关于铜合金的凝固技术

关于铜合金的凝固技术

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1、前言

铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线，电机和变压器的绕阻，开关以及印刷线路板等；在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等；在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等；在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等，每生产100万发子弹，需用铜13--14吨；在建筑工业中，用做各种管道、管道配件、装饰器件等。铜的这种广泛应用使得研究开发高性能的铜合金来满足日益发展的要求显得很有必要。

随着研究的进展，制备高性能铜合金的工艺方法越来越多，并向实用化工业化生产进行，总的来说有合金化法、复合材料法。合金化法就是传统的固溶强化和析出强化，这种方法虽然在一定程度上提高了铜合金的强度，最高抗拉强度可以达到650Mpa，但由于固溶于铜基体中的原子引起铜原子点阵畸变对电子的散射作用增强，使铜合金电阻增大，因而降低了Cu合金的导电性。复合材料法包括粉末冶金法、塑性变形法、定向凝固法等。其中有一些方法还只是停留在实验室阶段，离投入生产有一段距离。虽然一些新工艺也在高性能铜合金的生产制备方面有所突破，如70年代就有美国SCM公司生产氧化物弥散强化铜合金，确立了此种合金的地位，而且粉末冶金技术也越来越多的应用到制备高性能的铜合金，但一种新的方法由研究到使用毕竟有一段很长的路要走，而以传统的熔炼和铸造技术在制备生产铜合金方面还是占有很大的地位，问题是如何改进这些工艺发展适合我国资源国情和市场需求的铜及合金产品。尤其是随着电子工业的急速发展，带来了工程中各种机械向着小型化发展的倾向，因而也就强烈的需要我们去开发新的铸造方法以生产那些没有铸造缺陷的优质材料。

现在很多研究都致力于在合金中加入什么样的元素对其机械性能产生怎么样的影响，而且也取得一系列的进展，并且一些还没有应用到实际当中去，说明还是有继续研究的必要，由于这文章是关于凝固技术这门课的，所以将主要关注的在熔炼铸造方面，如何能够制得好的凝固铸件，结合自己的专业，将介绍放在铜合金方面。

2、凝固理论进展

在近几十年中，凝固技术的重要进展有：连续铸造的扩大应用；定向凝固与单晶生长技术的完善；半固态（流变)铸造从研究走向了实际应用；通过凝固过程制备重要的新型材料，如复合材料、自生复合材料、梯度材料等；快速凝固技术的出现与应用。快速凝固是通过合金熔体的快速冷却或非均质形核的被遏制，使合金在很大的过冷度下发生高生长速率(≥l—100cm/s)的凝固，可制备非晶、准晶、微晶和纳米晶合金，此类新型功能或结构材料正在逐步进入工业应用。可见，现代凝固技术的发展不仅致力于获得外形完美、内无宏观缺陷的零件，而且追求在材料中形成常规工艺条件下不可能出现的结构与显微组织特征，使其具备一系列特殊优异的使用性能。从这个意义上说，新凝固技术与新材料的研究和发展已融为一体，最具代表性的例子是快速凝固技术，它的出现和发展直接促进了

新一代金属玻璃与微晶纳米晶合金的形成。

现代凝固技术的研究与应用，迫切要求以液/固相变理论的新成果为指导。在研究对象的尺度上，不局限于宏观的凝固过程的研究，而是要在原子尺度上对移动的液/固界面的行为进行分析。与凝固技术的发展相适应，近年来凝固理论的研究在下列方面取得进展：从传热、传质和固/液界面动力学三个方面对凝固动力学过程给出了不断改进的定量描述；固/液界面形态稳定性理论继续完善，可在低速生长至高速生长的较宽范围内，全面估计界面能、界面曲率、结晶潜热等对晶体形貌及显微结构的影响，提供晶体形态转变的定量判据；大过冷和高生长速率下的凝固热力学和动力学研究不断操入，为合金快速凝固过程的分析和设计提供了依据。

