EN
C19400 ทองแดงรูปแถบคืออะไร? องค์ประกอบ มาตรฐาน และการใช้งาน
หากคุณซื้อแผ่นทองแดงสำหรับใช้ในขั้วต่อ ขั้วปลาย หรือโครงนำไฟฟ้า คุณอาจเคยเห็นรหัสโลหะผสม C19400 ระบุไว้เคียงคู่กับทองแดงบริสุทธิ์และทองเหลือง โดยมักมีราคาใกล้เคียงกัน แต่คุณสมบัติทางเทคนิคนั้นแตกต่างกันอย่างมากบทความนี้จะกล่าวถึงองค์ประกอบที่แท้จริงของโลหะผสมชนิดนี้ วิธีการระบุชื่อโลหะผสมดังกล่าวตามมาตรฐานต่าง ๆ และตำแหน่งที่เหมาะสมของวัสดุนี้ในการจัดทำรายการวัสดุที่พิจารณาใช้งาน
โลหะผสมทองแดงที่มีองค์ประกอบหลักคือเหล็ก 2%
C19400 เป็นโลหะผสมที่มีทองแดงสูง ซึ่งประกอบด้วยเหล็กประมาณ 2.1–2.6% โดยมีฟอสฟอรัสและสังกะสีในปริมาณเล็กน้อย ธาตุเหล็กไม่ละลายอย่างสมบูรณ์ลงในโครงสร้างของทองแดง แต่จะเกิดเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งทำหน้าที่ขัดขวางการเคลื่อนที่ของขอบเขตการเลื่อน (dislocation) และชะลอการเติบโตของเม็ดผลึกขณะให้ความร้อน ฟอสฟอรัสทำหน้าที่กำจัดออกซิเจนออกจากหลอมละลาย และช่วยควบคุมขนาดของอนุภาคเหล่านั้น ส่วนสังกะสีช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการเกิดเส้นใยดีบุก (tin whisker) และลดการอ่อนตัวหลังการชุบผิว
ผลลัพธ์เชิงปฏิบัติคือวัสดุชนิดนี้ยังคงรักษาความสามารถในการนำไฟฟ้าของทองแดงไว้ได้มาก ขณะเดียวกันก็มีสมบัติเชิงกลใกล้เคียงกับโลหะผสมโครงสร้างมากขึ้น วัสดุนี้มักเรียกกันโดยทั่วไปว่า ทองแดงผสมเหล็ก บรอนซ์ผสมเหล็ก หรือจากชื่อตามมาตรฐานยุโรปว่า CuFe2P
การระบุชื่อตามมาตรฐานต่าง ๆ
โลหะผสมชนิดเดียวกันนี้มีการระบุชื่อภายใต้ระบบการตั้งชื่ออย่างน้อยสี่แบบ หากท่านเปรียบเทียบใบเสนอราคาจากภูมิภาคต่าง ๆ ชื่อเหล่านี้ถือว่าเทียบเท่ากันสำหรับวัตถุประสงค์ส่วนใหญ่
มาตรฐาน |
การระบุชื่อ |
ข้อมูลจำเพาะ |
ภาค |
UNS / ASTM |
C19400 |
ASTM B465 |
อเมริกาเหนือ |
EN |
CuFe2P / CW107C |
EN 1652, EN 1654 |
ยุโรป |
JIS |
C1940 |
JIS H3100, JIS H3130 |
ญี่ปุ่น |
GB/T |
C19400 (TFe2.5) |
GB/T 2059 |
จีน |
โปรดทราบว่ามาตรฐาน ASTM B465 ครอบคลุมผลิตภัณฑ์ประเภทแผ่น แผ่นบาง แถบ และแท่งกลมที่ผ่านการรีด ขณะที่มาตรฐาน EN 1652 และ EN 1654 แยกผลิตภัณฑ์ทั่วไปออกจากวัสดุที่ใช้สำหรับสปริงและข้อต่ออย่างชัดเจน เมื่อแบบแปลนระบุให้ใช้มาตรฐาน EN 1654 ความแข็ง (temper) และข้อกำหนดด้านการดัดจะเข้มงวดกว่ามาตรฐานทั่วไป ดังนั้นจึงควรระบุมาตรฐานที่ใช้ไว้ให้ชัดเจน ไม่เพียงแต่ระบุเลขรหัสโลหะผสมเท่านั้นเมื่อส่งคำขอข้อมูล
องค์ประกอบทางเคมี
ขีดจำกัดตามมาตรฐาน ASTM B465 หน่วยเป็นร้อยละโดยน้ำหนัก:
ธาตุ |
เนื้อหา (%) |
หน้าที่การทำงาน |
ทองแดง (รวมเงิน) |
ไม่น้อยกว่า 97.0 |
โลหะพื้นฐาน — ความสามารถในการนำไฟฟ้า |
Fe |
2.1 – 2.6 |
การเสริมแรงด้วยการกระจายตัว (dispersion strengthening) และความต้านทานการอ่อนตัว |
P |
0.015 – 0.15 |
สารทำให้โลหะบริสุทธิ์ (deoxidiser) ควบคุมขนาดของอนุภาค |
Zn |
0.05 – 0.20 |
ปรับปรุงคุณสมบัติการชุบโลหะและพฤติกรรมของเส้นใยโลหะ |
PB |
ไม่เกิน 0.03 |
ขีดจำกัดสิ่งเจือปน |
คุณสมบัติทางกายภาพ
คุณสมบัติ |
เมตริก |
อิมพีเรียล |
ความหนาแน่น |
8.78 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร |
0.317 ปอนด์/ลูกบาศก์นิ้ว |
ความนำไฟฟ้า |
60 – 65% ของค่าการนำไฟฟ้ามาตรฐาน (IACS) |
60 – 65% ของค่าการนำไฟฟ้ามาตรฐาน (IACS) |
ความนำความร้อน |
ประมาณ 260 วัตต์/(เมตร·เคลวิน) |
ประมาณ 150 บีทูยู/(ฟุต·ชั่วโมง·องศาฟาเรนไฮต์) |
โมดูลัสของความยืดหยุ่น |
121 กิกาพาสคาล |
17,500 กิโลปอนด์ต่อตารางนิ้ว |
การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (ที่อุณหภูมิ 20–300°C) |
ประมาณ 16.5 × 10⁻⁶ ต่อกลัดเชน |
ประมาณ 9.2 × 10⁻⁶ ต่อฟาร์เรนไฮต์ |
ความแข็งแรงดึง (ช่วงการอบอ่อน) |
310 – 550 เมกะปาสคาล |
45 – 80 กิโลปอนด์ต่อตารางนิ้ว |
ตัวเลขสองค่าอธิบายความนิยมของโลหะผสมชนิดนี้เป็นส่วนใหญ่ ค่าการนำไฟฟ้าที่ 60–65% IACS มีค่าสูงกว่าทองเหลืองเกรด C26000 ประมาณ 2.5 เท่า และความแข็งแรงดึงในสถานะที่ผ่านการอบอ่อนอย่างเข้มข้นนั้นสูงกว่าค่าที่ทองแดงบริสุทธิ์จะสามารถทำได้มาก นอกจากนี้ สิ่งที่สำคัญไม่แพ้กันคือ โลหะผสม C19400 ยังคงรักษาความแข็งแรงไว้ได้หลังจากผ่านกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์และกระบวนการอบแห้งหลังการชุบ ซึ่งในกรณีของทองแดงบริสุทธิ์นั้นจะเริ่มเกิดการแอนนีล รายละเอียดพฤติกรรมดังกล่าวจะเป็นหัวข้อของบทความถัดไปในชุดนี้