ทองแดงและทองแดงผสมอัลลอย (Coppers and Copper Alloys)

เป็นโลหะชนิดแรกทีถูกค้นพบและนำมาใช้ประโยชน์มากที่สุดของมนุษยชาติ ทองแดงที่มีสีเหลือง-แดงเป็นสุดยอดวัสดุ ที่มีความเหนียว (Extremely Ductile) ทีมีโครงสร้างผลึก (Crystal Structure) รู้จักในนาม ลูกบาศก์แบบเฟซเซ็นเตอร์ (Face-Center-Cubic หรือ FCC) มีค่าสื่อนำไฟฟ้า (Electrical Conductivity) ที่ 97% ดีสุดเป็นอันดับสองรองจากโลหะ เงิน (Silver) มีค่าสื่อนำความร้อน (Thermal Conductivity) ที่สูงมากใกล้เคียง เงิน และทองคำ (Gold) ปัจจุบันมีทองแดงผสมอัลลอยต่างๆ เกือบ 400 ชนิดขึ้นอยู่กับ ลักษณะการใช้งาน เช่น เส้น (Rods), แผ่นหนา/บาง/เส้น (Plates/Sheets/Strips), ท่อหนา/บาง (Tubes/Pipes), ชนิดที่ผ่านกระบวนการบีบอัด (Extrusions), แผ่นฟอยล์ (Foils), ชนิดที่ผ่านกระบวนการทุบขณะร้อน (Forgings), แบบเส้นลวด (Wires) และการหล่อ (Casting) จากโรงงานหล่อโลหะต่างๆ ทองแดงสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทหลักๆ 1. ทองแดงหล่อผสมอัลลอย (Cast Copper Alloys) มีรหัส UNS C80000 ถึง C99999 ปรกติจะมีส่วนผสมของธาตุต่างๆ มากกว่า 2. ทองแดงผสมอัลลอย ทองแดงผสมอัลลอย (Wrought Copper Alloys) มีรหัส UNS C10000 ถึง C79999 สามารถผลิตด้วยกรรมวิธีที่หลากหลาย เช่น การอบอ่อน (Annealed), การขึ้นรูปเย็น (Cold Worked), การชุบแข็งด้วยการอบคืนไฟ (Hardened by Heat Treatments), การคลายความเค้น (Stress Relieved) การจัดกลุ่มประเภทของทองแดงและทองแดงผสมอัลลอย กลุ่ม (Family) ส่วนผสมธาตุหลัก (Principal Alloying Element) UNS Numbers Copper Alloys, Brass Zinc (Zn) C1xxxx?C4xxxx,C66400?C69800 Phosphor Bronzes Tin (Sn) C5xxxx Aluminium Bronzes Aluminium (Al) C60600?C64200 Silicon Bronzes Silicon (Si) C64700?C66100 Copper Nickel, Nickel Silvers Nickel (Ni) C7xxxx การแยกประเภทอัลลอยผสม (Wrought Alloys) และอัลลอยหล่อผสม (Cast Alloys) UNS Numbers Types Alloy Names C10000 - C19999 Wrought Coppers, High-Copper Alloys C20000 - C49999 Wrought Brasses C50000 - C59999 Wrought Phosphor Bronzes C60600 - C64200 Wrought Aluminum Bronzes C64700 - C66100 Wrought Silicon Bronzes C66400 - C69800 Wrought Brasses C70000 - C79999 Wrought Copper Nickels, Nickels Silvers C80000 - C82800 Cast Coppers, High-Copper Alloys C83300 - C85800 Cast Brasses C86100 - C86800 Cast Manganese Bronzes C87200 - C87900 Cast Silicon Bronzes and Brasses C90200 - C94800 Cast Tin Bronzes C95200 - C95800 Cast Aluminum Bronzes C96200 - C97800 Cast Copper Nickels, Nickel Silvers C98200 - C98800 Cast Leaded Copper C99300 - C99750 Cast Special Alloys ทองแดงและทองแดงผสมอัลลอยมีส่วนผสมดังต่อไปนี้ (Copper and Copper Alloys Composition) ทองแดงบริสุทธิ์ (Coppers) เป็นโลหะที่มีธาตุทองแดงผสมอยู่อย่างน้อย 99.3% หรือมากกว่า ทองแดงผสมอัลลอยที่ปริมาณสูง (High-Copper Alloys) ปรกติทองแดงผสมอัลลอย (Wrought-Copper Alloys) จะมีปริมาณธาตุทองแดงผสมอยู่ระหว่าง 99.3 - 96% ในขณะที่ ทองแดงหล่อผสม (Cast-Copper Alloys) มีปริมาณทองแดงผสมอยู่เกิน 94% และผสมธาตุเงินเข้าไป ทองเหลือง (Brasses) ทองเหลืองเป็นอัลลอยที่มี Zinc เป็นส่วนผสมหลัก (ไม่ว่าจะมี Iron, Aluminum, Nickel หรือ Silicon ผสมหรือไม่ก็ตาม) ทองเหลืองผสมอัลลอย (Wrought Alloys) สามารถแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มดังนี้ 1. Copper-Zinc Alloys 2. Copper-Zinc-Lead Alloys (Leaded Brasses) 3. Copper-Zinc-Tin Alloys (Tin Brasses) ทองเหลืองหล่อผสมอัลลอย (Cast Alloys) สามารถแบ่งได้เป็น 4 กลุ่มดังนี้ 1. Copper-Tin-Zinc Alloys (Red, Semi-Red, Yellow Brasses) 2. Manganese Bronze Alloys (High Strength Yellow