Εισαγωγή - Φυσ. Μετ. με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Ε.Β=8,9g/cm 3 (χάλυβας=7,8g/cm 3 ) (αλουμίνιο 2,7g/cm 3 ) Σημείο τήξης 1084,6 C Πίνακας ηλεκτρικής και θερμικής αγωγιμότητας Πολύ καλός αγωγός του ηλεκτρισμού Πολύ καλός αγωγός της Θερμότητας με άμεση εκροή Θερμότητας. Αντιδιαβρωτικές ιδιότητες (χαλκός και τα κράματα του)
Εισαγωγή - Φυσ. Μετ. με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Έχει κοκκινωπό χρώμα και κρυσταλλώνεται στο FCC. Είναι επομένως όλκιμος και ελατός. Αρχιτεκτονικές λύσεις (πατίνα) Η ολίσθηση επιπέδων ατόμων πάνω σε ένα γειτονικό επίπεδο είναι ο μηχανισμός της πλαστικής Διαμόρφωσης Διεύθυνση Ολίσθησης Μετατόπιση της διαταραχής δύο επίπεδα δεξιά. Παραμόρφωση της περιοχής γύρω από τη διαταραχή Κίνηση διαταραχών
Εισαγωγή - Φυσ. Μετ. με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Στερεό διάλυμα Μηχανισμός Ενίσχυσης Το 90% των κραμάτων Cu είναι στερεά διαλύματα Σύγκριση διαμέτρων κραματικών στοιχείων
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Κράματα χαλκού
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr και μπρούτζοι Άλλα κράματα χαλκού με πυρίτιο με κασσίτερο με μόλυβδο Φωσφορούχοι μπρούτζοι Κατηγοριοποίηση Ψευδάργυρος Τιτανιούχος χαλκός Μολυβδούχος χαλκός και κράματα υψηλής περιεκτικότη τας σε χαλκό -Κάδμιο Χαλκόβηρύλιο χρώμιο
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Καθαρότητα 99,9%. Αν ο λιώσει κάτω από μη οξειδωτικές συνθήκες περιέχει ελάχιστα οξείδια. Η πιο δημοφιλής μορφή καθαρού χαλκού είναι η τυπική ηλεκτρικής ποιότητας (C11000) περιέχει 99,95% Cu, 0,03% Ο 2, και λιγότερο από 50 ppm μεταλλικές ακαθαρσίες. Scale length 250μm
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Οι ορείχαλκοι είναι κράματα χαλκού ψευδαργύρου. Σε γενικές γραμμές, έχουν καλή αντοχή και αντίσταση στη διάβρωση. Η δομή και οι ιδιότητες τους είναι συνάρτηση της περιεκτικότητας σε ψευδάργυρο. Τα κράματα που περιέχουν έως περίπου 35% ψευδάργυρο είναι κράματα μονοφασικά (στερεό διάλυμα ψευδαργύρου). Έχουν καλή αντοχή και ολκιμότητα, και ψυχρηλατούνται εύκολα. Η αντοχή των κραμάτων αυτών αυξάνει με την αύξηση της περιεκτικότητας σε ψευδάργυρο. Cu 97.0-98.0, Zn 1.9-3.0, Fe 0.05, Pb 0.02 Cu 89.0-90.0, Zn 8.9-11.0, Fe 0.05, Pb 0.05 Τα κράματα παρουσιάζουν μια σταδιακή αλλαγή στο χρώμα, από χρυσό κίτρινο σε κόκκινο, καθώς η περιεκτικότητα σε ψευδάργυρο αυξάνεται έως και 35% Οι ορείχαλκοι συχνά περιέχουν και μόλυβδο σε χαμηλές περιεκτικότητες, προκειμένου να βελτιωθεί η δυνατότητα μηχανουργικής κατεργασίας, έχουν εξαιρετική χυτευσιμότητα συνδυάζουν μηχανική αντοχή και αντοχή στη διάβρωση. Οι χυτοί ορείχαλκοι χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπως υδραυλικά είδη, εξαρτήματα και βαλβίδες χαμηλής πίεσης, γρανάζια, ρουλεμάν, διακοσμητικό υλικό κλπ.
