तांबे की विशेषताएं

तांबे की विशेषताएं

पीतल तांबे और जस्ता का एक मिश्र धातु है
सफेद तांबा तांबे और निकल का एक मिश्र धातु है
कांस्य, तांबे और जस्ता व निकल के अलावा अन्य तत्वों, मुख्यतः टिन कांस्य, एल्युमिनियम कांस्य आदि का मिश्र धातु है।
लाल तांबा वह तांबा है जिसमें तांबे की मात्रा अधिक होती है, तथा अन्य अशुद्धियों की कुल मात्रा 1% से भी कम होती है।
लाल तांबा शुद्ध तांबा है, जिसे लाल तांबा भी कहा जाता है। शुद्ध तांबे का घनत्व 8.96 है और गलनांक 1083 डिग्री है। इसमें अच्छी विद्युत और तापीय चालकता, उत्कृष्ट प्लास्टिसिटी है, और गर्म दबाव और ठंडे दबाव द्वारा प्रक्रिया करना आसान है। इसका व्यापक रूप से तारों, केबलों, ब्रशों, इलेक्ट्रिक स्पार्क्स के लिए विशेष इलेक्ट्रो-एचिंग कॉपर और अन्य उत्पादों के निर्माण में उपयोग किया जाता है, जिन्हें अच्छी चालकता की आवश्यकता होती है।
इसका नाम इसके बैंगनी-लाल रंग के कारण रखा गया है। यह जरूरी नहीं कि शुद्ध तांबा हो। कभी-कभी सामग्री और प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए थोड़ी मात्रा में डीऑक्सीडाइजिंग तत्व या अन्य तत्व मिलाए जाते हैं, इसलिए इसे तांबे के मिश्र धातु के रूप में भी वर्गीकृत किया जाता है। संरचना के अनुसार, चीनी तांबा प्रसंस्करण सामग्री को चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: साधारण तांबा (T1, T2, T3, T4), ऑक्सीजन मुक्त तांबा (TU1, TU2 और उच्च शुद्धता, वैक्यूम ऑक्सीजन मुक्त तांबा), डीऑक्सीडाइज्ड तांबा (TUP, TUMn), और मिश्र धातु तत्वों की एक छोटी मात्रा के साथ विशेष तांबा (आर्सेनिक तांबा, टेल्यूरियम तांबा, चांदी तांबा)।
तांबे की विद्युत चालकता और ऊष्मीय चालकता चांदी के बाद दूसरे स्थान पर है, और इसका व्यापक रूप से प्रवाहकीय और ऊष्मीय प्रवाहकीय उपकरण बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। तांबे में वायुमंडल, समुद्री जल, कुछ गैर-ऑक्सीकरण एसिड (हाइड्रोक्लोरिक एसिड, पतला सल्फ्यूरिक एसिड), क्षार, नमक के घोल और विभिन्न कार्बनिक अम्लों (एसिटिक एसिड, साइट्रिक एसिड) में अच्छा संक्षारण प्रतिरोध होता है, और इसका उपयोग रासायनिक उद्योग में किया जाता है। इसके अलावा, तांबे में अच्छी वेल्डेबिलिटी होती है और इसे ठंडे और गर्म प्लास्टिक प्रसंस्करण के माध्यम से विभिन्न अर्ध-तैयार और तैयार उत्पादों में संसाधित किया जा सकता है। 1970 के दशक में, तांबे का उत्पादन अन्य प्रकार के तांबे के मिश्र धातुओं के कुल उत्पादन से अधिक था।
तांबे में मौजूद ट्रेस अशुद्धियाँ तांबे की विद्युत और तापीय चालकता पर गंभीर प्रभाव डालती हैं। उनमें से, टाइटेनियम, फास्फोरस, लोहा, सिलिकॉन, आदि विद्युत चालकता को काफी कम कर देते हैं, जबकि कैडमियम, जस्ता, आदि का बहुत कम प्रभाव होता है। ऑक्सीजन, सल्फर, सेलेनियम, टेल्यूरियम, आदि की तांबे में बहुत कम ठोस घुलनशीलता होती है और वे तांबे के साथ भंगुर यौगिक बना सकते हैं। उनका चालकता पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है, लेकिन प्रसंस्करण प्लास्टिसिटी को कम कर सकते हैं। जब