3、凝固组织控制

对于铸件而言，凝固组织是决定铸件性能的关键因素之一，优质铸件的获得无不得益于对凝固组织的控制。合金的凝固组织控制是科研和生产中都非常重视的问题。在过去的几十年里，为了充分挖掘金属材料潜在的性能，人们研究了很多控制凝固组织的方法, 如定向凝固技术，深过冷技术，雾化法，熔体甩带法，激光表面熔凝法等。由于快速凝固可以使合金的组织结构发生一些变化，包括固溶度增加，晶粒细化，偏析减少，微晶组织、亚稳相以及高的点缺陷密度结构的形成，甚至非晶形成等，从而给合金带来一系列优异的性能，如强度提高、硬度增大、耐磨性/耐蚀性增加、磁性能变得更加优异等等，因此，近年来，快速凝固技术得到迅猛的发展，成为材料科学与工程研究的一个热点。例如Cu-Cr 合金强度与导电率是矛盾的两方面，用普通方法制取的Cu-Cr 合金很难保证既有高的强度又有高的导电率。用热型连铸工艺的定向凝固法制备的Cu-Cr 合金由于采纳了用Cu 基体承担导电，用Cr 纤维承担强度的思想，因而强度及导电率都比较高, 具有广泛的应用前景。但用热型连铸定向凝固方法制取Cu-Cr 合金有最大的困难就是Cr 的易氧化性、难溶性、高熔点，因此这是有待进一步解决的问题。

许多应用领域要求所用材料需高导电性及高强度兼备，研制、开发高强度、高导电铜基导电材料一直是铜合金研究的热点之一。通过添加稀土、引入第二相质点等的多元合金化手段已经越来越多的成为研究的热点，这些也是为了能够得到更好的组织性能，如细小的晶粒、稳定的结构。就熔炼铸造这方面而言，控制工艺参数能够得到更优异、致密的组织结构，抑制缩松、气孔、偏析形成。因此在实际生产中应当把熔炼、铸造工艺、后续加工很好的衔接起来，因为每一个工序都会影响到材料的最终性能，只有每一部分都解决好了，最后的好结果才是我们所要的。

4、水平连铸技术

水平连铸技术的研究起始于19世纪中叶，到1930年该技术在一些国家用于浇铸铜、铝等有色金属和铸铁。50年代开始，苏联、美国等开始对钢的水平连铸技术进行开发研究，中国在50年代后期也进行过试验研究。60年代美国大众汽车公司(General Motors、简称GM公司)开始做中间试验，1977年德国古斯技术公司(Technica简称TG公司)引进GM公司的基本专利进行开发研究、取得成功。并有10多台水平连铸机在世界各地的钢厂投入使用。与此同时英国戴维(Davy—Loewy)公司与日本钢管公司(NKK)共同开发研究，并在福山钢铁厂建设了工业生产铸机。此外在70年代后期到80年代前期，联邦德国的德马克

(Demag)公司、克虏伯(Krupp)公司、意大利的丹尼利(Danieli)公司和前苏联相继发展了各有特色的水平连铸机。

铜合金水平连续铸造主要用来生产铸锭、线坯、棒坯、管坯和板坯等。在铜合金水平连续铸造过程中，铸锭从结晶器内拉出时将受两次冷却。一次冷却是指在结晶器中，冷却水通过共内套对金属的间接冷却；二次冷却是指从结晶器外缘喷出的冷却水的直接冷却。在连铸过程中，因为结晶器内套的导热能力有限，而且结晶器内壁与金属之间的气隙限制了热传导。所以，一般来讲，一次冷却使铜液形成一层凝固客，而二次冷却使金属凝固。

在结晶过程中，外层金属冷却凝固产生收缩，对内部产生压应力，当内部金属在结晶温度以上，处于塑性状态时，收缩应力使内部金属产生塑性变形，外层径向裂纹不会产生。如内部金属处于再结晶温度以下，外层金属收缩受阻，在外层出现拉应力，有可能在外层出现径向裂纹。因此应采取措施防止铸锭表面裂纹。由于水平连铸铸锭质量的好坏与排气除氧、拉停间隔时间、拉速、频数、冷却强度、浇铸温度、结晶器长短等有关，可采用致密度高的高纯石墨做结晶器内套，并且加强结晶器内套工作表面上的润滑；适当减小二次冷却水与铸锭表面的夹角，使液穴处于二次冷却水带以外；在不使引锭拉漏的情况下，适当提高引锭频率，这样可使铸锭内部各部分之间的温度差较小等来防止铸锭表面裂纹。

