Arten und Eigenschaften von Kupfer und Kupferlegierungen
Kupfer ist eines der repräsentativen Nichteisenmetalle, die in der Industrie und im täglichen Leben benötigt werden, und es gibt viele Arten. Es hat eine lange Geschichte der praktischen Verwendung und wurde bereits 400 v. Chr. in einem ägyptischen Grab ausgegraben, was es zu einem vertrauten Material macht, das seit langem in Ländern auf der ganzen Welt verwendet wird. Viele der Kupfer- und Kupferlegierungen, die heute in der Praxis verwendet werden, sind in Art und Leistung mit denen von damals nicht vergleichbar, aber die grundlegenden Eigenschaften von Kupfer haben sich nicht wesentlich geändert. Es sind die Eigenschaften, die Eisen nicht hat, die Kupfer zu einem so nützlichen Material machen.
Eigenschaften von Kupfer und Kupferlegierungen
Die besten Eigenschaften von Kupfer sind seine Verarbeitbarkeit, elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Wie am Beispiel von Kupferdraht zu sehen ist, hat dieses Material nach Silber die höchste elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit und wird in vielen elektrischen Teilen, Motoren, Verkabelungen und Leiterplatten verwendet.
Einer der Gründe, warum Kupfer seit der Antike weit verbreitet ist, ist angeblich seine leichte Verarbeitbarkeit. Es ist ein repräsentatives Metall mit hervorragender Duktilität und lässt sich leicht plastisch verarbeiten, beispielsweise durch Walzen und Extrudieren. Kupfer hat außerdem eine schöne Oberfläche und ist in verschiedenen Farben erhältlich, was einer der Gründe ist, warum wir Kupfer überall sehen.
Darüber hinaus verfügt es über hervorragende Warmschmiedeeigenschaften, die sich für die Verarbeitung komplexer Produkte eignen. Es hat auch hervorragende Federeigenschaften und verwendet Kupferlegierungen mit hoher Dauerfestigkeit wie Berylliumkupfer und Phosphorbronze. Im Gegensatz zu Stahlmaterialien bricht seine Struktur auch bei extrem niedrigen Temperaturen nicht, was es zu einem Material mit hervorragender Niedertemperatursprödigkeit macht. Es hat auch eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und da es ein Edelmetall ist, gilt es als beständig gegen durch Kontakt verursachte Korrosion.
Im Allgemeinen liegt ihre Einsatztemperatur unter 200 Grad, und obwohl sie eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit aufweisen, liegt die maximale Einsatztemperatur bei etwa 250 bis 300 Grad. Es gibt einige Kupferlegierungen, wie z. B. Weißkupfer, die bei Temperaturen über 400 Grad verwendet werden können. Andererseits wird es bei extrem niedrigen Temperaturen nicht spröde, sodass es problemlos verwendet werden kann.
Verschiedene Arten von Kupfermaterialien
Nach Art umfasst Kupfer reines Kupfer, Messing, Bronze, Weißkupfer, Neusilber, Weißkupfer und Berylliumkupfer. Neben reinem Kupfer ist es eine Kupferlegierung aus Kupfer mit Zink, Blei, Zinn, Aluminium, Nickel usw. allein oder in Kombination.
Darüber hinaus wird Kupfer je nach Herstellungsverfahren in zwei Arten unterteilt: gewalzte Kupferprodukte und Gussprodukte. Tatsächlich gelten fast 90 % der Kupferprodukte als gewalzte Kupferprodukte. Messing ist auch das am häufigsten verwendete Material unter den Kupferlegierungen, und reines Kupfer und Messing sollen den größten Teil der Kupfernachfrage ausmachen.