साधारण तांबे को हाइड्रोजन या कार्बन मोनोऑक्साइड युक्त कम करने वाले वातावरण में गर्म किया जाता है, तो हाइड्रोजन या कार्बन मोनोऑक्साइड आसानी से दाने की सीमा पर क्यूप्रस ऑक्साइड (Cu2O) के साथ प्रतिक्रिया करके उच्च दबाव वाले जल वाष्प या कार्बन डाइऑक्साइड गैस का उत्पादन करता है, जिससे तांबे में दरार आ सकती है। इस घटना को अक्सर तांबे की "हाइड्रोजन बीमारी" कहा जाता है। ऑक्सीजन तांबे की वेल्डेबिलिटी के लिए हानिकारक है। बिस्मथ या सीसा तांबे के साथ एक कम पिघलने बिंदु वाला यूटेक्टिक बनाता है, जिससे तांबा गर्म और भंगुर हो जाता है; और जब भंगुर बिस्मथ को दाने की सीमा पर एक पतली फिल्म के रूप में वितरित किया जाता है, तो यह तांबे को ठंडा और भंगुर बना देता है। फॉस्फोरस तांबे की चालकता को काफी हद तक कम कर सकता है, लेकिन तांबे के तरल पदार्थ की तरलता को बढ़ा सकता है और वेल्डेबिलिटी में सुधार कर सकता है। सीसा, टेल्यूरियम, सल्फर आदि की उचित मात्रा मशीनेबिलिटी में सुधार कर सकती है।
पीतल: मुख्य योजक तत्व के रूप में जस्ता के साथ तांबे के मिश्र धातु का रंग सुंदर पीला होता है और सामूहिक रूप से पीतल कहा जाता है। तांबा-जस्ता बाइनरी मिश्र धातु को साधारण पीतल या साधारण पीतल कहा जाता है। तीन से अधिक तत्वों वाले पीतल को विशेष पीतल या जटिल पीतल कहा जाता है। 36% से कम जस्ता सामग्री वाले पीतल के मिश्र धातु ठोस घोल से बने होते हैं और उनमें अच्छे ठंडे काम करने वाले गुण होते हैं। उदाहरण के लिए, 30% जस्ता सामग्री वाले पीतल का उपयोग अक्सर कारतूस के मामलों को बनाने के लिए किया जाता है, जिसे आमतौर पर कारतूस पीतल या 73 पीतल के रूप में जाना जाता है। 36% और 42% के बीच जस्ता सामग्री वाले पीतल के मिश्र धातु ठोस घोल से बने होते हैं, जिनमें से 40% जस्ता सामग्री वाले 64 पीतल का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। साधारण पीतल के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए, एल्यूमीनियम, निकल, मैंगनीज, टिन, सिलिकॉन और सीसा जैसे अन्य तत्व अक्सर जोड़े जाते हैं। एल्यूमीनियम पीतल की ताकत, कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार कर सकता है, लेकिन इसकी प्लास्टिसिटी को कम करता है, जिससे यह समुद्र में जाने वाले कंडेनसर और अन्य संक्षारण प्रतिरोधी भागों के लिए उपयुक्त हो जाता है। टिन समुद्री जल के लिए पीतल की ताकत और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार कर सकता है, इसलिए इसे नौसेना पीतल कहा जाता है, जिसका उपयोग जहाज के थर्मल उपकरण और प्रोपेलर के लिए किया जाता है। सीसा पीतल के काटने के प्रदर्शन को बेहतर बना सकता है; इस आसानी से कटने वाले पीतल का उपयोग अक्सर घड़ी के पुर्जों के रूप में किया जाता है। पीतल की ढलाई का उपयोग अक्सर वाल्व और पाइप फिटिंग बनाने के लिए किया जाता है।
