Czysta miedź (o zawartości zanieczyszczeń maksymalnie 0,1%) jest powszechnie uważana za najlepszy dostępny na rynku materiał przewodzący prąd elektryczny, ze względu na jej doskonałą przewodność elektryczną i niską rezystancję. Ponad 50% światowej produkcji miedzi jest wykorzystywana w zastosowaniach elektrycznych, gdzie te własności są niezwykle przydatne. Powszechnie stosuje się ją w praktycznie wszystkich gałęziach przemysłu.
Największym ograniczeniem w stosowaniu czystej miedzi jest jej stosunkowo nieduża wytrzymałość oraz niska twardość, co sprawia, że nie nadaje się ona do użytku w przypadku komponentów pracujących pod większymi obciążeniami. Aby zniwelować ten problem rozwinięto szereg stopów miedzianych, o różnorodnych składach chemicznych i zastosowaniach. Problem ze stopami miedzi polega na tym, że wzrost zawartości pierwiastków stopowych powoduje drastyczny spadek własności elektrycznych materiału – wzrost oporności i spadek przewodności. Wybór stopu miedzi do danego zastosowania jest więc kompromisem pomiędzy wzrostem własności wytrzymałościowych a spadkiem elektrycznych.
Jednym ze stopów produkowanych z podwyższonymi własnościami mechanicznymi jest stop miedz-chrom-cyrkon (znany też pod nazwą elmedur). Stop ten zawiera zazwyczaj około 0.8% chromu oraz niewielki dodatek cyrkonu (0.06 do 0.08%), aczkolwiek istnieją też inne modyfikacje z dodatkiem berylu, niklu, krzemu etc.
Stop ten wywodzi się ze stopu miedzi z chromem, wyprodukowanego po raz pierwszy w latach 30-tych i stosowanego do produkcji elektrod do zgrzewania punktowego, w przypadku których dobra wytrzymałość i twardość, szczególnie w podwyższonych temperaturach oraz dobra przewodność elektryczna i cieplna są czynnikami kluczowymi. Istnieje kilka odmian tego stopu różniących się nieznacznie składem i własnościami. Wyróżniamy między innymi Elmedur X, Elmedur XS, Elmedur Z (bez chromu, ale z podwyższoną zawartością cyrkonu), Elmedur B2 (z dodatkiem berylu zamiast cyrkonu i chromu), Elmedur NCS (zawierający w swoim składzie nikiel, chrom oraz krzem),
Elmedur dostępny jest na terenie poszczególnych krajów pod różnymi nazwami. Zgodnie z normami europejskimi podstawowy materiał ten definiowany jest jako CW106C lub CuCr1Zr. Amerykańskiej stowarzyszenie ASTM przypisało mu numer C18150. W Japonii kryje się pod numerem 3234, a w Wielkiej Brytanii – CC102.
Aby stop elmedur uzyskał maksymalne własności wytrzymałościowe musi być poddany obróbce cieplnej, składającej się z przesycania i starzenia. Przesycanie prowadzi się w zakresie temperatur 950°C do 1000°C, a następnie szybko chłodzi stop do temperatury otoczenia. Celem tego etapu obróbki jest uzyskanie materiału w stanie niestabilnym, z rozpuszczonym w roztworze stałym chromem i cyrkonem. Następujące po przesycaniu starzenie, prowadzone w temperaturze 425°C – 500°C, powoduje wydzielanie się w stopie drobnych wydzieleni chromu i cyrkonu, które podnoszą jego wytrzymałość, twardość oraz odporność na pełzanie. Tego typu obróbka cieplna ułatwia obróbkę i formowanie materiału. Najpierw, kiedy jest jeszcze miękki, można nadać mu wymagany kształt, a dopiero potem finalne własności.
W zależności od składu chemicznego elmedur oferuje następujące własności:
- wytrzymałość na rozciąganie – 220-540 MPa;
- granica plastyczności – 100-440 MPa;
- wydłużenie – 35-50%
- twardość – 5-175 HV
- przewodność elektryczna – 80% IACS
- przewodność cieplna – 300 W/m*°C.
Jego dodatkową zaletą jest to, że spadek znaczący spadek własności wytrzymałościowych (o 10 %) następuje w temperaturze praktycznie dwukrotnie wyższej niż dla czystej miedzi (około 475°C dla elmeduru i około 220°C dla czystej miedzi) oraz pięć razy wyższej niż dla aluminium (około 100°C)
Elmedur charakteryzuje się dobrą podatnością do przeróbki plastycznej, zarówno na gorąco jak i na zimno, oraz do lutowania niskotemperaturowego. Spawalność stopu elmedur jest stosunkowo słaba. Praktycznie żadna z najpopularniejszych metod (MIG, elektrodą nietopliwą wolframową, wiązką lasera) nie jest w tym przypadku rekomendowana. Skrawalność stopu jest umiarkowana i wynosi 20- 30% (uznaje się, że 100% skrawalność ma mosiądz maszynowy). Rekomendowane jest użycie narzędzi tnących wyposażonych w łamacz wióra.
Materiał jest dostępny w różnych formach i kształtach, m.in. jako pręty okrągłe, sześciokątne, prostokątne oraz płaskowniki, profile, blachy, rury, odkuwki. Dodatkowo można go zakupić w postaci elektrod do spawania liniowego czy punktowego oraz czapki ochronne elektrod.
Ze względu na stosunkową niedużą ilość dodatków stopowych odporność na korozję elmedur jest zbliżona do odporności miedzi o wysokiej czystości. Podobnie jak miedz może być stosowany we wszystkich standardowych warunkach eksploatacyjnych, a także zastępować w przemyśle chemicznym miedź w niektórych aplikacjach, głównie ze względu na swoje wyższe własności wytrzymałościowe. Elmedur charakteryzuje się również zbliżoną do zwykłej miedzi odpornością na utlenienie w wysokich temperaturach. Dodatek chromu, który jest pierwiastkiem wspomagającym żaroodporność, jest w tym przypadku niewystarczający aby podnieść odporność korozyjną tego materiału. Obróbka cieplna nie ma znaczącego wpływu na odporność korozyjną elmeduru.
Typowe zastosowania wymagające połączenia właściwości stopu elmedur - wysokiej przewodności elektrycznej i cieplnej z podwyższoną wytrzymałością w porównaniu do czystej miedzi – obejmują: elektrody do zgrzewania oporowego oraz obróbki elektroiskrowej, rdzenie i uchwyty elektrod, dysze służące do prowadzenia drutu w metodach spawania z użyciem osłony gazowej, części w instalacjach i urządzeniach, które wymagają dużej przewodności elektrycznej a jednocześnie przenoszą wysokie obciążenia, formy wymagające odporności na zużycie i dużej przewodności, elementy służące do transportu energii elektrycznej.
Elmedur z dodatkiem berylu wykorzystuje się do konstrukcji form wtryskowych dla tworzyw sztucznych, w dyszach i igłach dla systemów gorąco kanałowych czy rurkach kondensatora w kokilach i formach. Można je również użyć jako wstawki w narzędziach ze stali, w których znajdują się obszary wymagające wyższej szybkości stygnięcia Stopy z dodatkiem niklu i krzemu są natomiast dobrym rozwiązaniem na tłoki do maszyn ciśnieniowych (zimo komorowych)m dysze do spawania łukiem krytym, formy wtryskowe oraz wkładki czy wyrzutniki do ich budowy.