ทองเหลือง (Brass) เป็นโลหะผสม (alloy) ระหว่างทองแดงกับสังกะสีเป็นหลัก อัตราส่วนที่ใช้
ผสมขึ้นกับความต้องการในการใช้งาน โดยทั่วไปจะผสมทองแดงลงในอัตราส่วน 5-45% หรือเพิ่มตามต้องการ ส่วนที่เหลือเป็นสังกะสี และโลหะเจือปนอื่นเล็กน้อย ซึ่งจะได้โลหะทองเหลืองที่มีความแข็ง และเหมาะแก่การใช้งานแตกต่างกันไป และหากใช้ทองแดงผสมมากกว่า 50% เรียกว่า ทองเหลือง และใช้ทองแดงผสมมากกว่า 72% หรือมีสังกะสี 5-15% เรียกว่า ทอมแบก (Tombac)
คุณสมบัติของทองเหลือง
- ผิวแวววาว
- มีความแข็งสูง– ทนต่อแรงกระแทกได้ดี
- ทนต่อการกัดกร่อนได้สูง– มีจุดหลอมเหลวไม่สูง
- สามารถทำขึ้นได้ในระดับครัวเรือนที่ไม่ต้องใช้เทคโนโลยีที่ซับซ้อน
- การใช้งานทนทาน
ชนิด และส่วนผสมทองเหลือง
ในอุตสาหกรรมผลิตทองเหลืองจะแยกมาตรฐานทองเหลืองออกเป็น 2 กลุ่ม คือ
1. ทองเหลืองรีดเป็นแท่งหรือเป็นแผ่น (Wrough Copper Alloys)
2. ทองเหลืองรีดเป็นแท่งหรือเป็นแผ่น (Wrough Copper Alloys)
ส่วนการแยกชนิดทองเหลืองตามส่วนผสม ได้แก่
1. Alpha brass
เป็นทองเหลืองที่มีส่วนผสมของทองแดงมากกว่า 61% มีโครงสร้างเป็นสารละลายของของแข็ง (solid solution) ระหว่างทองแดงกับสังกะสี และอาจมีสารอื่นแทรกฝังอยู่เพียงเล็กน้อย หรือเรียกว่า phase alpha ทองเหลืองประเภทนี้สามารถขึ้นรูปเย็นได้ง่าย แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มย่อย คือ
- ทองเหลืองสีเหลือง ใช้สังกะสีผสม 20-36% เป็นทองเหลืองที่มีความแข็งแรง มีความเหนียว และอ่อนตัวสูง เหมาะสำหรับการขึ้นรูปเย็น
- ทองเหลืองสีแดง ใช้สังกะสีผสม 5-20% % เป็นทองเหลืองที่ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าชนิดสีเหลือง แต่ความแข็งแรง ความเหนียว และความอ่อนตัวจะต่ำกว่า เปราะแตกง่ายกว่า
ทองเหลืองเฟส alpha จะมีระบบผลึกเป็น FCC ละลายสังกะสีได้สูงสุด 39% ที่อุณหภูมิ 454 ºC และละลายได้ลดลงเป็น 33% ที่อุณหภูมิ 150 ºC ทั้งนี้ ทองเหลืองของเฟส alpha จะมีสีแดงถึงสีเหลืองที่เหมือนทองคำได้ ก็ต่อเมื่อละลายสังกะสีในอัตราส่วนในช่วง 10-20%
2. Alpha-Beta brass
เป็นทองเหลืองที่มีส่วนผสมของทองแดงระหว่าง 54-61% หรือผสมสังกะสีประมาณ 39-46% โครงสร้างประกอบด้วย grain ของ phase alpha และ beta ทองเหลืองประเภทนี้สามารถขึ้นรูปร้อนได้ง่าย [2]
เฟส Beta จะมีโครงสร้างผลึกเป็นแบบ BCC ที่เป็นผลมาจากปฏิกิริยาเพอริเทกติกระหว่างเฟส alpha กับสารละลายโลหะ ที่อุณหภูมิประมาณ 460 ºC โครงสร้างของผลึกจะเรียงตัวไม่เป็นระเบียบ แต่หากอุณหภูมิลดลง โครสร้างจึงจะเรียงตัวเป็นระเบียบมากขึ้น และโลหะทองเหลืองของเฟส Beta จะมีความแข็งแรง หากใช้อุณหภูมิต่ำกว่า 600 ºC % [3]
