Bakır Ailesinin Dört Kolu
Bakır tek bir malzeme değil, bileşim, dayanıklılık, iletkenlik ve korozyon davranışı açısından büyük farklılıklar gösterirken aynı temel elementi paylaşan saf metaller ve alaşımlardan oluşan bir ailedir. Ticari satın almada bakır kelimesi, elektrolitik sert bakırı, bakır-çinko pirinci, kalay bronzunu veya bakır-nikel alaşımını ifade edebilir ve her dal kendi standardına, temper aralığına ve fiyat düzeyine tabidir. Aileyi dört dalda ({4}} saf bakır, pirinç, bronz ve bakır nikel -) gruplandırmak, alıcılara, tasarımcılara ve denetçilere kalite tanımlarını okumak ve bir malzemeyi bir görevle eşleştirmek için pratik bir temel sağlar.
Çin endüstrisi, aileyi dövme bakır ve bakır alaşımı bileşim standardı GB/T 5231 aracılığıyla tanımlarken, ihracat siparişlerinde genellikle aynı malzemeler için ASTM veya EN tanımlamaları belirtilmektedir. İki sistem arasında geçiş yapabilmek, bu pazardaki en yaygın sipariş hatasını önler: saf bakırın gerekli olduğu bir bakır alaşımı satın almak veya uygulamanın ihtiyaç duymadığı iletken-seviyesi saflığı için ödeme yapmak.
Saf Bakır: Kaliteler, İletkenlik ve Hidrojen Hastalığı Riski
Saf bakır, havada mor-kahverengi bir oksit filmi oluşturan gül rengi-kırmızı bir metaldir, bu nedenle Çin ticari kullanımında ona genellikle mor bakır denir. Yoğunluğu yaklaşık 8,96 g/cm³, erime noktası ise yaklaşık 1084 derecedir. Tavlanmış durumda elektrik iletkenliği, ticari metaller arasında gümüşten sonra ikinci sırada yer alan %100 IACS'ye yaklaşır ve termal iletkenliği yaklaşık 400 W/(m·K)'ye ulaşır. Saf bakır ayrıca mükemmel sıcak ve soğuk işlenebilirliğe ve atmosfere, deniz suyuna ve bir takım oksitleyici olmayan asitlere, alkalilere ve tuz çözeltilerine karşı yararlı bir dirence sahiptir.
Ön ekler bilindiğinde atama sistemi basitleşir:
Sıradan bakır: T1 ila T4, T1 en yüksek saflıktır ve sayı arttıkça bakır içeriği giderek azalır.
Oksijen-içermeyen bakır: TU1 ve TU2, artık deoksidanlar olmadan üretilir, azaltıcı atmosferlerin veya maksimum iletkenliğin söz konusu olduğu yerlerde kullanılır.
Deokside bakır: Kontrollü fosfor veya manganez ilaveli TUP ve TUMn.
Özel bakırlar: sürünme direnci, işlenebilirlik veya özel korozyon hizmeti elde etmek için küçük gümüş, tellür veya arsenik ilaveleri.
Saf bakırda safsızlıklar diğer dallara göre daha önemlidir. Titanyum, fosfor, demir ve silikon iletkenliği keskin bir şekilde azaltırken bizmut ve kurşun, sıcak kırılganlığa neden olan düşük-erimeli ötektikler oluşturur. En iyi bilinen arıza modu hidrojen hastalığıdır: Tane-sınırındaki bakır oksit içeren sıradan bakır indirgeyici bir atmosferde ısıtıldığında, hidrojen veya karbon monoksit oksitle reaksiyona girerek tane sınırlarında yüksek-basınçlı su buharı veya karbondioksit oluşturur ve metal çatlar. Bu nedenle, oksijen-içermeyen kaliteler lehimleme ve indirgeyici bir atmosferde-her türlü yüksek sıcaklıktaki işlemler için belirtilmiştir.
Pirinç: Bakır-Çinko Alaşımları ve Alfa / Alfa-Beta Sınırı
Pirinç bir bakır-çinko alaşımıdır. İkili sistemde çinkonun arttırılması mukavemeti artırır ve plastisiteyi azaltır ve endüstriyel uygulamalar çinkoyu kabaca %45'in altında tutar; bunun üzerinde kırılganlık performansı düşürür. Seçime iki yapısal bölge hakimdir:
Yaklaşık %39 çinkonun altında tek-fazlı alfa pirinç: çinko, bakır kafeste çözünür ve alaşım, hem soğuk hem de sıcak işlemede iyi plastisiteyi korur. H68 tipik bir örnektir.
