โลหะชนิดใด ใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์

เมือพูดถึงโลหะที่มนุษย์รู้จักและมีการนำมาใช้งานเป็นชนิดแรกๆ ก็ต้องนึกถึง ทองแดง เพราะทองแดงนั้น มีหลักฐานพบว่า มนุษย์เริ่มรู้จักและมีการนำมาใช้ให้เกิดประโยชน์ ตั้งแต่ยุคก่อนประวัติศาสตร์ โดยมีการถลุงทองแดงขึ้นมา แล้วนำมาใช้ทำเป็นเครื่องมือเครื่องใช้ต่างๆ แต่รู้ไหมว่าจริงๆ แล้ว ทองแดงถือเป็นโลหะที่พบได้น้อยที่สุดบนเปลือกโลกของเรา โดยมีอยู่เพียง 0.0001% เท่านั้น แต่อย่างไรก็ถือได้ว่าเป็นโลหะที่มีตระกูล ทั้งสามารถพบได้ทั้งในรูปอิสระและรูปสารประกอบอีกด้วย ซึ่งในปัจจุบันการจะถลุงแร่ทองแดงออกมาใช้นั้นจะต้องนำสินแร่ทองแดง มาเผาในอากาศให้ได้ทองแดงที่บริสุทธิ์ และนำมาแยกด้วยกระแสไฟฟ้าอีกครั้ง ก็จะได้ทองแดงที่มีความบริสุทธิ์มากกว่า 99% และสามารถนำมาใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด นอกจากนี้ก็ยังมีเรื่องราวเกี่ยวกับทองแดงที่คุณอาจยังไม่รู้อีกมากมาย

ประโยชน์น่ารู้ของทองแดง

สำหรับประโยชน์ของทองแดงมีหลายประการด้วยกัน ดังนี้

1. มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าเป็นอันดับสอง จึงนิยมนำมาใช้ทำลวดส่งกระแสไฟฟ้าและและอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดต่างๆ ทั้งช่วยป้องกันการไหม้ของสายไฟได้ดี
2. ใช้เป็นส่วนผสมสำคัญ ในโลหะผสมหลายชนิด เช่น ทองเหลือง โมเนลและสำริด เป็นต้น
3. เพิ่มความแข็งให้กับโลหะ โดยใช้ผสมกับเงินและทอง
4. ใช้ในการทำเครื่องประดับและเหรียญตราต่างๆ ซึ่งก็จะได้เครื่องประดับที่สวยงามและทนทานอย่างมาก

จุดเด่นของทองแดง

ทองแดง มีจุดเด่นที่ทำให้ใครๆ ก็อยากจะนำมาใช้มากขึ้น นั่นก็คือ ความสามารถในการทนต่อการกัดกร่อนได้เป็นอย่างดี แม้ต่อให้อยู่ในน้ำทะเลที่ว่ากันว่ามีฤทธิ์ในการกัดกร่อนมากที่สุด ทองแดงก็ยังสามารถคงสภาพเดิมได้อย่างสวยงามอย่างยิ่ง ยกตัวอย่าง เมื่อคริสศตวรรษที่ 16 ได้มีการพบซากเรือที่จมอยู่ใต้ทะเล คาดว่าจมอยู่นานหลายปีแล้ว และพบรอกที่ทำจากทองแดง แต่ยังมีสภาพดีและใช้งานได้อย่างปกติที่สุด จึงทำให้ทราบว่า ทองแดงสามารถทาต่อการกัดกร่อนได้ดี

และอีกจุดเด่นที่น่าสนใจของทองแดง ก็คือ การเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตเล็กๆ จึงทำให้นิยมนำทองแดงมาทำเป็นปลอกในการหุ้มแผ่นไม้ต่อเรือ เพื่อป้องกันไม่ให้เพรียงหรือแมลงบางชนิดเข้ามากัดเซาะหรือทำลายไม้ได้ และการนำมาทำเป็นท่อส่งน้ำดื่มเพื่อฆ่าเชื้อโรคและเชื้อราต่างๆ ที่อยู่ในแหล่งน้ำอีกด้วยนั่นเอง

