Classificatie en eigenschappen van koper en koperlegeringen
Koper en koperlegeringen zijn een van de belangrijkste categorieën commerciële metalen. Ze bieden een breed scala aan eigenschappen, waaronder uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid, uitstekende corrosieweerstand, goede sterkte- en vermoeidheidsweerstand en uiterlijk. Ze kunnen gemakkelijk worden bewerkt, gesoldeerd en gelast.
Selectie van koper en koperlegeringen
De belangrijkste selectiecriteria voor koper en koperlegeringen zijn onder meer:
Elektrische geleidbaarheid: Koper is het meest geleidende technische metaal. Zilver of andere elementen kunnen worden toegevoegd om de sterkte, weerstand tegen verzachting of andere eigenschappen te vergroten zonder aanzienlijk verlies aan geleidbaarheid.
Thermische geleidbaarheid: Deze eigenschap is vergelijkbaar met elektrische geleidbaarheid. Koperlegeringen zijn nuttig voor deze eigenschap, waarbij een goede corrosieweerstand het verhoogde verlies aan geleidbaarheid door de legering compenseert.
Kleur en uiterlijk: Veel koperlegeringen hebben unieke kleuren die kunnen veranderen naarmate het object verwert. Voor de meeste legeringen is het gemakkelijk om oppervlakken op een hoog niveau voor te bereiden en te onderhouden, zelfs onder ongunstige corrosieomstandigheden. Veel legeringen worden gebruikt in decoratieve toepassingen, hetzij in hun oorspronkelijke vorm, hetzij na metaalbeplating. Deze legeringen zijn verkrijgbaar in specifieke kleuren, variërend van zalmroze voor koper, via geel, goud en groen, tot diep brons in verweerde omstandigheden. Blootstelling aan de atmosfeer zorgt voor een groene of bronzen afwerking, en op sommige productvormen zijn voorlegeringen beschikbaar.
Gemakkelijk te vervaardigen: De meeste legeringen kunnen gemakkelijk worden gegoten, warm of koud worden gevormd, machinaal bewerkt, samengevoegd, enz. Deze legeringen zijn vaak de standaard waarmee andere metalen worden vergeleken.
Legering eigenschappen
Veel legeringen zijn vast oplossingsversterkt, maar zijn gebaseerd op de koperkristalstructuur en hebben een goede ductiliteit. De meeste legeringen kunnen verder worden versterkt door koudvervormen, waardoor de trek- en vermoeiingssterkte wordt vergroot terwijl de bruikbare ductiliteit behouden blijft. Sommige legeringen kunnen door dispersie worden versterkt en andere kunnen door veroudering worden gehard tot zeer hoge sterkteniveaus.
verschillende soorten metaallegeringen
Koper is in wezen commercieel zuiver koper, dat gewoonlijk zeer zacht en taai is, met een totaal onzuiverheidsgehalte van maximaal ongeveer 0,7%. Deze materialen worden gebruikt vanwege hun elektrische en thermische geleidbaarheid, corrosieweerstand, uiterlijk en kleur, en verwerkingsgemak. Ze hebben de hoogste elektrische geleidbaarheid van alle technische metalen en zijn zeer taai, gemakkelijk te solderen en vaak te lassen. Typische toepassingen zijn onder meer elektrische bedrading en fittingen, verzamelrails, warmtewisselaars, daken, gevelbekleding, waterleidingen, luchtleidingen en procesapparatuur.
Legeringen met een hoog kopergehalte bevatten kleine hoeveelheden van verschillende legeringselementen zoals beryllium, chroom, zirkonium, tin, zilver, zwavel of ijzer. Deze elementen veranderen een of meer fundamentele eigenschappen van koper, zoals sterkte, kruipweerstand, verwerkbaarheid of soldeerbaarheid. De meeste toepassingen zijn vergelijkbaar met die hierboven gegeven voor koper, maar de toepassingsomstandigheden zijn extremer.
Messing is een koper-zinklegering die tot 45% zink bevat, met de mogelijke toevoeging van kleine hoeveelheden lood om de verwerkbaarheid te verbeteren en tin voor sterkte. Koper-zinklegeringen zijn eenfasig en bevatten tot ongeveer 37% zink in gesmede omstandigheden. Eenfasige legeringen hebben een uitstekende ductiliteit en worden doorgaans gebruikt in koudverwerkte omstandigheden voor een betere sterkte. Legeringen die meer dan ongeveer 37% zink bevatten, zijn duplexlegeringen en hebben een grotere sterkte dan eenfasige legeringen, maar een beperkte ductiliteit bij kamertemperatuur. Duplex messing wordt meestal gegoten of thermisch afgewerkt. Typische toepassingen van messing zijn constructie, getrokken en roterende containers en componenten, radiatorkernen en tanks, elektrische aansluitingen, stekkers en verlichtingsarmaturen, sloten, deurknoppen, naamplaatjes, loodgietersbeslag, bevestigingsmiddelen, patronen, cilinders voor pompsets.
Brons is een legering van koper en tin, plus minstens één van fosfor, aluminium, silicium, mangaan en nikkel. Deze legeringen kunnen een hoge sterkte bereiken en een goede corrosieweerstand hebben. Ze worden gebruikt in veren en armaturen, matrijzen voor het vormen van metaal, lagers, bussen, aansluitingen, contacten en connectoren, bouwaccessoires en -functies. Het gebruik van gegoten brons voor beelden is algemeen bekend.
Cupro-nikkel is een legering van koper en nikkel, die kleine hoeveelheden ijzer bevat en soms kleine hoeveelheden andere legeringen zoals chroom of tin. De legering heeft een uitstekende corrosieweerstand in water en wordt veel gebruikt in zeewatertoepassingen zoals warmtewisselaars, condensors, pompen en leidingsystemen, en scheepsrompbekleding.
Nikkelzilver bevat 55 – 65% koper gelegeerd met nikkel en zink, en soms wordt lood toegevoegd om de verwerkbaarheid te verbeteren. Deze legeringen zijn genoemd naar hun uiterlijk, dat lijkt op sterling zilver, hoewel ze geen zilver bevatten. Ze worden gebruikt in sieraden en naamplaatjes en als basis voor zilveren plaatjes (EPNS), als veren, sluitingen, munten, sleutels en camera-onderdelen.