Yaklaşık %39 çinkonun üzerinde iki-fazlı alfa artı beta pirinç: daha sert bir beta fazı ortaya çıkar, bu nedenle çekme mukavemeti artarken plastiklik düşer ve sıcak işlem hakim olur. H59 yaygın bir örnektir.
Çin tanımlama kuralı, H harfi ve ardından bakır kütle fraksiyonudur, dolayısıyla H96 nominal olarak %96 bakır ve H59 yaklaşık %59 bakır içerir. Döküm kaliteleri bir Z öneki alır, örneğin ZH62. Üçüncü bir elemanın eklendiği yerde, işlenebilirlik için yaklaşık %1 kurşun içeren HPb59-1'de veya yoğunlaştırıcı ve denizcilik hizmeti için kalay ve alüminyum ilaveli HSn70-1 ve HAl77-2'de olduğu gibi, sembolü ve içeriği takip eder. H90 ve H96 gibi yüksek{16}}bakır kaliteleri tek fazlı ve altın sarısıdır ve mükemmel işlenebilirliğe sahiptir; Cıvata, somun, pul ve yay gibi yapısal parçalar için daha düşük bakır kaliteleri seçilir.
Bronz: Kalay Bronz ve Özel Bronzlar
Bronz, başlangıçta bakır-kalay alaşımı anlamına geliyordu ve adını patinasının gri-yeşil renginden alıyor. Modern kullanım, kalay bronzunun yanı sıra, genellikle daha ucuz veya belirli görevlere daha uygun olan kalaysız-bir grup özel bronzu da kapsar:
QSn4-3 gibi kalay bronzu: iyi korozyon direnci ve aşınma davranışı, yataklar ve pompa bileşenlerinde kullanılır.
QAl7 gibi alüminyum bronz: deniz suyuna ve klorür saldırısına karşı daha yüksek mukavemet ve güçlü direnç.
QSi3-1 gibi silikon bronz: kullanışlı elektriksel özelliklerin yanı sıra iyi kaynaklanabilirlik.
QBe2 gibi berilyum bronzu: çökeltme sertleştirmesinden sonra çok yüksek mukavemet ve sertlik, yaylar ve-kıvılcım çıkarmayan aletler için kullanılır.
ZCuSn10P1 gibi kurşun bronz ve dökme kalay bronz: şekle yakın dökülen yatak ve burç malzemeleri.
Çin tanımlamalarında Q artı ana alaşım elementi sembolü ve kütle oranı, döküm ürünler için Z önekiyle birlikte kullanılır; dolayısıyla ZCuSn10P1, yaklaşık %10 kalay ve %1 fosfor içeren bir dökme kalay bronzudur.
Cupronickel: Denizcilik ve Termal Hizmet için Bakır-Nikel Alaşımları
Bakır-nikel alaşımları gümüş-beyazdır, bu nedenle aileye Çin kullanımında beyaz bakır adı verilir. Nikel mukavemeti arttırır, deniz suyu ve klorür ortamlarına güçlü bir direnç kazandırır ve termoelektrik davranışı geliştirir. Basit kupronikel, ikili bir bakır-nikel alaşımıdır; karmaşık kaliteler ise korozyon performansını iyileştirmek için manganez, demir, çinko veya alüminyum ekler. Ticari bakır nikel, yapısal kalitelere ve elektrokimyasal kalitelere ayrılır ve iki denizcilik beygiri, BFe10-1-1 olarak adlandırılan ve UNS C70600'e karşılık gelen 90-10 bakır nikel ve BFe30-1-1 veya C71500 olarak adlandırılan 70-30 bakır nikeldir. Her ikisi de esas olarak ASTM B111 veya ASME eşdeğerine uygun dikişsiz kondansatör, buharlaştırıcı ve ısı eşanjörü borusu olarak tedarik edilir ve her ikisi de hızlı akan deniz suyunda koruyucu yüzey filmini sağlam tutmak için kontrollü demir ve manganez ilavelerine bağlıdır.
