Bí ẩn của hợp kim đồng thau: 15 bí mật ít được biết đến

Định nghĩa và đặc điểm của đồng thau đơn giản và ảnh hưởng của hàm lượng kẽm khác nhau đến hiệu suất của đồng thau.

Đồng thau đơn giản, còn được gọi là đồng thau thông thường, là hợp kim nhị phân của đồng và kẽm. Nhìn chung, đồng thau đơn giản có hàm lượng kẽm cao hơn có độ bền cao hơn nhưng độ dẻo tương đối thấp. Trong các ứng dụng công nghiệp, hàm lượng kẽm của đồng thau thường không quá 45%, vì hàm lượng kẽm quá cao sẽ khiến hợp kim trở nên giòn và hiệu suất sẽ giảm. Đồng thau có các tính chất cơ học khác nhau có thể thu được bằng cách thay đổi hàm lượng kẽm trong đồng thau. Ví dụ, đồng thau có hàm lượng kẽm trên 46% đến 50% không thể được xử lý dưới áp suất do đặc tính cứng và giòn của nó.

Sự kết hợp đa hợp kim của đồng thau đặc biệt, tạo ra những thay đổi về hiệu suất do các yếu tố khác nhau mang lại.

Để cải thiện tính năng của đồng thau, các kỹ sư đã giới thiệu các nguyên tố hợp kim khác, dẫn đến sự hình thành loại đồng thau đặc biệt. Các nguyên tố hợp kim thường được sử dụng này bao gồm silicon, nhôm, thiếc, chì, mangan, sắt và niken.

• Nhôm: Việc bổ sung nhôm có thể cải thiện cường độ chảy và khả năng chống ăn mòn của đồng thau, mặc dù nó sẽ làm giảm độ dẻo của nó một chút. Đồng thau chứa không quá 4% nhôm cho thấy các đặc tính toàn diện tuyệt vời và phù hợp để gia công và đúc.
• Thiếc: Thêm 1% thiếc có thể cải thiện đáng kể khả năng chống ăn mòn của nước biển và khí quyển biển của đồng thau, vì vậy nó được gọi là "đồng thau hải quân"; Thiếc cũng có thể cải thiện hiệu suất cắt của đồng thau.
• Chì: Mục đích chính của việc thêm chì vào đồng thau là để cải thiện hiệu suất cắt và cải thiện khả năng chống mài mòn, và chì ít ảnh hưởng đến độ bền của đồng thau.
• Mangan: Đồng thau mangan cho thấy các tính chất cơ học tốt, ổn định nhiệt và chống ăn mòn, và việc bổ sung nhôm có thể cải thiện hơn nữa các đặc tính của nó để tạo ra bề mặt đúc mịn.
• Silicon: Silicon có thể cải thiện đáng kể các tính chất cơ học, khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn của đồng thau. Đồng thau silicon có đặc tính đúc tốt và có thể hàn và cắt. Chủ yếu được sử dụng trong sản xuất các bộ phận máy móc tàu thủy và hóa chất.
• Sắt: Thêm sắt vào đồng thau và thêm một lượng nhỏ mangan có thể cải thiện nhiệt độ kết tinh lại của đồng thau và tinh chế hạt, cải thiện tính chất cơ học và làm cho đồng thau có độ bền cao, chống mài mòn và chống ăn mòn tuyệt vời trong khí quyển và nước biển, vì vậy đồng thau sắt có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận chịu ma sát và ăn mòn bởi nước biển.
• Niken: Niken có thể làm tăng nhiệt độ kết tinh lại của đồng thau và tinh chế hạt của nó, cải thiện tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn, đồng thời giảm xu hướng nứt ăn mòn do ứng suất. Đồng thau niken có đặc tính xử lý nhiệt tốt và được sử dụng rộng rãi trong ngành đóng tàu và sản xuất động cơ.

Nhiều mặt và tỷ lệ khác nhau của sự đa dạng thành phần đồng và kẽm.

Đồng thau thông thường không phải là một vật liệu đơn lẻ mà là hợp kim của đồng và kẽm với các tỷ lệ khác nhau, mang lại cho nó nhiều đặc tính khác nhau. Sự kết hợp giữa đồng và kẽm theo các tỷ lệ khác nhau làm cho đồng thau thông thường có nhiều thay đổi về hiệu suất và trở thành vật liệu không thể thiếu trong lĩnh vực kỹ thuật.

