โดยทั่วไปทองแดงจะถูกจัดประเภทตามความบริสุทธิ์ สถานะการประมวลผล หรือองค์ประกอบของโลหะผสม- "สี่ประเภท" ที่อ้างอิงกันมากที่สุดในอุตสาหกรรมและการผลิตนั้นถูกกำหนดโดยความบริสุทธิ์และการใช้งาน ดังต่อไปนี้:
มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า "ทองแดงอิสระ-ทองแดง (OFC) หรือ "ทองแดงที่มีความแข็งด้วยไฟฟ้า" (ETP) ซึ่งเป็นทองแดงบริสุทธิ์ประเภทที่พบมากที่สุด (ความบริสุทธิ์มากกว่าหรือเท่ากับ 99.3%) นอกจากนี้ยังแบ่งย่อยออกเป็นเกรดต่างๆ (เช่น ASTM C11000, C10200) โดยพิจารณาจากสิ่งเจือปนปริมาณเล็กน้อย (เช่น ออกซิเจน ฟอสฟอรัส) ลักษณะสำคัญ: การนำไฟฟ้า/ความร้อนที่ดีเยี่ยม ความเหนียวสูง และขึ้นรูปได้ง่าย การใช้งานต่างๆ ได้แก่ การเดินสายไฟฟ้า แผงระบายความร้อน และท่อประปาน้ำจืด
ชุดย่อยของทองแดงบริสุทธิ์ระดับพรีเมี่ยมที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ- ( มากกว่าหรือเท่ากับ 99.995%) และมีปริมาณออกซิเจนน้อยที่สุด (<0.003%). Its low oxygen levels eliminate "hydrogen embrittlement" (cracking in high-temperature hydrogen environments) and maximize conductivity. Uses: high-performance electronics (e.g., semiconductor chips, microwave components), cryogenics, and medical devices (e.g., MRI machines).
ทองแดงผสมกับโลหะอื่นๆ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติเฉพาะ (เช่น ความแข็งแรง ความต้านทานการกัดกร่อน) โลหะผสมทองแดงที่พบมากที่สุด ได้แก่ :
ทองเหลือง: ทองแดง + สังกะสี (เช่น ทองเหลือง 60/40, C26000) – เหนียว แปรรูปได้ และ-คุ้มค่า; ใช้สำหรับวาล์ว อุปกรณ์ตกแต่ง และเครื่องดนตรี
สีบรอนซ์: ทองแดง + ดีบุก (บรอนซ์แบบดั้งเดิม) หรือทองแดง + อลูมิเนียม/นิกเกิล (บรอนซ์สมัยใหม่ เช่น อลูมิเนียมบรอนซ์ C60800) – แข็งแกร่ง ทนทานต่อการสึกหรอ- และทนต่อการกัดกร่อน- ใช้สำหรับตลับลูกปืน ใบพัดเรือ และเกียร์อุตสาหกรรม
ทองแดง-นิกเกิล (คิวโปรนิกเกิล): ทองแดง + นิกเกิล (เช่น 90/10 Cu-Ni, C70600) – ต้านทานการกัดกร่อนของน้ำทะเลได้ดีเยี่ยม ใช้สำหรับท่อเดินเรือ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และเหรียญกษาปณ์
ทองแดงรีไซเคิล คัดแยกตามความบริสุทธิ์และรูปแบบเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ แบ่งออกเป็นเกรด (เช่น #1 Bare Bright Copper, #2 Copper) ตามความสะอาด (เช่น การมีฉนวน การบัดกรี) และความบริสุทธิ์ เศษทองแดงยังคงรักษาคุณสมบัติของทองแดงบริสุทธิ์ส่วนใหญ่ไว้ และมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตที่ยั่งยืน เนื่องจากการรีไซเคิลทองแดงใช้พลังงานน้อยกว่าการขุดทองแดงใหม่ถึง 90%
