Bakır türleri, mükemmel elektriksel ve termal iletkenlikleri, korozyon direnci ve işlenebilirlikleri nedeniyle değer verilen ticari metallerin başlıca gruplarından birini oluşturur. Bu malzemeler manyetik değildir ve lehimleme ile sert lehimleme yoluyla kolayca birleştirilebilir; ayrıca birçok bakır türü, çeşitli gaz, ark ve direnç kaynak yöntemleri kullanılarak da kaynaklanabilir. Bu türlerin nasıl gruplandırıldığını ve tanımlandığını anlamak, belirli bir iş için doğru malzemeyi seçmenin başlangıç noktasıdır.
Bakır türleri altı gruba ayrılır: bakırlar, seyreltik bakır alaşımları, pirinçler, bronzlar, bakır-nikel alaşımları ve nikel-gümüş alaşımları. Her grup, ana alaşım elementleriyle tanımlanır ve Birleşik Numaralandırma Sistemi (UNS) içinde kendine özgü bir aralığı kapsar.
Şekil 1: Altı bakır kalitesi grubuna genel bakış
İlk grup olan bakırlar, esasen ticari olarak saf bakırdır. Bu malzeme normalde yumuşak ve esnektir ve toplam kirlilik oranı yaklaşık %0,7’den azdır. Ticari olarak saf bakır kaliteleri, C10100 ile C13000 arasındaki UNS numaralarıyla belirtilir.
Bu grup içinde, elektrolitik sert zift bakır (C11000), katot bakırdan, yani elektrolitik olarak arıtılmış bakırdan üretilir. Bu, tüm elektriksel bakır kaliteleri arasında en yaygın olanıdır ve %100 IACS'yi aşan yüksek elektriksel iletkenlik sunar. C11000, C12500 ile aynı oksijen içeriğine sahip olsa da, kükürt içeriği ve genel saflık açısından farklılık gösterir; kükürt dahil olmak üzere toplam metalik safsızlık içeriği 50 ppm'den azdır.
Oksijensiz bakır türleri C10100 ve C10200 de bu gruba dahildir. Bu kaliteler, oksitleyici olmayan koşullar altında birinci sınıf katot bakırının indüksiyonla eritilmesi yoluyla üretilir; bu işlem, granül grafit banyosu ve hidrojen içeriği düşük koruyucu indirgeyici bir atmosfer kullanılarak gerçekleştirilir. Yüksek saflıkları sayesinde, bu kaliteler özellikle zorlu elektrik ve elektronik uygulamalar için son derece uygundur.
İkinci grup olan seyreltik bakır alaşımları, bakırın bir veya daha fazla temel özelliğini değiştirmek amacıyla eklenen az miktarda çeşitli alaşım elementleri içerir. Bu katkıların miktarı düşük tutulur; böylece malzeme, saf bakırın iletkenliğinin ve işlenebilirliğinin büyük bir kısmını korurken, daha yüksek mukavemet, sertlik veya yumuşamaya karşı direnç gibi iyileştirmeler elde eder.
Pirinçler üçüncü grubu oluşturur ve çinko ana alaşım elemanı olan bakır alaşımlarıdır. Çinko içeriğinin değiştirilmesi ve kurşun, kalay veya alüminyum gibi elementlerin az miktarda eklenmesi, geniş bir renk, mukavemet, şekillendirilebilirlik ve işlenebilirlik yelpazesi ortaya çıkarır. Bir grup olarak, işlenmiş pirinçler C20500'den başlayan UNS serisini oluşturur. Bunlar, sıhhi tesisat bağlantı parçaları, bağlantı elemanları, dekoratif donanımlar ve elektrikli bileşenlerde kullanılan, en yaygın bakır alaşımları arasındadır.
Dördüncü grup olan bronzlar, geleneksel olarak bakır-kalay alaşımlarıydı; ancak bu terim günümüzde ana alaşım elementi ile tanımlanan çeşitli grupları kapsamaktadır. Bunlar arasında kalay bronzları (fosfor bronzları olarak da bilinir), alüminyum bronzları, silikon bronzları ve diğerleri yer almaktadır. Bronzlar genellikle bakır ve pirinçlere göre daha yüksek mukavemet sunar; buna ek olarak iyi korozyon direnci ve aşınma direncine sahiptirler, bu da onları rulmanlar, burçlar, yaylar ve denizcilik bileşenleri için son derece uygun hale getirir. Bir grup olarak bronzlar, UNS sınıflarında C50000'den C69999'a kadar yer alırlar.