Kupfersymbole
Auch das Bezeichnungssymbol (Kupferdehnung) von Kupfermaterialien entspricht diesen Klassifizierungen. Kupfer und Kupferlegierungen wie C1020 (sauerstofffreies Kupfer) werden im JIS-Standard durch den Buchstaben C und vier Ziffern dargestellt. Die 1000er-Serie von C1 besteht aus reinem Kupfer oder Legierungen mit einem hohen Kupferanteil und ist eine Kategorie, die auch C17-Berylliumkupfer und C19-Titankupfer umfasst. Die 2000er-Serie wie C2801, C2700 usw. sind Kupfer-Zink-Cu-Zn-Kupferlegierungen wie Messing und Rotbronze, und die 3000er-Serie wie C3604 besteht aus Automatenmessing, dem Pb zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit zugesetzt wird. Die 4000er-Serie besteht aus Cu-Zn-basiertem Marinemessing mit Sn-Zusatz (Zinn), die C5000er-Serie besteht aus Phosphorbronze (Cu-Sn-P-Legierung), von der C5191 ein typisches Beispiel ist, die 6000er-Serie wie C6161, C6191 besteht aus Aluminiumbronze, Messing für Instrumentenventile, hochfestem Messing und die 7000er-Serie wie C7351 besteht aus Neusilber und Weißkupfer (Kupfer-Nickel-Legierung). Wir werden die Eigenschaften jeder Kupferlegierung auf der Seite jeder Kupferlegierung kurz vorstellen.
Typische physikalische Eigenschaften von Kupfer
Schmelzpunkt ca. 1084 Grad
Siedepunkt ca. 2360 Grad
Spezifische Wärmekapazität (20 Grad) 385J/kg· Grad
Dichte 8,96 g/cm3 (20 Grad)
Längselastizitätsmodul (Elastizitätsmodul) 117,7 kN/mm2
Wärmeausdehnungskoeffizient (20-100 Grad) 16,8 x 10-6 / Grad
Elektrische Leitfähigkeit 100 % IACS
Spezifischer Widerstand (20 Grad) 1,7241 μΩ·cm
Temperaturkoeffizient des Widerstandes (20 Grad ) 0,00397/ Grad
Magnetische Suszeptibilität -0.080x10 ^-6 cgs-Einheit/Gramm
Arten und Klassifizierungen von Kupfer (Walzprodukte aus Kupfer)
Basierend auf der Herstellungsmethode kann Kupfer grob in gewalzte Kupferprodukte und Gussprodukte unterteilt werden, wobei gewalzte Kupferprodukte in die folgenden Kategorien unterteilt werden können. Gewalztes Kupfer ist in Form von Platten, Streifen, Stangen, Drähten, Rohren, Sammelschienen usw. erhältlich.
Reines Kupfer
Es gibt sauerstofffreies Kupfer, zähes Kupfer und desoxidiertes Kupfer. Der Unterschied zwischen diesen drei Typen liegt in der Menge an Sauerstoff, die sie aufgrund der Herstellungsmethode enthalten. Kupfer hat eine Reinheit von über 99,9 % und eine ausgezeichnete elektrische und thermische Leitfähigkeit, seine Festigkeit ist jedoch geringer als bei anderen Metallen.
Kupferreiche Legierungen
Legierungen mit hohem Kupfergehalt, wie Berylliumkupfer, Titankupfer, Zirkoniumkupfer, zinnhaltiges Kupfer, eisenhaltiges Kupfer und Corson-Legierungen, erhöhen die Festigkeit, ohne die inhärente hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit von Kupfer wesentlich zu beeinträchtigen. Um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern, erhöht sich jedoch die Menge der hinzugefügten Elemente, wodurch die elektrische Leitfähigkeit tendenziell abnimmt. Einige haben hohe Festigkeiten von mehr als 685 N/mm2, während andere eine hohe Rekristallisationsfestigkeit und ausgezeichnete Wärmebeständigkeit aufweisen.
Messing (Gelbmessing)
Messing (auch Messing genannt) ist als das am häufigsten verwendete Kupfer bekannt. Es gibt Rotbronze, Zündermessing, 73er Messing, 64er Messing, 65:35er Messing, Automatenmessing, Marinemessing, Admiralitätsmessing, Aluminiummessing, hochfestes Messing usw. Die Basis ist eine Kupfer-Zink-Legierung. Dann werden Pb, Sn, Al usw. hinzugefügt, um jedes Material einzigartig zu machen.
Bronze
Es gibt „Zinnbronze“, eine Cu-Sn-Kupferlegierung, „Phosphorbronze“ mit einer kleinen Zugabemenge an „Phosphor“ (P), Automatenphosphorbronze, Aluminiumbronze usw.
Kupfer-Nickel-Legierungen
Zu den Kupfer-Nickel-Legierungen zählen Weißkupfer, Weißkupfer, Neusilber, Schnellschneide-Neusilber usw. Wie Sie sich anhand des Wortes „weiß“ oben leicht vorstellen können, handelt es sich dabei um Weißkupferlegierungen.