หลายคนอาจสงสัยว่า ในเมื่อทองแดงเป็นพิษต่อสัตว์เล็กๆ และหากนำมาทำเป็นท่อส่งน้ำดื่มจะไม่เป็นอันตรายต่อร่างกายของคนเราหรือ? ขอบอกเลยว่าไม่เป็นอันตรายอย่างแน่นอน เพราะทองแดงที่จะปนมากับน้ำดื่มมีปริมาณน้อยมาก จึงไม่สามารถทำอันตรายต่อร่างกายคนเราได้ แถมร่างกายก็มีระบบการขับทองแดงออกจากร่างกายตามปกติอยู่แล้ว ดังนั้นหากไม่ได้รับทองแดงมากเกินไป ก็หมดกังวลไปได้เลย

วิวัฒนาการของทองแดง

เนื่องจากโลหะทองแดง มักจะพบในรูปของสารประกอบ การจะเรียกว่าทองแดงได้นั้น จึงต้องทำการแยกทองแดงออกมาให้เป็นทองแดงบริสุทธิ์ที่มีแร่อื่นผสมอยู่ไม่เกิน 0.5% เสียก่อน ซึ่งทองแดงในรูปของสารประกอบที่พบบ่อยที่สุด ก็คือ ซัลไฟด์ โดยมีอยู่ 2 ชนิดด้วยกัน คือ แร่ทองแดงคาลไซด์ สีเทาดำและแร่คาลดีโพไรต์ สีเหลือง อีกทั้งแหล่งที่มักจะพบทองแดงได้มากที่สุด ก็คือ ชิลี แอฟริกาและสหรัฐอเมริกา

สำหรับวิวัฒนาการของทองแดง ได้ถือกำเนิดมาเป็นเวลา 10,000 ปีแล้ว เริ่มจากที่มนุษย์ยุคหินได้นำทองแดงมาทำเป็นอาวุธ ทั้งนี้ก็เพราะว่าทองแดงมีคุณสมบัติที่เหมาะสมกับการนำมาทำเป็นอาวุธดังนี้

• มีความเหนียว ขึ้นรูปง่าย
• มีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี

แต่ถึงอย่างนั้น ทองแดงก็ยังมีข้อเสีย คือมีความแข็งแรงต่ำ การนำมาใช้งานจึงต้องอยู่ในขอบเขตจำกัดเท่านั้น

คุณสมบัติด้านความแข็งแรง

เพื่อให้ทองแดงมีความแข็งแรงมากขึ้น มักจะนำทองแดงมาขึ้นรูปเย็นหรือนำมาผสมกับธาตุอื่นๆ เข้าไป ซึ่งก็จะทำให้ทองแดงมีความแข็งแรงทนทานมากขึ้น โดยเรามักจะรู้จักทองแดงในรูปสารประกอบนี้ ในชื่อของ ทองสำริด นาก และทองเหลือง

การนำทองแดงมาใช้งาน

สำหรับตัวอย่างการนำทองแดงมาใช้งานที่เรามักจะเห็นกันบ่อยๆ นั้น ก็คือ เหรียญกษาปณ์ โดยมีขั้นตอนการผลิตเหรียญกษาปณ์ ด้วยการนำทองแดงมาใช้ ดังนี้

• นำแผ่นโลหะที่ผ่านการรีดเรียบร้อยแล้วมาทุบและขึ้นรูป โดยแผ่นโลหะที่นิยมมาใช้ขึ้นรูป ได้แก่ คิวโปรนิกเกิล ซึ่งเป็นส่วนผสมของทองแดงกับนิกเกิล โดยจะใช้ในการผลิตเหรียญสีเงินเป็นหลัก ทั้งยังมีความทนทานต่อการกัดกร่อนเป็นอย่างมากอีกด้วย
• การนำทองเหลืองผสมสังกะสีไม่เกิน 5% เพื่อนำมาใช้ในการผลิตเหรียญ ซึ่งก็จะได้เหรียญกษาปณ์ที่มีคุณภาพเช่นกัน หากแต่ไม่มีส่วนผสมของนิกเกิล จึงช่วยลดความเสี่ยงต่อการแพ้นิกเกิลของผู้ใช้งานได้ดี

เพราะทองแดง เป็นโลหะที่สามารถนำมารีไซเคิลเพื่อใช้งานได้หลากหลายครั้ง โดยไม่ทำให้คุณสมบัติเปลี่ยนไป จึงเป็นโลหะที่มีความสำคัญเป็นอย่างมาก และได้รับความนิยมในการนำมาใช้งานมากที่สุดด้วย โดยการนำมาใช้งานนั้น ก็มักจะนำมาใช้ทั้งในรูปของโลหะบริสุทธิ์และโลหะผสมกันอยู่ และนี่ก็คือ ประโยชน์อันน่ารู้เกี่ยวกับทองแดงอย่างครบวงจร

