1. Pekali Pengembangan Terma Kuprum Tulen
Kuprum tulen (kuprum bebas-oksigen atau kuprum tulen komersial seperti T2, C11000) mempunyai pekali pengembangan haba linear yang agak tinggi, yang merupakan salah satu sifat fizikalnya yang penting dalam aplikasi kejuruteraan.
Dari 20 darjah hingga 100 darjah: kira-kira 16.5 × 10⁻⁶ / darjah
Dari 20 darjah hingga 200 darjah: kira-kira 17.3 × 10⁻⁶ / darjah
Dari 20 darjah hingga 300 darjah: kira-kira 17.7 × 10⁻⁶ / darjah
Ini bermakna apabila suhu meningkat, kuprum tulen mengembang dengan ketara, yang mesti dipertimbangkan dalam reka bentuk terma, pemasangan pemasangan dan-komponen struktur suhu tinggi.
2. Adakah Kuprum Tulen Sesuai untuk Perkhidmatan Suhu-Jangka Tinggi-Panjang?
2.1 Kesimpulan
Kuprum tulen TIDAK sesuai untuk kegunaan jangka-panjang pada suhu tinggi, terutamanya melebihi 250 darjah .
Ia hanya boleh mengekalkan prestasi yang stabil untuk perkhidmatan jangka-panjang di bawah 150 darjah dalam suasana tidak menghakis. Di atas suhu ini, pengoksidaan, pelembutan, kehilangan kekuatan, dan kemerosotan struktur menjadi teruk dan mengehadkan hayat perkhidmatannya.
2.2 Kemerosotan Prestasi Kuprum Tulen pada Suhu Tinggi
(1) Pengoksidaan Dipercepatkan
Di bawah 300 darjah, kuprum membentuk filem oksida nipis (Cu₂O dan CuO) yang memberikan perlindungan terhad.
Di atas 300 darjah, pengoksidaan mempercepatkan dengan ketara. Lapisan oksida menjadi tebal, longgar dan tidak melindungi, terus menembusi ke dalam. Di atas 500 darjah, pengoksidaan adalah sangat cepat, membawa kepada penggunaan bahan, kerosakkan permukaan dan keretakan.
Dalam persekitaran yang mengandungi sulfur, klorin atau unsur menghakis lain, kakisan suhu tinggi-dipercepatkan lagi, menyebabkan kegagalan awal.
(2) Kehilangan Ketara Kekuatan Mekanikal
Tembaga tulen mempunyai kekuatan suhu tinggi yang rendah dan terdedah kepada pelembutan dan rayapan.
Pada 100–200 darjah , kekuatan berkurangan kira-kira 10%–20%.Pada 300–400 darjah , kekuatan menurun sebanyak 30%–50%, dan ubah bentuk plastik di bawah beban menjadi tidak dapat dielakkan.
Di atas 500 darjah, kekuatan sisa adalah kurang daripada satu pertiga daripada kekuatan suhu bilik, menjadikannya tidak sesuai untuk sebarang struktur menanggung beban.
(3) Kemerosotan Kekonduksian Elektrik dan Terma
Walaupun kuprum kekal sangat konduktif pada suhu tinggi, kerintangan elektriknya meningkat dengan suhu (kira-kira +0.4% setiap darjah ).
Pada 500 darjah, kerintangan hampir dua kali ganda, mengurangkan kecekapan pengaliran dan meningkatkan penjanaan haba.
Kekonduksian terma juga berkurangan secara beransur-ansur pada suhu tinggi, melemahkan kelebihan pelesapan habanya.
2.3 Disyorkan Julat Suhu Operasi Jangka Panjang
Kurang daripada atau sama dengan 120 darjah : Suhu perkhidmatan panjang standard untuk komponen elektrik, kabel dan penukar haba; stabil dan boleh dipercayai.
120–250 darjah : Boleh diterima untuk perkhidmatan jangka sederhana tetapi dengan penuaan yang dipercepatkan; memerlukan pemeriksaan berkala.
>250 darjah: Tidak disyorkan untuk penggunaan jangka panjang yang berterusan.
>500 darjah : Hanya untuk pendedahan jangka pendek; penggunaan jangka panjang akan membawa kepada kegagalan yang cepat.
2.4 Langkah Penambahbaikan untuk Aplikasi Suhu Tinggi
Jika kuprum tulen mesti digunakan pada suhu tinggi, langkah-langkah berikut boleh memanjangkan hayat perkhidmatan:
Salutan permukaan: Penyaduran nikel, penyaduran timah, atau penyaduran perak untuk mengasingkan oksigen.
Suasana terkawal: Gunakan dalam atmosfera lengai atau pengurangan (nitrogen, hidrogen) untuk menyekat pengoksidaan.
Penggantian aloi: Aloi loyang, gangsa atau tembaga-nikel memberikan kestabilan suhu tinggi yang lebih baik.
Reka bentuk struktur: Benarkan ruang pengembangan haba dan kurangkan tegasan haba.
2.5 Rumusan
Kuprum tulen sangat baik untuk pengaliran haba dan elektrik pada suhu rendah hingga sederhana (Kurang daripada atau sama dengan 150 darjah).
Walau bagaimanapun, disebabkan oleh pengoksidaan yang cepat, kelembutan yang teruk dan sifat mekanikal yang semakin berkurangan, ia tidak sesuai untuk perkhidmatan suhu tinggi jangka panjang melebihi 250 darjah. Untuk aplikasi kejuruteraan suhu tinggi, pemilihan bahan harus mengutamakan aloi tembaga tahan haba atau komponen tembaga yang dilindungi permukaan, dengan had yang ketat pada suhu operasi dan persekitaran perkhidmatan.
