Gatunki miedzi: rodziny, oznaczenia i zastosowania

Sześć grup gatunków miedzi

Gatunki miedzi dzieli się na sześć grup: miedź, stopy miedzi o niskiej zawartości miedzi, mosiądz, brąz, stopy miedzi i niklu oraz stopy niklu i srebra. Każda z tych grup charakteryzuje się głównymi pierwiastkami stopowymi i zajmuje odrębny zakres w ramach Ujednoliconego Systemu Numeracji (UNS).

Rysunek 1: Przegląd sześciu rodzin gatunków miedzi

Miedź: gatunki o czystości handlowej

Pierwsza grupa, czyli miedź, to zasadniczo miedź handlowo czysta. Materiał ten jest zazwyczaj miękki i plastyczny, a zawartość wszystkich zanieczyszczeń nie przekracza około 0,7%. Gatunki miedzi handlowo czystej są oznaczone numerami UNS od C10100 do C13000.

W ramach tej rodziny miedź elektrolityczna o wysokiej twardości (C11000) jest wytwarzana z miedzi katodowej, czyli miedzi rafinowanej metodą elektrolityczną. Jest to najpopularniejszy ze wszystkich gatunków miedzi elektrotechnicznej, charakteryzujący się wysoką przewodnością elektryczną przekraczającą 100% IACS. Chociaż C11000 ma taką samą zawartość tlenu jak C12500, różni się od niego zawartością siarki oraz ogólną czystością, zawierając mniej niż 50 ppm całkowitych zanieczyszczeń metalicznych, w tym siarki.

Do tej rodziny należą również gatunki miedzi beztlenowej C10100 i C10200. Są one wytwarzane poprzez topienie indukcyjne najwyższej jakości miedzi katodowej w warunkach nieutleniających, uzyskanych dzięki zastosowaniu kąpieli z granulowanego grafitu w połączeniu z ochronną atmosferą redukującą o niskiej zawartości wodoru. Ich wysoka czystość sprawia, że nadają się one szczególnie do wymagających zastosowań elektrycznych i elektronicznych.

Stopy miedzi o niskiej zawartości miedzi

Druga grupa, czyli stopy miedzi o niskiej zawartości dodatków, zawiera niewielkie ilości różnych pierwiastków stopowych, dodawanych w celu zmodyfikowania jednej lub kilku podstawowych właściwości miedzi. Zawartość tych dodatków jest ograniczona do minimum, dzięki czemu materiał zachowuje znaczną część przewodności i obrabialności czystej miedzi, zyskując jednocześnie takie zalety, jak większa wytrzymałość, twardość lub odporność na zmiękczenie.

Instrumenty dęte blaszane

Mosiądz stanowi trzecią rodzinę stopów miedzi, w których głównym pierwiastkiem stopowym jest cynk. Zmiana zawartości cynku oraz dodawanie niewielkich ilości pierwiastków takich jak ołów, cyna czy aluminium pozwala uzyskać szeroki zakres barw, wytrzymałości oraz stopni plastyczności i skrawalności. Jako grupa mosiądze kute zajmują zakres UNS zaczynający się od C20500. Należą one do najczęściej stosowanych stopów miedzi i znajdują zastosowanie w armaturze hydraulicznej, elementach złącznych, okuciach dekoracyjnych oraz komponentach elektrycznych.

Rzeźby z brązu

Czwarta grupa, czyli brązy, tradycyjnie obejmowała stopy miedzi i cyny, jednak obecnie termin ten obejmuje kilka podgrup określanych na podstawie głównego pierwiastka stopowego. Należą do nich brązy cynowe (zwane również brązami fosforowymi), brązy aluminiowe, brązy krzemowe i inne. Brązy zazwyczaj charakteryzują się wyższą wytrzymałością niż miedź i mosiądz, a także dobrą odpornością na korozję i zużycie, co sprawia, że doskonale nadają się do produkcji łożysk, tulei, sprężyn i elementów okrętowych. Jako grupa, brązy zajmują zakresy UNS od C50000 do C69999.

Stopy miedzi i niklu (miedzionikle)

Piąta grupa, czyli stopy miedzi i niklu, znana jest również pod nazwą miedzioniklu lub cuproniklu. Zawierają one od 1,5% do 45% niklu jako głównego pierwiastka stopowego. Zgodnie z klasyfikacją UNS stopy miedziowo-niklowe kute są oznaczone numerami od C70000 do C73499. Stopy te są szeroko stosowane do produkcji monet, urządzeń przeznaczonych do pracy w środowisku morskim, parowników, rur wymienników ciepła oraz samochodowych układów hydraulicznych i chłodniczych, głównie ze względu na ich wysoką odporność na korozję w środowisku morskim.

Srebro niklowe

Szóstą grupą jest srebro niklowe. Pomimo swojej nazwy srebro niklowe nie zawiera srebra i można je uznać za mosiądz z dodatkiem niklu. Zawartość niklu waha się znacznie, ale zazwyczaj wynosi od 9% do 30%, w zależności od zastosowania. Zawartość miedzi pozostaje zazwyczaj dość stała i wynosi około 60% do 65%, natomiast zawartość cynku maleje wraz ze wzrostem zawartości niklu. Wyższa zawartość niklu zapewnia bielszy kolor i większą odporność na korozję, choć jednocześnie zmniejsza plastyczność.

Srebro niklowe jest cenione ze względu na swoją odporność na korozję, atrakcyjny kolor oraz dobre właściwości w zakresie obróbki na zimno. Typowe produkty obejmują zarówno chłodnice samochodowe, długopisy i klawisze instrumentów muzycznych, jak i obudowy tranzystorów, styki elektryczne, okucia architektoniczne oraz sztućce. Zgodnie z klasyfikacją UNS niklowe srebra kute oznaczane są numerami od C73500 do C79999.