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr πυριτίου Οι ορείχαλκοι πυριτίου ανήκουν στους ορείχαλκους υψηλών αντοχών. Περιέχουν max 20% ψευδάργυρο και max 6% πυρίτιο. Οι ορείχαλκοι πυριτίου είναι στερεά διαλύματα. Επιλέγονται συνήθως λόγω της υψηλής αντοχής τους και της καλής αντοχής σε διάβρωση. Η αγωγιμότητα τους είναι πολύ μικρότερη από εκείνη του χαλκού. Χρησιμοποιούνται για σώματα βαλβίδων όπου απαιτείται αντοχή σε διάβρωση και υψηλή μηχανική αντοχή. Nominal Composition: Cu 80.0-83.0, Si 3.4-5.4, Zn 12.0-13.0, Fe 0.20, Pb 0.30
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr με κασσίτερο Οι ορείχαλκοι με κασσίτερο χρησιμοποιούνται για αυξημένη αντοχή στη διάβρωση και ελαφρά υψηλότερη αντοχή από τον ορείχαλκο. Η περιεκτικότητα σε ψευδάργυρο κυμαίνεται από 2 έως 40%, και σε κασσίτερο από 0,2 έως 3,0%. Σε αυτές τις περιεκτικότητες ο κασσίτερος μειώνει την ευαισθησία του ορείχαλκου σε αποψευδαργύρωση (αποδόμηση ψευδαργύρου). Nominal Composition: Cu 59.0-62.0, Zn 36.7-40.0, Sn 0.5-1.0, Pb 0.20, Fe 0.10 Η αποψευδαργύρωση) είναι η επιλεκτική έκπλυση του ψευδαργύρου από τον ορείχαλκο αφήνοντας μια πορώδη δομή χαλκού. Αρσενικό, αντιμόνιο και φωσφόρος μειώνουν επίσης την ευαισθησία του ορείχαλκου για αποψευδαργύρωση. Οι ορείχαλκοι κασσίτερου είναι οικονομικοί και έχουν ελαφρώς καλύτερες ιδιότητες από τους ορείχαλκους. Έχουν καλή διαμορφωσιμότητα εν θερμώ. Οι ορείχαλκοι κασσίτερου χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές, όπως ακροδέκτες υψηλής αντοχής, ηλεκτρικές συνδέσεις, ελατήρια, μηχανολογικά προϊόντα ανθεκτικά στη διάβρωση, άξονες αντλίας κλπ.
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr με μόλυβδο Οι ορείχαλκοι με μόλυβδο παρουσιάζουν άριστη κατεργασιμότητα και αντοχή στη διάβρωση. Η κατεργασιμότητα σε σχέση με τον απλό ορείχαλκο αυξάνεται σημαντικά με την προσθήκη μολύβδου. Ο μόλυβδος ως προσθήκη στον ορείχαλκο λειτουργεί ως γρεζοκόπτης και λιπαντικό του εργαλείου κατεργασίας. Τα κράματα έχουν εξαιρετική κατεργασιμότητα, καλή αντοχή και αντοχή στη διάβρωση. Nominal Composition: Cu 59.0-64.0, Zn 34.5-40.0, Pb 0.8-1.4, Fe 0.10
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Τα κράματα κασσίτερου χαλκού είναι γνωστά για την αντοχή τους στη διάβρωση. Γλυπτά και προτομές η πλέον γνωστή εφαρμογή. Είναι ισχυρότερα και πιο όλκιμα από το κόκκινο και ημι κόκκινο ορείχαλκο. Έχουν υψηλή αντοχή στη φθορά. Ο μπρούντζος, με έως και 15,8% κασσίτερο είναι μονοφασικός. Ο μπρούντζος χρησιμοποιείται σε ρουλεμάν, γρανάζια, ελατήρια εμβόλων, βαλβίδες και διάφορα εξαρτήματα. Nominal Composition: Cu 88-90, Sn 10-12, Pb.50, Zn.50, Ni.50, P.30, Sb.20, Fe.15, S.05, Al.005
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Φωσφορούχοι μπρούτζοι Οι φωσφορούχοι μπρούτζοι, είναι κράματα που περιέχουν χαλκό, κασσίτερο και φώσφορο. Ο κασσίτερος κυμαίνεται μεταξύ 0,5 και 11% και ο φωσφόρος μεταξύ 0,01 έως 0,35%. Η προσθήκη του κασσιτέρου αυξάνει την αντίσταση στη διάβρωση και την αντοχή του κράματος. Ο φωσφόρος αυξάνει την αντοχή στη φθορά και ακαμψία του κράματος. Οι φωσφορούχοι μπρούτζοι έχουν θαυμάσιες ιδιότητες για εφαρμογές σε ελατήρια, υψηλή αντοχή σε κόπωση, εξαιρετική δυνατότητα διαμόρφωσης και συγκόλλησης, και υψηλή αντοχή στη διάβρωση. Nominal Composition: Cu 97.5-98.5, Sn 1.0-1.7, P 0.03-0.35, Zn 0.30, Fe 0.10, Pb, 0.05
