कॉपर मिश्र धातु क्या है?

अधिकांश लोग "तांबा मिश्रधातु" के बारे में सोचते हैं और तुरंत पीतल या कांसे की कल्पना करते हैं। जो, निष्पक्ष - वे बड़े हैं। लेकिन कॉपर डेवलपमेंट एसोसिएशन के साथ पंजीकृत विभिन्न तांबे मिश्र धातु रचनाएँ लगभग 400+ हैं। कोई भी उन सभी का उपयोग नहीं करता. अधिकांश उद्योग लगभग 30-40 सामान्य मिश्रधातुओं पर चलता है। बाकी विशेष वस्तुएं या विरासती मिश्रधातुएं हैं जिन्हें अब कोई नहीं बनाता लेकिन फिर भी तकनीकी रूप से "पंजीकृत" हैं।

मिश्र धातु तांबा पहले स्थान पर क्यों?

शुद्ध तांबा - जिसे हम "व्यावसायिक रूप से शुद्ध तांबा" कहते हैं, जो वास्तव में 99.9%+ तांबा - होता है, नरम होता है। सचमुच मुलायम. यदि आप पर्याप्त जोर से दबाएंगे तो आप अपने नाखूनों से इसमें छेद कर सकते हैं। महान विद्युत चालकता (चांदी के बाद दूसरा), महान तापीय चालकता, उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध। लेकिन यांत्रिक गुण कमजोर हैं. एनील्ड तांबे के लिए तन्यता ताकत केवल 200-250 एमपीए की तरह है।

तुलना के लिए, संरचनात्मक स्टील 400-550 एमपीए है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु 500-600 एमपीए तक पहुंच सकती है। इसलिए शुद्ध तांबा संरचनात्मक अनुप्रयोगों या भार को संभालने के लिए आवश्यक किसी भी चीज़ के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं है।

इसके अलावा, जब आप इसे बनाने की कोशिश करते हैं तो शुद्ध तांबे का काम - पागलों की तरह कठोर हो जाता है। ठंडा काम करने से ताकत बढ़ती है लेकिन यह भंगुर हो जाता है। इससे पहले कि आप इस पर और अधिक काम कर सकें, आपको इसे एनील करना होगा (इसे नरम करने के लिए हीट ट्रीट करना होगा)। यह एक दर्द है.

इसलिए हम इसमें मिश्रधातु तत्व जोड़ते हैं:

बहुत अधिक चालकता का त्याग किए बिना शक्ति बढ़ाएँ

पहनने के प्रतिरोध में सुधार करें

मशीनीकरण में सुधार करें

रंग बदलें (कभी-कभी सौंदर्य संबंधी कारण मायने रखते हैं)

लागत कम करें (जस्ता तांबे की तुलना में काफी सस्ता है)

ट्रेड-ऑफ हमेशा चालकता है। अधिक मिश्रधातु तत्व जोड़ने पर चालकता कम हो जाती है। कोई निःशुल्क दोपहर का भोजन नहीं है.

मुख्य परिवार (यह तेजी से जटिल हो जाता है)

पीतल - तांबा + जस्ता:

संभवतः अधिकांश लोग इसे "तांबा मिश्रधातु" समझते हैं। रंग वैसा ही पीला-सुनहरा रंग है। जिंक की मात्रा 5% से लेकर 40% तक होती है।

कम -जस्ता वाले पीतल (20% से कम जस्ता) को "लाल पीतल" या "सोने का पानी चढ़ाने वाली धातु" कहा जाता है। अभी भी काफी तांबे जैसा दिख रहा है। गोला बारूद के आवरणों, वास्तुशिल्प ट्रिम, उस तरह की चीज़ों के लिए उपयोग किया जाता है।

मध्यम-जस्ता पीतल (20{5}}36% जस्ता) सामान्य हैं। कार्ट्रिज पीतल में 70% तांबा, 30% जस्ता होता है - यह संभवतः सबसे आम पीतल मिश्र धातु है। अच्छी फॉर्मेबिलिटी, अच्छी ताकत, मशीनें ठीक हैं।

उच्च -जस्ता पीतल (36% से अधिक जस्ता) मजबूत लेकिन कम लचीले होते हैं। मंट्ज़ धातु 60/40 तांबा {{5}जस्ता है। पुराने जमाने में इसका उपयोग नाव की परत चढ़ाने के लिए किया जाता था क्योंकि यह शुद्ध तांबे की तुलना में सस्ता होता है लेकिन फिर भी समुद्री जल के क्षरण को अच्छी तरह से रोकता है।

