Komposisi: Dimana Dua Bahan Berbeda
Tembaga merah mendekati tembaga murni. Kandungan tembaganya sekitar 99,9% dengan sedikit unsur lainnya, sehingga menghasilkan karakteristik warna kemerahan dan konduktivitas tinggi yang menjadikannya sebagai konduktor referensi. Oksigen dapat terdapat dalam bentuk residu terkendali pada tingkat nada keras, atau berada di bawah seperseribu persen pada tingkat bebas oksigen yang digunakan untuk vakum dan servis elektronik.
Tembaga fosfor adalah paduan tembaga yang dibuat dengan menambahkan fosfor ke dalam lelehan, biasanya berkisar antara 0,03% hingga 0,35%, dan dalam bentuk yang biasanya dipasok secara industri, kadar perunggu fosfor juga mengandung timah sekitar 5% hingga 9%. Fosfor mendeoksidasi lelehan, sehingga meningkatkan perilaku pengecoran dan menghasilkan bahan yang lebih bersih, sedangkan timah memberikan kekuatan dan sifat elastis. Karena unsur paduan sengaja ada, material tersebut tidak lagi berperilaku seperti tembaga murni.
| Fitur | Tembaga merah | Tembaga fosfor/perunggu fosfor |
|---|---|---|
| Kandungan tembaga | 99,9% ke atas | keseimbangan setelah penambahan paduan |
| Fosfor | tidak sengaja ditambahkan | 0.03 – 0.35% |
| Timah | absen | sekitar 5 – 9% pada nilai perunggu |
| Sebutan khas | T2, C11000, C1100 | QSn6.5-0.1, C52100 |
| Standar yang mengatur | GB/T 2059, ASTM B152 | GB/T 2059, ASTM B103 |
Perilaku Mekanis dan Perlakuan Panas
Tembaga merah lunak dan sangat ulet. Strip anil ditentukan dari kekuatan tarik sekitar 195 MPa dan mengembangkan struktur equiaxed yang sepenuhnya direkristalisasi yang dapat ditarik menjadi kawat halus atau ditarik dalam ke dalam cangkang kompleks tanpa retak. Karena logam mengeras dengan cepat, kekuatan berasal dari reduksi dingin: temper setengah-keras dan keras dihasilkan oleh jumlah penggulungan, bukan karena perlakuan panas, dan anil penuh mengembalikan kondisi lunak.
Perunggu fosfor lebih kuat dan lebih keras pada suhu yang sama. Timah dalam larutan padat memperkuat matriks, dan material merespons pengerolan dingin dengan lebih kuat, sehingga temper pegas dapat dihasilkan dengan kekuatan tarik di atas 600 MPa sambil tetap mempertahankan keuletan yang berguna. Perunggu fosfor juga lebih tahan terhadap pelunakan pada suhu sedang, itulah sebabnya ia mempertahankan sifat pegasnya dalam layanan kontak dan konektor lebih baik daripada tembaga murni.
Konduktivitas Listrik dan Termal
Tembaga merah adalah referensi praktis untuk konduktivitas. Tembaga pitch keras yang dianil mencapai sekitar 100% dari standar tembaga anil internasional, dan kadar bebas oksigen sedikit melebihinya setelah anil karena pengotor terlarut diminimalkan. Konduktivitas termal juga tinggi, yaitu sekitar 380 W/m·K, itulah sebabnya bahan yang sama berfungsi sebagai konduktor dan penyebar panas.
Fosfor adalah unsur yang merusak konduktivitas tembaga, bahkan pada beberapa ratus bagian per juta. Nilai perunggu fosfor turun menjadi sekitar 15% dari standar tembaga, sehingga bahan tersebut tidak pernah dipilih untuk tugas pengangkutan arus; ini dipilih jika kekuatan, ketahanan aus, dan perilaku pegas merupakan persyaratan dan tugas kelistrikan dibatasi pada kontak level sinyal. Konduktivitas termal turun secara proporsional, kira-kira sepersepuluh dari nilai tembaga merah.
Perilaku Korosi dan Kehidupan Kerja
Tembaga merah membangun lapisan pelindung oksida dan karbonat di udara dan tahan terhadap air tawar dan banyak larutan garam netral dengan baik. Ini diserang dalam lingkungan asam kuat atau amoniak dan dapat mengalami retak korosi tegangan jika dibiarkan dalam kondisi pengerjaan yang sangat dingin dalam atmosfer amoniak.