ทองเหลืองที่เหมาะสำหรับงานตีขึ้นรูปร้อน ได้แก่ CuZn40Pb2 ซึ่งเป็นส่วนผสมระหว่าง ทองแดง (Cu) ในช่วง 57-59%, ตะกั่ว (Pb) ในช่วง 1.5-2.5% และสังกะสี (Zn) แปรเปลี่ยนตามอัตราส่วนทั้งสอง
ทองเหลือง CuZn40Pb2 มีคุณสมบัติทางฟิสิกส์ และทางกล คือ
- อุณหภูมิสำหรับตีขึ้นรูปร้อน 625-750 ◦C
- อุณหภูมิสำหรับใช้หลอมเหลว 890-900 ◦C
- ความแข็งแรง (Tensile Strength) ≤ 340 kg/mm2
- อัตราการยึดตัว (Elongation) ≤ 20%
- ความแข็ง (Hardness) ≤ 75 HB
ปริมาณสังกะสีกับความแข็งแรงของทองเหลือง
สังกะสีมีคุณสมบัติต่อการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของทองเหลืองโดยตรง อาทิ สี ความแข็ง ความเหนียว และความแข็งแรง หากละลายสังกะสีในช่วงหนึ่ง คือ ไม่เกิน 61% จะได้เป็นสารละลายของของแข็ง แต่หากละลายสังกะสีมากกกว่านี้ จะได้เป็นสารประกอบเชิงซ้อน ซึ่งมีคุณสมบัติแข็ง แต่มีความเปราะสูง แตกหรือเกิดรอยร้าวง่าย เพราะมีความเหนียวลดลง
| ปริมาณสังกะสี | ความต้านแรงดึง | ร้อยละการยืดตัว | ความแข็ง |
| (MPa) | (2 นิ้ว) | (10 มม., 500 กก.) | |
| 0 | 220.5 | 46 | 38 |
| 5 | 248.0 | 49 | 49 |
| 10 | 282.5 | 52 | 54 |
| 15 | 289.4 | 56 | 58 |
| 20 | 296.3 | 59 | 56 |
| 25 | 310.0 | 62 | 54 |
| 30 | 361.9 | 65 | 55 |
| 35 | 361.9 | 60 | 55 |
| 40 (+β) | 373.0 | 45 | 75 |
ประโยชน์ทองเหลือง
ทองเหลืองมีคุณสมบัติเป็นโลหะที่มีความแวววาว สวยงาม และทนต่อการเกิดสนิมได้ดี นิยมตีขึ้นรูปหรือหล่อเป็นเครื่องเรือน เครื่องใช้ เครื่องประดับหรืออุปกรณ์ต่างๆ ได้แก่
- เครื่องเรือน เครื่องใช้ในครัวเรือน อาทิ ขัน พาน แจกัน และกระทะ เป็นต้น
- อาวุธ ยุทโธปกรณ์ อาทิ ปลอกกระสุน หอก ดาบ เป็นต้น
- พระพุทธรูป เครื่องราง เหรียญ และเงินตรา
- อุปกรณ์ก่อสร้าง อาทิ ท่อน้ำ ก๊อกน้ำ วาล์ว ชิ้นส่วนปั๊มน้ำ เกลียว และน็อต เป็นต้น
- ส่วนประกอบของบรรจุภัณฑ์ อาทิ ขวดน้ำหอม และปอกลิปสติก เป็นต้น
- สายไฟ และส่วนประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
- เครื่องประดับ อาทิ กำไรข้อมือ แหวน ต่างหู เป็นต้น
- เครื่องดนตรี อาทิ กระดิ่ง ฉิ่ง ฉาบ ขิก และกระพรวน เป็นต้น
ชื่อทางการค้าตามส่วนผสมของทองเหลือง
- Gilding Metal ใช้สังกะสีผสมไม่เกิน 5% (95CU-5Zn) ถูกใช้สำหรับทำเหรียญ
- Commercial Bronze ใช้สังกะสีผสม 10% (90CU-10Zn) ถูกใช้สำหรับทำเหรียญ มีคุณสมบัติ และถูกนำไปใช้เหมือนกับ Gilding Metal