Đặc điểm và phương pháp xử lý phù hợp của đồng thau một pha và hai pha.

Khi hàm lượng kẽm trong đồng thau nhỏ hơn 39%, hợp kim có cấu trúc một pha và được gọi là đồng thau một pha. Loại đồng thau này có độ dẻo tuyệt vời, thích hợp cho việc gia công áp suất nóng và lạnh. Khi hàm lượng kẽm vượt quá 39%, hợp kim sẽ có cả dung dịch rắn một pha và đồng-kẽm, được gọi là đồng thau hai pha. Đồng thau hai pha được đặc trưng bởi độ dẻo ít hơn nhưng độ bền kéo cao hơn và do đó thích hợp cho xử lý áp suất nóng. Các kỹ sư có thể chọn đúng loại đồng thau thông dụng cho nhu cầu cụ thể của mình.

Mã đại diện của đồng thau thông thường.

Đồng thau thông thường được biểu thị dưới dạng "số H +", trong đó chữ "H" đại diện cho đồng thau và số sau đại diện cho phần khối lượng của đồng. Ví dụ: H68 đại diện cho đồng thau có 68% đồng và 32% kẽm. Đối với đồng thau đúc, chữ "Z" thường được thêm vào trước ký hiệu, chẳng hạn như ZH62. Danh pháp đơn giản và rõ ràng này giúp các kỹ sư nhanh chóng xác định được vật liệu họ cần.

Ứng dụng phân biệt biến dạng nguội và biến dạng nóng.

Trong kỹ thuật, đồng thau thông thường đóng vai trò quan trọng trong các quy trình gia công khác nhau. Trong trường hợp bình thường, đồng thau một pha thích hợp cho xử lý biến dạng nguội, trong khi đồng thau hai pha thích hợp cho xử lý biến dạng nóng. Sự khác biệt này phản ánh sự đa dạng của đồng thau thông thường và đảm bảo việc lựa chọn và ứng dụng vật liệu cho các nhu cầu kỹ thuật khác nhau.

Một loạt các ứng dụng.

Sự đa dạng và đặc tính tuyệt vời của đồng thau thông thường làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong kỹ thuật điện, nó được sử dụng để chế tạo dây, cáp và bảng mạch hiệu quả, đảm bảo truyền tín hiệu điện hiệu quả. Ngoài ra, đồng thau thông thường có vai trò quan trọng trong ngành sản xuất, được gia công thành nhiều bộ phận, đầu nối khác nhau, từ ngành công nghiệp ô tô đến lĩnh vực xây dựng, đồng thau thông thường đóng vai trò không thể thiếu.

Ưu điểm về hiệu suất, chẳng hạn như giá cả, độ bền và độ cứng cao, độ dẻo tốt, v.v.

Hợp kim đồng thau H59 thuộc họ đồng thau, giá thành gần gũi với người dân là một trong những ưu điểm đáng kể của nó. Nó hoạt động tốt về độ bền và độ cứng, có thể chịu được ngoại lực lớn, có độ dẻo tốt và vẫn có thể chịu được áp lực xử lý tốt ở trạng thái nóng. Điều này làm cho đồng thau H59 có nhiều ứng dụng trong sản xuất công nghiệp, phụ kiện phần cứng và các lĩnh vực khác. Ví dụ, trong sản xuất các bộ phận máy, bộ phận hàn và các sản phẩm đồng khác nhau, đồng thau H59 có thể phát huy những ưu điểm về hiệu suất độc đáo của nó.

Thiếu khả năng chống ăn mòn và phương pháp nâng.

Khả năng chống ăn mòn của đồng thau H59 ở mức trung bình, thấp hơn một chút so với một số hợp kim tiên tiến. Tuy nhiên, thông qua các biện pháp xử lý bề mặt hợp lý, khả năng chống ăn mòn của nó có thể được cải thiện một cách hiệu quả. Chẳng hạn như mạ kẽm, mạ niken hoặc phủ lớp phủ chống ăn mòn, những phương pháp này có thể làm cho đồng thau H59 phù hợp với nhiều ứng dụng hơn. Mặc dù khả năng chống ăn mòn không phải là điểm mạnh nhất của nó, nhưng đồng thau H59 là sự lựa chọn tiết kiệm chi phí trong nhiều môi trường không ăn mòn quá mức do hiệu quả chi phí của nó.