इसमें सीसे वाले पीतल भी होते हैं जहां वे मशीनीकरण में सुधार के लिए 1-3% सीसा मिलाते हैं। जब आप मशीनिंग कर रहे होते हैं तो सीसा छोटे-छोटे कण बनाता है जो चिप ब्रेकर की तरह काम करते हैं। आपके काटने के उपकरण के चारों ओर लपेटने वाले लंबे रेशेदार कर्ल बनाने के बजाय चिप्स को सफाई से तोड़ देता है।

लेकिन पर्यावरणीय नियमों के कारण सीसा युक्त ब्रास धीरे-धीरे समाप्त हो रहे हैं। अधिकांश स्थानों पर अब पीने के पानी के उपकरणों में सीसे पर प्रतिबंध लगा दिया गया है। इसलिए हर कोई इसके बजाय बिस्मथ या सिलिकॉन के साथ सीसा मुक्त विकल्पों पर स्विच कर रहा है। मशीनेबिलिटी उतनी अच्छी नहीं है लेकिन जो भी हो, नियम तो नियम हैं।

कांस्य - तांबा + टिन:

ऐतिहासिक रूप से कांस्य तांबा मिश्र धातु था। कांस्य युग और वह सब। टिन तांबे को अधिक कठोर और मजबूत बनाता है। प्राचीन लोहारों ने इसका पता लगभग 5000 वर्ष पहले ही लगा लिया था।

आधुनिक टिन कांस्य में आमतौर पर 4-12% टिन होता है। इससे अधिक और यह बहुत भंगुर हो जाता है। फॉस्फोर कांस्य थोड़ा फॉस्फोरस (0.1-0.5%) जोड़ता है जो पिघल को डीऑक्सीडाइज़ करता है और गुणों में सुधार करता है।

फॉस्फोर कांस्य में उत्कृष्ट वसंत गुण होते हैं। विद्युत संपर्क, स्विच, बियरिंग, बुशिंग के लिए उपयोग किया जाता है। मैंने C510 फॉस्फोर कांस्य के साथ काफी काम किया है - इसमें 5% टिन, 0.2% फॉस्फोरस, बाकी तांबा है। वसंत अनुप्रयोगों के लिए अच्छी सामग्री।

लेकिन "कांस्य" एक तरह से भ्रमित करने वाला शब्द बन गया है क्योंकि अब हम बहुत सी गैर-{0}}टिन तांबे की मिश्रधातुओं को "कांस्य" कहते हैं। एल्युमीनियम कांस्य में कोई टिन नहीं होता है - यह तांबा + एल्युमीनियम होता है। सिलिकॉन कांस्य तांबा + सिलिकॉन है। मैंगनीज कांस्य वास्तव में एक उच्च शक्ति वाला पीतल है (ज्यादातर तांबा - कुछ लोहे और मैंगनीज के साथ जस्ता)। शब्दावली गड़बड़ है.

एल्यूमिनियम कांस्य:

ये दिलचस्प हैं. तांबा + एल्युमीनियम, आमतौर पर 5-11% एल्युमीनियम। उनमें उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध है - समुद्री जल अनुप्रयोगों में स्टेनलेस स्टील से बेहतर। इसके अलावा अच्छी ताकत, अच्छा पहनने का प्रतिरोध।

समस्या यह है कि उन्हें ढालना और मशीन बनाना कठिन है। एल्युमीनियम आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है जिससे आपको सूक्ष्म संरचना में कठोर एल्युमीनियम ऑक्साइड कण मिलते हैं। ये कण काटने वाले औजारों को तेजी से खराब कर देते हैं। मैंने कार्बाइड आवेषण मशीनिंग एल्यूमीनियम कांस्य के माध्यम से जला दिया है। मज़ा नहीं है।

एल्युमीनियम कांस्य का उपयोग समुद्री अनुप्रयोगों - प्रोपेलर, पंप इम्पेलर, वाल्व बॉडी में बहुत अधिक किया जाता है। कहीं भी आपको समुद्री जल संक्षारण प्रतिरोध की आवश्यकता है। तेल एवं गैस उद्योग भी इसका उपयोग करता है।

तांबा-निकल (क्यूनिफर):

ये तांबा - निकल मिश्र धातु हैं, आमतौर पर 10% या 30% निकल। उत्कृष्ट समुद्री जल संक्षारण प्रतिरोध . 90-10 कप्रोनिकेल (90% तांबा, 10% निकल) का उपयोग जहाजों और अपतटीय प्लेटफार्मों पर समुद्री जल पाइपिंग के लिए किया जाता है।