5、结语

近30年来，借助于物理化学、金属学、非平衡热力学与动力学、高等数学和计算数学，从传热、传质和固液界面几个方面进行研究，使金属凝固理论有了很大的发展，这不仅使人们对许多条件下的凝固过程和组织特征有了深入的认识，而且促使了许多凝固技术和液态凝固成形方法的提出、发展和生产应用，随着科学技术的不断进步和交叉学科研究的进展，凝固技术也将不断产生新的生长点。这些新的理论技术也必将发挥重要的作用，带动我们的社会向前发展。

铜及铜合金的分类讲解

铜及铜合金的分类 第二章铜及铜合金的分类铜是人类最早使用的金属，自然界有自然铜存在，与 其他金属不同，铜在自然界中既以矿石的形式存在，也同时以纯金属的形式存 在，其应用以纯铜为主，同时其合合金也在工业等多个领域中广泛应用，工业上 常将铜和铜合金分为四类，分别是：纯铜、黄铜、青铜和白铜。 1. 铜与铜合金的分类 1.1 按生产应用的方式（可分为二大类）形变铜与铜合金、铸造铜与铜 合金对于压力加工专业来说，主要是和形变铜与铜合金打交道，因此，重点学 习形变铜与铜合金。 1.2 铜与铜合金的名称：根据历史上形成的习惯，起的是 某一种颜色的名称，它们是：紫铜——纯铜Cu 黄铜——Cu-Zn 合金青铜——锡青铜：Cu-Sn 合金铝青铜：Cu-Al 合金铍青铜：Cu-Be 合金钛青铜：Cu-Ti 合金白铜—— Cu-Ni 合金( 有的铜合金叫做青铜，但合金的颜色并不真就是青 色的。) 2. 纯铜纯铜的新鲜表面是玫瑰红色的，当表面氧化形成氧化亚铜Cu2O 膜后就呈紫色，所以纯铜就常被称为紫铜。紫铜具有好的导电、导热、耐蚀和 可焊等性能，并可冷、热压力加工成各种半成品，工业上广泛用于制作导电、导 热和耐蚀等器材。 2.1纯铜的成份、组织与性能 2.2.1．其结构、组织：在金属 学中学过，纯Cu的晶体[结构]是面心立方晶格（f、c、c），滑移系多，易塑性变形，塑性好。其组织由单一的铜晶粒组成。 2.2.2．在成分方面：100%纯的金属是没有的，非100%纯。Cu 的最高纯度可达99.999%（三个9）工业纯Cu 的纯度约为99.90～99.96%杂质的存在相当于使纯铜的成份改变，这自然会引起一些 性能的变化。虽纯Cu 有一些性能几乎不受杂质的影响但导电率、机械性能却 受杂质或晶 4 体缺陷的影响较大现在先综合看看工业纯Cu 的性能—— 2.2 工业纯铜的性能 2.2.1 纯铜的性能优点：从纯铜的各种性能中我们可以总结出几 条性能优点，从而可以明白为什么铜会以纯金属的形式得到这么广泛的应用。①优良的导电、导热性；∴Cu 广泛用于：导电器（如：电线、电缆、电器开关） 导热器（如：冷凝管、散热管、热交换器）②良好的耐蚀性；Cu具有极好的耐蚀性，且反应后表面有保护膜（铜绿）在普通的温度下，铜不太会与干燥空 气中的氧气O2反应，但Cu能与CO2、SO2、醋发生作用，生成铜绿――碱式碳酸铜、碱式硫酸铜CuSO4·3(OH)2 （深绿色）、碱式醋酸铜，这样铜的表面上 就慢慢生成了一层保护膜。③有良好的塑性退火工业纯铜的拉伸延伸率δ　≈50%，纯Cu 易加工成材例：加工出来的细铜丝可细于头发丝（8 丝）达4～5 丝 2.2.2 纯铜的机械性能与工艺性能我们通过结合纯铜的生产、加工过程来了解、认识(1) 纯Cu 的加工过程（几乎全部纯铜都是经过加工成材供应用户的， 我们在工厂中可以观察到，其生产过程一般为：(2) 纯铜的机械性能——①铸态铜的性能很低；②经加工后，软态铜、硬态铜的性能，见上面数据；③铜经过强烈冷加工（形变率ε≥80% ）后，强度δ b将急剧升高，但塑 5 性强烈变坏，加工硬化很厉害，对纯铜来说，其机械性能是由其晶粒度和位借密度所决定 的。(3) 纯铜的热加工工艺性能我们知道，热加工应选择在塑性高的温度范围