Tương phản với đồng thau H62.

Đồng thau H59 và đồng thau H62 có nhiều điểm tương đồng về hiệu suất, chẳng hạn như hiệu suất gia công tốt và khả năng chống ăn mòn nhất định. Nhưng cũng có những khác biệt đáng kể giữa hai loại này, đồng thau H62 thường chứa hàm lượng đồng cao hơn, khiến nó có tính dẫn điện và nhiệt tốt hơn ở một số khía cạnh, nhưng độ bền và độ cứng có thể giảm đôi chút. Về thành phần hóa học, hàm lượng đồng của đồng thau H59 nằm trong khoảng từ 57,0% đến 60,0% và hàm lượng kẽm cao hơn. Hàm lượng đồng trung bình của đồng thau H62 cao tới 62% và hàm lượng kẽm dư thừa. Trong lĩnh vực ứng dụng, đồng thau H59 thường được sử dụng trong các chi tiết máy, chi tiết hàn và các sản phẩm đồng trang trí vì có độ bền và độ cứng cao; Do có độ dẻo và độ bền tốt nên đồng thau H62 được sử dụng rộng rãi ở các bộ phận cần uốn cong như khớp nối ống nước, bộ tản nhiệt, v.v. Xét về hiệu suất quá trình, đúc đồng H59, cắt, hàn, gia công ép nóng, gia công ép nguội không phải là lời nói; Mặc dù đồng thau H62 cũng có những kỹ thuật tốt này, nhưng nó có nhiều khả năng tạo ra độ giòn nóng trong quá trình ép nóng và nhiệt độ xử lý cần phải được kiểm soát chặt chẽ.

Tính chất cơ học tốt và khả năng chống ăn mòn.

Đồng thau H90 và H96, là hợp kim đồng thau thông thường, thể hiện các tính chất cơ học tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn. Đồng thau H90 chứa hàm lượng đồng cao, có tính dẫn điện và nhiệt tốt, thường được sử dụng trong sản xuất các tiếp điểm điện, vật liệu cách điện và các bộ phận dẫn điện. Nó có đặc tính cơ học và đặc tính xử lý áp suất tuyệt vời, độ bền cao hơn một chút, hiệu suất xử lý bề mặt tốt, có thể được mạ vàng và tráng men, là vật liệu chính của vỏ đạn. Đồng thau H90 có chức năng cơ học vượt trội và khả năng chống ăn mòn, có thể chịu được quá trình ép nóng và lạnh, mạ thiếc đơn giản, chủ yếu được sử dụng trong vật liệu ống nóng lạnh tản nhiệt và đai sóng tản nhiệt. Đồng thau H96 chứa hàm lượng kẽm cao, khả năng gia công và chống mài mòn tốt, thường được sử dụng trong sản xuất các bộ phận cơ khí, van, ống và bu lông. Đồng thau H96 có đặc tính cơ học tuyệt vời, độ bền kéo ≥340 MPa, cường độ năng suất ≥180 MPa, độ giãn dài ≥30%, độ cứng 75-100 HB. Đồng thời, đồng thau H96 còn có những tính chất vật lý tốt như dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, độ dẫn điện khoảng 28% IACS, độ dẫn nhiệt khoảng 120 W/m. · K. Ngoài ra, đồng thau H96 có khả năng chống ăn mòn tốt, đặc biệt trong môi trường khí quyển và nước ngọt. Đồng thau H90 và H96 có đặc tính dẻo và gia công tốt, có thể được gia công thành nhiều hình dạng khác nhau của các bộ phận bằng cách rèn, kéo nguội, cán và các quy trình khác, thích hợp cho gia công phức tạp và gia công chính xác. Chúng có thể hoạt động ổn định trong thời gian dài trong môi trường ẩm ướt, axit hoặc kiềm và có thể chịu được nhiệt độ cao, mài mòn và mệt mỏi, phù hợp với nhiều môi trường làm việc khắc nghiệt.

Các lĩnh vực ứng dụng khác nhau, H90 thường được sử dụng trong lĩnh vực điện, H96 được sử dụng trong sản xuất cơ khí, v.v.

