Đồng điếu

Lịch sử

Rất nhiều nền văn minh phát triển rực rỡ cùng với việc tìm ra và ứng dụng đồng điếu và đồng thau trên thế giới. Chúng là một trong những phát minh về hợp kim sớm nhất của nhân loại. Đồng điếu là vật liệu ưu việt hơn hẳn các vật liệu trước đó con người tìm ra, nó được ứng dụng trong các lĩnh vực: dụng cụ, vũ khí, áo giáp, các vật liệu trang trí, mỹ thuật, điêu khắc...

Các đặc tính

Về mặt kỹ thuật, phụ thuộc vào thành phần hợp kim hóa, các dạng đồng điếu được phân loại thành đồng điếu chứa thiếc là đồng điếu thiếc (hay đồng thiếc) và đồng điếu không chứa thiếc như đồng điếu nhôm, đồng điếu berili v.v. Tỷ trọng riêng của các loại đồng điếu, phụ thuộc vào chủng loại, nằm trong khoảng 7,5-8 g/cm³, nhiệt độ nóng chảy trong khoảng từ 930 tới 1140 °C.

Đồng điếu chứa thiếc

Được ứng dụng sớm nhất là đồng điếu chứa thiếc (đồng thiếc). Thiếc có các ảnh hưởng tương tự như kẽm lên các tính chất cơ khí của đồng, nó tăng cao độ bền và độ dẻo. Hợp kim đồng với thiếc đạt được độ bền chống ăn mòn cao và các tính chất chịu mài mòn tốt. Các tính chất này giúp cho đồng thiếc có ứng dụng trong công nghiệp hóa chất để chế tạo các dụng cụ đúc, cũng như trong vai trò của vật liệu chịu mài mòn trong các lĩnh vực khác.
Hợp kim đồng thiếc được gia công khá tốt bằng áp lực và cắt gọt. Độ co ngót của nó rất nhỏ khi đúc, dưới 1%, trong khi độ co ngót của đồng thau và gang là khoảng 1,5% và thép là trên 2%. Vì thế, cho dù có xu hướng về phía thiên tích (sự không đồng nhất khi kết tinh) và độ chảy loãng tương đối không cao, đồng thiếc vẫn được ứng dụng thành công để nhận được các vật đúc có hình thể phức tạp, kể cả các đồ đúc nghệ thuật. Hợp kim đồng thiếc được biết đến và sử dụng từ thời cổ đại. Phần lớn các sản phẩm cổ đại từ đồng điếu chứa 75—90% đồng và khoảng 25—10% thiếc, làm cho bề ngoài của chúng khi mới đúc trông giống như vàng, nhưng chúng khó nóng chảy hơn. Các sản phẩm đồng thiếc cũng không đánh mất vai trò trong thế giới ngày nay.
Các dạng đồng thiếc hợp kim hóa được với kẽm, niken và phốt pho. Kẽm có thể cho vào tới 10%, với mức độ như thế nó gần như không thay đổi các tính chất của đồng thiếc, nhưng làm cho đồng điếu trở nên rẻ tiền hơn. Chì và phốt pho làm tăng khả năng chịu mài mòn của đồng điếu và khả năng gia công bằng cắt gọt.

Đồng điếu không thiếc

Do giá thành cao của thiếc nên người ta đã tìm các chất thay thế cho đồng thiếc. Các loại đồng điếu mới này chứa ít thiếc hơn so với đồng điếu trước kia đã sử dụng hoặc hoàn toàn không chứa thiếc.
Ngày nay, tồn tại một loạt các loại đồng điếu không chứa thiếc. Chúng là hợp kim kép hay nhiều thành phần của đồng với nhôm, mangan, sắt, chì, niken, berili, silic v.v. Độ co ngót của các loại hợp kim này đều cao hơn của đồng thiếc. Tuy nhiên, theo một vài tính chất khác thì đồng điếu không thiếc lại ưu việt hơn đồng thiếc. Đồng điếu nhôm, silic và đặc biệt là đồng điếu berili có tính chất cơ khí tốt hơn, đồng điếu nhôm tốt hơn theo độ chống ăn mòn, còn đồng điếu silic tốt hơn về độ chảy loãng.
Ngoài ra, độ bền của đồng điếu nhôm và berili có thể gia tăng bằng gia công nhiệt.
Cũng cần phải đề cập tới các hợp kim của đồng với phốt pho. Chúng không thể phục vụ trong vai trò của vật liệu chế tạo cơ khí, vì thế nói chung người ta không gọi nó là đồng điếu. Tuy nhiên, nó là mặt hàng được giao dịch trên thị trường thế giới và phục vụ trong vai trò của hợp kim trung gian để sản xuất nhiều chủng loại đồng điếu có chứa phốt pho, cũng như để khử ôxy các hợp kim trên cơ sở là nền đồng.