कांस्य: मूल रूप से तांबा-टिन मिश्र धातुओं को संदर्भित करता है। बाद में, पीतल और निकल चांदी के अलावा अन्य तांबे के मिश्र धातुओं को कांस्य कहा जाता था, और पहले मुख्य जोड़े गए तत्व का नाम अक्सर कांस्य के नाम से पहले जोड़ा जाता था। टिन कांस्य में अच्छा कास्टिंग प्रदर्शन, घर्षण-रोधी प्रदर्शन और यांत्रिक गुण होते हैं, और यह बीयरिंग, वर्म गियर, गियर आदि के निर्माण के लिए उपयुक्त है। लेड कांस्य आधुनिक इंजन और ग्राइंडर के लिए व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली असर सामग्री है। एल्यूमीनियम कांस्य में उच्च शक्ति, अच्छा पहनने का प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध होता है, और इसका उपयोग उच्च-लोड गियर, बुशिंग, समुद्री प्रोपेलर आदि को कास्ट करने के लिए किया जाता है। बेरिलियम कांस्य और फॉस्फोर कांस्य में उच्च लोचदार सीमा और अच्छी चालकता होती है, और यह सटीक स्प्रिंग्स और विद्युत संपर्क तत्वों के निर्माण के लिए उपयुक्त है। बेरिलियम कांस्य का उपयोग कोयला खदानों, तेल डिपो आदि में उपयोग किए जाने वाले स्पार्क-फ्री टूल बनाने के लिए भी किया जाता है।
निकेल सिल्वर: निकेल के साथ एक तांबे का मिश्र धातु मुख्य जोड़ा तत्व है। कॉपर-निकेल बाइनरी मिश्र धातु को साधारण निकेल सिल्वर कहा जाता है; मैंगनीज, लोहा, जस्ता, एल्यूमीनियम और अन्य तत्वों के साथ निकेल सिल्वर मिश्र धातु को जटिल निकेल सिल्वर कहा जाता है। औद्योगिक निकेल सिल्वर को दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: संरचनात्मक निकेल सिल्वर और विद्युत निकेल सिल्वर। संरचनात्मक निकेल सिल्वर की विशेषता अच्छे यांत्रिक गुण और संक्षारण प्रतिरोध, और सुंदर रंग है। इस प्रकार के निकेल सिल्वर का व्यापक रूप से सटीक मशीनरी, रासायनिक मशीनरी और जहाज घटकों के निर्माण में उपयोग किया जाता है। विद्युत निकेल सिल्वर में आम तौर पर अच्छे थर्मोइलेक्ट्रिक गुण होते हैं।
मैंगनीज कॉपर, कॉन्स्टेंटन और कोरंडम अलग-अलग मैंगनीज सामग्री वाले मैंगनीज कॉपर हैं। वे सटीक विद्युत उपकरणों, रिओस्टेट, सटीक प्रतिरोधक, स्ट्रेन गेज, थर्मोकपल आदि के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री हैं।
1. पीतल
(1) साधारण पीतल: यह तांबे और जस्ता से बना एक मिश्र धातु है। जब जस्ता की मात्रा 39% से कम होती है, तो जस्ता तांबे में घुलकर एकल चरण ए बना सकता है, जिसे एकल-चरण पीतल कहा जाता है, जिसमें अच्छी प्लास्टिसिटी होती है और यह गर्म और ठंडे दबाव प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त है। जब जस्ता की मात्रा 39% से अधिक होती है, तो एकल चरण ए और तांबा-जस्ता-आधारित ठोस घोल बी होता है, जिसे दोहरे चरण का पीतल कहा जाता है। बी प्लास्टिसिटी को छोटा बनाता है और तन्य शक्ति को बढ़ाता है, जो केवल गर्म दबाव प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त है। यदि जस्ता का द्रव्यमान अंश बढ़ता रहता है, तो तन्य शक्ति कम हो जाती है और इसका कोई उपयोग मूल्य नहीं होता है। कोड को "H + संख्या" द्वारा दर्शाया जाता है, H पीतल को दर्शाता है, और संख्या तांबे के द्रव्यमान अंश को दर्शाती है। उदाहरण के लिए, H68 68% तांबे की मात्रा और 32% जस्ता सामग्री वाले पीतल को इंगित करता है। कास्ट पीतल के लिए, कोड से पहले "Z" अक्षर रखा जाता है, जैसे कि ZH62। उदाहरण