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Τα κράματα χαλκού νικελίου είναι πολύ ανθεκτικά στη διάβρωση και θερμικά σταθερά. Περιέχουν από 2 έως 30% νικέλιο, ανάλογα με την εφαρμογή. Αυτά τα κράματα έχουν συνήθως ως προσθήκες σίδηρο, χρώμιο, νιόβιο, ή και μαγγάνιο για ακόμη μεγαλύτερη βελτίωση της αντοχής και της αντοχής στη διάβρωση. Nominal Composition: Cu 86.5, Ni 9.0-11.0, Fe 1.0-1.8, Zn 1.0, Mn 1.0, Pb 0.05 Είναι ουσιαστικά ανεπηρέαστοι από εργοδιάβρωση και εμφανίζουν υψηλή αντοχή στην οξείδωση σε ατμό και υγρό αέρα. Τα κράματα νικελίου χαλκού ακόμη και σε αυξημένες θερμοκρασίες έχουν μέτρια αντοχή. Τα κράματα με μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε νικέλιο είναι πολύ γνωστά για την αντοχή τους στη διάβρωση σε θαλασσινό νερό και την αντοχή τους σε θαλάσσια βιορύπανση. Χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπως τα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά προϊόντα, σωλήνες για πυκνωτές σε πλοία και σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, διάφορα θαλάσσια προϊόντα, συμπεριλαμβανομένων βαλβίδων, αντλιών, εξαρτημάτων και μανδυών για ύφαλα πλοίων.
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr με ψευδάργυρο Είναι κράματα που περιέχουν χαλκό, νικέλιο και ψευδάργυρο. Καλούνται, επίσης, ασημένιοι ορείχαλκοι λόγω της ασημένιας λάμψης τους. Έχουν μέτρια αντοχή και καλή αντοχή στη διάβρωση. Μπορούν να είναι μονοφασικά ή και διφασικά σε μεγαλύτερες περιεκτικότητες ψευδαργύρου Nominal Composition: Cu 86.5, Ni 9.0-11.0, Fe 1.0-1.8, Zn 1.0, Mn 1.0, Pb 0.05
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Το χαλκοαλουμίνιο χρησιμοποιείται γιατί συνδυάζει υψηλή αντοχή, εξαιρετική αντοχή σε διάβρωση και αντίσταση στη φθορά. Τα κράματα χαλκοαλουμινίου συνήθως περιέχουν 9-12% αλουμίνιο και έως 6% σίδηρο και νικέλιο. Σκληρύνεται με ένα συνδυασμό μεθόδων σκλήρυνσης: Στερεό διάλυμα, ψυχρηλασία και κατακρήμνιση μιάς φάσης πλούσιας σε σίδηρο. Τα κράματα με υψηλά ποσοστά αλουμινίου υφίσταντα βαφή και επαναφορά. Το χαλκοαλουμίνιο χρησιμοποιείται για εξαρτήματα ναυτικών χρήσεων, όξινο περιβάλλον και για χειρισμό βιομηχανικών υγρών. Nominal Composition: Cu 82.5, Al 9.7, Ni 4.9, Fe 2.9
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr κάδμιο Τα κράματα χαλκού καδμίου θεωρούνται κράματα υψηλής περιεκτικότητας σε χαλκό, περιέχουν 98-99% χαλκό, 0,1 έως 1,5% κάδμιο και μερικές φορές μικρές ποσότητες άλλων μετάλλων. Τα κράματα παρουσιάζουν αντίσταση σε διαμόρφωση σε υψηλές θερμοκρασίες. Τα κράματα χαλκού καδμίου χρησιμοποιούνται για σύρματα για τρόλεϊ διότι είναι εξαιρετικά ανθεκτικά σε διάβρωση τόξου. Κατά την διάρκεια του σχηματίζεται ένα συνεκτικό και εξαιρετικά ανθεκτικό οξείδιο πάνω στην επιφάνεια του σύρματος και το προστατεύει από τη διάβρωση.
