Đồng thanh là gì? Ưu nhược điểm, phân loại và ứng dụng

Đồng thanh là gì và tầm quan trọng của nó lĩnh vực điện? Đồng thanh, với tính chất dẫn điện vượt trội, độ bền cao, đã trở thành vật liệu thiết yếu trong sản xuất thiết bị điện, đặc biệt tủ điện. Hiểu rõ về đồng thanh và cách sử dụng hiệu quả góp phần đảm bảo an toàn, hiệu suất hệ thống điện.

Đồng thanh là gì?

Đồng thanh là gì? Đây là hợp kim với thành phần chính là đồng, phối hợp các nguyên tố khác ngoài kẽm. Đồng thanh xuất hiện từ rất lâu, dùng để chế tạo vật dụng đời sống. Vật phẩm đồng thanh được tìm thấy có niên đại hơn 3.000 năm, là hợp kim lâu đời nhất.

Đồng thanh (Busbar) còn gọi là đồng điếu hoặc đồng đỏ, ban đầu được tạo ra từ đồng và thiếc. Tuy nhiên, do chi phí sản xuất cao, thiếc được thay thế bằng nguyên tố khác như sắt, chì, niken. Những hợp kim này giá thành rẻ hơn, ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.

Hợp kim đồng thanh được đúc thành nhiều hình dạng khác nhau, phù hợp từng công việc, như khối mỏng hoặc bề mặt tròn.

Đặc điểm của đồng thanh

Đồng thanh có màu vàng óng ánh, tạo vẻ ngoài rực rỡ và nổi bật. Nhiệt độ nóng chảy đồng thanh khoảng 950 độ C, tuy nhiên, nhiệt độ này thay đổi theo hàm lượng thiếc trong hợp kim. Mặc dù đồng thanh độ cứng cao, nhưng dễ bị vỡ. Tuy nhiên, đồng thanh có ưu điểm là khả năng chống ăn mòn, đặc biệt chống lại sự ăn mòn của nước biển.

Cấu tạo của đồng thanh

Đồng thanh là một trong hợp kim lâu đời nhất. Một số vật dụng đồng thanh được tìm thấy có niên đại khoảng 3.000 năm trước Công nguyên. Đồng thanh còn gọi là đồng điếu hay đồng đỏ, ban đầu cấu tạo từ đồng và thiếc. Tuy nhiên, do chi phí thiếc cao, đồng thanh ngày nay thường không chứa thiếc, thay bằng nhôm, mangan, chì, sắt, silic.

Phần lớn loại đồng thanh này có giá thấp hơn hợp kim đồng và thiếc nguyên bản. Mặc dù độ co ngót hợp kim đồng thanh không thiếc cao hơn đồng thanh truyền thống, nhưng đặc tính cơ khí, khả năng chống mòn và độ chảy loãng đồng thanh nguyên bản vượt trội.

Cả hai loại đồng thanh này được ứng dụng rộng rãi trong đời sống, sản xuất. Để tăng cường đặc tính ưu việt sản phẩm, nhà sản xuất thường bổ sung tỷ lệ nhỏ nguyên tố khác. Nhờ đó, đồng thanh ngày càng được ưa chuộng bởi các đặc tính phong phú.

Ưu và nhược điểm của đồng thanh

Ưu điểm

Đồng thanh là hợp kim đồng và nguyên tố khác, nổi bật với nhiều ưu điểm so với đồng nguyên chất.

• Khả năng chống ăn mòn vượt trội: Nhờ tính chất này, đồng thanh dùng rộng rãi trong thiết bị chế tạo tàu biển. Hợp kim này ít bị ăn mòn bởi nước biển, nhờ đặc tính chống ăn mòn tự nhiên đồng.
• Độ co ngót cực thấp: Trong khi hợp kim đồng thau hoặc gang độ co ngót 1,5-2%, đồng thanh chỉ co ngót dưới 1%. Điều này giúp đồng thanh dễ dàng đúc thành hình thể phức tạp, đảm bảo hiệu quả cao.
• Dễ gia công: Với nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp, đồng đỏ dễ tạo hình hơn đồng nguyên chất hoặc nhiều vật liệu khác, làm việc gia công thuận lợi, hiệu quả.