铜及铜合金的熔炼工艺特性及操作要点

铜及铜合金的熔炼工艺特性及操作要点 铜及铜合金的熔炼是什么？铜及铜合金的熔炼工艺特性是什么？操作要点又有哪些呢？首先来看熔炼定义：熔炼是铸造生产工艺之一。将金属材料及其它辅助材料投入加热炉溶化并调质，炉料在高温(1300～1600K)炉内物料发生一定的物理、化学变化，产出粗金属或金属富集物和炉渣的火法冶金过程。炉料除精矿、焙砂、烧结矿等外，有时还需添加为使炉料易于熔融的熔剂，以及为进行某种反应而加入还原剂。此外，为提供必须的温度，往往需加入燃料燃烧，并送入空气或富氧空气。粗金属或金属富集物由于与熔融炉渣互溶度很小和密度差分为两层而得以分离。富集物有锍、黄渣等，它们尚须经过吹炼或其他方法处理才能得到金属。 铜及铜合金的熔炼图1 常见铜及铜合金的熔炼工艺特性及操作要点： 黄铜熔炼工艺特性及操作要点： 1）锌的除气和脱氧性能很好，操作中加入脱氧剂铜-磷的目的，主要是改善合金的流动性； 2）含锌大于20％的黄铜，一般可按喷火次数作为实际出炉依据； 3）尽量低温加锌，高温捞渣，以减少熔炼损耗； 4）以冰晶石作熔剂的合金，冰晶石加入量约为炉料重量的0.1％； 5）铁以Cu-Fe或Al-Fe中间合金加入，易氧化元素如砷、铍等与铜制成中间合金加入。

青铜熔炼工艺特性及操作要点： 1）青铜宜采用中频感应电炉熔炼，硅砂或镁砂炉衬，但用有芯感应炉熔炼铝青铜时，最好使用中性或碱性炉衬； 2）硅青铜、锡锌铅青铜吸气性强，应使用煅烧木炭作覆盖剂，装料后立即加入足够木炭，直到浇铸完毕不再向炉内添加木炭。 铜及铜合金的熔炼图2 白铜熔炼工艺特性及操作要点： 1）白铜宜采用工频或中频感应电炉熔炼，硅砂或镁砂炉衬； 2）为提高普通白铜的热塑性，可加入钛、锆作变质剂。 3）装料时如炉内残留铜水过少，镍、铁不易熔化时，允许先加入少量紫铜以加速熔化。 镍和镍合金熔炼工艺特性及操作要点： 1）镍和镍合金采用中频或高频感应电炉熔炼，高铝砂或镁砂炉衬； 2）为提高纯镍和镍合金的热塑性，细化晶粒，可加入少量钛作变质剂，在炉料全部熔化后加入； 3）加炭脱氧时，可用小块木炭慢慢加于液面，一次加入过多或过快易造成金属液上涨，甚至外溢。木炭加入量视木炭与金属液反应情况而增减；

铜及铜合金的金相组织分析

铜及铜合金的金相组织分析一）结晶过程的分析 结晶是以树枝状的方式生长，树枝状的结晶容易造成夹渣外，通常形成显微疏松。 取决于模壁的冷却速度外，还取决于合金成分、熔化与浇注温度等。 （二）宏观分析中常见缺陷 在浇注过程中往往产生缩孔、疏松、气孔、偏析等缺陷。 浇注温度和浇注方式的影响，铸锭、紫铜中容易出现气孔和皮下气孔。 由于合金元素的熔点、比重不一，熔炼工艺不当造成铸锭的成分偏析。 铸造时热应力可产生裂纹。 浇注工艺不当（浇注温度过低），浇注时金属液的中断会造成冷隔。 （三）微观分析 与铜相互作用的性质，杂质可分三类： 1. 溶解在固态铜中的元素（铝、铁、镍、锡、锌、银、金、呻、锑）。 2. 与铜形成脆性化合物的元素（硫、氧、磷等）。 3. 实际上不溶于固态铜中与铜形成易熔共晶的元素（铅、铋等）。 铋与铜形成共晶呈网状分布于铜的基体上，淡灰色。 铅含量很少时和铋一样呈网状分布于晶界，其颜色为黑色； 铅含量大时在铜的晶粒间界上呈单独的黑点。 暗场观察：铅点呈黑色，孔洞为亮点。 硫与氧的观察：均与铜形成化合物（Cu2S、Cu2O），又以共晶形式（Cu2S+ Cu、 Cu2O+ Cu）分布在铜的晶界上。 氯化高铁盐酸水溶液浸蚀：Cu2O变暗，Cu2S不浸蚀。 偏振光观察：Cu2O呈暗红色。 QJ 2337-92 铍青铜的金相试验方法 金相分析晶粒度检测金属显微组织分析，晶粒度分析，GB/T 6394-02 金属平均晶粒度测定方法 ASTM E 112-96（2004） 金属平均晶粒度测定方法