Perunggu fosfor umumnya lebih tahan lama di antara keduanya dalam layanan agresif. Fosfor mendukung pembentukan lapisan pelindung permukaan, dan kandungan timah meningkatkan ketahanan terhadap keausan dan erosi oleh air yang mengalir. Itulah sebabnya paduan ini digunakan dalam pompa, bantalan, komponen katup, dan perangkat keras kelautan di mana tembaga merah akan aus atau melunak.
Cara Menentukan Yang Benar
Tugas membawa arus, penyebaran panas atau sifat mampu bentuk maksimum: tembaga merah, dengan konduktivitas dan kandungan tembaga yang ditentukan.
Elemen pegas atau kontak yang harus menahan beban tanpa relaksasi: perunggu fosfor dalam temper pegas.
Permukaan bantalan dan keausan di bawah beban geser: perunggu fosfor, dengan kekerasan dan struktur mikro yang ditentukan.
Menyolder dan mematri kedua bahan: perunggu fosfor memerlukan perhatian lebih terhadap fluks karena oksidanya lebih ulet.
Jasa korosif atau kelautan pada tekanan sedang: perunggu fosfor, atau mutu cupronickel yang kadar kloridanya tinggi.
Kedua bahan tersebut dipesan hingga GB/T 2059 di Tiongkok, dengan ASTM B152 mencakup tembaga dan ASTM B103 mencakup perunggu fosfor secara internasional. Urutan tersebut harus menyebutkan kadar, sifat, ketebalan dan nilai sifat mekanik yang harus dipenuhi, karena gambar yang menyatakan hanya tembaga akan disebutkan dalam kadar mana pun yang tersedia di pabrik.
Biaya dan Alasan Kesenjangan Harga
Perunggu fosfor harganya lebih mahal daripada tembaga merah karena dua alasan yang tidak ada hubungannya dengan fosfor itu sendiri. Timah adalah logam yang secara material lebih mahal daripada tembaga, dan kadar perunggu fosfor dalam urutan tersebut mengandung beberapa persen timah. Selain biaya logamnya, perunggu fosfor lebih keras dan kurang menghantarkan panas, sehingga lebih lambat untuk digulung dan membutuhkan lebih banyak proses anil dan penggulungan untuk mencapai ketebalan tertentu, dan perkakas ini lebih cepat aus selama proses stamping hilir. Tembaga merah membutuhkan lebih sedikit lintasan dan pemotongan lebih mudah, yang terlihat langsung pada harga pengiriman komponen yang sudah dicap atau dikerjakan.
Pembeli yang membandingkan keduanya hanya dari tampilannya saja jarang akan melihat perbedaan dalam kondisi anil. Warna, berat, dan permukaan akhir terlihat hampir sama, dan ciri-ciri yang membedakan hanya muncul ketika bagian tersebut ditekuk, dibebani, atau diukur ketahanannya.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
T: Apakah tembaga fosfor dan tembaga merah merupakan bahan yang sama?
A: Tidak. Tembaga merah adalah 99,9% tembaga murni, sedangkan tembaga fosfor adalah paduan tembaga yang mengandung fosfor, umumnya dengan timah dalam kadar perunggu fosfor.
Q: Manakah yang lebih menghantarkan listrik?
J: Tembaga merah, memiliki kandungan sekitar 100% dari standar tembaga anil internasional, dibandingkan dengan sekitar 15% untuk perunggu fosfor, sehingga paduan tersebut tidak digunakan untuk konduktor pembawa arus.
T: Mengapa tembaga fosfor harganya lebih mahal?
J: Terutama karena kandungan timahnya, dan sebagian lagi karena paduan yang lebih keras membutuhkan lebih banyak proses penggulungan dan anil serta perkakas lebih cepat aus.
T: Dapatkah perunggu fosfor digunakan untuk pegas?
J: Ya. Ini adalah bahan pegas standar karena canai dingin memberikan kekuatan tarik di atas 600 MPa dengan keuletan yang cukup untuk membentuk pegas.
T: Standar mana yang harus dikutip untuk masing-masingnya?
A: GB/T 2059 untuk keduanya produksi Tiongkok, dengan ASTM B152 untuk tembaga dan ASTM B103 untuk perunggu fosfor yang memerlukan standar internasional.