- Jewely Bronze ใช้สังกะสีผสม 12.5% (87.5CU-12.5Zn) นิยมแปรรูปเป็นเครื่องประดับ
- Red Brass หรือทองเหลืองแดง ใช้สังกะสีผสม 15% (85CU-15Zn) นิยมแปรรูปเป็นเครื่องประดับ ท่อสายไฟ และท่อในเครื่องควบแน่น
- Low Brass ใช้สังกะสีผสม 20% (80CU-20Zn) นิยมแปรรูปเป็นส่วนประกอบบรรจุภัณฑ์น้ำหอม เหรียญ และเครื่องดนตรี
- Cartridge Brass ใช้สังกะสีผสม 30% (70CU-30Zn) นิยมแปรรูปเป็นปลอกกระสุน และท่อ
- Yellow Brass ใช้สังกะสีผสม 35% (65CU-35Zn) เป็นทองเหลืองที่มีสีเหลืองจัด มีคุณสมบัติ และนำไปแปรรูปคล้ายกับ Cartridge Brass
- Munts Metal ใช้สังกะสีผสม 40% (60CU-40Zn) เป็นทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูง นำไปใช้ งานในสภาพที่มีความร้อนสูงได้ดี
นอกจาก ทองเหลืองที่ได้จากการผสมกับสังกะสี แล้วยังมีทองเหลืองอีกหลายชนิดที่ได้จากการผสมกับโลหะอื่น ได้แก่
- ทองเหลืองตะกั่ว (Lead Brass)
- ทองเหลืองดีบุก (Tin Brass)
- ทองเหลืองอลูมิเนียม (Aluminum Brass)
- ทองเหลืองซิลิกอน (Silicon Brass) ฯลฯ
ข้อดีของทองเหลืองที่มีต่ออุตสาหกรรม
ข้อดีของทองเหลืองที่มีต่ออุตสาหกรรม ทั้งผลิตภัณฑ์ทองเหลืองชนิดแผ่นและผลิตภัณฑ์ทองเหลืองชนิดข้อต่อและตัววาล์วที่มีขนาดและคุณสมบัติต่างๆ กันนั้น สามารถนำไปใช้สำหรับเครื่องจักรผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ อุปกรณ์ไฟฟ้า ชิ้นส่วนอิเล็คทรอนิคส์ การผลิตกุญแจ บานพับประตู และป้ายต่างๆ เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีการนำทองเหลืองมาทำเป็นอุปกรณ์อื่นๆ เช่น ท่อทองเหลือง ข้อต่อทองเหลืองวาล์วทองเหลืองที่นำไปใช้ในระบบนิวเมติกส์ เครื่องสุขภัณฑ์ เครื่องฉีดยาฆ่าแมลง และอุตสาหกรรมยานยนต์ สามารถใช้ผลิตชิ้นส่วนต่างๆ ได้ หลากหลาย และเป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมยานยนต์ ที่นำทองเหลืองไปผลิตหม้อน้ำรถยนต์ อุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้า ที่นำทองเหลืองไปเป็นชิ้นส่วนไฟฟ้า ใช้ผลิตขาปลั๊กไฟ คัทเอาท์ สวิตซ์ไฟ สายเคเบิ้ล Connector อุตสาหกรรมผลิต เช่น ตัววาล์วนิวเมติกส์ ข้อต่อและวาล์วต่างๆ ในระบบนิวเมติกส์และไฮดรอลิก
สามารถดูสินค้าและสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ www.pakoengineering.com
โทร : 09-4690-4630, 02-041-5092
อีเมล : Sales@blog.pako.co.th
facebook : PAKO ENGINEERING
Line : pakoeng
ขอบคุณข้อมูลจาก
https://goo.gl/MCyZaX
https://goo.gl/WD2QsE
https://goo.gl/FUfrGk
https://goo.gl/PyfQQV