铜及铜合金

作者:              发布时间:2008-07-31


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一提起铜,人们便似平觉得它不过是一种传统的古老金属材料,而事实绝非如此。一方面在现代国民经济建设中以及人民的日常生活中几乎处处少不了它;另一方面在现代国防科技高新技术中它也起着不可替代的重要作用。这里仅以火箭发动机为例,为提高燃烧室的热效率与推力,目前只有采用以铜合金为内衬,联合水及其他冷却介质方可供其温度达到↑↑3000↑↑↑℃↑↑,而这是其他任何材料所无法满足的。受控热核反应装置中的温度据说可达到↑↑1↑↑↑亿度,这时只有利用铜的高导热特性并予以强冷方能承受。此外,在高能物理,超导技术,低温工程等尖端技术中铜的使用也是必不可少的。尽管铜的资源稀缺,人们正在寻求其代用材料,但想要完全代替则几乎是不可能的,人们对它的研究探索其势不减。可以说铜及其合金是既古老又年轻的金属材料。↑↑↑ ↑

一、铜及铜合金的特点↑↑↑↑↑ ↑

1↑↑↑、高导电导热性。铜的导电导热性能在所有金属材料中仅次于银而居第二。↑↑↑ ↑

2↑↑↑、抗磁性。铜的磁化系数是一个很小的负数,因而用铜制成的各种电磁仪表、仪器、定向仪等不受外来磁场电磁波的干扰,因而具有很大的实用意义。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑3↑↑↑、高的耐蚀性。铜在大气、纯淡水、水蒸气、热水及流速不大的海水中均耐腐蚀。裸露在野外使用的导线、水管、冷凝器均可不另加保护。某些铜合金对特定的介质还具有突出的耐蚀性。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑4↑↑↑、有美观的紫、黄、青、白四大类别的色彩供各种艺术品、雕塑、工艺以至货币使用。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑5↑↑↑、有良好的加工变形成型能力,其中紫铜的加工率可达↑↑99↑↑↑%。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑6↑↑↑、有较高的机械性能及很高的塑性。有的还有极高的弹性与强度的组合,且无冷脆现象。↑↑↑ ↑

二、铜合金的分类↑↑↑ ↑

按生产工艺铜及铜合金可分为加工与铸造两大类。凡合金牌号前冠以↑↑z↑↑↑字者均属铸造合金,这里介绍从略。加工铜及铜合金的牌号在我国的分类是按照传统将其分为紫、黄、青、白四大类。其中紫铜合金全是以加工状态供货的。紫铜的代号以最前面冠以↑↑T↑↑↑字为代表。以“黄”的汉语拼音第一个字母“↑↑H↑↑↑”代表黄铜,类似的,↑↑Q↑↑↑代表青铜,↑↑B↑↑↑代表白铜,后面的化学元素符号及数字分别代表又加入的元素名义重量成分百分比。↑↑↑ ↑