के लिए, Zcuzn38 38% जस्ता सामग्री और शेष तांबा होने वाले कास्ट पीतल को इंगित करता है। H90 और H80 एकल-चरण और सुनहरे पीले रंग के होते हैं, इसलिए उन्हें सामूहिक रूप से सोना कहा जाता है, और उन्हें चढ़ाना, सजावट, पदक आदि कहा जाता है। H68 और H59 डुप्लेक्स पीतल हैं, जिनका व्यापक रूप से विद्युत संरचनात्मक भागों, जैसे बोल्ट, नट, वाशर, स्प्रिंग्स आदि में उपयोग किया जाता है। सामान्य तौर पर, एकल-चरण पीतल का उपयोग ठंडे विरूपण प्रसंस्करण के लिए किया जाता है और डुप्लेक्स पीतल का उपयोग गर्म विरूपण प्रसंस्करण के लिए किया जाता है।
(2) विशेष पीतल: साधारण पीतल में मिलाए गए अन्य मिश्र धातु तत्वों से बना एक बहु-तत्व मिश्र धातु पीतल कहलाता है। आम तौर पर मिलाए जाने वाले तत्वों में सीसा, टिन, एल्युमिनियम आदि शामिल हैं, जिन्हें तदनुसार सीसा पीतल, टिन पीतल और एल्युमिनियम पीतल कहा जा सकता है। मिश्र धातु तत्वों को जोड़ने का उद्देश्य मुख्य रूप से तन्य शक्ति और प्रक्रियात्मकता में सुधार करना है। कोड: "H + मुख्य जोड़ा तत्व (जस्ता को छोड़कर) का प्रतीक + तांबे का द्रव्यमान अंश + मुख्य जोड़ा तत्व का द्रव्यमान अंश + अन्य तत्वों का द्रव्यमान अंश"। उदाहरण के लिए, HPb59-1 का अर्थ है सीसा पीतल जिसमें 59% तांबा का द्रव्यमान अंश, मुख्य जोड़ा तत्व के रूप में 1% सीसा का द्रव्यमान अंश और शेष जस्ता है।
2. कांस्य: पीतल और निकल चांदी को छोड़कर, अन्य तांबे के मिश्र धातुओं को सामूहिक रूप से कांस्य कहा जाता है। कांस्य को टिन कांस्य और विशेष कांस्य (यानी टिन-मुक्त कांस्य) में विभाजित किया जा सकता है। कोड: प्रतिनिधित्व विधि "Q + प्रतीक और मुख्य जोड़ा तत्व का द्रव्यमान अंश + अन्य तत्वों का द्रव्यमान अंश" से बना है। कास्टिंग उत्पादों के पहले "Z" होता है, जैसे: Qal7 का अर्थ है 7% एल्यूमीनियम और बाकी तांबा वाला एल्यूमीनियम कांस्य। ZQsn10-1 का अर्थ है 10% टिन सामग्री, 1% अन्य मिश्र धातु तत्व और शेष तांबा के साथ कास्ट टिन कांस्य।
(1) टिन कांस्य: मुख्य तत्व के रूप में टिन के साथ एक तांबा-टिन मिश्र धातु, जिसे टिन कांस्य के रूप में भी जाना जाता है।
जब टिन की मात्रा 5 ~ 6% से कम होती है, तो टिन तांबे में घुलकर ठोस घोल बनाता है, और प्लास्टिसिटी बढ़ जाती है। जब टिन की मात्रा 5 ~ 6% से अधिक होती है, तो Cu31sb8- आधारित ठोस घोल की उपस्थिति के कारण, तन्य शक्ति कम हो जाती है, इसलिए टिन कांस्य की टिन सामग्री ज्यादातर 3 ~ 14% के बीच होती है। जब टिन की मात्रा 5% से कम होती है, तो यह ठंडे विरूपण प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त होता है, और जब टिन की मात्रा 5 ~ 7% होती है, तो यह गर्म विरूपण प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त होता है। जब टिन की मात्रा 10% से अधिक होती है, तो यह कास्टिंग के लिए उपयुक्त होता है। चूंकि ए और & इलेक्ट्रोड क्षमता समान होती है, और संरचना में टिन नाइट्राइडेशन के बाद एक घने टिन डाइऑक्साइड फिल्म बनाता है, इसलिए वायुमंडल और समुद्री जल के लिए संक्षारण प्रतिरोध बढ़ जाता है, लेकिन