1965 से अब तक अमेरिकी सिक्कों के लिए 70-30 कप्रोनिकेल का उपयोग किया जाता था (क्वार्टर, डाइम्स, आधा डॉलर)। चाँदी बहुत महँगी हो गई इसलिए उन्होंने तांबे के कोर पर कप्रोनिकेल चढ़ाना अपनाना शुरू कर दिया। सिक्के चांदी जैसे दिखते हैं लेकिन वास्तव में ज्यादातर तांबे और निकल के हैं।

मजेदार तथ्य: सिक्कों में मौजूद कप्रोनिकेल सभी प्रकार के संचालन और प्रभावों से सख्त हो जाता है। पुराने सिक्के नये सिक्कों की तुलना में अधिक कठोर होते हैं। आप इसे कठोरता परीक्षक से माप सकते हैं।

फीरोज़ा तांबा:

यह अजीब है. कॉपर + 1.5-2% बेरिलियम। ऐसा लगता है जैसे कुछ भी ठीक नहीं है? गलत।

बेरिलियम कॉपर को 1200°1400 MPa की क्षमता तक पहुंचने के लिए उम्र से पहले सख्त (वर्षा से सख्त) किया जा सकता है। यह कई स्टील्स से अधिक मजबूत है। साथ ही यह अच्छी विद्युत चालकता बरकरार रखता है - शुद्ध तांबे जितना अच्छा नहीं, लेकिन स्टील से कहीं बेहतर।

इसलिए इसका उपयोग विद्युत संपर्कों, स्प्रिंग्स, विस्फोटक वातावरण के लिए उपकरण (बेरिलियम कॉपर गैर-स्पार्किंग है), एयरोस्पेस कनेक्टर, सभी प्रकार के उच्च प्रदर्शन वाले सामान के लिए किया जाता है।

नकारात्मक पक्ष: बेरिलियम विषैला होता है। सचमुच विषैला. बेरिलियम की धूल या धुएं में सांस लेने से फेफड़ों की पुरानी बीमारी बेरिलियोसिस हो सकती है। इसलिए आपको बेरिलियम कॉपर की मशीनिंग या वेल्डिंग में अत्यधिक सावधानी बरतनी होगी। पूरे सौदे में अच्छे वेंटिलेशन, श्वसन सुरक्षा की आवश्यकता है।

इसके अलावा बेरिलियम भी महंगा है। जैसे सचमुच महँगा हो। बेरिलियम तांबे की कीमत मानक पीतल या कांस्य से 10-20 गुना अधिक है। आप इसका उपयोग केवल तभी करें जब आपको संपत्तियों की अत्यंत आवश्यकता हो।

मैंने बेरिलियम कॉपर के साथ कुछ बार काम किया है। यह पीतल की तरह अच्छी तरह से मशीन बनाता है। लेकिन आप धूल पैदा करने को लेकर पूरे समय संशय में रहते हैं। प्रत्येक चिप को एकत्र किया जाता है और उचित तरीके से उसका निपटान किया जाता है। गांड में दर्द है लेकिन जरूरी है.

मिश्रधातु वास्तव में कैसे काम करती है (धातुकर्म समय)

जब आप तांबे में तत्व जोड़ते हैं, तो वे या तो:

ठोस घोल में घोलें- परमाणु बस तांबे के क्रिस्टल जाली में मिल जाते हैं। पीतल में लगभग 35-36% जस्ता तक जस्ता के साथ ऐसा ही होता है। क्रिस्टल संरचना में जिंक परमाणु तांबे के परमाणुओं का स्थान लेते हैं। इससे ताकत बढ़ती है (ठोस घोल मजबूत होता है) लेकिन चालकता कम हो जाती है क्योंकि जिंक परमाणु इलेक्ट्रॉनों को बिखेर देते हैं।

दूसरे चरण का निर्माण करें- निश्चित सांद्रता से ऊपर, नई क्रिस्टल संरचनाएँ बनती हैं। 36% जस्ता से ऊपर पीतल में, आपको बीटा चरण मिलता है जो अल्फा चरण की तुलना में कठिन और अधिक भंगुर होता है। सूक्ष्म संरचना दो चरण (अल्फा + बीटा) बन जाती है और गुण महत्वपूर्ण रूप से बदल जाते हैं।

कणों के रूप में अवक्षेपित हो जाते हैंउम्र में - बेरिलियम कॉपर जैसे कठोर मिश्र धातु, जब आप इसे गर्म करते हैं तो बेरिलियम छोटे अवक्षेप कण बनाता है। ये कण अव्यवस्था की गति को रोकते हैं जिससे ताकत नाटकीय रूप से बढ़ जाती है। यह वर्षा का सख्त होना है और इसी से आपको अत्यधिक उच्च शक्तियाँ प्राप्त होती हैं।

सटीक सूक्ष्म संरचना संरचना और प्रसंस्करण पर निर्भर करती है। शीत कार्य, एनीलिंग तापमान, शीतलन दर, यह सब मायने रखता है।

