Fakta Tembaga: Properti, Sistem Paduan dan Aplikasi

Tembaga sebagai Elemen

Tembaga menempati posisi 29 dalam tabel periodik, memiliki lambang Cu dan berat atom 63,546. Ia mengkristal dalam kisi kubik berpusat pada muka, itulah sebabnya ia mudah berubah bentuk dalam pengerjaan dingin, dan ia memiliki dua isotop stabil, Cu-63 dengan kelimpahan sekitar 69,15 % dan Cu-65 dengan kelimpahan sekitar 30,85 %. Dua bilangan oksidasi umum, ditambah satu dan ditambah dua, menjelaskan patina hijau yang terbentuk pada permukaan yang lapuk dan warna biru kehijauan pada mineral seperti perunggu dan azurit. Tembaga terdapat di alam baik sebagai logam asli maupun dalam mineral sulfida dan oksida, dan diperoleh melalui flotasi, peleburan, pencucian, dan elektrolisis. Tembaga yang dimurnikan secara komersial mencapai kemurnian 99,99 % ke atas, dan penetapan serta komposisi setiap tingkatan ditetapkan berdasarkan standar seperti GB/T 5231 di Tiongkok dan sistem UNS secara internasional, dengan ASTM B115 dan EN 1978 yang mengatur katoda.

Sistem Paduan Dibangun di Atas Tembaga

Tembaga murni hanyalah titik awal. Penambahan seng akan menghasilkan kuningan, mulai dari-pemotongan bebas 62 % kuningan melalui kuningan kartrid hingga kuningan angkatan laut untuk perangkat keras kelautan. Menambahkan timah, dengan atau tanpa fosfor, menghasilkan perunggu, menutupi nilai bantalan cor seperti C93200 dan nilai pegas tempa seperti C51000. Penambahan nikel akan menghasilkan cupronickel, mulai dari 90-10 C70600 untuk pipa air laut hingga 70-30 C71500 untuk kecepatan dan tekanan yang lebih tinggi. Penambahan berilium menghasilkan keluarga tembaga-berilium, yang menggabungkan kekuatan tinggi dengan konduktivitas yang baik dan dikhususkan untuk pegas dan perkakas non-percikan. Setiap sistem memiliki standar produknya masing-masing, sehingga pembeli harus memperlakukan kuningan, perunggu, dan tembaga nikel sebagai rantai pasokan yang terpisah dan bukan sebagai variasi dari satu komoditas.

Tolok Ukur Properti Fisik dan Listrik

Nilai-nilai ini adalah titik referensi yang menjadi dasar setiap sertifikat pabrik dan setiap spesifikasi konduktivitas, diukur dengan metode seperti ASTM B193 untuk resistivitas dan ASTM E1004 untuk konduktivitas arus eddy.

Bagaimana Tembaga Diproduksi dan Dikonsumsi Saat Ini

Hasil olahan mencapai sekitar 27 juta ton, dimana Tiongkok memproduksi sekitar 12 juta ton. Tembaga menempati urutan ketiga di antara logam-logam yang dikonsumsi global, setelah baja dan aluminium. Data penggunaan akhir untuk pasar Amerika Serikat menyebutkan konstruksi bangunan menyumbang sekitar 45 % dari konsumsi, produk listrik dan elektronik sekitar 22 %, peralatan transportasi sekitar 16 %, produk konsumen dan umum sekitar 10 %, dan mesin industri sekitar 7 %. Distribusi tersebut menjelaskan mengapa permintaan tembaga merespons aktivitas konstruksi dan investasi jaringan listrik dan elektrifikasi, dan mengapa volatilitas harga merupakan ciri permanen pasar dan bukan pengecualian.

Daur Ulang dan Rantai Pasokan Melingkar

Tembaga didaur ulang tanpa kehilangan khasiatnya, dan logam sekunder memerlukan sebagian kecil energi yang dikonsumsi dalam produksi primer. Di Amerika Serikat, tembaga yang diperoleh dari skrap lama dan baru menyumbang sekitar 33 % dari pasokan pada tahun 2023, dengan pabrik kuningan dan pabrik batang kawat mengambil bagian terbesar dari skrap manufaktur. Bagi pembeli, hal ini penting dalam dua hal: komposisi bahan sekunder harus dikontrol jika bahan tersebut memasuki lelehan paduan logam tertentu, dan dokumentasi konten daur ulang semakin banyak diminta dalam pelaporan rantai pasokan. Tidak ada persyaratan yang mengubah uji penerimaan, yang tetap berupa analisis kimia, pengujian mekanis, dan verifikasi konduktivitas terhadap standar material.

Yang Harus Diverifikasi Pembeli Sebelum Menerima Pengiriman Tembaga

Penerimaan praktis dimulai dengan dokumen dan diakhiri dengan logam. Konfirmasikan bahwa sertifikat menyebutkan standar dan kadar yang benar, bahwa panas atau nomor lot pada sertifikat sesuai dengan tanda pada kumparan, bundel atau batang, dan bahwa nilai yang dilaporkan diperoleh dengan metode pengujian yang disyaratkan oleh standar. Kemudian verifikasi dengan pengambilan sampel: analisis spektrometri untuk kimia, pengujian tarik sesuai ASTM E8, kekerasan sesuai ASTM E18, konduktivitas sesuai ASTM E1004 atau resistivitas sesuai ASTM B193, dimensi terhadap tabel toleransi standar produk, dan pemeriksaan visual terhadap jadwal kerusakan yang diizinkan. Jika bahan tersebut ditujukan untuk aplikasi yang-penting atau-ekspor yang dikontrol keselamatannya, bukti yang sama harus disimpan bersama catatan ketertelusuran sehingga pertanyaan substitusi dapat dijawab bertahun-tahun kemudian.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

T: Berapa konduktivitas tembaga dibandingkan dengan logam lain?

J: Tembaga anil didefinisikan sebagai 100 % IACS, setara dengan 58,0 MS/m pada 20 C, yang menempatkannya di urutan kedua setelah perak di antara logam.

T: Paduan apa yang termasuk dalam keluarga tembaga?

J: Kuningan dengan seng, perunggu dengan timah atau aluminium, cupronickel dengan nikel, dan tembaga-berilium, masing-masing diatur oleh standar produk dan sistem penomorannya sendiri.

T: Berapa banyak tembaga yang diproduksi setiap tahun?

J: Produksi tambang dunia berjumlah sekitar 22 juta ton tembaga terkandung pada tahun 2023 dan produksi penyulingan sekitar 27 juta ton, sedangkan Tiongkok memurnikan sekitar 12 juta ton.

T: Berapa banyak tembaga yang dihasilkan dari daur ulang?

J: Potongan lama dan baru yang didaur ulang menyumbang sekitar 33% pasokan tembaga Amerika Serikat pada tahun 2023, dan tembaga dapat didaur ulang berulang kali tanpa kehilangan sifat-sifatnya.

T: Apa kegunaan tembaga yang paling umum dalam industri?

J: Konstruksi bangunan merupakan penggunaan tunggal (single end use) terbesar, diikuti oleh produk listrik dan elektronik, sedangkan sisanya adalah peralatan transportasi dan mesin industri.