铜铜合金
2017-06-06 17:50:04
铜铜合金 铜及铜合金 概述铜是人类最早使用的
金属早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿, 早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,并用获取的铜制造武 工具和其他器皿, 器,工具和其他器皿,铜的使用对早期人类文明的进步影响深 远 铜存在于地壳和海洋中 铜在地壳中的含量约为0.01%,在个 铜存在于地壳和海洋中.铜在地壳中的含量约为0.01%,在个 地壳和海洋 0.01%, 别铜矿床中,铜的含量可以达到3 别铜矿床中,铜的含量可以达到3-5% 自然界中的铜,多数以化合物即铜矿物存在. 自然界中的铜,多数以化合物即铜矿物存在.铜矿物与其他矿 化合物即铜矿物存在 物聚合成铜矿石,开采出来的铜矿石, 物聚合成铜矿石,开采出来的铜矿石,经过选矿而成为含铜品 位较高的铜精矿 2 3 纯铜 工业纯铜的牌号 99.90-99.99%,加工铜国家标准有9个牌号: 纯铜含铜 99.90-99.99%,加工铜国家标准有9个牌号:3个纯 铜牌号, 个无氧铜牌号, 个磷脱氧铜牌号, 个银铜牌号; 铜牌号,3个无氧铜牌号,2个磷脱氧铜牌号,1个银铜牌号; 99.99%— 又称为4N 5N,6N铜 4N, 高纯铜纯度可达 99.99%—99.9999% ,又称为4N,5N,6N铜. 工业纯铜的牌号用字母T加上序号表示,如T1,T2,T3等,数 工业纯铜的牌号用字母T加上序号表示, T1,T2,T3等 字增加表示纯度降低. 字增加表示纯度降低. T"和 U"加上序号表示 加上序号表示, TUl,TU2. 无氧铜用 "T"和"U"加上序号表示,如TUl,TU2. 用磷和锰脱氧的无氧铜,在TU后面加脱氧剂化学元素符号表示 用磷和锰脱氧的无氧铜, TU后面加脱氧剂化学元素符号表示 TUP,TUMn. ,如TUP,TUMn. 4 纯铜的性能 导电导热性高的导电,导热性,仅次于银而居第二位. 高的导电,导热性,仅次于银而居第二位. 用途:各种导线,电缆,导电牌,电器开关等导电器材和各种冷凝 用途:各种导线,电缆,导电牌, 散热管,热交换器,真空电弧炉的结晶器等. 管,散热管,热交换器,真空电弧炉的结晶器等.导电器材用量占 铜材总量一半以上. 铜材总量一半以上. 5 所有杂质和加入元素,不同程度降低铜的导电,导热性能. 所有杂质和加入元素,不同程度降低铜的导电,导热性能. 固溶于铜的元素( Ag,Cd外 对铜的导电,导热性降低较多, 固溶于铜的元素(除Ag,Cd外)对铜的导电,导热性降低较多,而呈 第二相析出的元素则对铜的导电,导热性降低较少. 第二相析出的元素则对铜的导电,导热性降低较少. Ti,P,Si,Fe,Co,As,Be,Mn,Al强烈降低Cu导电性. Ti, Si,Fe,Co,As,Be,Mn,Al强烈降低Cu导电性. 强烈降低Cu导电性 冷变形对铜的导电性能影响不大,与其它强化方法(如固溶强化) 冷变形对铜的导电性能影响不大,与其它强化方法(如固溶强化)相 比冷加工后导电性的降低要小得多 弥散强化可提高铜的强度而又不使其导电率明显下降. A1203弥散强化可提高铜的强度而又不使其导电率明显下降. 6 耐蚀性铜的标准电极电位为+0.345V,比氢高,在水溶液中不能置换氢, 铜的标准电极电位为+0.345V,比氢高,在水溶液中不能置换氢, +0.345V 因此, 因此,铜在许多介质中化学稳定性好 铜在大气中耐蚀性良好, 铜在大气中耐蚀性良好,暴露在大气中的铜能在表面生成难溶于 并与基底紧密结合的碱性硫酸铜(即铜绿, 水,并与基底紧密结合的碱性硫酸铜(即铜绿,CuS043Cu(OH)2) 或碱性碳酸铜(CuCO3Cu(OH)2)薄膜,对铜有保护作用, (CuCO3Cu(OH)2)薄膜 或碱性碳酸铜(CuCO3Cu(OH)2)薄膜,对铜有保护作用,可防止 铜继续腐蚀. 铜继续腐蚀. 铜在海水中的腐蚀速度不大,约为0.05mm/ 铜在海水中的腐蚀速度不大,约为0.05mm/a;加入0.15~0.3% 0.05mm 加入0.15~0.3% 0.15 As能显著提高铜对海水的抗蚀性 能显著提高铜对海水的抗蚀性. As能显著提高铜对海水的抗蚀性. 7 铜在非氧化性的酸(如盐酸) 铜在非氧化性的酸(如盐酸),碱,多种有机酸(如醋酸,柠 多种有机酸(如醋酸, 檬酸,脂肪酸,乳酸,草酸)中有良好的耐蚀性. 