मैंने 2007 में धातुकर्म की कक्षा ली थी? 2008? उन वर्षों में से एक. प्रोफेसर ने हमें विभिन्न तांबे की मिश्रधातुओं के मेटलोग्राफिक नमूने तैयार करने और उन्हें खोदने और माइक्रोस्कोप के नीचे देखने के लिए कहा। पीतल आसान - अच्छी अनाज संरचना थी। एल्युमीनियम कांस्य इन सभी अजीब चरणों और कठोर कणों की गड़बड़ी थी। वास्तव में वह परीक्षा प्रश्न विफल हो गया। इसे लेकर अब भी नाराजगी है.

प्रॉपर्टी और ट्रेडऑफ़्स

इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी:शुद्ध तांबा 100% IACS (इंटरनेशनल एनील्ड कॉपर स्टैंडर्ड) है। वह संदर्भ बिंदु है.

जिंक की मात्रा के आधार पर पीतल 25-40% IACS तक गिर जाता है। एल्युमीनियम कांस्य 7-15% IACS की तरह होते हैं। उम्र बढ़ने के बाद बेरिलियम कॉपर लगभग 20-25% IACS होता है।

इसलिए यदि आपको उच्च चालकता की आवश्यकता है, तो आप शुद्ध तांबे या शायद तांबे - चांदी मिश्र धातु का उपयोग करें। यदि आप कम चालकता को सहन कर सकते हैं, तो आप बेहतर यांत्रिक गुणों वाला मिश्र धातु चुन सकते हैं।

ऊष्मीय चालकता:समान ट्रेड{{0}ऑफ़. शुद्ध तांबा लगभग 390-400 W/m·K होता है। पीतल 100-150 W/m·K के समान है। एल्युमीनियम कांस्य 60-80 W/m·K है।

हीट सिंक और खाना पकाने के बर्तनों में शुद्ध तांबे या उच्च तांबे की मिश्रधातु का उपयोग किया जाता है। संरचनात्मक सामान कम चालकता वाले मिश्र धातुओं का उपयोग कर सकते हैं।

संक्षारण प्रतिरोध:तांबे की मिश्रधातुएं आम तौर पर वायुमंडलीय जंग का अच्छी तरह से विरोध करती हैं। वे एक सुरक्षात्मक पेटीना बनाते हैं (वह हरा ऑक्सीकरण जो आप पुरानी तांबे की छतों पर देखते हैं) जो आगे क्षरण को धीमा कर देता है।

समुद्री जल अधिक पेचीदा है. शुद्ध तांबा धीरे-धीरे लेकिन लगातार खराब होता है। समुद्री जल में एल्युमीनियम कांस्य और तांबा निकेल बहुत बेहतर होते हैं। पीतल कुछ स्थितियों में डीज़िनसिफिकेशन से पीड़ित हो सकता है - जस्ता छिद्रपूर्ण तांबे को पीछे छोड़ते हुए बाहर निकल जाता है। आपको अवरोधक पीतल मिश्र धातुओं की आवश्यकता है या समुद्री जल में पीतल से बचें।

मशीनीकरण:सीसायुक्त पीतल की मशीन खूबसूरती से। नि:शुल्क -कटिंग पीतल (C36000 - 61.5% तांबा, 35.5% जस्ता, 3% सीसा) स्वर्ण मानक है। मशीनेबिलिटी पैमाने पर इसे 100% रेटिंग दी गई है और बाकी सभी चीजों की तुलना इससे की जाती है।

शुद्ध तांबे की मशीनें भयानक हैं। बहुत नरम, बहुत चिपचिपा. आपको अपने काटने के उपकरण की सतह की ख़राब फिनिश और निर्मित किनारा मिलता है।

कठोर एल्युमीनियम ऑक्साइड कणों के कारण एल्युमीनियम कांस्य मशीनें बुरी तरह से खराब हो जाती हैं।

बेरिलियम कॉपर मशीनें अच्छी हैं लेकिन आपको विषाक्तता संबंधी चिंताओं से निपटना होगा।

लागत:शुद्ध तांबा आधार रेखा है. जस्ता सस्ता है इसलिए पीतल वास्तव में शुद्ध तांबे की तुलना में प्रति पाउंड सस्ता है, भले ही आप तांबे को "पतला" कर रहे हों।

टिन महंगा है इसलिए कांसे की कीमत अधिक है। निकेल महँगा है इसलिए तांबा-निकल की कीमत अधिक है। बेरिलियम अत्यधिक महंगा है इसलिए बेरिलियम तांबे की कीमत कहीं अधिक है।

