1. Đặc tính cốt lõi của đồng
1.1 Độ bền cơ học và độ cứng
Độ bền kéo: Phạm vi từ 350-1.200 MPa, tùy thuộc vào loại hợp kim và quá trình xử lý. Đồng thiếc truyền thống (ví dụ: C90300, 10% Sn) có độ bền kéo là 350-500 MPa (ủ), trong khi đồng nhôm có độ bền-cao (ví dụ: C61400, 10% Al) đạt 700-1.200 MPa (gia công nguội hoặc xử lý nhiệt).
độ cứng: Độ cứng Brinell (HB) từ 80-300. Thiếc và nhôm đóng vai trò là nguyên tố tăng cường, tăng độ cứng ngoài đồng nguyên chất (HB ~40). Xử lý nhiệt (ví dụ, làm nguội và ủ đồng nhôm) giúp tăng cường hơn nữa độ cứng và khả năng chống mài mòn.
độ dẻo: Độ dẻo cân bằng (độ giãn dài khi đứt: 10-40%) đối với hầu hết các loại. Đồng thiếc truyền thống có độ dẻo tuyệt vời, trong khi đồng nhôm cao cấp có độ dẻo vừa phải nhưng độ bền vượt trội.
1.2 Khả năng chống ăn mòn vượt trội
Chống ăn mòn khí quyển và biển: Tạo thành một màng oxit bảo vệ dày đặc, bám dính (ví dụ, oxit thiếc, oxit nhôm) trên bề mặt, ngăn chặn quá trình oxy hóa tiếp theo. Điều này làm cho đồng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng ngoài trời và hàng hải-có khả năng chống ăn mòn-cao hơn nhiều so với thép cacbon và thậm chí cả một số loại đồng thau (ví dụ: đồng thau có hàm lượng kẽm-cao dễ bị khử kẽm).
Khả năng chống lại phương tiện hóa học: Chịu được axit loãng, kiềm, muối và các hợp chất hữu cơ. Đồng photphor (C51000) chống lại quá trình khử kẽm và rỗ, trong khi đồng nhôm (C60800) vượt trội trong môi trường khắc nghiệt (ví dụ: nước biển, hóa chất công nghiệp).
Khả năng chống bám bẩn sinh học: Trong môi trường biển, bề mặt bằng đồng ngăn cản sự phát triển của hà và tảo, giảm nhu cầu bảo trì các bộ phận dưới nước.
1.3 Chống mài mòn và mỏi
Chống mài mòn: Độ cứng cao và hệ số ma sát thấp làm cho đồng thích hợp cho các ứng dụng trượt và chịu lực. Đồng thiếc (ví dụ: C93200, "đồng chịu lực") được sử dụng rộng rãi cho ống lót và vòng bi do khả năng giữ lại chất bôi trơn và chống mài mòn kim loại-với-kim loại.
sức mạnh mệt mỏi: Khả năng chịu tải theo chu kỳ tuyệt vời, đảm bảo tuổi thọ lâu dài trong các ứng dụng động (ví dụ: bánh răng, lò xo, van). Đồng photphor (C52100) mang lại độ bền mỏi vượt trội, khiến nó trở nên lý tưởng cho các lò xo và tiếp điểm điện chính xác.
1.4 Độ dẫn nhiệt và điện
Độ dẫn nhiệt: 50-120 W/(m·K) (ở 20 độ ), thấp hơn đồng nguyên chất (401 W/(m·K)) nhưng cao hơn hầu hết các loại thép và hợp kim gốc niken. Thích hợp cho các bộ phận truyền nhiệt (ví dụ: bộ trao đổi nhiệt, ống nồi hơi) nơi khả năng chống ăn mòn cũng rất quan trọng.
Độ dẫn điện: 15-40% IACS (Tiêu chuẩn đồng ủ quốc tế). Đồng photphor và đồng silicon (ví dụ C65500) có tính dẫn điện tốt, khiến chúng phù hợp với các tiếp điểm điện, đầu nối và lò xo.
1.5 Khả năng xử lý
Thuộc tính đúc: Khả năng đúc tuyệt vời-đồng thiếc truyền thống dễ dàng chảy vào các khuôn phức tạp, tạo ra các bộ phận phức tạp (ví dụ: tượng, van, cánh bơm) với dung sai chặt chẽ. Đúc đầu tư và đúc cát là những quá trình phổ biến.