एसिड प्रतिरोध खराब होता है। क्योंकि टिन कांस्य की क्रिस्टलीकरण तापमान सीमा व्यापक है, तरलता खराब है, यह केंद्रित संकोचन गुहाओं का निर्माण करना आसान नहीं है, लेकिन डेंड्राइट अलगाव और फैला हुआ संकोचन गुहाओं का निर्माण करना आसान है, और कास्टिंग संकोचन दर छोटी है, जो कास्टिंग मोल्ड के बहुत करीब आकार के साथ कास्टिंग प्राप्त करने के लिए अनुकूल है, इसलिए यह जटिल आकृतियों की कास्टिंग के लिए उपयुक्त है। मोटी दीवार की स्थिति उच्च घनत्व और अच्छी सीलिंग की आवश्यकता वाली कास्टिंग के लिए उपयुक्त नहीं है। टिन कांस्य में अच्छा घर्षण-रोधी, चुंबकीय-रोधी और कम तापमान वाली कठोरता होती है। उत्पादन विधि के अनुसार टिन कांस्य को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: दबाव-संसाधित टिन कांस्य और कास्ट टिन कांस्य।
ए. दबाव-संसाधित टिन कांस्य: टिन की मात्रा आम तौर पर 8% से कम होती है, और यह प्लेट, स्ट्रिप्स, रॉड, ट्यूब और अन्य प्रोफाइल में ठंडे और गर्म दबाव प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त है। सख्त होने के बाद, इसकी तन्य शक्ति और कठोरता बढ़ जाती है, जबकि इसकी प्लास्टिसिटी कम हो जाती है। एनीलिंग के बाद, यह प्लास्टिसिटी में सुधार करते हुए उच्च तन्य शक्ति बनाए रख सकता है, विशेष रूप से एक उच्च लोचदार सीमा प्राप्त करना। यह उन उपकरणों के लिए उपयुक्त है जिन्हें जंग-प्रतिरोधी और पहनने-प्रतिरोधी भागों, लोचदार भागों, विरोधी चुंबकीय भागों और मशीनों में स्लाइडिंग बीयरिंग और आस्तीन की आवश्यकता होती है। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले Qsn4-3 Qsn6.5~0.1 हैं।
बी. कास्ट टिन कांस्य: इसे सिल्लियों के रूप में आपूर्ति की जाती है और फाउंड्री द्वारा कास्टिंग में ढाला जाता है। यह जटिल आकार लेकिन कम घनत्व की आवश्यकताओं वाली कास्टिंग के लिए उपयुक्त है, जैसे स्लाइडिंग बियरिंग, गियर, आदि। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले ZQsn10-1 ZQsn6-6-3 हैं।
(2) विशेष कांस्य: टिन को बदलने के लिए अन्य तत्व जोड़े जाते हैं, या यह टिन-मुक्त कांस्य होता है। अधिकांश विशेष कांस्य में टिन कांस्य की तुलना में उच्च यांत्रिक गुण, पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध होते हैं। आम तौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले में एल्यूमीनियम कांस्य (QAL7 QAL5) और सीसा कांस्य (ZQPB30) शामिल हैं। मुख्य जोड़े गए तत्व के रूप में निकल के साथ तांबा आधारित मिश्र धातु चांदी के सफेद होते हैं और उन्हें सफेद तांबा कहा जाता है। निकल सामग्री आमतौर पर 10%, 15% और 20% होती है। सामग्री जितनी अधिक होगी, रंग उतना ही सफेद होगा। कॉपर-निकल बाइनरी मिश्र धातुओं को साधारण सफेद तांबा कहा जाता है। मैंगनीज, लोहा, जस्ता और एल्यूमीनियम के साथ कॉपर-निकल मिश्र धातुओं को जटिल सफेद तांबा कहा जाता है।
विशिष्ट ग्रेड, रासायनिक संरचना (%) (द्रव्यमान अंश): Sn (टिन), Al (एल्यूमीनियम), Fe (लोहा), Pb (सीसा), Sb (एंटीमनी), Bi (बिस्मथ), Si (सिलिकॉन), P (फास्फोरस), Cu, कुल अशुद्धियाँ।