2024-2025 तांबे की कीमत लगभग 8,000-10,000 डॉलर प्रति मीट्रिक टन उछल रही है। जिंक 2,500-3,000 डॉलर प्रति टन के बराबर है। इसलिए जिंक मिलाने से पैसे की बचत होती है। टिन 25,000-30,000 डॉलर प्रति टन है। टिन जोड़ने से लागत बढ़ जाती है।

सामग्री की लागत वाणिज्यिक उत्पादों में मिश्र धातु चयन के बहुत सारे निर्णयों को प्रेरित करती है।

सामान्य अनुप्रयोग (जहाँ आप वास्तव में यह सामग्री देखते हैं)

इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स:

तार और केबल - अधिकांशतः शुद्ध तांबा, कभी-कभी मजबूती के लिए तांबे की मिश्रधातु

बस बार्स - शुद्ध तांबा

मुद्रित सर्किट बोर्ड - फाइबरग्लास पर तांबे की पन्नी

कनेक्टर्स और संपर्क - फॉस्फोर कांस्य, बेरिलियम कॉपर

सेमीकंडक्टर चिप्स के लिए लीडफ्रेम - तांबा मिश्र धातु

पाइपलाइन और एचवीएसी:

पाइप और ट्यूब - शुद्ध तांबा (C12200 - "डीएचपी कॉपर" - डीऑक्सीडाइज़्ड उच्च फास्फोरस)

फिटिंग - पीतल (C36000 या सीसा-मुक्त समतुल्य)

हीट एक्सचेंजर्स - पीतल या तांबा -निकल

वाल्व - पीतल, कांस्य, कभी-कभी एल्यूमीनियम कांस्य

समुद्री:

प्रोपेलर - मैंगनीज कांस्य या एल्यूमीनियम कांस्य

समुद्री जल पाइपिंग - तांबा-निकल (90-10 या 70-30)

हल शीथिंग (ऐतिहासिक) - मंट्ज़ धातु या तांबा

फास्टनरों - सिलिकॉन कांस्य

यांत्रिक:

बियरिंग्स और बुशिंग - फॉस्फोर कांस्य, एल्यूमीनियम कांस्य

गियर्स - फॉस्फोर कांस्य, एल्यूमीनियम कांस्य

स्प्रिंग्स - फॉस्फोर कांस्य, बेरिलियम तांबा

वेल्डिंग युक्तियाँ - क्रोमियम कॉपर (उच्च -तापमान शक्ति के लिए तांबा + 0.5-1% क्रोमियम)

वास्तुशिल्प:

छत और क्लैडिंग - शुद्ध तांबा, हरे रंग का आवरण

दरवाजे का हार्डवेयर - पीतल, कांस्य

सजावटी तत्व - वांछित रंग और फिनिश के आधार पर विभिन्न तांबे की मिश्रधातुएँ

मोटर वाहन:

रेडिएटर्स - पीतल ट्यूब (पहले, अब ज्यादातर एल्युमीनियम होते हैं)

विद्युत वायरिंग - शुद्ध तांबा

बियरिंग्स - कांस्य, बाईमेटल (कांस्य युक्त स्टील)

ब्रेक लाइन्स - कॉपर-निकल

समस्याएँ और सीमाएँ

समस्या 1: तांबा महंगा और अस्थिर है

वैश्विक मांग के आधार पर तांबे की कीमतों में बेतहाशा उतार-चढ़ाव होता है। 2008 के वित्तीय संकट के दौरान, तांबा कुछ ही महीनों में $8,000/टन से गिरकर $3,000/टन पर आ गया। फिर यह वापस आ गया. 2021-2022 में COVID आपूर्ति श्रृंखला गड़बड़ी के दौरान, तांबा $10,{10}}/टन तक बढ़ गया।

यदि आप तांबे की मिश्र धातु से उत्पाद बना रहे हैं, तो कीमतों में ये उतार-चढ़ाव आपके मार्जिन को खत्म कर देते हैं। आपको या तो कमोडिटी बाज़ारों (जटिल और जोखिम भरा) पर बचाव करना होगा या लागत ग्राहकों पर डालनी होगी (जिन्हें मूल्य परिवर्तन पसंद नहीं है)।

इस वजह से कुछ उद्योगों ने तांबे से दूरी बना ली है। रेडिएटर्स में पीतल की जगह एल्युमीनियम आ गया है। कुछ प्लंबिंग (PEX ट्यूबिंग) में तांबे की जगह प्लास्टिक ने ले ली। हमेशा बेहतरी के लिए नहीं - मैं PEX पर दीर्घकालिक {{4}अवधि - पर भरोसा नहीं करता, लेकिन लागत निर्णयों को प्रेरित करती है।