Đồng thau H90 thường được sử dụng trong lĩnh vực điện vì tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Ví dụ, sản xuất các tiếp điểm điện, vật liệu cách điện và các bộ phận dẫn điện. Đồng thau H96 thường được sử dụng trong lĩnh vực sản xuất cơ khí vì khả năng gia công tốt và chống mài mòn. Thanh hợp kim đồng thau H96 do có độ bền và độ dẻo cao nên thường được sử dụng trong sản xuất các bộ phận cơ khí, bánh răng, bu lông và các bộ phận khác đòi hỏi khả năng chống mài mòn. Ống hợp kim đồng thau H96 vì tính dẫn điện và chống ăn mòn tốt, được sử dụng rộng rãi trong điều hòa không khí, tủ lạnh và hệ thống đường ống thiết bị làm lạnh khác, nhưng cũng được sử dụng trong đóng tàu và thiết bị hóa học. Dải hợp kim đồng thau H96 được sử dụng phổ biến trong sản xuất linh kiện điện tử, đầu nối và các bộ phận trang trí. Tấm hợp kim đồng thau H96 được sử dụng trong sản xuất dụng cụ, tấm trang trí và các bộ phận cơ khí khác nhau.

Thành phần chi tiết, bao gồm đồng, kẽm và một lượng nhỏ tạp chất.

Thành phần chính của đồng thau H96 là đồng (Cu) và kẽm (Zn), trong đó hàm lượng đồng là 95,0%-97,0% và hàm lượng kẽm là 2,0%-4,0%. Nó cũng chứa một lượng nhỏ tạp chất, chẳng hạn như chì (Pb), sắt (Fe), nhôm (Al), v.v., và hàm lượng của nó thường nhỏ hơn 0,1%.

Tính chất cơ học, tính chất vật lý và các thông số chống ăn mòn.

Về tính chất cơ học, đồng thau H96 có những đặc tính tuyệt vời. Độ bền kéo ≥340 MPa, cường độ chảy ≥180 MPa, độ giãn dài ≥30%, độ cứng 75-100 HB. Về tính chất vật lý, đồng thau H96 có tính dẫn điện và nhiệt tốt, độ dẫn điện khoảng 28% IACS và độ dẫn nhiệt khoảng 120 W/m · K. Chống ăn mòn tốt, đặc biệt trong môi trường khí quyển và nước ngọt.

Ứng dụng các hình thức khác nhau trong các ngành công nghiệp khác nhau.

• Thanh hợp kim đồng thau H96 do có độ bền và độ dẻo cao nên thường được sử dụng trong sản xuất các bộ phận cơ khí, bánh răng, bu lông và các bộ phận khác đòi hỏi khả năng chống mài mòn. Phạm vi đường kính tiêu chuẩn thường nằm trong khoảng từ 3mm đến 100mm và chiều dài có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu.
• Ống hợp kim đồng thau H96 vì tính dẫn điện và chống ăn mòn tốt, được sử dụng rộng rãi trong điều hòa không khí, tủ lạnh và hệ thống đường ống thiết bị làm lạnh khác, nhưng cũng được sử dụng trong đóng tàu và thiết bị hóa học. Đường kính tiêu chuẩn dao động từ 6mm đến 200mm.
• Dải hợp kim đồng thau H96 được sử dụng phổ biến trong sản xuất linh kiện điện tử, đầu nối và các bộ phận trang trí. Độ dày tiêu chuẩn dao động từ 0,1mm đến 3 mm và chiều rộng có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu.
• Tấm hợp kim đồng thau H96 được sử dụng trong sản xuất dụng cụ, tấm trang trí và các bộ phận cơ khí khác nhau. Độ dày tiêu chuẩn dao động từ 0,2mm đến 10 mm, chiều rộng và chiều dài có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu của khách hàng.

Hợp kim đồng thau có giá trị môi trường đáng kể, chủ yếu là về khả năng tái chế của chúng. Là một vật liệu hợp kim, đồng thau có thể được tái chế sau khi sử dụng để giảm lãng phí tài nguyên và giảm gánh nặng cho môi trường.

Tái chế và tái sử dụng đồng thau thải không chỉ phù hợp với mục tiêu bảo vệ môi trường trong xã hội hiện đại mà còn hỗ trợ mạnh mẽ cho sự phát triển bền vững. Đồng thau thải có thể trải qua một loạt các quy trình xử lý, chẳng hạn như thu thập và phân loại, xử lý làm sạch, nghiền và nghiền, xử lý tách, nấu chảy và các bước khác để đạt được việc tái chế tài nguyên.

