Kuningan, Perunggu Timah, Tembaga Merah & Putih: Perbedaan Dijelaskan

Bukti paling awal penggunaan tembaga oleh manusia berasal dari sekitar 10.000 tahun yang lalu, dengan para arkeolog menemukan manik-manik tembaga yang terbuat dari tembaga asli di Irak utara. Di Cina, penggunaan tembaga dapat ditelusuri hingga sekitar 4.000 tahun yang lalu. Awalnya, tembaga murni digunakan untuk membuat benda-benda, tetapi kelembutan dan daya tahannya yang terbatas menyebabkan pengembangan paduan tembaga dengan menggabungkan tembaga dengan logam lain untuk meningkatkan sifat-sifatnya.

Saat ini, paduan tembaga diklasifikasikan ke dalam beberapa kategori berdasarkan komposisi dan sifatnya:

• Tembaga putih (juga dikenal sebagai perak nikel atau perak Jerman): Paduan tembaga, nikel, dan seng, tidak mengandung perak yang sesungguhnya. Penampilannya putih keperakan dan memiliki ketahanan korosi yang baik. Tembaga putih digunakan dalam perhiasan, peralatan perak, dan kontak listrik.
• Tembaga: Tembaga murni dan paduan tembaga tinggi (mengandung setidaknya 99,3% tembaga) menawarkan konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik, ketahanan terhadap korosi, dan kemampuan bentuk. Ini digunakan dalam kabel listrik, pipa ledeng, dan penukar panas.
• Kuningan: Paduan tembaga dan seng, dengan kandungan seng biasanya berkisar antara 5% hingga 45%. Kuningan menunjukkan peningkatan kekuatan, kemampuan mesin, dan ketahanan terhadap korosi dibandingkan dengan tembaga murni. Warna keemasan dan sifat akustiknya membuatnya populer dalam alat musik, barang dekoratif, dan aplikasi kelautan.
• Perunggu: Secara tradisional merupakan paduan tembaga dan timah, perunggu modern dapat mencakup elemen lain seperti aluminium, silikon, atau nikel. Perunggu menawarkan kekuatan dan ketahanan korosi yang lebih tinggi daripada kuningan. Perunggu biasanya digunakan dalam perangkat keras kelautan, patung, dan bantalan.

Apa perbedaan di antara keduanya?

Tembaga merah

Tembaga merah, juga dikenal sebagai tembaga murni, adalah paduan tembaga dengan kemurnian tinggi yang mengandung antara 99,5% dan 99,95% tembaga, dengan sisanya terdiri dari jejak pengotor. Bahan ini dibedakan dari warna merah jambu yang khas, yang mengembangkan rona ungu pada saat oksidasi.

Sistem penunjukan untuk kadar tembaga murni biasanya menggunakan awalan "T" yang diikuti dengan urutan angka. Seiring dengan meningkatnya nomor urut, kandungan tembaga umumnya menurun. Sebagai contoh, T1 menunjukkan kemurnian yang lebih tinggi dari T3. Nilai tembaga murni lainnya termasuk TP2 dan TAg0.1, yang terakhir mengandung sejumlah kecil perak untuk meningkatkan sifat-sifatnya. Nilai tembaga bebas oksigen, yang menawarkan konduktivitas listrik dan kemampuan bentuk yang unggul, ditetapkan sebagai TU1 dan TU2.

Tembaga merah menunjukkan konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik, keuletan yang tinggi, dan ketahanan terhadap korosi yang baik. Sifat-sifat ini menjadikannya bahan yang ideal untuk berbagai aplikasi, khususnya dalam industri listrik dan elektronik. Tembaga merah banyak digunakan dalam pembuatan konduktor listrik, termasuk kabel dan kawat, serta busbar, konektor, dan komponen lain yang membutuhkan konduktivitas dan kemampuan bentuk yang tinggi.

Kemurnian material yang tinggi juga berkontribusi pada kemampuan kerjanya yang unggul, memungkinkan proses pembentukan yang efisien seperti menggambar, menggulung, dan ekstrusi. Karakteristik ini, dikombinasikan dengan ketahanannya terhadap pengerasan kerja, membuat tembaga merah cocok untuk aplikasi yang membutuhkan bentuk yang kompleks atau produksi kawat halus.

Selain aplikasi kelistrikannya, tembaga merah juga digunakan dalam sistem manajemen termal, perlengkapan pipa, dan elemen arsitektur di mana daya tarik estetika dan ketahanan korosinya sangat dihargai. Biokompatibilitasnya juga membuatnya cocok untuk aplikasi medis tertentu.