YS/T 347-2004 铜及铜合金平均晶粒度测定方法 GB/T13298-91 金属显微组织检验方法 GB/T 13299-91 钢的显微组织评定方法 GB/T 10561-2005 钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法 ASTM E45-05 钢中非金属夹杂物含量测定方法 GB/T 224-87 钢的脱碳层深度测定方法 ASTM E407-07 金属及其合金的显微腐蚀标准方法 GB/T 226-91 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验方法 GB/T 1979-2001 结构钢低倍组织缺陷评级图 GB/T 5168-85 两相钛合金高低倍组织 GB/T 9441-1988 球墨铸铁金相检验 ASTM A 247-06 铸件中石墨微结构评定试验方法 GB/T 7216-87 灰铸铁金相 EN ISO 945:1994 石墨显微结构 GB/T 13320-07 钢质模锻件金相组织评级图及评定方法 CB 1196-88 船舶螺旋桨用铜合金相含量金相测定方法 JB/T 7946.1-1999 铸造铝合金金相 铸造铝硅合金变质 JB/T 7946.2-1999 铸造铝合金金相 铸造铝硅合金过烧 JB/T 7946.3-1999 铸造铝合金金相铸造铝 氧是铜中最常见的杂质，可产生氢脆。所以含氧量应严格规定。 1、金属平均晶粒度【001】金属平均晶粒度测定… GB 6394-2002 自动评级【010】铸造铝铜合金晶粒度测定…GB 10852-89

铜合金的分类及用途

铜合金的分类及用途 铜合金主要包括铍铜合金、银铜合金、镍铜合金、钨铜合金、磷铜合金。 、铍铜合金 铍铜合金是一种可锻和可铸合金，属时效析出强化的铜基合金，经淬火时效处理后具有高的强度、硬度、弹性极限，并且稳定性好，具有耐蚀、耐磨、耐疲劳、耐低温、无磁性、导电导热性好、冲击时不会产生火花等一系列优点。铍铜材基本上分为高强高弹性铍铜合金（含铍量为．％－．％）和高导电铜铍合金（含铍量为．％－．％）。 铍铜合金用途 铍铜合金常被用作高级精密的弹性元件，如插接件、换向开关、弹簧构件、电接触片、弹性波纹，还有耐磨零器材、模具及矿山和石油业用于冲击不产生火花的工具。现在铍铜材料已被广泛应用于航空航天、电器、大型电站、家电、通信、计算机、汽车、仪表、石油、矿山等行业，享有有色金属弹性王的美誉。 、银铜合金 银铜合金是通过将纯铜和纯银加入电熔炉进行熔炼，经铸造得到坯料，再加工成各种规格的成品。银铜合金的主要应用为电接触材料、焊接材料、银铜合金排及铜银合金接触线。 银铜合金种类 银铜合金：银和铜的二元合金，铜具有强化作用。 类型：有，，，和等合金。 用途：有良好的导电性、流动性和浸润性、较好的机械性能、硬度高，耐磨性和抗熔焊性。有偏析倾向。用真空中频炉熔炼，铸锭经均匀化退火后可冷加工成板材、片材和丝材。作空气断路器、电压控制器、电话继电器、接触器、起动器等器件的接点，导电环和定触片。真空钎料，整流子器，还可制造硬币、装饰品和餐具等。 、镍铜合金 镍铜合金通常被称为白铜。纯铜加镍能显著提高强度、耐蚀性、电阻和热电性，主要应用在海水淡化及海水热交换系统、汽车制造、船舶工业、硬币、电阻线、热电偶。工业用白铜根据性能特点和用途不同分为结构用白铜和电工用白铜两种，分别满足各种耐蚀和特殊的电、热性能。