ไม่มีทองแดงรูปแบบใดที่ "ดีกว่า" ที่เป็นสากล-ทางเลือกขึ้นอยู่กับข้อกำหนดหลักของแอปพลิเคชันเช่น การนำไฟฟ้า ความแข็งแรง ความต้านทานการกัดกร่อน และต้นทุน ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับสถานการณ์ทั่วไป:
สำหรับงานไฟฟ้า/ความร้อน: ทองแดงที่มีการนำออกซิเจนสูง-ฟรี- (OFHC) เหมาะที่สุดสำหรับความต้องการประสิทธิภาพสูง- (เช่น เซมิคอนดักเตอร์) เนื่องจากความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ-จะเพิ่มการนำไฟฟ้าได้สูงสุด สำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน (เช่น การเดินสายไฟในครัวเรือน) ทองแดงเชิงพาณิชย์ (CP) บริสุทธิ์ (เช่น ETP C11000) มีความคุ้มค่ามากกว่า-แต่ยังคงให้ค่าการนำไฟฟ้าที่เพียงพอ
สำหรับสภาพแวดล้อมที่เสี่ยงต่อการกัดกร่อน-: โลหะผสมทองแดง (เช่น ทองแดง-นิกเกิลสำหรับน้ำทะเล อลูมิเนียมบรอนซ์สำหรับสารเคมีอุตสาหกรรม) มีประสิทธิภาพเหนือกว่าทองแดงบริสุทธิ์ ซึ่งทำให้มัวหมองหรือกัดกร่อนในน้ำเค็ม/กรดแก่
เพื่อความแข็งแรงหรือต้านทานการสึกหรอ: โลหะผสมทองแดง (เช่น ทองแดง ทองเหลือง) ดีกว่าทองแดงบริสุทธิ์ ซึ่งมีความอ่อนและมีแนวโน้มที่จะเสียรูปภายใต้ภาระ ตัวอย่างเช่น อลูมิเนียมบรอนซ์ใช้สำหรับเกียร์งานหนัก-เนื่องจากมีความแข็งแกร่งกว่าทองแดงบริสุทธิ์ถึง 3–4 เท่า
เพื่อความยั่งยืนหรือต้นทุน: เศษทองแดงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ไม่สำคัญ- (เช่น ชิ้นส่วนไฟฟ้าเกรดต่ำ-) หากความต้องการความบริสุทธิ์ต่ำ เนื่องจากจะช่วยลดต้นทุนวัสดุและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
ในบรรดาทองแดงทุกประเภทโลหะผสมทองแดงมีความแข็งแกร่งกว่าทองแดงบริสุทธิ์-อย่างเห็นได้ชัดอลูมิเนียมบรอนซ์(โลหะผสมทองแดงประเภทหนึ่ง: ทองแดง + อลูมิเนียม มักเติมเหล็ก/นิกเกิล) เป็นวัสดุที่มีทองแดงทั่วไปแข็งแกร่งที่สุด- นี่คือรายละเอียดโดยละเอียด:
ทองแดงบริสุทธิ์ (CP/OFHC): อ่อนแอและอ่อน โดยมีความต้านทานแรงดึง ~220–300 MPa (สถานะอบอ่อน) และความต้านทานการสึกหรอต่ำ เสียรูปได้ง่ายภายใต้ภาระ จึงไม่เหมาะกับการใช้งานที่มีความแข็งแรงสูง-
โลหะผสมทองแดงทั่วไป (การเปรียบเทียบความแข็งแรง):
ความแข็งแรงสูงของอลูมิเนียมบรอนซ์มาจากโครงสร้างจุลภาค (สารประกอบระหว่างโลหะที่เกิดจากอลูมิเนียมและทองแดง) และความสามารถในการบำบัดด้วยความร้อน- มันถูกใช้ในการใช้งานที่มีความต้องการสูง เช่น แบริ่งของเครื่องจักรกลหนัก ส่วนประกอบแท่นขุดเจาะน้ำมันนอกชายฝั่ง และเกราะยานพาหนะทางทหาร- ซึ่งทองแดงบริสุทธิ์หรือโลหะผสมที่อ่อนกว่าจะล้มเหลวภายใต้ความเครียด
