1. Các loại vật liệu phổ biến của đồng
Một. Đồng thiếc (Đồng cổ điển Cu{1}}Sn)
b. Đồng nhôm (Hợp kim Cu{1}}Al)
c. Đồng silicon (Hợp kim Cu{1}}Si)
d. Đồng mangan (Hợp kim Cu{1}}Zn-Mn)
2. Ưu điểm của Đồng
Một. Chống ăn mòn đặc biệt
Đồng thiếc: Tạo thành lớp oxit thiếc (SnO₂) bảo vệ chống lại sự ăn mòn của khí quyển, nước ngọt và axit nhẹ. Lý tưởng cho môi trường ngoài trời và biển (ví dụ: thân tàu, phần cứng ven biển).
Đồng nhôm: Tạo ra lớp màng oxit nhôm (Al₂O₃) đậm đặc, mang lại khả năng chống nước biển, phun muối và các hóa chất công nghiệp vượt trội (ví dụ: axit sulfuric, amoniac). Vượt trội hơn nhiều loại thép không gỉ trong môi trường ăn mòn.
Đồng silicon: Chống rỗ, ăn mòn kẽ hở và khử kẽm, khiến chúng phù hợp để tiếp xúc lâu dài với các điều kiện khắc nghiệt (ví dụ: công trình ngoài khơi, thiết bị xử lý hóa chất).
b. Độ bền cao và chống mài mòn
Đồng thiếc có 10–14% Sn mang lại độ cứng tuyệt vời (150–200 HB) và khả năng chống mài mòn, lý tưởng cho các bộ phận trượt như vòng bi, ống lót và bánh răng (giảm ma sát và kéo dài tuổi thọ sử dụng).
Đồng nhôm có độ bền kéo lên tới 900 MPa (130 ksi) – cao hơn đáng kể so với đồng thau và nhiều loại thép – khiến chúng phù hợp với các ứng dụng-có tải nặng (ví dụ: xi lanh thủy lực, máy bơm công nghiệp).
Đồng mangan kết hợp độ bền cao với khả năng chống va đập, phù hợp với các tình huống tải động (ví dụ trục khuỷu, thanh nối).
c. Độ dẻo & khả năng định hình vượt trội
Hầu hết đồ đồng đều giữ được độ dẻo tốt (độ giãn dài 15–30%) ngay cả ở độ bền cao, cho phép gia công nguội (uốn, dập, vẽ sâu) và tạo hình phức tạp mà không bị nứt.
Đồng silicon vượt trội về khả năng hàn, hỗ trợ các phương pháp nối khác nhau (hàn hồ quang, hàn đồng, hàn) cho các ứng dụng kết cấu (ví dụ: phụ kiện cầu, khung kiến trúc).
d. Tính tương thích sinh học & Không{1}}Thuộc tính từ tính
Đồng thiếc và đồng silicon không-độc hại và tương thích sinh học nên phù hợp với các thiết bị y tế (ví dụ: dụng cụ phẫu thuật, đồ cố định nha khoa) và thiết bị chế biến thực phẩm.
Đồng không có-từ tính, một đặc tính quan trọng đối với các bộ phận điện, bộ phận hàng không vũ trụ và các ứng dụng cần tránh nhiễu từ.
đ. Sự hấp dẫn về mặt thẩm mỹ và ý nghĩa lịch sử
Phát triển lớp gỉ độc đáo, ổn định (màu nâu sẫm hoặc xanh lục) theo thời gian, có giá trị trong thiết kế kiến trúc (ví dụ: mái nhà, tượng) và các ứng dụng trang trí.
Giữ được vẻ ngoài của nó trong nhiều thập kỷ với mức bảo trì tối thiểu, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các dự án phục hồi di sản.
f. Khả năng tái chế & bền vững
Đồng có thể tái chế 100% mà không làm giảm hiệu suất, giảm tác động môi trường và chi phí vật liệu. Đồng tái chế duy trì các tính chất cơ học và hóa học tương tự như vật liệu nguyên chất.