Tanımlar, Tedarik Formları ve Seçim Notları
| Grup | Adlandırma kuralı | Tipik kaliteler | Ayırt edici davranış |
|---|---|---|---|
| Saf bakır | T artı saflık sayısı; Oksijensiz TU-ücretsiz | T1-T4, TU1, TU2, TUP | % 100 IACS'ye yakın iletkenlik; yumuşak; oksijen-taşınıyorsa hidrojen hastalığı riski |
| Pirinç | H artı bakır içeriği | H96, H90, H68, H59, HPb59-1 | Çinko arttıkça mukavemet artar ve iletkenlik düşer; faz yapısına göre belirlenen işlenebilirlik |
| Bronz | Q artı ana eleman | QSn4-3, QAl7, QSi3-1, QBe2 | Aşınma ve deniz suyuna dayanıklılık; Yüksek mukavemete kadar sertleştirilebilen berilyum kaliteleri |
| Cupronickel | B artı nikel içeriği | BFe10-1-1, BFe30-1-1 | Gümüş{0}}beyaz; ailedeki en iyi deniz suyu korozyon direnci; kondenser tüpü için kullanılır |
Dört grupta da çubuk, tel, levha, şerit, tüp, folyo ve profil profiller halinde tedarik edilmektedir. Plaka ve şeritler sıcak veya soğuk haddelenir, boru ve çubuk ekstrüde edilir veya çekilir ve çubuktan tel çekilir. Bu nedenle bir satınalma siparişinde kaliteden daha fazlasının belirtilmesi gerekir: standart, sertlik veya durum, boyutlar ve toleranslar ve gerekli muayene sertifikasının tümü tanımlanmalıdır, çünkü farklı bir yapıda teslim edilen aynı tanımlama, dayanıklılık ve şekillendirilebilirlik açısından farklı davranır.
SSS
S: Saf bakırı pirinçten ve bronzdan derece tanımına göre nasıl ayırt edebilirim?
Çince tanımlamalar aileyi ilk harfle kodlar: Saf bakır için T, pirinç için H, bronz için Q ve bakır nikel için B; % 68 bakır pirinç için H68 veya 90-10 bakır pirinç için BFe10-1-1 gibi ana element içeriğini veren aşağıdaki sayı ile. Uluslararası siparişler, elektrolitik sert hatveli bakır için C11000, kartuş pirinci için C26000 ve 90-10 bakır nikel için C70600 gibi UNS numaraları aracılığıyla aynı mantığı kullanır.
Soru: Hangi bakır malzeme en yüksek elektrik iletkenliğine sahiptir?
C10100, C10200 ve C11000 gibi saf oksijen-içermeyen ve elektrolitik bakır kaliteleri tavlanmış durumda %100 IACS'ye ulaşır veya biraz aşar. Alaşımlama her zaman iletkenliği azaltır, bu nedenle pirinç, bronz ve bakır nikel iletken görevi yerine dayanıklılık ve korozyon direnci için seçilir.
S: Hidrojen hastalığı nedir ve hangi derecelerde bundan kaçınılır?
Hidrojen hastalığı, dağılmış bakır oksit içeren bakırın, hidrojen veya karbon monoksit taşıyan bir atmosferde ısıtıldığında çatlamasıdır, çünkü gaz, oksitle reaksiyona girerek tane sınırlarında yüksek-basınçlı buhar veya karbondioksit oluşturur. TU1 ve TU2 gibi oksijen-içermeyen kaliteler lehimleme ve yüksek-sıcaklık düşürme hizmeti için belirtilmiştir.
S: Pirinç yerine bronzu ne zaman seçmeliyim?
Kalay, alüminyum veya silikon ilavelerinin eşdeğer pirinçten daha iyi yük kapasitesi ve korozyon direnci sağladığı yatak, burç ve{0}ağır iş aşınma uygulamaları ile deniz suyu veya klorür hizmeti için bronzu seçin. Pirinç, bağlantı elemanları, bağlantı parçaları, dekoratif parçalar ve genel soğuk-biçimlendirilmiş bileşenler için daha ekonomik ve daha uygulanabilir bir seçim olmayı sürdürüyor.
S: Kondansatör tüplerinde neden pirinç yerine bakır nikel kullanılıyor?
Bakır-nikel alaşımları, akan deniz suyuna direnen ve çukurlaşma ve çarpma saldırılarını engelleyen, stabil, demir ve manganez destekli bir yüzey filmi oluşturur. Bu, 90-10 ve 70-30 bakır nikele deniz suyu soğutmalı kondenserlerdeki pirinçlerden daha uzun bir hizmet ömrü sağlar; bu nedenle enerji santralleri, tuzdan arındırma ve deniz ısı eşanjör boruları için standart seçimdirler.
S: Her grupta aynı sertlik ve boyut toleransları mevcut mu?
Hayır. Temperler, boyut aralıkları ve izin verilen toleranslar her ürün formu ve standart için ayrı ayrı tanımlanır, dolayısıyla saf bakır şerit siparişi ve bakır nikel boru siparişi tek bir spesifikasyon satırını paylaşamaz. Kalite, standart, temper, boyutlar, tolerans sınıfı ve test gereklilikleri, sorgudaki her öğe için ayrı ayrı listelenmelidir.