Trong giai đoạn thu gom và phân loại, các chất thải có chứa đồng thau, chẳng hạn như các bộ phận cơ khí và thiết bị điện tử cũ, được thu thập và các loại hợp kim đồng thau khác nhau được xác định. Xử lý làm sạch có thể loại bỏ bụi bẩn, dầu mỡ và các tạp chất khác trên bề mặt đồng thau và chuẩn bị cho quá trình xử lý tiếp theo. Nghiền và nghiền vật liệu đồng thau được chia thành từng mảnh nhỏ để dễ dàng phân tách và xử lý. Bằng các phương pháp tách thích hợp, chẳng hạn như tách từ, tuyển nổi, phân tích quang phổ, v.v., vật liệu đồng thau có thể được tách ra khỏi các tạp chất khác và các kim loại khác nhau. Cuối cùng, vật liệu đồng thau được đưa đến lò luyện để nấu chảy ở nhiệt độ cao nhằm loại bỏ tạp chất và thu được hợp kim đồng thau tái chế.

Đối với vật liệu hợp kim đồng thau thu hồi cũng cần tiến hành phân tích thành phần và kiểm tra chất lượng để đảm bảo đạt tiêu chuẩn để tái sử dụng. Tùy thuộc vào nhu cầu thị trường, các hợp kim đồng thau tái chế này có thể được tái sử dụng để sản xuất các sản phẩm đồng thau mới, tạo thành một chu trình khép kín và giảm hơn nữa sự phụ thuộc vào tài nguyên thiên nhiên.

Tóm lại, khả năng tái chế của hợp kim đồng thau khiến chúng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, góp phần xây dựng một xã hội bền vững.

Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học và công nghệ và sự phát triển không ngừng của các ngành công nghiệp khác nhau, lĩnh vực hoạt động và ứng dụng của hợp kim đồng thau sẽ tiếp tục mở rộng, mang lại những cơ hội mới cho tương lai.

Về mặt công nghệ, với sự tiến bộ không ngừng của nghiên cứu và phát triển vật liệu mới, hiệu suất của hợp kim đồng thau sẽ được cải thiện hơn nữa. Ví dụ, bằng cách thêm các nguyên tố hợp kim khác nhau, độ bền, khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn và các tính chất khác của đồng thau có thể được cải thiện để đáp ứng nhu cầu của nhiều ứng dụng hơn. Đồng thời, việc cải tiến quy trình sản xuất và phát triển sản xuất thông minh sẽ nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm của hợp kim đồng thau và giảm chi phí sản xuất.

Trong lĩnh vực ứng dụng, với sự phát triển không ngừng của ô tô, sản xuất cơ khí, thiết bị điện tử và các ngành công nghiệp khác, nhu cầu về hợp kim đồng thau chịu mài mòn có độ bền cao sẽ tiếp tục tăng. Ví dụ, trong ngành công nghiệp ô tô, với nhu cầu ngày càng tăng về các loại xe hạng nhẹ cũng như tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, việc ứng dụng hợp kim đồng thau chịu mài mòn có độ bền cao trong lĩnh vực phụ tùng ô tô sẽ tiếp tục được mở rộng. Trong ngành thiết bị điện tử, với sự tăng tốc của việc thay thế thiết bị điện tử, nhu cầu về hợp kim đồng thau có tính dẫn điện và nhiệt tốt sẽ tiếp tục tăng.

Ngoài ra, với việc tăng cường chính sách bảo vệ môi trường và cải thiện yêu cầu của người tiêu dùng về bảo vệ môi trường, quy trình sản xuất hợp kim đồng thau sẽ chú ý hơn đến việc bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng. Ví dụ, việc sử dụng năng lượng sạch, giảm phát thải chất thải và các công nghệ sản xuất xanh khác sẽ trở thành xu hướng phát triển quan trọng trong ngành hợp kim đồng thau trong tương lai.

Nói tóm lại, tương lai của hợp kim đồng thau đầy hứa hẹn, và việc mở rộng liên tục các lĩnh vực ứng dụng và hiệu suất sẽ mang lại những cơ hội và thách thức mới cho các ngành công nghiệp khác nhau.