檬酸,脂肪酸,乳酸,草酸)中有良好的耐蚀性. 铜在氧化剂和氧化性的酸(如硝酸)中不耐蚀. 铜在氧化剂和氧化性的酸(如硝酸)中不耐蚀.氨,氯化铵, 氯化铵, 氰化物,汞盐的水溶液和湿润的卤素族元素等, 氰化物,汞盐的水溶液和湿润的卤素族元素等,均引起铜强 烈的腐蚀. 烈的腐蚀. 铜在常温干燥空气中几乎不氧化,但当温度超过100℃时开 铜在常温干燥空气中几乎不氧化,但当温度超过100℃时开 100℃ 始氧化,并在其表面生成黑色的CuO薄膜.在高温下, CuO薄膜 始氧化,并在其表面生成黑色的CuO薄膜.在高温下,铜的 氧化速度大为增加,并在表面上生成红色的Cu 薄膜. 氧化速度大为增加,并在表面上生成红色的Cu20薄膜. 8 磁性 为逆磁性物质,磁化率为-0.085× 为逆磁性物质,磁化率为-0.085×10-6,常用来制造不受磁场 干扰的磁学仪器,如罗盘, 干扰的磁学仪器,如罗盘,航空仪器 铁磁性杂质(Fe,Co,Ni)在铜中呈不溶状态时,即显铁磁性 铁磁性杂质(Fe,Co,Ni)在铜中呈不溶状态时, (Fe 在铜中呈不溶状态时 用T1或T2铜来作磁性仪表的结构材料.Fe是危害最大的杂质, T1或T2铜来作磁性仪表的结构材料.Fe是危害最大的杂质, 铜来作磁性仪表的结构材料 是危害最大的杂质 应严格限制在0.01 0.01% 应严格限制在0.01%以下 9 铜的机械性能软态铜:σb=200~240MPa, 35~45HB,δ≈50%,ψ达75% 软态铜: =200~240MPa, 35~45HB, ≈50%,ψ 75% %, HB,延伸率δ=6 δ=6% 硬态铜: ≥350~400MPa, 110~ 硬态铜:σb≥350~400MPa, 110~130 HB,延伸率δ=6% 铜为面心立方晶格,易变形,退火态铜不经中间退火可压缩85~ 铜为面心立方晶格,易变形,退火态铜不经中间退火可压缩85~95 85 而不产生裂纹. %而不产生裂纹. 纯铜在500~600℃呈现"中温脆性" 纯铜在500~600℃呈现"中温脆性" ,热加工需在高于脆性区温度 500 呈现 下进行. 下进行. 10 杂质及微量元素对铜加工性能的影响纯铜中的杂质分为三类: 纯铜中的杂质分为三类: ⑴ ⑵ ⑶ 固溶于铜的杂质及微量元素; 固溶于铜的杂质及微量元素; 很少固溶于铜,并与铜形成易熔共晶的杂质及微量元素; 很少固溶于铜,并与铜形成易熔共晶的杂质及微量元素; 几乎不固溶于铜, 几乎不固溶于铜,并与铜形成熔点较高的脆性化合物的杂 质及微量元素. 质及微量元素. 11 杂质元素对铜塑性的影响,取决于铜与元素的相互作用 杂质元素对铜塑性的影响, 当杂质元素固溶于铜时, 当杂质元素固溶于铜时,影响不大 若杂质元素与铜形成低熔点共晶时,则会产生"热脆" 若杂质元素与铜形成低熔点共晶时,则会产生"热脆" 若杂质元素与铜形成脆性化合物分布于晶界时,则产生"冷脆" 若杂质元素与铜形成脆性化合物分布于晶界时,则产生"冷脆" 12 磷固溶于铜的杂质磷熔点44℃,700℃时磷在铜中的溶解度为1.75%, 固溶于铜的杂质磷熔点44℃,700℃时磷在铜中的溶解度为1.75%, 44℃ 时磷在铜中的溶解度为1.75 200℃时则只溶解0.4%, 时则只溶解0.4%,温度下降磷在铜中的溶解度也下降 而200℃时则只溶解0.4%,温度下降磷在铜中的溶解度也下降 磷显著降低铜的导电,导热性,但对铜的机械性能特别是对焊接性能 磷显著降低铜的导电,导热性, 有益 磷常作为铜的脱氧剂使用, 磷常作为铜的脱氧剂使用,并提高铜液的流动性 过量的磷会生成Cu3P脆性化合物,造成"冷脆" 过量的磷会生成Cu3P脆性化合物,造成"冷脆",所以过量的磷有害 Cu3P脆性化合物 13 砷: 熔点613℃,在固态铜中可溶解7.5% 熔点613℃,在固态铜中可溶解7.5% 613℃ 7.5 少量As对机械性能没明显影响,但显著降低铜的导电,导热性 少量As对机械性能没明显影响,但显著降低铜的导电, As对机械性能没明显影响 砷可提高铜的再结晶温度,提高铜的耐热性 砷可提高铜的再结晶温度, 砷显著提高铜的耐蚀性, 砷显著提高铜的耐蚀性,作冷凝管用的铜管中均加入少量的砷 可改善含氧铜的加工性能. 可改善含氧铜的加工性能. 14 锑: 熔点630℃,共晶温度(645℃)下锑在铜中的固溶度11% 熔点630℃,共晶温度(645℃)下锑在铜中的固溶度11% 630℃ 11 随温度降低,锑在铜中的溶解度急剧降低,并形成脆性Cu Sb, 随温度降低,锑在铜中的溶解度急剧降低,并形