铜和铜合金
铜及其应用
铜是我国历史上使用最早,用途较广的一种有色金属。铜在地壳中储藏量不大,约占0.01%,且在自然界中很少以游离状态存在,多是以化合物状态存在的。炼铜的矿石有:黄铜矿(CuFeS2)、辉铜矿(Cu2S)、班铜矿(Cu3FeS2)、赤铜矿(Cu2O)和孔雀石(CuCO3·Ca(OH)2)等。铜是一种容易精炼的金属材料。铜合金最初是用手制造武器而发展起来的,它也可以用做生活用品,如宗教祭具、货币和装饰品等。铜也是一种古老的建筑材料,并广泛应用作建筑装饰及各种零部件。在古建筑中,铜材是一种高档的装饰材料,用于宫庭、寺庙、纪念性建筑以及商店铜字招牌等。在现代建筑装饰方面,铜材集古朴和华贵于一身。可用于外墙板、执手或把手、门锁、纱窗(紫铜纱窗)、西式高级建筑的壁炉。在卫生器具、五金配件方面,铜材具有广泛的用途:洗面器配件、浴盆配件、妇洗器配件、坐便器配件、蹲便器配件、小便器配件、洗涤盆配件、淋浴器配件等一般都选用铜材。经铸造、机械加工成型,表面处理用镀镍、镀铬工艺,具有抗腐蚀、色泽光亮、抗氧化性强的特点,可用于宾馆、旅社、学校、机关、医院等多种民用建筑中,铜材还可用于楼梯扶手栏杆、楼梯防滑条等。有的西方建筑用铜包柱,光彩照人,美观雅致,光亮耐久,多在本色基础上抛光。高级宾馆、饭店、古建筑、楼、堂、殿、阁中采用此装饰方式,可体现出一种华丽、高雅的气氛。另外,在一些高级宾馆中,选用紫铜编织成网,网孔为方形,幅面宽度一致,数目不同,可用作纱门、纱窗、防护罩等。
种类
白铜
以镍为主要添加元素的铜合金。铜镍二元合金称普通白铜﹔加有锰﹑铁﹑锌﹑铝等元素的白铜合金称复杂白铜。工业用白铜分为结构白铜和电工白铜两大类。结构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好﹐色泽美观。这种白铜广泛用於制造精密机械﹑眼镜配件、化工机械和船舶构件。电工白铜一般有良好的热电性能。锰铜﹑康铜﹑考铜是含锰量不同的锰白铜﹐是制造精密电工仪器﹑变阻器﹑精密电阻﹑应变片﹑热电偶等用的材料。
黄铜
黄铜是由铜和锌所组成的合金。如果只是由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜。黄铜常被用于制造阀门、水管、空调内外机连接管和散热器等。
如果是由二种以上的元素组成的多种合金就称为特殊黄铜。如由铅、锡、锰、镍、铁、硅组成的铜合金。特殊黄铜又叫特种黄铜,它强度高、硬度大、耐化学腐蚀性强。还有切削加工的机械性能也较突出。黄铜有较强的耐磨性能。由黄铜所拉成的无缝铜管,质软、耐磨性能强。黄铜无缝管可用于热交换器和冷凝器、低温管路、海底运输管。制造板料、条材、棒材、管材,铸造零件等。含铜在62%~68%,塑性强,制造耐压设备等。
根据黄铜中所含合金元素种类的不同,黄铜分为普通黄铜和特殊黄铜两种。压力加工用的黄铜称为变形黄铜。黄铜以锌作主要添加元素的铜合金﹐具有美观的黄色﹐统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。含锌低於36%的黄铜合金由固溶体组成﹐具有良好的冷加工性能﹐如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳﹐俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在36~42%之间的黄铜合金由和固溶体组成﹐其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能﹐常添加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等。铝能提高黄铜的强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使塑性降低﹐适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐故称海军黄铜﹐用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能﹔这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。
青铜
青铜是我国使用最早的合金,至今已有三千多年的历史。
青铜原指铜锡合金﹐后除黄铜﹑白铜以外的铜合金均称青铜﹐并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。锡青铜的铸造性能﹑减摩性能好和机械性能好﹐适合於制造轴承﹑蜗轮﹑齿轮等。铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高﹐耐磨性和耐蚀性好﹐用于铸造高载荷的齿轮﹑轴套﹑船用螺旋桨等。磷青铜的弹性极限高﹐导电性好﹐适於制造精密弹簧和电接触元件﹐铍青铜还用来制造煤矿﹑油库等使用的无火花工具。铍铜是一种过饱和固溶体铜基合金,是机械性能,物理性能,化学性能及抗蚀性能良好;粉末冶金制作针对钨钢,高碳钢、耐高温超硬合金制作的模具需电蚀时,因普通电极损耗大,速度慢,钨铜是比较理想材料。抗弯强度≥667Mpa。
纯铜
高品质红铜纯度高,组织细密,含氧量极低。无气孔、沙眼、疏松,导电性能极佳,适合电蚀刻模具,经热处理工艺,电极无方向性,适合精打,细打。
参考参数:Cu≥99.95%O<003电导率≥57ms/m硬度≥85.2HV
纯铜表面氧化而生成氧化铜薄膜后呈紫红色,故称紫铜,具有高的导电性、导热性、耐蚀性及良好的延展性、易加工性,可压延成薄片(紫铜片)和线材,是良好的止水材料和导电材料。纯铜强度低,不宜直接用作结构材料。
铜合金及其应用
在铜中掺加锌、锡等元素可制成铜合金,铜合金主要有黄铜、白铜和青铜,其强度、硬度等机械性能得到提高,且价格比纯铜低。
铜和锌的合金叫普通黄铜。普通黄铜呈金黄色或黄色,色泽随含锌的增加而逐渐变淡。黄铜不易生锈腐蚀,延展性较好,易于加工成各种建筑五金,装饰制品、水暖器材。黄铜粉俗称“金粉”,常用于调制装饰涂料,代替“贴金”。
此外,铜的合金还有锡青铜、铝青铜、特殊黄铜等。
铜合金(copper alloy )以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。纯铜呈紫红色﹐又称紫铜。纯铜密度为8.96﹐熔点为1083℃﹐具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜3大类。