ด้วยคุณสมบัติของทองคำที่เหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าได้ดีที่สุด มีความยืดหยุ่นและป้องกันการเกิดสนิมได้ จึงมีการนำทองคำมาใช้เป็นส่วนประกอบของแผงวงจรในอุปกร์ณอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของสินค้าอิเล็กทรอนิกส์แทบทุกชนิด

วงการอิเล็คทรอนิกส์ และการสื่อสารโทรคมนาคมนำทองคำมาใช้ในหลายด้าน เช่น ทำสวิตซ์โทรศัพท์ที่ใช้เป็นแผงตัด เพื่อให้กระแสไฟฟ้าเดินได้สะดวก ,การใช้ลวดทองคำขนาดจิ๋วเชื่อมต่อวัสดุกึ่งตัวนำ และทรานซิสเตอร์, การใช้ลวดทังสเตน และโมลิบดีนัมเคลือบทองคำใช้ในอุตสาหกรรมหลอดสูญญากาศ, การเคลือบผิวเสาอากาศด้วยทองคำ เพื่อการสื่อสารระยะไกล, การใช้ตาข่ายทองคำ เพื่อป้องกันการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในระบบการสื่อสารการบินพาณิชย์, การใช้อลูมิเนียมเคลือบทองในเครื่องถ่ายเอกสาร เพื่อทำหน้าที่สะท้อนรังสีอินฟราเรด, การใช้โลหะทองคำเจือเงิน และนิกเกิล ประกบผิวทองเหลืองในปลั๊ก และปุ่มสวิตที่ไช้งานหนัก หรือสปริงเลื่อนในลูกบิดเลือกเปลี่ยนช่องทีวี,ใน แผงวงจรต่างๆ ก็มีทองคำเป็นตัวนำไฟฟ้า เพื่อให้ทำงานได้ตลอดอายุงาน เนื่องจากทองคำอยู่ตัว และไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ,ในเครื่องคอมพิวเตอร์ ก็มีทองคำเป็นส่วนประกอบอยู่ด้วย

ที่น่าสนใจคืออาคารสำนักงานใหญ่ๆ ของธนาคารกลาง ในนครโตรอนโต้ ประเทศแคนนาดา ก็ติดแผ่นฟิล์มด้วยทองคำทอง 24K มีน้ำหนักรวมถึง77.7 กิโลกรัม เพื่อลดความร้อน และปรับอุณหภูมิในอาคารให้พอเหมาะ และเพิ่มความสวยของอาคารอีกด้วย

นอกจากนี้ในสมาร์ทโฟนทุกรุ่น ก็ยังมีทองคำเป็นส่วนประกอบในวงจรอิเลคทรอนิกส์ เว็บไซต์ 911metallurgist เปิดเผยข้อมูลเกร็ดความรู้ที่น่าสนใจว่าเกี่ยวกับเรื่องนี้ว่าใน iPhone ทุกเครื่อง  มีปริมาณของทองคำที่ใช้เป็นชิ้นส่วนอยู่ภายในเครื่องประมาณ 0.0012 ออนซ์ซึ่งสามารถตีเป็นราคาได้ราว $1.58 หรือราว 52 บาท และยังมีโลหะมีค่าอีกหลายประเภทที่นำมาใช้งานใน iPhone ไม่ว่าจะเป็นเงิน ประมาณ 0.012 ออนซ์ , แพลตินั่ม 0.000012 ออนซ์  และทองแดง  0.56 ออนซ์ เป็นต้น

ถ้านับยอดขาย iphone เมื่อปี 2017  ที่ประมาณ 237 ล้านเครื่อง จะคิดเป็นมูลค่าทองคำใน iphone ได้ถึง 12,000  ล้านบาทเลยทีเดียว

มีตัวเลขที่น่าสนใจจากกรมควบคุมมลพิษระบุว่า ถ้ารวบรวมโทรศัพท์มือถือได้ 1 ตัน จะสกัดทองได้ประมาณ 300-350 กรัม เทียบกับการถลุงแร่ 1 ตันจะสกัดทองได้เพียง 5 กรัมเท่านั้น ดังนั้นการรีไซเคิลขยะอิเลคทรอนิกส์อย่างสมาร์ทโฟนจึงน่าจะคุ้มกว่าการทำเหมืองทอง และไม่ต้องเสี่ยงกับปัญหาสิ่งแวดล้อมที่จะตามมาจากการทำเหมืองทองอีกด้วย