समस्या 2: वजन

तांबा भारी होता है. घनत्व 8.96 ग्राम/सेमी³ है। 2.70 ग्राम/सेमी³ एल्यूमीनियम या 4.5 ग्राम/सेमी³ टाइटेनियम से तुलना करें।

एयरोस्पेस या ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए जहां वजन मायने रखता है, तांबे की मिश्र धातु नुकसानदेह है। जब तक आपको विद्युत या तापीय चालकता की बिल्कुल आवश्यकता न हो, आप हल्का पदार्थ चुनेंगे।

इलेक्ट्रिक वाहनों को मोटर और वायरिंग के लिए टन तांबे की आवश्यकता होती है। इससे वज़न बढ़ता है. इंजीनियर प्रदर्शन को बनाए रखते हुए तांबे के उपयोग को कम करने की कोशिश कर रहे हैं। हर जगह ट्रेडऑफ़।

समस्या 3: पर्यावरण नियम बदलते रहते हैं

पीतल में सीसा मानक हुआ करता था। अब यह अधिकांश प्लंबिंग अनुप्रयोगों में प्रतिबंधित या प्रतिबंधित है। प्लंबिंग उद्योग को सब कुछ सुधारना पड़ा।

अन्य तत्वों के बारे में भी चर्चा चल रही है। विषाक्तता के कारण बेरिलियम को सख्ती से नियंत्रित किया जाता है। कुछ लोग निकल एलर्जी के कारण उपभोक्ता उत्पादों में निकल को प्रतिबंधित करना चाहते हैं।

हर बार जब नियम बदलते हैं, तो निर्माताओं को सामग्रियों को पुन: योग्य बनाना पड़ता है और उत्पादों को संभावित रूप से नया डिज़ाइन करना पड़ता है। महँगा और समय लेने वाला।

समस्या 4: गैल्वेनिक संक्षारण

जब आप इलेक्ट्रोलाइट (जैसे समुद्री जल या नमी) की उपस्थिति में तांबे की मिश्र धातु को अन्य धातुओं से जोड़ते हैं, तो आपको गैल्वेनिक संक्षारण प्राप्त हो सकता है। कम उत्कृष्ट धातु का संक्षारण तेजी से होता है।

तांबा काफी उत्कृष्ट है (गैल्वेनिक श्रृंखला में उच्च) इसलिए यह आमतौर पर अन्य धातुओं के संक्षारण का कारण बनता है। यदि आप समुद्री वातावरण में तांबे के मिश्र धातु को एल्यूमीनियम या जस्ता से जोड़ते हैं, तो एल्यूमीनियम या जस्ता तेजी से खराब हो जाएगा।

इससे बचने के लिए आपको इंसुलेटिंग वॉशर, कोटिंग्स या सावधानीपूर्वक सामग्री चयन की आवश्यकता है। यह डिज़ाइन में एक सामान्य गलती है. मैंने देखा है कि एल्युमीनियम ब्रैकेट महीनों में खराब हो जाते हैं क्योंकि किसी इंजीनियर ने उन्हें बिना किसी अलगाव के कांस्य घटक से जोड़ दिया था।

समस्या 5: तनाव संक्षारण क्रैकिंग (एससीसी)

कुछ तांबे की मिश्र धातुएँ कुछ वातावरणों में तनाव संक्षारण दरार के प्रति संवेदनशील होती हैं। अमोनिया वातावरण में पीतल टूट सकता है। इसे "सीज़न क्रैकिंग" कहा जाता है क्योंकि यह पहली बार उष्णकटिबंधीय वातावरण (विघटित कार्बनिक पदार्थ से अमोनिया) में संग्रहीत पीतल कारतूस के मामलों में देखा गया था।

आपको सेवा परिवेश के प्रति जागरूक रहना होगा और उचित रूप से मिश्रधातु का चयन करना होगा। या अवशिष्ट तनाव को कम करने के लिए गठन के बाद भागों को तनावमुक्त करें। या आर्सेनिक या टिन जैसे अतिरिक्त पदार्थों के साथ अवरोधक मिश्र धातुओं का उपयोग करें जो एससीसी संवेदनशीलता को कम करते हैं।

समस्या 6: चुनौतियों से जुड़ना

तांबे की मिश्रधातुओं की वेल्डिंग करना मुश्किल हो सकता है। उच्च तापीय चालकता का मतलब है कि गर्मी तेजी से नष्ट हो जाती है - वेल्ड बनाने के लिए आपको उच्च शक्ति इनपुट की आवश्यकता होती है। एल्युमीनियम ऑक्साइड बनने के कारण एल्युमीनियम कांस्य को वेल्ड करना विशेष रूप से कठिन होता है।