Khả năng định dạng: Khả năng làm việc nguội và nóng khác nhau tùy theo cấp độ. Đồng thiếc và đồng phốt-pho có khả năng tạo hình nguội tốt (ví dụ uốn, kéo, dập), trong khi đồng nhôm yêu cầu gia công nóng (600-900 độ) đối với các hình dạng phức tạp do độ cứng cao hơn.
Khả năng gia công: Khả năng gia công trung bình đến tốt. Đồng photphor (C51000) được gia công dễ dàng, trong khi đồng nhôm-cao đòi hỏi phải có dụng cụ sắc bén và tốc độ cắt chậm hơn.
Tính hàn: Hầu hết các loại đồng có thể được hàn thông qua hàn hồ quang vonfram khí (GTAW/TIG), hàn hồ quang kim loại khí (GMAW/MIG) và hàn đồng. Đồng nhôm có thể hàn được với các kim loại phụ thích hợp (ví dụ: ERCuAl-A2), trong khi đồng thiếc có thể cần nung nóng trước để tránh nứt.
1.6 Thuộc tính quan trọng khác
Không-có từ tính: Tất cả các loại đồng đều không có từ tính,{0}}thích hợp cho các ứng dụng điện và hàng không vũ trụ cần có từ tính trung hòa.
Tương thích sinh học: Một số loại đồng nhất định (ví dụ: đồng thiếc có hàm lượng chì thấp) tương thích sinh học, được sử dụng trong các thiết bị y tế (ví dụ: cấy ghép chỉnh hình, dụng cụ nha khoa) và thiết bị chế biến thực phẩm.
Kháng cáo thẩm mỹ: Đồ đồng truyền thống có màu nâu vàng ấm áp,-bẩn dần theo thời gian (phát triển một lớp oxit màu xanh lục), khiến nó trở nên phổ biến để làm điểm nhấn kiến trúc, tác phẩm điêu khắc và phần cứng trang trí.
2. Ứng dụng phổ biến nhất của đồ đồng
2.1 Máy móc và thiết bị công nghiệp
Vòng bi và ống lót: Khu vực ứng dụng lớn nhất. Đồng thiếc (C93200, C93700) và đồng chì (C94300) được sử dụng cho vòng bi tay áo, vòng đệm lực đẩy và ống lót trong động cơ, máy bơm và hộp số. Khả năng chịu được tải trọng cao, giữ lại chất bôi trơn và chống mài mòn khiến chúng trở nên lý tưởng cho các bộ phận quay và trượt.
Bánh răng và Cam: Đồng photphor (C54400) và đồng nhôm (C61400) được sử dụng cho các bánh răng, cam và bánh răng nhỏ-tốc độ thấp, tải-cao. Độ bền, khả năng chống mài mòn và khả năng hấp thụ sốc của chúng ngăn ngừa hư hỏng răng và đảm bảo hoạt động trơn tru.
Van và phụ kiện: Van đồng (van cổng, van bi, van một chiều) và các phụ kiện được sử dụng rộng rãi trong hệ thống ống nước, dầu khí và xử lý hóa chất. Đồng nhôm (C60800) và đồng phốt-pho (C51000) chống ăn mòn từ chất lỏng như nước biển, dầu và hóa chất.
2.2 Kỹ thuật hàng hải và ngoài khơi
Phần cứng hàng hải: Đồng là vật liệu được lựa chọn cho chân vịt thuyền, trục chân vịt, ổ trục bánh lái và các phụ kiện thân tàu (ví dụ: thanh chắn, tời, lan can). Khả năng chống ăn mòn biển và chống bám bẩn sinh học của nó đảm bảo độ bền trong môi trường nước mặn.
Công trình ngoài khơi: Đồng nhôm (C63000) được sử dụng cho các bộ phận của giàn khoan ngoài khơi (ví dụ: ốc vít, đầu nối, bộ trao đổi nhiệt) do độ bền cao và khả năng chống ăn mòn của nước biển cũng như nứt ăn mòn do ứng suất.
Thiết bị dưới biển: Van, máy bơm và cảm biến bằng đồng được sử dụng trong các hệ thống dầu khí dưới biển vì chúng có thể chịu được áp suất cao và nước biển ăn mòn.
2.3 Thiết bị điện và điện tử
Danh bạ và đầu nối điện: Đồng photphor (C52100, C54400) và đồng berili (C17200) được sử dụng cho các tiếp điểm điện, công tắc và đầu nối trong hệ thống phân phối điện, cầu dao và điện tử tiêu dùng. Độ dẫn điện cao, khả năng chống mỏi và đặc tính lò xo của chúng đảm bảo việc truyền dòng điện đáng tin cậy.
