Ominaisuudet

Kupari kuuluu

Jaksollisen järjestelmän ensimmäiseen ryhmään.
Sen järjestysluku on 29,
sulamispiste +1 083 °C,
kiehumispiste +2 595 °C,
tiheys/ominaispaino 8,9 g/cm3,
suhteellinen atomipaino 63,546;
ja se on hopean jälkeen paras sähköä ja lämpöä johtava aine.

Kuparilla ja sen yli 400 erilaisella seoksella on useita ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä korvaamattoman nyky-yhteiskunnan tarpeissa. Näitä ominaisuuksia ovat muun muassa metallin erinomainen sähkön ja lämmönjohtokyky sekä korroosionkestävyys.

Kupari säilyttää ominaisuutensa vaativissakin olosuhteissa, kuten esimerkiksi öljynporauslautoilla. Materiaali sopii erinomaisesti muokattavaksi. Kuparin plastinen muovautuvuus on hyvä sekä kylmä- että kuumamuokkauksessa. Lastuamisessa kuparin seokset ovat osoittautuneet parhaimmiksi metalleiksi. Puhdas kupari on pehmeää ja taipuisaa, mutta seostettuna metallista saadaan koviakin seoksia. Kupari sopii hyvin hitsaukseen ja juotoksiin. Lisäksi se on paloturvallinen. Puhdas hapeton kupari on kysytty raaka-aine kaikkein vaativimmissa käyttösovelluksissa (elektroniikka ja mm. suprajohteet).

Kuparin väri on esteettisesti lämmin – hehkuvan punaruskea. Ikääntyessään väri muuttuu tummanruskeaksi ja vuosien kuluttua patinoituu kauniin vihertäväksi sopivissa ilmasto-olosuhteissa. Messingin luonnollinen kullankeltainen väri säilyy hyvin käytössä. Seoksista pronssi sekä uushopea muistuttavat väreiltään hyvin vähän kuparia; myös niiden ominaisuudet poikkeavat kuparista. Kuparin arvo on huomattava, mistä johtuen sitä kierrätetään ja käytetään sulatettuna yhä uudelleen ja uudelleen ominaisuuksien muuttumatta. Materiaali on 100 % kierrätettävää.

Kemialliset ominaisuudet

Kaikki yleisimmät metallit ja metalliseokset hapettuvat kosteassa ilmassa ja altistuvat korroosiolle. Vain kuumassa/kuivassa ja kylmässä/kuivassa ilmanalassa metallit välttyvät korroosiolta. Kuparin korroosioprosessi on hyvin hidas. Kuparin ja sen seosten korroosionkestävyys perustuu niiden kykyyn muodostaa pinnalleen stabiileja yhdisteitä, jotka antavat suojaa korroosiota vastaan. Nämä yhdisteet ovat koostumukseltaan samoja kuin maaperän luontaiset mineraalit. Myös veteen liuennut happi reagoi kuparin kanssa muodostaen suojakerroksen.

Kupari kuuluu jaksollisessa järjestelmässä samaan ryhmään kuin kulta ja hopea. Tästä johtuen kupari reagoi suhteellisen heikosti kemikaalien kanssa. Useimmilla sen yhdisteillä on valenssi +l tai valenssi +ll. Veteen liuenneina kupari-ionit ovat sinisiä valenssi +ll:ssa, kun taas valenssi +l:ssä ionit ovat värittömiä. Kupari ja kupariyhdisteet antavat liekille vihertävän värin.

Mekaaniset ominaisuudet

Kupari ja sen seokset voidaan räätälöidä kovuus-, lujuus- ja sitkeysominaisuuksiltaan sopivaksi eri käyttökohteisiin. Nämä ominaisuudet määräytyvät metallin mikrorakenteen perusteella. Mikrorakennetta muokataan seosaineilla, muokkauksella ja lämpökäsittelyillä. Kovuus, lujuus ja sitkeys määrittelevät kuparin mekaaniset ominaisuudet. Mekaaniset ominaisuudet on määritelty standardeissa kirjaimilla H (kovuus) ja R (lujuus). Kuparia valmistetaan monenlaisissa olomuodoissa, pehmeäksi hehkutetuista koviin. Kovuus aikaansaadaan muokkauksella. Kuparin lujuutta, kovuutta ja lastuttavuutta voidaan myös lisätä seostamalla, mistä seuraa sähkönjohtavuuden pieneneminen.

Fysikaaliset ominaisuudet:

Sähkönjohtavuus
Sähkön tuotanto, siirto ja käyttö ovat muuttaneet modernin maailman. Kiitos tästä kuuluu kuparille (puhtaus vähintään 99,9 %), jonka sähkönjohtokyky on parempi kuin minkään muun yleisimmin käytetyn metallin. Kuparista valmistetaan johtimiksi muokattuja tuotteita, kuten lankoja, kaapeleita, nauhoja ja virtakytkimiä sekä valetaan esimerkiksi sähkökytkimiä ja hitsauslaitteiden osia.

Lämmönjohtavuus
Kupari johtaa hyvin lämpöä, noin 30 kertaa paremmin kuin ruostumaton teräs ja 1,5 kertaa paremmin, kuin alumiini. Tästä johtuen sitä käytetään kohteissa, joissa tarvitaan nopeaa lämmönsiirtoa, kuten esimerkiksi ilmastointilaitteiden lämmönsiirtimissä, autojen jäähdyttimissä, tietokoneiden jäähdytyselementeissä, kuumasaumauskoneissa ja televisioissa sekä sulatusuunien jäähdytyselementeissä. Hyvänlaatuisissa sytytystulpissa on keskellä kuparielektrodi, joka siirtää lämpöä ja estää ylikuumenemisen. Parhaissa kattiloissa on kuparinen pohja, jotta lämpö leviää tasaisesti ja nopeasti.