Kobber, messing, bronse og cupronickel: nøkkelforskjeller

De fire familiene og hvordan de er definert

Forvirringen starter med navn. Rødt kobber og rent kobber er det samme, et ulegert kobber med svært høyt kobberinnhold; messing er en kobber-sinklegering; bronse betydde opprinnelig en kobber-tinnlegering, men dekker nå en mye bredere gruppe; og hvitt kobber, eller cupronickel, er en kobber-nikkellegering. Familiene er oppkalt etter grunnstoffet som dominerer legeringen, og de kinesiske smidde betegnelsene for dem alle er oppført samlet i GB/T 5231, som er den raskeste måten å sjekke hva et handelsnavn faktisk betyr.

Rent kobber og rødt kobber

Rent kobber, kalt rødt kobber i handelen, har den høyeste elektriske og termiske ledningsevnen av de fire familiene og utmerket kald og varm formbarhet. T1-kvalitetsmateriale er raffinert til 99,95% kobber og over, T2 til ca. 99,90%, og T3 til ca. 99,70%; ledningsevnen faller når urenhetsinnholdet øker, og oksygeninnholdet betyr nesten like mye, fordi oppløst oksygen forårsaker dampporøsitet under sveising og lodding. Kobber med høy-renhet og lavt-oksygen brukes til samleskinner, kabelledere, induksjonsspole, elektro-etseelektroder og varmevekslere, og det bestilles normalt til en konduktivitetsklasse så vel som en renhetsklasse.

Svakheten til rent kobber er styrke. Dens utglødde strekkstyrke ligger på rundt 200 til 250 MPa, så der en del må både lede og bære last, velges en fortynnet høy-kobberlegering som kromkobber eller berylliumkobber i stedet.

Messing

Messing er kobber pluss sink. Enkel binær messing, som H90 eller H68, er en enfaselegering verdsatt for duktilitet, dyptrekking og rene overflater; to-messing som H62 og H59 har høyere styrke og bedre bearbeidbarhet og er grunnlaget for gratis-skjæring og varme-smiingskvaliteter. Å legge til bly forbedrer sponbrudd; tilsetning av tinn, aluminium, mangan, jern eller silisium gir spesialmessing med høyere styrke og bedre korrosjonsbestandighet.

Messing med mer enn ca. 20 % sink er også utsatt for spenningskorrosjon i en ammoniakkholdig- fuktig atmosfære, og det er grunnen til at spenningsavlastning er spesifisert for kald-formede messingdeler. Sømløse messingrør, laget av mykere kvaliteter, er fortsatt mye brukt til kondensatorer, lav-temperaturrørledninger og varmevekslerkomponenter.

Bronse

Bronse er bærefamilien. Tinnbronse, betegnet som QSn i kinesisk praksis, kombinerer god lastekapasitet, lav friksjon og nyttig korrosjonsmotstand, men tinn er dyrt, så blyholdig tinnbronse og støpekvaliteter som CuSn7ZnPb forblir volumvalget for busker og snekkehjul. Aluminiumsbronse, for eksempel QAl10-4-4 eller støpekvaliteten CuAl10Fe5Ni5-C, er mye sterkere og langt mer motstandsdyktig mot sjøvannerosjon, og er standardmaterialet for propeller, pumper og ventiler i marin service. Silisiumbronse brukes der en kombinasjon av styrke, sveisbarhet og korrosjonsmotstand er nødvendig i fabrikkert i stedet for støpt form.

Handelsnavnet «rød bronse» brukes på noen høy-kobbertinnbronser fordi de er rødlige i stedet for gyldne, noe som er en grunn til at familienavnene er upålitelige i kjøpsdokumenter: legeringsbetegnelsen og standarden, ikke fargen, bør skrives på bestillingen.

Hvitt kobber og utvalgsveiledning

Hvitt kobber er definert av nikkel som det viktigste legeringselementet. Den har den beste sjøvannskorrosjonsmotstanden av de fire familiene, god motstand mot spenningskorrosjon, stabil elektrisk motstand med temperatur, og et sølvfarget utseende, som er grunnen til at den brukes til kondensatorrør, sjøvannsrør, motstandstråd, mynt og instrumentdeler. Det er også den svakeste lederen av de fire familiene, med rundt 9 % IACS for 10 % nikkelkvalitet.

Konduktivitet først: bruk rent kobber, og hvis styrke også er nødvendig, flytt til en fortynnet høy-kobberlegering.

Maskinerings- og formingsøkonomi først: bruk messing, og velg karakteren etter sinkinnhold og nødvendig styrke.

Lager- og sliteplikt: bruk tinnbronse for jevn kjøring, aluminiumbronse for belastning og marin erosjon.

Sjøvann eller våtklorid: bruk cupronickel, med aluminiumbronse for støpte komponenter og nikkelaluminiumbronse for kavitasjonsmotstand.

Oppgi alltid standard og betegnelse, temperament, produktform og ledningsevne eller mekanisk klasse som kreves, fordi handelsnavn som rødt kobber eller hvitt kobber ikke definerer en spesifikasjon.

Ofte stilte spørsmål

Spørsmål: Er rødt kobber det samme som rent kobber?

A: Ja. Rødt kobber er handelsnavnet for ulegert kobber med høy-renhet. Karakterer som T1, T2 og T3 skiller seg hovedsakelig i kobberinnhold og gjenværende urenheter, som igjen kontrollerer ledningsevne og sveiseoppførsel.

Spørsmål: Hva er forskjellen mellom messing og bronse?

A: Messing legeres hovedsakelig med sink, og bronse med tinn eller med andre elementer som aluminium eller silisium. Messing er generelt mer bearbeidbar og billigere, mens bronse gir bedre bæreegenskaper og, i aluminiumsbronsefamilien, mye høyere styrke i sjøvann.

Spørsmål: Er hvitt kobber en type messing?

Svar: Nei. Hvitt kobber er en kobber-nikkellegering. Den sølvfargede fargen og det lave sinkinnholdet skiller den fra messing, og den velges hovedsakelig for sjøvannsmotstand og stabil elektrisk motstand.

Spørsmål: Hvilken familie har høyest elektrisk ledningsevne?

A: Rent kobber, ved nær 100 % IACS i glødet myk tilstand. Messing sitter på rundt 27 til 28 % IACS, bronse er fortsatt lavere, og 10 % nikkel cupronickel-kvaliteten er typisk omtrent 9 % IACS.

Spørsmål: Hvorfor sprekker messing under bruk?

A: Høy-sinkmessing som har blitt kaldformet beholder restspenningen og kan svikte ved spenningskorrosjonssprekker i en fuktig atmosfære som inneholder ammoniakk eller ammoniumsalter. Avspenningsgløding etter forming fjerner det meste av denne risikoen.

Spørsmål: Hvordan skal jeg skrive en kobberlegeringsbestilling for å unngå forvirring?

A: Oppgi standarden, legeringsbetegnelsen, produktformen, temperamentet, dimensjonen og toleransen, og nødvendig mekanisk eller konduktivitetsklasse. Handelsnavn alene, som rødt kobber eller hvitt kobber, er ikke spesifikasjoner.