Nhược điểm

Đồng đỏ dù có nhiều ưu điểm, vẫn tồn tại một số nhược điểm cần lưu ý:

• Giòn và dễ vỡ: Mặc dù độ cứng cao, đồng thanh khá giòn, khiến dễ bị nứt vỡ khi chịu lực tác động mạnh hoặc va đập.
• Chi phí sản xuất: So với một số loại hợp kim khác, đồng thanh có thể yêu cầu chi phí sản xuất cao hơn sử dụng nguyên liệu giá thành cao hoặc khó gia công.
• Dễ bị oxy hóa: Khi tiếp xúc với không khí, đồng thanh có thể bị oxy hóa theo thời gian, dẫn đến thay đổi màu sắc và bề mặt nếu không được bảo vệ đúng cách.
• Độ dẫn điện và dẫn nhiệt thấp hơn đồng nguyên chất: Dù đồng thanh vẫn giữ khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, nhưng so với đồng nguyên chất, khả năng này giảm do pha trộn nguyên tố khác.
• Khả năng chịu mài mòn không cao: So với một số loại hợp kim khác, khả năng chịu mài mòn đồng thanh có thể kém hơn, đặc biệt môi trường có tính mài mòn cao.

Phân loại và kích thước của đồng thanh

Các loại đồng thanh có đặc điểm và kích thước khác nhau:

Loại đồng dải

Đồng dải hay còn gọi là đồng cuộn được sử dụng để dập thanh cái kích thước nhỏ, thường áp dụng trong thiết bị MCB và MCCB cường độ dòng điện dưới 250A. Trước khi gia công, đồng cuộn cần duỗi thẳng bằng máy để sử dụng.

Ưu điểm của đồng dải là tính nhỏ gọn, nhờ thanh đồng cuộn tròn lại, giúp dễ dàng vận chuyển đến nhiều nơi. Tuy nhiên, nhược điểm loại đồng này là việc duỗi thẳng thanh đồng tốn nhiều thời gian. Tuyệt vời! Để giúp bạn dễ dàng so sánh và tìm kiếm thông tin, Hoàng Ngọc Diệp sẽ sắp xếp các kích thước đồng dải này vào bảng một cách khoa học hơn nhé.

Kích thước của đồng dải lần lượt như sau:

Loại đồng cái

Đồng thanh cái thường gọi là thanh cái đồng, là vật liệu sử dụng rộng rãi công nghiệp điện, đặc biệt chế tạo chi tiết máy và khuôn mẫu. Thanh cái đồng làm từ kim loại đồng đỏ hoặc đồng thanh, dạng khối hình chữ nhật với kích thước cụ thể về chiều dài, chiều rộng, chiều cao. Thanh đồng cái này được gia công thành hình dạng phù hợp lắp đặt trong tủ điện.

Kích thước của thanh đồng cái lần lượt như sau:

Loại đồng tấm dạng lá

Đồng tấm là loại thanh đồng sản xuất từ đồng thau và sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, linh kiện điện tử, máy phát điện và nhiều lĩnh vực. Thông thường, đồng tấm cán mỏng và cuộn thành cuộn để thuận tiện di chuyển, sử dụng. Ngoài ra, đồng tấm cũng được cắt xẻ theo kích thước khác nhau phù hợp nhu cầu cụ thể.

Kích thước của đồng tấm như sau:

Loại đồng thanh tròn

Đồng thanh tròn là loại thanh đồng tiết diện hình tròn sản xuất từ đồng thau hoặc đồng đỏ và sử dụng rộng rãi trong hệ thống lưới điện.