Kuningan

Kuningan adalah paduan serbaguna yang terutama terdiri dari tembaga dan seng, dengan tembaga sebagai elemen utama. Meskipun kedua logam ini membentuk dasar, elemen lain seperti timbal, timah, aluminium, mangan, dan nikel sering kali digabungkan untuk meningkatkan sifat spesifik seperti kekerasan, kekuatan, kemampuan mesin, dan ketahanan terhadap korosi. Warna keemasan khas kuningan bervariasi dengan komposisinya, biasanya menjadi lebih kemerahan dengan kandungan tembaga yang lebih tinggi.

Klasifikasi kuningan pada umumnya didasarkan pada kandungan tembaga, yang dilambangkan dengan huruf "H" yang diikuti oleh persentase tembaga. Sebagai contoh, H59 mengandung sekitar 59% tembaga, sedangkan H90 memiliki sekitar 90% tembaga. Paduan kuningan yang lebih kompleks ditetapkan menggunakan nomenklatur yang diperluas yang mencakup simbol kimiawi dari elemen paduan yang signifikan dan persentasenya masing-masing. Misalnya, HPb89-2 menunjukkan paduan kuningan dengan tembaga 89% dan timbal 2%.

Kuningan menunjukkan sifat mekanik yang sangat baik, termasuk keuletan, kemampuan bentuk, dan ketahanan aus yang baik. Titik lelehnya yang relatif rendah (berkisar antara 900 ° C hingga 940 ° C tergantung pada komposisinya) memfasilitasi proses pengecoran dan pemesinan. Kelembutan yang melekat pada paduan ini, dikombinasikan dengan ketahanan ausnya, membuatnya ideal untuk aplikasi pada katup, saluran pipa, dan sistem penanganan fluida yang memerlukan aktuasi yang sering.

Selain itu, kuningan memiliki sifat akustik yang menonjol, yang telah menyebabkan penggunaannya secara luas dalam alat musik seperti terompet, trombon, dan saksofon. Kemampuan material yang mudah dikerjakan dan ketahanannya terhadap korosi, membuatnya menjadi pilihan utama dalam pembuatan kotak peluru untuk senjata api, serta elemen arsitektur dekoratif dan perangkat keras kelautan.

Dalam aplikasi industri, kuningan sering dipilih karena konduktivitas listrik dan termalnya, yang meskipun tidak setinggi tembaga murni, namun tetap signifikan. Sifat ini, ditambah dengan ketahanan korosinya, membuat kuningan cocok untuk komponen listrik dan penukar panas di lingkungan yang tidak terlalu agresif.

Bacaan terkait: Jenis-jenis Kuningan

Perunggu

Perunggu adalah paduan yang telah digunakan sejak zaman kuno. Bentuk paling awal, yang dikenal sebagai perunggu timah, terutama terdiri dari tembaga dan timah.

Seiring waktu, definisi perunggu telah diperluas untuk mencakup semua paduan tembaga kecuali yang mengandung sejumlah besar seng (kuningan) atau nikel (cupronickel). Contoh penting dari paduan perunggu termasuk perunggu timbal, perunggu aluminium, dan perunggu silikon. Perunggu biasanya menunjukkan karakteristik warna coklat kemerahan dengan patina biru-hijau saat terkena elemen. Di Cina, paduan perunggu sering kali ditetapkan dengan menggunakan huruf "Q" yang diikuti dengan simbol kimia dari elemen paduan utama dan persentase kandungannya, tidak termasuk seng. Misalnya, Q Al5 menunjukkan perunggu aluminium dengan sekitar 5% aluminium.

Beberapa nilai paduan tembaga cor standar banyak digunakan dalam industri. Sebagai contoh, perunggu timah 5-5-5 (ZCuSnPb5Zn5) mengandung sekitar 5% timah, timbal, dan seng, dengan sisanya adalah tembaga. Paduan umum lainnya adalah perunggu aluminium 10-3 (ZCuAl10Fe3), yang mengandung sekitar 10% aluminium dan 3% besi. Paduan perunggu timah terkenal dengan kemampuan castability yang sangat baik dan penyusutan minimal selama pemadatan, menjadikannya ideal untuk membuat komponen presisi seperti bilah turbin, roda gigi, bantalan, dan dudukan katup dalam aplikasi yang menuntut.