तांबे की मिश्रधातुओं के लिए वेल्डिंग की तुलना में टांकना अक्सर आसान होता है। लेकिन टांकने के लिए विशिष्ट भराव धातुओं और फ्लक्स की आवश्यकता होती है। और आपको पहले से ही सब कुछ अच्छी तरह से साफ करना होगा अन्यथा ब्रेज़ जोड़ कमजोर हो जाएगा।

मेरे ब्रेक जोड़ ख़राब हो गए हैं क्योंकि किसी ने हिस्सों को ठीक से साफ़ नहीं किया है। ग्रीस या तेल संदूषण ब्रेज़ को गीला होने से रोकता है। जोड़ ठीक दिखता है लेकिन उसमें कोई ताकत नहीं है। समस्या निवारण के लिए दर्द.

समस्याओं के बावजूद हम अभी भी तांबे की मिश्रधातु का उपयोग क्यों करते हैं?

क्योंकि वे काम करते हैं. तांबे की मिश्रधातुओं का हजारों वर्षों पुराना एक सिद्ध ट्रैक रिकॉर्ड है। हम उनके व्यवहार को समझते हैं, हमने विनिर्माण प्रक्रियाएं स्थापित की हैं, रीसाइक्लिंग बुनियादी ढांचा मौजूद है।

विद्युत चालकता को हराना कठिन है - केवल चांदी बेहतर है और चांदी कहीं अधिक महंगी है। विद्युत अनुप्रयोगों के लिए, तांबा इस समय मूल रूप से अपूरणीय है।

समुद्री वातावरण में संक्षारण प्रतिरोध उत्कृष्ट है, विशेष रूप से तांबे -निकल और एल्यूमीनियम कांस्य के लिए। स्टील से बेहतर, एल्यूमीनियम से बेहतर। यदि आपको समुद्री जल प्रतिरोध की आवश्यकता है, तो तांबा मिश्र धातु आमतौर पर इसका उत्तर है।

इन्हें रीसायकल करना भी आसान है। तांबे और तांबे की मिश्रधातुओं को फिर से पिघलाया जा सकता है और बिना किसी गिरावट के अनिश्चित काल तक पुन: उपयोग किया जा सकता है। स्क्रैप का मूल्य इतना अधिक है कि संग्रहण और पुनर्चक्रण अर्थशास्त्र काम करता है। इसकी तुलना प्लास्टिक से करें जहां पुनर्चक्रण अक्सर आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं होता है।

दुनिया भर में उपयोग किया जाने वाला लगभग 50% तांबा पुनर्नवीनीकरण स्रोतों से आता है। यह अधिकांश अन्य सामग्रियों की तुलना में कहीं अधिक है।

विकल्प और दिशाएँ

कुछ अनुप्रयोगों में एल्युमीनियम तांबे की जगह ले रहा है।विद्युत पारेषण लाइनें लंबी दूरी के लिए तांबे के बजाय एल्यूमीनियम का उपयोग करती हैं क्योंकि वजन चालकता से अधिक मायने रखता है। रेडिएटर एल्यूमीनियम में बदल गए। कम तापीय चालकता लेकिन हल्का और सस्ता।

लेकिन एल्युमीनियम कभी भी इलेक्ट्रॉनिक्स या बिजली उत्पादन में तांबे की जगह पूरी तरह से नहीं ले पाएगा क्योंकि चालकता अंतर बहुत बड़ा है।

कार्बन सामग्री (ग्राफीन, कार्बन नैनोट्यूब) अंततः प्रतिस्पर्धा कर सकती हैंविशेष अनुप्रयोगों में. इनमें अत्यधिक उच्च विद्युत और तापीय चालकता हो सकती है। लेकिन हम अभी तक व्यावसायिक पैमाने पर नहीं हैं और शायद अगले एक दशक या उससे अधिक समय तक नहीं रहेंगे।

उन्नत मिश्र धातुएँ विकसित की जा रही हैं।कॉपर {{0}क्रोमियम -जिरकोनियम में उच्च शक्ति के साथ-साथ अच्छी चालकता भी होती है। कुछ ताँबा{3}}लोहा-फॉस्फोरस मिश्रधातुएँ दिलचस्प गुण संयोजन प्रस्तुत करती हैं। विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए मिश्र धातु रसायन विज्ञान को अनुकूलित करने में बहुत सारे शोध।

लेकिन ईमानदारी से? आज हम जिन मुख्य तांबे की मिश्रधातुओं का उपयोग करते हैं, वे - पीतल, कांस्य, तांबा {{1}निकल - लगभग 50-100+ वर्षों से हैं। वे करते हैं। उद्योग रूढ़िवादी है. जब तक स्विच करने का कोई बाध्यकारी कारण न हो, हम जो सिद्ध है उस पर कायम रहते हैं।

