. Vid en given temperatur är de termiska och elektriska konduktiviteterna hos metaller proportionella, men att höja temperaturen ökar värmeledningsförmågan samtidigt som den elektriska konduktiviteten minskar. Detta beteende kvantifieras i Wiedemann - Franz -lagen.
Bra korrosionsmotstånd. Koppar reagerar inte med vatten, men det reagerar långsamt med atmosfäriskt syre för att bilda ett skikt av brunsvart kopparoxid som, till skillnad från rost som bildas på järn i fuktig luft, skyddar den underliggande metallen från ytterligare korrosion (passivering). Kopparnicklegeringar, aluminium mässing och aluminium visar överlägsen resistens mot saltvattenkorrosion.
Bra biofouling motstånd
Bra bearbetbarhet. Bearbetning av koppar är möjlig, även om legeringar föredras för god bearbetbarhet för att skapa intrikata delar.
Retention av mekaniska och elektriska egenskaper vid kryogena temperaturer
Diamagnetisk
Användning av koppar- och kopparlegeringar
Historiskt sett praktiserades legeringskoppar med en annan metall, till exempel tenn för att göra brons, först 4000 år efter upptäckten av kopparsmältning, och cirka 2000 år efter att "naturlig brons" hade kommit i allmän användning. En forntida civilisation definieras för att vara i bronsåldern antingen genom att producera brons genom att smälta sin egen koppar och legering med tenn, arsenik eller andra metaller. De viktigaste tillämpningarna av koppar är elektrisk tråd (60%), tak och VVS (20%) och industriella maskiner (15%). Koppar används mest som en ren metall, men när större hårdhet krävs läggs den i sådana legeringar som mässing och brons (5% av den totala användningen). Koppar- och kopparbaserade legeringar inklusive mässor (Cu-Zn) och brons (Cu-SN) används ofta i olika industriella och samhälleliga tillämpningar. Några av de vanliga användningarna för mässingslegeringar inkluderar kostymsmycken, lås, gångjärn, växlar, lager, ammunitionshöljen, fordonsradiatorer, musikinstrument, elektroniska förpackningar och mynt. Brons, eller bronsliknande legeringar och blandningar, användes för mynt under en längre period. används fortfarande i dag för fjädrar, lager, bussningar, bilöverföringspilotlager och liknande beslag och är särskilt vanligt i lager av små elmotorer. Mässing och brons är vanliga tekniska material i modern arkitektur och används främst för tak- och fasadbeklädnad på grund av deras visuella utseende.
Elektrolytisk tuffa tonhöjd (ETP) koppar
Elektrolytisk tuff tonhöjd, uns c11 0 0 0, är ren koppar (med högst 0,0355% av föroreningar) förfinad genom elektrolytisk raffineringsprocess och det är den mest använda klassen i koppar över hela världen. ETP har ett lägsta konduktivitetsvärde på 100% IAC och måste vara 99,9% ren. Det har 0,02% till 0,04% syreinnehåll (typiskt). Elektriska ledningar är den viktigaste marknaden för kopparindustrin. Detta inkluderar strukturella kraftledningar, strömfördelningskabel, apparattråd, kommunikationskabel, biltråd och kabel och magnettråd. Ungefär hälften av all kopparbrytning används för elektrisk ledning och kabelledare. Ren koppar har den bästa elektriska och värmeledningsförmågan hos alla kommersiella metaller. Kopparens konduktivitet är 97% av silver. På grund av dess mycket lägre kostnad och större överflöd har koppar traditionellt varit det standardmaterial som används för elöverföringsapplikationer.
Mässing
Mässing är är den generiska termen för en rad kopparzinklegeringar. Mässing kan legeras med zink i olika proportioner, vilket resulterar i ett material av varierande mekaniska, korrosions- och termiska egenskaper. Ökade mängder zink ger materialet förbättrad styrka och duktilitet. Mässingar med kopparinnehåll som är större än 63% är de mest duktila av någon kopparlegering och formas av komplexa kallformningsoperationer. Mässing har högre formbarhet än brons eller zink. Den relativt låga smältpunkten för mässing och dess fluiditet gör det till ett relativt enkelt material att kasta. Mässing kan variera i ytfärg från rött till gult till guld till silver beroende på zinkinnehållet. Några av de vanliga användningarna för mässingslegeringar inkluderar kostymsmycken, lås, gångjärn, kugghjul, lager, slangkopplingar, ammunitionshöljen, bilradiatorer, musikinstrument, elektroniska förpackningar och mynt. Mässing och brons är vanliga tekniska material i modern arkitektur och används främst för tak- och fasadbeklädnad på grund av deras visuella utseende.
Exempelvis är UNS C26000 -patron mässingslegering (70\/30) från den gula mässingsserien, som har den högsta duktiliteten. Kassettmässor är mestadels kallformade och de kan också lätt bearbetas, vilket är nödvändigt för att göra patronfall. Det kan användas för kylarkärnor och tankar, ficklampa, lamparmaturer, fästelement, lås, gångjärn, ammunitionskomponenter eller VVS -tillbehör.
Brons
Bronzerna är en familj av kopparbaserade legeringar som traditionellt legerade med tenn, men kan hänvisa till legeringar av koppar och andra element (t.ex. aluminium, kisel och nickel). Bronzer är något starkare än mässingarna, men de har fortfarande en hög grad av korrosionsmotstånd. I allmänhet används de när de, utöver korrosionsbeständighet, krävs goda dragegenskaper. Till exempel uppnår beryllium koppar den största styrkan (till 1 400 MPa) av någon kopparbaserad legering.
Historiskt sett praktiserades legeringskoppar med en annan metall, till exempel tenn för att göra brons, först 4000 år efter upptäckten av kopparsmältning, och cirka 2000 år efter att "naturlig brons" hade kommit i allmän användning. En forntida civilisation definieras för att vara i bronsåldern antingen genom att producera brons genom att smälta sin egen koppar och legering med tenn, arsenik eller andra metaller. Brons, eller bronsliknande legeringar och blandningar, användes för mynt under en längre period. används fortfarande i dag för fjädrar, lager, bussningar, bilöverföringspilotlager och liknande beslag och är särskilt vanligt i lager av små elmotorer. Mässing och brons är vanliga tekniska material i modern arkitektur och används främst för tak- och fasadbeklädnad på grund av deras visuella utseende.