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr -Βηρύλιο Κράματα βηρυλλίου χαλκού χρησιμοποιούνται για την υψηλή αντοχή τους και την καλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Υπάρχουν δύο ομάδες των κραμάτων χαλκού βηρυλλίου, τα κράματα υψηλής αντοχής και τα κράματα υψηλής αγωγιμότητας. Τα κράματα διαμόρφωσης υψηλής αντοχής περιέχουν 1,6 έως 2,0% βηρύλλιο και περίπου 0,3% κοβάλτιο. Τα κράματα χύτευσης υψηλής αντοχής έχουν βηρύλλιο έως 2,7%. Τα κράματα υψηλής αγωγιμότητας περιέχουν 0,2-0,7% βηρύλλιο και μεγαλύτερες ποσότητες νικελίου και κοβαλτίου Από τα λίγα κράματα χαλκού που υφίστανται θερμική κατεργασία. Ζώνες GP, μετασταθής Γάμα φάση συνεκτική Χύτευση, έλαση εν θερμώ ανόπτηση ψυχρηλασία και ανόπτηση για μείωση του μεγέθους του κόκκου
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr -χρώμιο Τα κράματα χαλκού χρωμίου είναι κράματα υψηλής περιεκτικότητας σε χαλκό με περιεκτικότητες 0,6 έως 1,2% Cr. Τα κράματα χαλκού χρωμίου χρησιμοποιούνται για την υψηλή αντοχή τους, την αντοχή στη διάβρωση και την ηλεκτρική αγωγιμότητα. Τα κράματα χαλκού χρωμίου ενισχύονται με θερμική κατεργασία γήρανσης. Η αντοχή τους είναι σχεδόν διπλάσια από αυτή του καθαρού χαλκού και η αγωγιμότητα του παραμένει υψηλή, στο 85% του καθαρού χαλκού Η αντοχή τους σε διάβρωση είναι καλύτερη από εκείνη του καθαρού χαλκού επειδή το χρώμιο βελτιώνει τις χημικές ιδιότητες του στρώματος του προστατευτικού οξειδίου. Scale length 500μm
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Τα κράματα Cu-Ti παρόλο είναι γνωστά από παλιά βρίσκονται τελευταία στο επίκεντρο της προσοχής ως υπερυψηλής αντοχής αγώγιμα υλικά. Ουσιαστικά επανέρχονται και αντικαθιστούν το συμβατικό Cu-Be για λόγους υγείας καθώς η βιομηχανία παραγωγής Cu-Be προκαλεί σοβαρά περιβαλλοντικά προβλήματα. Σε ποσοστά Ti μέχρι 5% υφίστανται θερμική κατεργασία ενίσχυσης με γήρανση. Nominal Composition: Cu, 4Ti
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Εφαρμογές: Αρχιτεκτονική Φυσική Πατίνα Χρωματολόγιο φυσικής οξείδωσης Design Handbook http://www.copper.org/applications/architect ure
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Εφαρμογές: Ηλεκτρικές Καλώδια Επαφές βαρέος τύπου (Busbars) Εφαρμογές υψηλής ισχύος (αλεξικέραυνα, γειώσεις)
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Εφαρμογές: Σωλήνες και εξαρτήματα Σωλήνες υδραυλικοί Εξαρτήματα υδραυλικού
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Εφαρμογές: Προϊόντα για τη βιομηχανία, την ναυτιλία. ταχείας κοπής (χυτοί ή διαμόρφωσης) Σφυρήλατα χαλκού και ορειχάλκου Χάλκινα Ρουλεμάν (μανδύας) ναυτιλιακών χρήσεων Κράματα βιομηχανικών χρήσεων Εφαρμογές κέρματα Ευρώ κράμα πυρήνα 2 ευρω και δακτυλίου 1 ευρώ clad CuZn20Ni5/CuNi12/ CuZn20Ni5 Κράμα πυρήνα 1 ευρω και δαχτυλίου 2 ευρω CuNi25 Κράμα 1,2,5 λεπτών: χάλυβας επιχαλκωμένος Κράμα 10,20,50 λεπτών:(cual5zn5sn)