नई मिश्रधातुएँ अधिकतर विशिष्ट अनुप्रयोगों को भरती हैं जहाँ मानक मिश्रधातुएँ काफी काम नहीं करती हैं। जैसे बेरिलियम कॉपर ने गैर-स्पार्किंग उच्च-शक्ति वाले उपकरणों के लिए जगह बना ली है। लेकिन बड़ी मात्रा के अनुप्रयोग पारंपरिक मिश्र धातुओं का उपयोग करते हैं।

वास्तव में क्या महत्वपूर्ण है

यदि आप तांबे की मिश्रधातु से कुछ डिज़ाइन कर रहे हैं, तो यहाँ क्या मायने रखता है:

आपको वास्तव में किन संपत्तियों की आवश्यकता है?अधिक {{0}निर्दिष्ट न करें. यदि आपको संक्षारण प्रतिरोध की आवश्यकता है, लेकिन उच्च शक्ति की नहीं, तो महंगी उच्च शक्ति वाली मिश्र धातु न चुनें। सबसे सस्ता मिश्र धातु चुनें जो आवश्यकताओं को पूरा करता हो।

क्या आप कम चालकता सहन कर सकते हैं?यदि हां, तो आपके पास कहीं अधिक मिश्र धातु विकल्प हैं और आप लागत या यांत्रिक गुणों के लिए अनुकूलन कर सकते हैं।

सेवा वातावरण क्या है?संक्षारक? उच्च तापमान? घिसाव? यह किसी भी चीज़ से अधिक मिश्रधातु के चयन को प्रेरित करता है।

विनिर्माण विधि?कुछ मिश्रधातुएँ अच्छी ढलती हैं लेकिन मशीनी ख़राब होती हैं। कुछ मुद्रांकन के लिए बहुत अच्छे हैं लेकिन जाली नहीं बनाए जा सकते। अपनी प्रक्रिया से मिश्रधातु का मिलान करें।

वॉल्यूम क्या है?उच्च मात्रा के लिए, सामग्री लागत का अनुकूलन मायने रखता है। कम वॉल्यूम के लिए, जो भी आसानी से उपलब्ध हो उसका उपयोग करें, भले ही वह सबसे सस्ता विकल्प न हो।

जुड़ने की विधि?यदि आपको वेल्ड करने की आवश्यकता है, तो इसमें कुछ मिश्रधातुएँ समाप्त हो जाती हैं या विशेष प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।

अधिकांश इंजीनियरिंग सौदेबाजी और समझौतों के बारे में है। तांबे की मिश्र धातुएं अलग नहीं हैं। शायद ही कोई "सर्वश्रेष्ठ" मिश्र धातु हो - जो आपकी विशिष्ट आवश्यकताओं और बाधाओं के लिए सबसे उपयुक्त हो।

यह मेरी योजना से अधिक समय तक समाप्त हुआ। दोबारा।

संक्षिप्त संस्करण: विशिष्ट उपयोगों के लिए इसे मजबूत/कठोर/सस्ता/बेहतर बनाने के लिए तांबे की मिश्र धातु में तांबे के साथ-साथ अन्य सामग्री भी होती है। सैकड़ों मिश्रधातुएँ मौजूद हैं लेकिन अधिकांश अनुप्रयोग कुछ दर्जन सामान्य मिश्रधातुओं का उपयोग करते हैं। चालकता और यांत्रिक गुणों के बीच समझौता। इलेक्ट्रिकल, समुद्री, प्लंबिंग, मैकेनिकल अनुप्रयोगों के लिए अच्छा काम करता है। महँगा लेकिन पुन: प्रयोज्य। विकल्पों के बावजूद जल्द ही दूर नहीं होने वाला।

तांबे के मास्को खच्चर मग से कॉफी पीते समय लिखा। जो संभवतः तांबे की परत चढ़ा हुआ पीतल का है। या शायद सिर्फ तांबा चढ़ाया हुआ स्टील। मुझे वास्तव में जांच करनी चाहिए.

ओह, और यदि आप उन कठोर तांबा मिश्र धातुओं की मशीनिंग कर रहे हैं जिनका मैंने उल्लेख किया है - विशेष रूप से बेरिलियम तांबा या एल्यूमीनियम कांस्य - तो देखेंसिंकर ईडीएम. जब आप कठोर सामग्रियों के साथ काम कर रहे हों तो यह पारंपरिक मशीनिंग की तुलना में अधिक स्वच्छ है। कोई धूल नहीं, कोई घिसा-पिटा कार्बाइड इंसर्ट नहीं। सिर्फ यह कहते हुए।