Kích thước của đồng thanh tròn như sau:

Ứng dụng của đồng thanh trong đời sống hàng ngày

Dưới đây là một số ứng dụng đồng thanh vào đời sống như sau:

• Khả năng dẫn điện vượt trội làm hợp kim đồng đỏ ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp điện.
• Trong ngành đóng tàu, nó thường được sử dụng để chế tạo bộ phận tiếp xúc nhiều nước biển như cánh quạt, mỏ neo, vòng bi.
• Màu sắc vàng óng đẹp mắt và sang trọng đồng đỏ khiến lựa chọn phổ biến ngành điêu khắc và đúc đồng phức tạp.
• Trong lĩnh vực kiến trúc và xây dựng, đồng đỏ ngày càng được ứng dụng nhiều hơn nữa.
• Trong ngành sản xuất ô tô, đồng đỏ được sử dụng để chế tạo một số bộ phận quan trọng.
• Trong công nghiệp khí đốt, hợp kim này được sử dụng trong đường ống dẫn khí.
• Dùng để sản xuất ống đồng, ống nước và vòi phun nước hệ thống chữa cháy, cũng như vòng bi xe đạp.
• Hợp kim này dùng để kết nối giữa nguồn điện với lò xo và thậm chí loại trống bass ban nhạc.

Quy trình chế tạo đồng thanh

Quy trình chế tạo đồng thanh thường bao gồm các bước chính sau:

• Khai thác và xử lý quặng: Quặng đồng được khai thác và xử lý nhanh để loại bỏ các vật liệu không mong muốn. Quặng được nghiền nhỏ ở trong máy nghiền bi hoặc máy nghiền que để tạo thành bột mịn.
• Chế biến quặng Sunfua: Bột quặng được cô đặc theo phương pháp tuyển nổi bọt. Quá trình này sử dụng thuốc thử để làm quặng đồng kỵ nước, giúp tách hạt đồng ra khỏi thành phần khác.
• Sản xuất quặng tinh: Các luồng khí được bơm lên mặt nước tạo thành bong bóng, làm nổi hạt đồng không thấm nước lên bề mặt, từ đó thu quặng đồng tinh khiết.
• Tạo đồng vỉ: Quá trình oxy hóa chất lỏng mờ để loại bỏ sắt và đốt cháy sunfua thành lưu huỳnh đioxit, thu được đồng dạng vỉ tỷ lệ tinh khiết từ 97-99%.
• Đúc và gia công đồng: Đồng vỉ được nấu chảy, đúc thành dạng thỏi, bánh, phôi hoặc thanh, tùy theo yêu cầu. Thỏi đồng nấu lại với kim loại khác chế tạo sản phẩm đồng thau hoặc thanh đồng cái.

Quá trình này đảm bảo đồng đỏ phẩm có chất lượng cao, phù hợp nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau.

Cách lựa chọn đồng thanh cho tủ điện

Khi lựa chọn đồng đỏ cho tủ điện, cần tuân thủ tiêu chuẩn sau:

• Nhiệt độ phát nóng tối đa cho phép thanh đồng là 90°C.
• Khoảng cách giữa các thanh đồng phải từ 6.3 mm trở lên, đặc biệt khi sử dụng từ 2 đến 3 thanh.
• Thanh đồng phải đáp ứng tiêu chuẩn Hiệp hội Đồng Quốc tế (International Copper Associations).
• Phải tuân thủ tiêu chuẩn IEC 60439-1, quy định về độ dẫn điện dựa trên diện tích, chu vi bề mặt thanh đồng.

Một số lưu ý khi sử dụng đồng thanh

• Lựa chọn đồng đỏ bạn cần tuân thủ chính xác các tiêu chuẩn phù hợp từng loại tủ điện.
• Để tăng cường bảo vệ, có thể bao bọc đồng đỏ lớp co nhiệt, giúp chống rỉ sét, oxy hóa, tăng khả năng chịu va đập, bền vững hơn.
• Việc lựa chọn loại đồng đỏ cần dựa yêu cầu cụ thể công trình, thiết kế, ngân sách đầu tư.
• Bạn hãy chọn mua đồng đỏ từ nhà cung cấp uy tín để đảm bảo chất lượng.

Đồng thanh là gì? Đây là vật liệu không thể thiếu sản xuất thiết bị điện, đặc biệt tủ điện, nhờ khả năng dẫn điện tốt, bền bỉ, đáng tin cậy. Việc lựa chọn và sử dụng đồng đỏ đúng cách không chỉ đảm bảo hiệu suất mà còn kéo dài tuổi thọ thiết bị, góp phần vào sự an toàn, hiệu quả hệ thống điện.

Hy vọng qua bài viết của phế liệu Hoàng Ngọc Diệp ở trên, sẽ mang lại kiến thức hữu ích dành cho quý độc giả.