Lò xo: Đồng photphor (C51000) và đồng berili (C17500) lý tưởng cho các lò xo chính xác (ví dụ: tiếp điểm pin, lò xo rơle, lò xo nhạc cụ) do tính đàn hồi tuyệt vời, độ bền mỏi và khả năng chống ăn mòn.
Linh kiện máy biến áp và động cơ: Thanh cái, thiết bị đầu cuối và giá đỡ cuộn dây bằng đồng được sử dụng trong máy biến áp và động cơ vì tính dẫn điện và khả năng chịu nhiệt của chúng.
2.4 Ứng dụng kiến trúc và trang trí
Tác phẩm điêu khắc và tượng đài: Đồng thiếc truyền thống (C90300) là vật liệu được ưa chuộng cho các tác phẩm điêu khắc, tượng và tượng đài (ví dụ: Tượng Nữ thần Tự do). Khả năng đúc của nó cho phép tạo ra các thiết kế phức tạp và lớp gỉ tự nhiên (lớp oxit xanh) của nó phát triển theo thời gian, nâng cao tính thẩm mỹ.
Phần cứng kiến trúc: Tay nắm cửa, tay nắm, bản lề, lan can và đồ trang trí bằng đồng được sử dụng trong các tòa nhà dân cư và thương mại. Độ bền, khả năng chống ăn mòn và vẻ ngoài ấm áp khiến nó trở thành lựa chọn cao cấp cho kiến trúc-cao cấp.
Tấm lợp và tấm ốp: Đồng-đồng thiếc và đồng nhôm-được sử dụng làm tấm lợp và tấm ốp trong các tòa nhà lịch sử và công trình kiến trúc hiện đại. Khả năng chống ăn mòn và khả năng phát triển lớp gỉ độc đáo của chúng đảm bảo hiệu suất-lâu dài và sự hấp dẫn về mặt hình ảnh.
2.5 Ô tô và hàng không vũ trụ
Linh kiện ô tô: Ống lót, vòng bi và dẫn hướng van bằng đồng được sử dụng trong động cơ và hộp số. Đồng berili (C17200) được sử dụng cho các bộ phận có độ bền cao, chống ăn mòn- (ví dụ: bộ phận treo, bộ phận hệ thống phanh) trong các phương tiện hiệu suất cao.
Linh kiện hàng không vũ trụ: Đồng nhôm (C61400) và đồng berili (C17500) được sử dụng cho ốc vít, vòng bi và tiếp điểm điện trong ngành hàng không vũ trụ. Tỷ lệ độ bền-trên-trọng lượng cao, khả năng chống ăn mòn và đặc tính không-từ tính của chúng đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của máy bay và tàu vũ trụ.
2.6 Thiết bị chế biến thực phẩm và y tế{1}}
Thiết bị y tế: Hợp kim đồng tương thích sinh học (ví dụ: đồng thiếc có hàm lượng chì thấp) được sử dụng để cấy ghép chỉnh hình (ví dụ: khớp hông, thay khớp gối), dụng cụ nha khoa và dụng cụ phẫu thuật. Khả năng chống ăn mòn và khả năng tương thích sinh học của chúng đảm bảo tính an toàn và hiệu suất lâu dài-.
Thực phẩm-Thiết bị chế biến: Van đồng, máy bơm và các bộ phận băng tải được sử dụng trong chế biến thực phẩm và đồ uống. Khả năng chống ăn mòn và không{1}}độc tính của chúng (đối với các loại-không chứa chì) tuân thủ các quy định về an toàn thực phẩm (ví dụ: FDA, Vật liệu tiếp xúc với thực phẩm của EU).
2.7 Các ứng dụng khác
Nhạc cụ: Đồng được sử dụng cho các nhạc cụ bằng đồng (ví dụ: kèn, kèn trombone, tubas) và nhạc cụ gõ (ví dụ: chũm chọe, chuông). Đồng photphor và đồng thiếc tạo ra âm sắc phong phú, cộng hưởng do đặc tính âm học của chúng.
Tiền đúc: Trong lịch sử, đồng được sử dụng rộng rãi để làm tiền xu. Tiền xu hiện đại thường sử dụng hợp kim đồng (ví dụ: đồng-thiếc-kẽm) để tăng độ bền và khả năng chống mài mòn.
Công cụ và phần cứng: Các công cụ bằng đồng (ví dụ: cờ lê, tua vít) và phần cứng (ví dụ: đinh, ốc vít) được sử dụng trong môi trường ăn mòn (ví dụ: hàng hải, nhà máy hóa chất) nơi các công cụ bằng thép sẽ bị rỉ sét.