Brasses) 3. Leaded "Manganese Bronze" Alloys (Leaded High Strength Yellow Brasses); Copper-Zinc-Silicon Alloys (Silicon Brasses and Bronzes) 4. Cast Copper-Bismuth and Copper-Bismuth-Selenium Alloys ส่วนที่เหลือจะถูกนำไปพัฒนาเพื่อหล่อทองเหลืองผสมอัลลอย เกรดพิเศษต่างๆ ทองสัมฤทธิ์ (Bronzes) ในอดีต ทองสัมฤทธิ์ หมายถึง ทองแดงผสมอัลลอยที่เป็นธาตุดีบุด (Tin) เป็นหลัก โดยไม่มีการผสมธาตุ Zinc หรือ Nickel ปัจจุบัน นิยามดังกล่าวถูกเปลี่ยนไป เช่น ทองสัมฤทธิ์ ผสมอัลลอย (Wrought Alloys) สามารถแบ่งได้เป็น 4 กลุ่มดังนี้ 1. Copper-Tin-Phosphorous Alloys (Phosphor Bronzes) 2. Copper-Tin-Lead-Phosphorus Alloys (Leaded Phosphor Bronzes) 3. Copper-Aluminum Alloys (Aluminum Bronzes) 4. Copper-Silicon Alloys (Silicon Bronzes) ทองสัมฤทธิ์ ผสมอัลลอย (Cast Alloys) สามารถแบ่งได้เป็น 4 กลุ่มดังนี้ 1. Copper-Tin-Alloys (Tin Bronzes) 2. Copper-Tin-Lead Alloys (Leaded and High Leaded Tin Bronzes) 3. Copper-Tin-Nickel Alloys (Nickel-Tin Bronzes) 4. Copper-Aluminum Alloys (Aluminum Bronzes) ในส่วนของ "Manganese Bronzes" ที่มีธาตุ Zinc เป็นส่วนผสมหลักจะถูกรวมอยู่ในกลุ่มของทองเหลือง ทองแดงผสมนิกเกิ้ล (Copper-Nickels) เป็นกลุ่มทองแดงอัลลอยที่มีส่วนผสมของ Nickel เป็นหลัก ทองแดงผสมนิกเกิ้ล-สังกะสี (Copper-Nickels-Zinc) รู้จักในนาม "Nickel Silvers" ที่มีส่วนผสมของ Zinc เป็นหลัก และรองลงมาคือ Nickel ตะกั่วผสมทองแดง (Leaded Coppers) เป็นกลุ่ม อัลลอยหล่อที่มีส่วนผสมของ ทองแดง และตะกั่ว 20% ขึ้นไป และอาจมีธาตุเงินผสมเล็กน้อย แต่จะไม่ผสม ดีบุก (Tin) หรือ สังกะสี (Zinc) อัลลอยพิเศษ (Special Alloys) คือกลุ่มอัลลอยที่อยู่นอกเหนือทั้งหมด Wrought Copper Alloys Designation Type Generic Name Major Composition UNS Designation Coppers Coppers High-Copper Alloys >= 99.3% Cu > 96% Cu but <99.3% Cu C10100 - C15999 C16000 - C19999 Brasses Yellow Brasses Leaded Red Brasses Tin Brasses Cu-Zn Cu-Zn-Pb Cu-Zn-Sn-Pb C21000 - C28999 C30000 - C39999 C40000 - C49999 Bronzes Phosphor Bronzes Leaded-Phosphor Bronzes Copper-Phosphorous Alloys Copper-Silver-Zinc Alloys Aluminum Bronzes Silicon Bronzes and Silicon Brasses C64700 - C66199 Cu-Sn-P Cu-Sn-Pb-P Cu-P; Cu-P-Ag Cu-Ag-Zn Cu-Al-Ni-Fe-Si-Sn Cu-Si-Sn Cu-Zn C50000 - C52999 C53000 - C54999 C55000 - C55299 C55300 - C60799 C60800 - C64699 C64700 - C66199 C66200 - C69999 Copper-Nickels Copper-nickel-Iron Alloys / Spinodal Bronzes Cu-Ni-Fe / Cu-Ni-Sn C70000 - C73499 Nickel Silvers - Cu-Ni-Zn C73500 - C79999 Cast Copper Alloys Designation Type Generic Name Major Composition UNS Designation Coppers Coppers High-Copper Alloys >= 99.3% Cu > 96% Cu but <99.3% Cu C80000 - C81399 C81400 - C83299 Brasses Red Brasses and Leaded Red Brasses Yellow Brasses Cu-Sn-Zn / Cu-Sn-Zn-Pb Cu-Zn C83300 - C84999 C85000 - C85999 Bronzes Manganese Bronzes and Leaded Manganese Bronzes Silicon Bronzes and Silicon Brasses Copper-Bismuth and Copper-Bismuth-Selenium Alloys Tin Bronzes and Leaded-Tin Bronzes Nickel-Tin Bronzes Aluminum Bronzes Cu-Zn-Mn-Fe-Pb Cu-Zn-Si Cu-Bi / Cu-Bi-Se Cu-Sn-Zn / Cu-Sn-Zn-Pb Cu-ni-Sn-Zn-Pb Cu-Al-Ni-Fe C86000 - C86999 C87000 - C87999 C88000 - C89999 C90000 - C94500 C94600 - C94999 C95000 - C95999 Copper-Nickels Copper-nickel-Iron Alloys / Spinodal Bronzes Cu-Ni-Fe / Cu-Ni-Sn C96000 - C96999 Nickel Silvers - Cu-Ni-Zn-Pb-Sn C97000 - C97999 Copper-Lead Alloys - Cu-Pb C98000 - C98999 Special Alloys - Cu-Others C99000 - C99999