Beşinci grup olan bakır-nikel alaşımları, bakır-nikel veya kupro-nikel olarak da bilinir. Bu alaşımlar, ana alaşım elemanı olarak %1,5 ila %45 oranında nikel içerir. UNS sistemine göre, işlenmiş bakır-nikel alaşımları C70000'den C73499'a kadar olan numaralarla tanımlanır. Bu alaşımlar, büyük ölçüde deniz suyu korozyonuna karşı yüksek dirençleri nedeniyle madeni para, deniz suyu ekipmanları, buharlaştırıcılar, ısı eşanjörü boruları ve otomotiv hidrolik ve soğutma sistemlerinin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Altıncı grup, nikel gümüşüdür. Adına rağmen nikel gümüşü gümüş içermez ve nikel eklenmiş bir pirinç olarak değerlendirilebilir. Nikel içeriği önemli ölçüde değişiklik gösterir, ancak uygulamaya bağlı olarak genellikle %9 ile %30 arasında değişir. Bakır içeriği yaklaşık %60 ila %65 arasında oldukça sabit kalma eğilimindeyken, nikel içeriği arttıkça çinko içeriği azalır. Daha yüksek nikel içeriği daha beyaz bir renk ve daha fazla korozyon direnci sağlar, ancak aynı zamanda sünekliliği de azaltır.
Nikel gümüş, korozyon direnci, çekici rengi ve iyi soğuk şekillendirme özellikleri nedeniyle değerlidir. Tipik ürünler arasında otomobil radyatörleri, tükenmez kalemler ve müzik aletlerinin tuşlarından transistör muhafazaları, elektrik kontakları, mimari demir eşyalar ve çatal-bıçak takımlarına kadar geniş bir yelpaze yer almaktadır. UNS sistemine göre, dövme nikel gümüşler C73500 ile C79999 arasındaki numaralarla tanımlanır.
Bu makale, bakırı altı alaşım ailesine göre sınıflandırmaktadır. “Bakır” serisindeki ilgili kılavuzlar, bu makaleyle birlikte ihtiyacınız olacak konuları ele almaktadır. “Bakır Özellikleri” başlıklı makale, bir aileyi diğerinden ayıran iletkenlik, korozyon direnci ve mukavemet özelliklerini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. "Bakır Spesifikasyonları" bölümünde, her bir kalite sınıfını kesin olarak tanımlamak için kullanılan tanımlama sistemleri açıklanırken, "Bakır Standartları" bölümünde ise farklı bölgelerde bu tanımlamaları düzenleyen çerçeveler ortaya konmaktadır. Bu kılavuzlar bir arada, kalite sınıflandırmasını bunun temelini oluşturan özellikler, tanımlamalar ve standartlarla ilişkilendirmektedir.
Bakır türleri, bakır, seyreltik bakır alaşımları, pirinç, bronz, bakır-nikel alaşımları ve nikel-gümüş alaşımları olarak sınıflandırılır. Her bir grup, iletkenlik, mukavemet, korozyon direnci ve işlenebilirlik açısından kendine özgü bir denge sunar.
Ticari olarak saf bakır (UNS C10100 ila C13000), yumuşak ve sünek olup, toplam kirlilik oranı yaklaşık %0,7’den azdır. Seyreltik bakır alaşımları, bakırın iletkenlik ve işlenebilirlik özelliklerinin çoğunu korurken, bir veya daha fazla temel özelliğini değiştiren az miktarda kasıtlı olarak ilave edilmiş alaşım elementleri içerir.
Pirinç, çinkonun ana alaşım elementi olduğu bir bakır alaşımıdır; bronz ise geleneksel olarak bir bakır-kalay alaşımıdır. Günümüzde “bronz” terimi, alüminyum bronzları, silikon bronzları ve benzeri alaşımları da kapsamaktadır. Bronzlar genellikle daha yüksek mukavemet ve daha iyi aşınma direnci sağlarken, pirinçler işlenebilirlikleri, makineyle işlenebilirlikleri ve görünümleriyle takdir edilmektedir.
Elektrolitik sert ziftli bakır (C11000), en yaygın elektriksel bakır kalitesidir ve %100 IACS’yi aşan yüksek elektriksel iletkenlik sunar. Oksijensiz C10100 ve C10200 kaliteleri ise daha da yüksek saflık gerektiren durumlarda kullanılır.
%1,5 ile %45 arasında nikel içeren bakır-nikel alaşımları, büyük ölçüde deniz suyu korozyonuna karşı yüksek dirençleri nedeniyle madeni paralar, deniz suyu ekipmanları, buharlaştırıcılar, ısı eşanjörü boruları ile otomotiv hidrolik ve soğutma sistemlerinde kullanılmaktadır.