3. Nhược điểm của đồng
Một. Chi phí cao hơn so với đồng thau
Các nguyên tố hợp kim đồng (thiếc, nhôm, silicon) đắt hơn kẽm (nguyên tố hợp kim chính trong đồng thau). Ví dụ:
Đồng thiếc có giá cao hơn 20–40% so với đồng thau như C28000 hoặc C37700.
Đồng nhôm và đồng silicon thậm chí còn đắt hơn do yêu cầu về nhôm và silicon có độ tinh khiết cao.
Điều này làm cho đồng trở nên kém cạnh tranh hơn trong các ứng dụng nhạy cảm về chi phí{0}}trong đó khả năng chống ăn mòn hoặc độ bền cao không quan trọng.
b. Khả năng gia công kém (so với đồng thau có chì)
Hầu hết các loại đồng thau (đặc biệt là đồng thiếc và đồng nhôm) có xếp hạng khả năng gia công thấp (30–60% so với đồng thau C37700=90–95%) do:
Độ cứng và độ dẻo cao, dẫn đến mài mòn dụng cụ và tắc phoi.
Thiếu chì (thành phần bôi trơn trong đồng thau) để giảm ma sát trong quá trình cắt.
Gia công đồng đòi hỏi các công cụ chuyên dụng (ví dụ: hạt dao cacbua), tốc độ cắt chậm hơn và thay đổi công cụ thường xuyên hơn, làm tăng thời gian và chi phí sản xuất.
c. Tính nhạy cảm với một số loại ăn mòn
Đồng thiếc: Dễ bị "xử lý" (sự lọc có chọn lọc của thiếc) trong môi trường khắc nghiệt (ví dụ: axit đậm đặc, dung dịch giàu clorua-), dẫn đến bề mặt xốp, giòn.
Đồng nhôm: Có thể bị "nứt do ăn mòn do ứng suất" (SCC) trong môi trường có-căng suất cao, chứa clorua{1}} (ví dụ: ốc vít hàng hải chịu sức căng).
Đồng silicon: Khả năng chống chịu hạn chế với các axit oxy hóa mạnh (ví dụ: axit nitric) và các dung dịch kiềm ở nhiệt độ cao-.
d. Độ dẫn điện và nhiệt thấp hơn đồng nguyên chất
Độ dẫn điện của đồng là 15–40% đồng nguyên chất (ví dụ: đồng silicon C65500=20–25% IACS so với đồng nguyên chất=100% IACS).
Điều này khiến nó không phù hợp với các dây dẫn điện hiệu suất cao (ví dụ: cáp nguồn, cuộn dây máy biến áp) nơi độ dẫn điện rất quan trọng.
đ. Bất lợi về trọng lượng so với hợp kim nhẹ
Đồng có mật độ cao (8,4–8,9 g/cm³), nặng hơn đáng kể so với hợp kim nhôm (2,7 g/cm³) và hợp kim titan (4,5 g/cm³).
Trong các ứng dụng nhạy cảm về trọng lượng-(ví dụ: linh kiện hàng không vũ trụ, phụ tùng ô tô), đồng thường được thay thế bằng vật liệu nhẹ hơn mặc dù có khả năng chống ăn mòn vượt trội.
f. Hiệu suất nhiệt độ cao{1}}có giới hạn
Đồng thiếc mềm ở nhiệt độ trên 300 độ (572 độ F), mất tới 50% sức mạnh ở 400 độ.
Đồng nhôm giữ được độ bền lên tới 400 độ nhưng bị giảm độ dẻo và khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ trên 500 độ.
Điều này hạn chế đồng khỏi các ứng dụng nhiệt-cao (ví dụ: các bộ phận xả động cơ, lò nung công nghiệp) nơi nhiệt độ hoạt động liên tục vượt quá 400 độ.
g. Độ giòn trong môi trường nhiệt độ thấp{1}}
Some bronzes (e.g., high-tin bronzes with >12% Sn) trở nên giòn ở nhiệt độ dưới -20 độ (-4 độ F), làm tăng nguy cơ nứt khi va đập hoặc rung.
Điều này hạn chế việc sử dụng chúng trong các ứng dụng đông lạnh (ví dụ: các bộ phận hàng không vũ trụ cho chuyến bay ở độ cao-, hệ thống làm lạnh).
