חומרי נחושת נפוצים כוללים: פְּלִיז (סגסוגת המורכבת מנחושת ואבץ), קופרוניקל (סגסוגת המורכבת מנחושת וניקל), סגסוגות ברונזה המורכבות מנחושת ויסודות מלבד אבץ וניקל, כולל ברונזה פח וברונזה אלומיניום, ונחושת אדומה בעלת תכולת נחושת גבוהה במיוחד, שתכולת הטומאה הכוללת נשלטת בפנים 1%.
1. פְּלִיז
סגסוגות נחושת עם אבץ כתוסף העיקרי בעלות צבע צהוב יפה והן מכונה בדרך כלל פליז. סגסוגות בינאריות של נחושת-אבץ נקראות פליז רגיל או פליז פשוט. פליז עם אלמנטים משולשים או גבוהים יותר נקראים פליז מיוחד או פליז מורכב. סגסוגות פליז עם תכולת אבץ של פחות מ 35% מורכבים מתמיסות מוצקות ובעלי תכונות עבודה קרה מצוינות. לְדוּגמָה, פליז עם תכולת אבץ של 30% משמש לעתים קרובות לייצור תרמילי כדורים ומכונה בדרך כלל פליז מעטפת כדורים או 7:3 פְּלִיז. סגסוגות פליז עם תכולת אבץ ביניהן 35% ו 45% מורכבים משלבי α+β, עִם 6:4 פְּלִיז (מֵכִיל 40% Zn) בהיותו הנפוץ ביותר.
לשיפור המאפיינים של פליז רגיל, אלמנטים אחרים כגון אלומיניום, נִיקֵל, מַנגָן, פַּח, סִילִיקוֹן, ולעתים קרובות מוסיפים עופרת. אלומיניום מגביר פליז’ כּוֹחַ, קַשִׁיוּת, ועמידות בפני קורוזיה, אך מפחית את משיכותו, מה שהופך אותו למתאים לשימוש במעבים לכלי אוקיינוס וחלקים אחרים עמידים בפני קורוזיה. פח משפר פליז’ חוזק ועמידות למי ים, מכאן השם פליז ימי, משמש בציוד תרמי ומדחפים של ספינה. עופרת משפרת את יכולת העיבוד של פליז; פליז חיתוך חופשי זה משמש לעתים קרובות בחלקי שעון. יציקות פליז משמשות לעתים קרובות לייצור שסתומים ואביזרים לצינורות.
הפליז הפשוט ביותר הוא סגסוגת בינארית נחושת-אבץ, המכונה פליז פשוט או פליז רגיל. שינוי תכולת האבץ בפליז יכול לייצר פליז בעל תכונות מכניות משתנות. תכולת אבץ גבוהה יותר מגבירה את חוזקו אך מפחיתה מעט את משיכותו. פליז המשמש בתעשייה לא צריך להכיל יותר מ 45% אָבָץ. תכולת אבץ גבוהה יותר תגרום לשבירות ותדרדר את תכונות הסגסוגת. מוֹסִיף 1% פח לפליז משפר משמעותית את עמידותו בפני מי ים וקורוזיה אטמוספרית ימית, ומכאן השם “פליז ימי.” פליז עופרת מכונה בדרך כלל פליז חיתוך חופשי. המטרה העיקרית של הוספת עופרת היא לשפר יכולת עיבוד ועמידות בפני שחיקה; לעופרת יש השפעה מועטה על חוזק הפליז. חריטת פליז היא גם סוג של פליז עופרת. לרוב הפליז יש צבע טוב, יכולת עיבוד, וגמישות, מה שהופך אותם קלים לציפוי אלקטרוני או לצביעה.
סיווג פליז
- פליז רגיל
זוהי סגסוגת של נחושת ואבץ.
כאשר תכולת האבץ קטנה מ 35%, אבץ מתמוסס בנחושת ויוצר פאזה אחת, נִקרָא פליז α-phase. זה בעל פלסטיות טובה והוא מתאים לעבודה בכבישה חמה וקרה. כאשר תכולת האבץ היא 35%-45%, שלב α מלווה בפאזה β, נִקרָא פליז דופלקס. פליז דופלקס מפחית את הפלסטיות אך מגביר את חוזק המתיחה, מה שהופך אותו למתאים רק לעבודה בכבישה חמה.
הייעוד הוא “ח + מספר,” כאשר H מייצג פליז והמספר מציין את שבריר המסה של נחושת. לְדוּגמָה, H68 מייצג פליז עם תכולת נחושת של 68% ותכולת אבץ של 32%. פליז יצוק יש א “ז” לפני ייעודו, כגון ZH62.
H90 ו-H80 חד פאזיים וצהוב זהוב, מכאן השם הנפוץ לזהב. הם משמשים לציפוי, קישוטים, מדליות, ועוד.
H68 ו-H59 הם פליז דופלקס, בשימוש נרחב ברכיבים חשמליים כגון ברגים, אֱגוֹזִים, מכונות כביסה, ומעיינות.
בְּדֶרֶך כְּלַל, פליז חד פאזי משמש לייצור קר, בעוד פליז דופלקס משמש לייצור חם.
- פליז מיוחד
סגסוגות שנוצרות על ידי הוספת אלמנטים סגסוגים אחרים לפליז רגיל נקראות פליז מיוחד. אלמנטים שנוספים בדרך כלל כוללים עופרת, פַּח, ואלומיניום, וכתוצאה מכך נוצרו שמות מתאימים כגון פליז עופרת, פליז פח, ופליז אלומיניום. מטרת הוספת אלמנטים סגסוגת היא בעיקר להגביר את חוזק המתיחה ולשפר את יכולת העיבוד.