Setiap paduan perunggu menawarkan sifat unik yang cocok untuk aplikasi tertentu. Misalnya, perunggu aluminium memberikan kekuatan dan ketahanan korosi yang unggul, terutama di lingkungan laut, sementara perunggu timbal menawarkan kemampuan mesin yang ditingkatkan dan sering digunakan dalam bushing dan bantalan. Pemilihan paduan perunggu tertentu tergantung pada persyaratan khusus aplikasi, termasuk sifat mekanik, ketahanan korosi, ketahanan aus, dan kemudahan fabrikasi.

Tembaga putih

Tembaga putih, juga dikenal sebagai perak nikel atau perak Jerman, adalah paduan yang terutama terdiri dari tembaga dan nikel, dengan seng yang sering ditambahkan sebagai komponen ketiga. Penampilannya yang khas berwarna putih keperakan menyangkal komposisi berbasis tembaga. Meskipun sebutan khusus dapat bervariasi menurut wilayah dan aplikasi, nomenklatur umum mencakup sistem "CUXXX" dalam beberapa standar.

Paduan tembaga putih secara luas dikategorikan menjadi dua jenis utama berdasarkan aplikasi utamanya:

1. Tembaga Putih Struktural: Paduan ini dihargai karena ketahanan korosinya yang sangat baik, terutama di lingkungan laut, dan kemampuannya untuk mempertahankan hasil akhir yang berkilau. Mereka menunjukkan sifat mekanik yang baik, termasuk kekuatan dan keuletan. Nilai yang umum termasuk:

• B30 (Cu-30Ni): Mengandung sekitar 30% nikel, menawarkan ketahanan korosi yang unggul.
• B10 (Cu-10Ni): Dengan nikel sekitar 10%, memberikan keseimbangan sifat dan efektivitas biaya. Paduan ini banyak digunakan dalam instrumen presisi, peralatan medis, perlengkapan kelautan, dan aplikasi arsitektural yang mengutamakan estetika dan daya tahan.

2. Tembaga Putih Listrik: Paduan ini direkayasa untuk sifat listrik dan termalnya yang spesifik, terutama resistivitas listriknya yang tinggi dan koefisien resistansi suhu yang rendah. Kelas yang terkenal adalah:

• BMn3-12: Paduan ini biasanya mengandung mangan 3% dan nikel 12%, yang menawarkan sifat termoelektrik yang sangat baik. Paduan tembaga putih listrik banyak digunakan dalam elemen resistansi, termokopel, dan komponen listrik lainnya di mana resistansi yang stabil pada berbagai suhu sangat penting.

Harga

Dalam hal harga, paduan tembaga menunjukkan hierarki yang berbeda, dengan tembaga murni (sering disebut sebagai tembaga merah) memiliki harga tertinggi. Hal ini terutama disebabkan oleh konduktivitas listrik dan termalnya yang unggul, serta ketahanan terhadap korosi yang sangat baik. Setelah tembaga murni, cupronickel (juga dikenal sebagai tembaga putih) menempati urutan kedua dalam hal harga. Paduan ini, yang biasanya terdiri dari tembaga dan nikel, menawarkan kekuatan dan ketahanan korosi yang lebih baik, terutama di lingkungan laut.

Perunggu, paduan yang terutama terdiri dari tembaga dan timah, menempati posisi ketiga dalam spektrum harga. Harganya bervariasi tergantung pada komposisi spesifiknya, dengan beberapa perunggu khusus (seperti perunggu aluminium atau perunggu silikon) yang berpotensi memiliki harga yang lebih tinggi karena sifatnya yang unik.

Kuningan, paduan tembaga dan seng, umumnya merupakan pilihan yang paling ekonomis di antara paduan tembaga. Biayanya yang lebih rendah, dikombinasikan dengan kemampuan mesin yang baik dan penampilan yang menarik, menjadikannya pilihan populer untuk berbagai aplikasi. Namun, sangat penting untuk dicatat bahwa meskipun merupakan paduan tembaga yang paling murah, kuningan masih memiliki harga yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan logam besi seperti besi atau baja.

Struktur harga ini tidak hanya mencerminkan biaya bahan baku tetapi juga sifat spesifik, proses manufaktur, dan permintaan pasar untuk setiap paduan. Ketika memilih material untuk aplikasi teknik, penting untuk mempertimbangkan tidak hanya biaya material awal, tetapi juga faktor-faktor seperti umur panjang, kinerja di lingkungan yang diinginkan, dan biaya siklus hidup secara keseluruhan.