三、各类铜合金简介↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑紫铜↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑紫铜即通常说的纯铜。其中有高纯铜,普通纯铜,无氧铜以及有意再加入其他微量元素的铜。↑↑  ↑(↑↑↑这种牌号在美国称高铜合金↑↑)↑↑↑。在紫铜中普通纯铜无疑是最大宗的产品。其中↑↑T1↑↑↑、↑↑T2↑↑↑含铜在↑↑99↑↑↑.↑↑9↑↑↑%以上↑↑(↑↑↑即所谓↑↑3N)↑↑↑,它具有高导电高导热耐蚀及高加工变形能力,多用于电线、电缆、雷管、化工蒸发器、储藏器及各种管道中。↑↑T3↑↑↑则含铜在↑↑99↑↑↑%以上,多用于一般铜材、电器开关、油嘴、油管及一般管道中。无氧铜属高纯铜,主要应用于电真空器件及高科技尖端技术中,并特别对氧含量作了严格的规定。国标中的↑↑TUO (↑↑↑相当于美国↑↑ASTM↑↑↑标准牌号中的↑↑C10100) ↑↑↑纯度要求在↑↑4N↑↑↑以上含氧在↑↑5ppm↑↑↑以下。↑↑TUl↑↑↑、↑↑TU2↑↑↑含铜量也规定需在↑↑3N↑↑↑以上,含氧分别不得大于↑↑20ppm↑↑↑和↑↑30ppm↑↑↑。加磷脱氧铜有↑↑TPl↑↑↑、↑↑TP2↑↑↑两个牌号,其特点主要是在熔铸中利用磷的强力脱氧作用,控制氧的含量,主要以管材供应,用作汽油、气体供应管、冷凝管、蒸发器及热交换器中。国标中紫铜的最后一个牌号是↑↑TAG0↑↑↑.↑↑1↑↑↑,其铜的含量虽为↑↑99↑↑↑.↑↑5↑↑↑%,但微量银的加入使之仍具有很高的导电能力↑↑(95↑↑↑%↑↑lACS)↑↑↑。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑黄铜↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑大多数黄铜具有美丽的黄色,且价格比紫铜便宜。易于铸造和加工且强度得到一定的提高。在大气中黄铜有足够的耐蚀性,因而在日常生活中得到广泛的应用。黄铜中的普通黄铜是简单的铜锌二元合金,其代号↑↑H↑↑↑后的数字是铜的名义含量,余量是锌,合金中随着含锌量的增加,价格越便宜色彩更趋于金黄。↑↑H96↑↑↑则仍呈红色,主要应用波导管、冷凝管、散热管及导电零件。↑↑H90↑↑↑至↑↑H65↑↑↑共有↑↑6↑↑↑个牌号,其色彩也渐渐变为金黄。↑↑↑↑↑ ↑

它们均有极好的加工性能和较好的耐蚀性,用途极为广泛,如水箱带、供排水管、奖章、波纹管、蛇形管、冷凝管、弹壳及各种形状复杂的冲制品、小五金什等。随着锌含量的增加从↑↑H63↑↑↑到↑↑H59↑↑↑,他们均能很好的承受热态加工↑↑(↑↑↑如热挤、轧、锻等↑↑)↑↑↑有一般的耐蚀性,但应力腐蚀破裂倾向较大,多用于机械及电器的各种零件、冲压件及乐器等处。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑铁黄铜中因铁的加入使晶粒细化,其强度较高,多用于抗摩擦及海水腐蚀条件下的零件。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑铅黄铜的牌号很多,国标中就有↑↑11↑↑↑个。以最大宗的产品↑↑HP659-1↑↑↑为例,其热加工性能良好,价格较低,而且其冷切削精密加工性能尤为突出。因而在尺寸、形状要求严格的钟表、仪表、锁具零件以及汽车、拖拉机中使用范围极广。↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑铝黄铜具有高强耐蚀↑↑(↑↑↑尤其在高速流动的海水中↑↑)↑↑↑的优点。多用于海船及海滨电站的冷凝管及其他耐蚀件。单相铝黄铜加入微量砷后抗蚀性能可得到很大提高。近年来,随着我国汽车工业的迅速发展,人们正研制并已应用于汽车同步、齿环的复杂铝黄铜,即黄铜除加铝之外,还加有锰、硅、铁等其他元素,其优点是减磨、耐磨、耐冲击且价格相对较低廉。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑锰黄铜能较好的承受热冷加工,在海水、氯化物及过热蒸汽中有很好的耐蚀性。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑锡黄铜又称海军黄铜,其耐淡水及海水腐蚀能力较高,多用于船舶、汽车、拖拉机及发电厂中。↑↑↑↑↑ ↑

  ↑↑↑↑为了进一步提高黄铜的耐蚀性,特别是脱锌腐蚀而在其中加入微量元素砷称加砷黄铜,如↑↑↑↑↑ ↑

H85↑↑↑、↑↑H68↑↑↑,加砷后以↑↑H85A↑↑↑、↑↑H68A↑↑↑表示。↑↑↑