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Εφαρμογές: Σωλήνες LPG, NG Πλεονεκτήματα του χαλκού Πλεονεκτήματα από τη χρήση του χαλκού για συστήματα διανομής αερίων καυσίμων: Χαμηλότερη συνολικό κόστος εγκατάστασης Χαμηλότερη κόστος μεταξύ ευκάμπτων υλικών Το ευκολότερο σύστημα για εγκατάσταση Μεγάλη εξοικονόμηση (σε εργατικό κόστος) σε σχέση με σωλήνα χάλυβα Οικονομικό τόσο για συστήματα χαμηλής όσο και υψηλής πίεσης Πιστοποιημένο υλικό ΑSTM Δεν απαιτεί ειδικά εργαλεία για τον κατασκευαστή ή ειδική εκπαίδευση Ημι-άκαμπτο υλικό Καθολική διαθεσιμότητα σε όλο τον κόσμο Ελαφρύτερο από τον σωλήνα χάλυβα
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Εφαρμογές: Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα επιτυγχάνουν μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και των εκπομπών ρύπων άρα γίνονται όλο και πιο ελκυστικά. Παραδοσιακά, οι μόνιμοι μαγνήτες (IPM Internal Permanent Magnet) χρησιμοποιούνται στη σχεδίαση του κινητήρα. Παρέχουν μεγάλη ροπή και υψηλή απόδοση αλλά έχουν ορισμένα μειονεκτήματα. Οι απώλειες μπορεί να είναι σημαντικές και απαιτούν ακριβούς controlers οι οποίοι χρησιμοποιούν σπάνιες γαίες. Μια πιθανή εναλλακτική λύση για το IPM είναι ο επαγωγικός κινητήρας. Οι επαγωγικοί κινητήρες έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε οχήματα παραγωγής. Έχουν συγκρίσιμη ροπή και απόδοση και ένα στιβαρό, ανθεκτικό σχεδιασμό. Οι επαγωγικοί κινητήρες δεν υφίστανται απώλειες λόγω ωμικής αντίστασης κατά την περιστροφή του κινητήρα και δεν χάνουν την αποτελεσματικότητα τους κατά την διάρκεια της υψηλής ταχύτητας ή σε συνθήκες χαμηλής ροπής. Με αυτόν τον τρόπο καθίστανται κατάλληλοι για υβριδικά και ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Η αντικατάσταση ενός ρότορα αλουμινίου με ένα ρότορα χαλκού αυξάνει τα πλεονεκτήματα ενός επαγωγικού κινητήρα. Ο χαλκός μειώνει τις ηλεκτρικές απώλειες, οδηγώντας σε μικρότερους και πιο αποτελεσμα-τικούς κινητήρες. Οι αυτοκινητοβιομηχανίες έχουν πειραματιστεί με ρότορες χαλκού, αλλά και με μια αποτελεσματική και υψηλής παραγωγικότητας διαδικασία, όπως χύτευση σε μεταλλικά καλούπια.
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Καθαρός χαλκός Κράματα που υφίστανται θερμική κατεργασία Υψηλές αντοχές Aντοχές στη διάβρωση (ακόμη και ειδικών συνθηκών) Κράματα Διαμόρφωσης Κράματα χύτευσης Μονοφασικά κράματα Έρευνα-Εξέλιξη Εφαρμογή προηγμένων τεχνολογιών
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Καθαρός χαλκός Κράματα που υφίστανται θερμική κατεργασία Υψηλές αντοχές Aντοχές στη διάβρωση (ακόμη και ειδικών συνθηκών) Κράματα Διαμόρφωσης Κράματα χύτευσης Μονοφασικά κράματα Έρευνα-Εξέλιξη Εφαρμογή προηγμένων τεχνολογιών
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Καθαρός χαλκός Κράματα που υφίστανται θερμική κατεργασία Υψηλές αντοχές Aντοχές στη διάβρωση (ακόμη και ειδικών συνθηκών) Κράματα Διαμόρφωσης Κράματα χύτευσης Μονοφασικά κράματα Έρευνα-Εξέλιξη Εφαρμογή προηγμένων τεχνολογιών
με Si με Sn με Pb με P με Zn με Cd με Cr Καθαρός χαλκός Κράματα που υφίστανται θερμική κατεργασία Υψηλές αντοχές Αντοχές στη διάβρωση (ακόμη και ειδικών συνθηκών) Κράματα Διαμόρφωσης Κράματα χύτευσης Μονοφασικά κράματα Έρευνα Εφαρμογή προηγμένων τεχνολογιών