הייעוד הוא “ח + הסמל של האלמנט העיקרי שנוסף (לא כולל אבץ) + שבריר המסה של נחושת + חלק המסה של היסוד העיקרי שנוסף + חלק המסה של יסודות אחרים.” לְדוּגמָה, HPb59-1 מציין פליז עופרת עם שבריר מסה של 59% נְחוֹשֶׁת, 1% עופרת כתוסף העיקרי, והאיזון הוא אבץ.
2. קופרוניקל (נחושת לבנה)
סגסוגת נחושת עם נִיקֵל כתוסף העיקרי. סגסוגת נחושת-ניקל בינארית נקראת קופרוניקל רגיל; סגסוגות קופרוניקל בתוספת אלמנטים כגון מנגן, בַּרזֶל, אָבָץ, ואלומיניום נקראים קופרוניקל מורכב.
הקופרוניקל התעשייתי מתחלק לשתי קטגוריות:
- קופרוניקל מבני: תכונות מכניות מצוינות, עמידות בפני קורוזיה, וצבע כסוף. בשימוש נרחב במכונות דיוק, מכונות כימיות, ובניית ספינות.
- קופרוניקל חשמלי: בדרך כלל יש תכונות תרמו-אלקטריות טובות. מנגנין, קבוען, וסגסוגות התנגדות אחרות משמשות במכשירים חשמליים מדויקים, נגדים, מדי מתח, וצמדים תרמיים.
3. בְּרוֹנזָה
הכוונה במקור לסגסוגת נחושת-פח, ברונזה אומצה מאוחר יותר כשם של כל סגסוגות הנחושת מלבד פליז וקופרוניקל, לעתים קרובות לפניו שם האלמנט התוסף העיקרי.
- פח ברונזה: תכונות יציקה מצוינות, הפחתת חיכוך, ותכונות מכניות. משמש במיסבים, גלגלי שיניים תולעים, וגלגלי שיניים.
- ברונזה עופרת: חומר מיסב בשימוש נרחב במנועים ומכונות שחיקה מודרניות.
- ברונזה מאלומיניום: חוזק גבוה, עמידות בפני שחיקה וקורוזיה מצוינת; משמש לגלגלי שיניים, תותבים, מדחפים ימיים.
- ברונזה בריליום & ברונזה זרחנית: גמישות ומוליכות גבוהה; משמש בקפיצים מדויקים, מחברים, וכלים נטולי ניצוץ.
יִעוּד: “ש + הסמל ושבר המסה של היסוד הראשוני + שברי המסה של יסודות אחרים.” למוצרי יצוק יש קידומת א “ז.”
- דוּגמָה: QAl7 = אלומיניום ברונזה עם ~7% אלומיניום.
- דוּגמָה: ZQSn10-1 = פח יצוק ברונזה עם ~10% פח.
פח ברונזה
- תוכן פח: 3-14% טיפוסי.
- <5%: מתאים לעבודה קרה.
- 5-7%: מתאים לעבודה חמה.
- 10%: מתאים ליציקה.
יש לו התנגדות חיכוך מעולה, תכונות לא מגנטיות, וקשיחות בטמפרטורות נמוכות.
לפי שיטת ייצור:
- ברונזה מפח מחושל: בְּדֶרֶך כְּלַל <8% פַּח; עשוי לצלחות, רצועות, מוטות, וצינורות. התקשות העבודה מגבירה את החוזק, חישול מחזיר את הפלסטיות.
- פח יצוק ברונזה: מתאים ליציקות מורכבות כגון מיסבים וגלגלי שיניים.
ארד מיוחד
ברונזה עם אלמנטים סגסוגים אחרים המחליפים את הפח. דוגמאות:
- ברונזה מאלומיניום (QAl7, QAl5)
- ברונזה עופרת (ZQPb30)
4. נחושת אדומה (נחושת טהורה)
ידוע גם בשם נחושת טהורה, לנחושת אדומה יש צפיפות של 8.96 ונקודת התכה של 1083 מעלות צלזיוס.
- נכסים: מוליכות חשמלית ותרמית מצוינת, משיכות גבוהה, קל לעיבוד.
- יישומים: חוטי חשמל, כבלים, מברשות, אלקטרודות EDM, קִירוּי, ואינסטלציה.
ציוני נחושת אדומה סינית כוללים:
- נחושת רגילה: T1, T2, T3, T4
- נחושת נטולת חמצן: TU1, TU2, נחושת נטולת חמצן בטוהר גבוה
- נחושת מחומצנת: אַיִל, TUMn
- נחושת מיוחדת: נחושת ארסנית, נחושת טלוריום, נחושת כסף
מוֹלִיכוּת: שני רק לכסף.
עמידות בפני קורוזיה: מעולה באוויר, מי ים, אלקליות, וחומצות אורגניות רבות.
בעיות עיבוד:
- זיהומים (שֶׁל, פ, Fe, ו) להפחית באופן משמעותי את המוליכות.
- O, ס, Se, אתה יוצר תרכובות שבירות → להפחית את הפלסטיות.
- שבירות מימן (“מחלת מימן”): תגובה של מימן עם Cu2O בגבולות התבואה במהלך החימום.
- ביסמוט/עופרת → שבירות חמה או קרה.
- כמויות קטנות של Pb, ה, S → לשפר את יכולת העיבוד.