铜及铜合金牌号对照表

铜及铜合金牌号对照表 CONVERSION TABLE OF GRADES FOR COPPER & ITS ALLOYS

Werkstoffe: Automatenstahl: 11SMn30 11SMnPb30 * 11SMnPb37 * *) auc h 麻省理工学院Zus5atzen 冯Bi und Te (1.0715) (1.0718) (1.0737) Nirosta (INOX): X14CrMoS17 X8CrNiS18-9 (1.4104) (1.4305) 弄乱: CuZn38Pb1,5 CuZn39Pb3 CuZn35Ni2 CuZn40Al2 (2.0371) (2.0401) (2.0540) (2.0550) Neusilber: CuNi7Zn39Pb3Mn2 CuNi12Zn30Pb1 (2.0771) (2.0780) Kupfer: OsnaCu58S OsnaCu58Te (2.1498) (2.1546) 铝: AlMgSiPb AlCu4PbMgMn AlCu6BiPb (3.0615) (3.1645) (3.1655) Titan: 6.Al4V (3.7165) Maschinen: ? 索引Automaten □2 - □60mm ? Tornos-Langdrehautom aten □2 - □26mm ? Esco-Ringdrehautomaten □1 - □9mm ? 索引, Tornos und Esco CNC-Drehautomaten bis □100mm ? Kummer Feinstdrehautomaten ? 6-Spindel-Drehautomaten: 索引bis □32mm (CNC), 可利用的合金从瑞士METALWORKS

第二章铜及铜合金的分类

第二章铜及铜合金的分类 铜是人类最早使用的金属，自然界有自然铜存在，与其他金属不同，铜在自然界中既以矿石的形式存在，也同时以纯金属的形式存在，其应用以纯铜为主，同时其合合金也在工业等多个领域中广泛应用，工业上常将铜和铜合金分为四类，分别是：纯铜、黄铜、青铜和白铜。 1. 铜与铜合金的分类 1.1 按生产应用的方式（可分为二大类）形变铜与铜合金、铸造铜与铜合金 对于压力加工专业来说，主要是和形变铜与铜合金打交道，因此，重点学习形变铜与铜合金。 1.2 铜与铜合金的名称： 根据历史上形成的习惯，起的是某一种颜色的名称，它们是： 紫铜——纯铜Cu 黄铜——Cu-Zn 合金 青铜——锡青铜：Cu-Sn 合金 铝青铜：Cu-Al 合金 铍青铜：Cu-Be 合金 钛青铜：Cu-Ti 合金 白铜——Cu-Ni 合金 ( 有的铜合金叫做青铜，但合金的颜色并不真就是青色的。) 2. 纯铜 纯铜的新鲜表面是玫瑰红色的，当表面氧化形成氧化亚铜Cu2O膜后就呈紫色，所以纯铜就常被称为紫铜。 紫铜具有好的导电、导热、耐蚀和可焊等性能，并可冷、热压力加工成各种半成品，工业上广泛用于制作导电、导热和耐蚀等器材。 2.1纯铜的成份、组织与性能 2.2.1．其结构、组织：在金属学中学过，纯Cu的晶体[结构]是面心立方晶格（f、c、c），滑移系多，易塑性变形，塑性好。其组织由单一的铜晶粒组成。 2.2.2．在成分方面：100%纯的金属是没有的，非100%纯。Cu 的最高纯度可达99.999%（三个9）工业纯Cu 的纯度约为99.90～99.96%杂质的存在相当于使纯铜的成份改变，这自然会引起一些性能的变化。 虽纯Cu 有一些性能几乎不受杂质的影响但导电率、机械性能却受杂质或晶

铜及铜合金的高温特性

Thesis Submitted By Ramkumar Kesharwani Roll No: 208ME208 In the partial fulfillment for the award of Degree of Master of Technology In Mechanical Engineering
Department of Mechanical Engineering National Institute of Technology Rourkela-769008, Orissa, India. May 2010

Thesis Submitted By Ramkumar Kesharwani Roll No: 208ME208 In the partial fulfillment for the award of Degree of Master of Technology In Mechanical Engineering
Under the supervision of Prof. S. K. Sahoo
Department of Mechanical Engineering National Institute of Technology Rourkela-769008, Orissa, India. May 2010

National Institute of Technology Rourkela
CERTIFICATE
This is to certify that thesis entitled, “High Temperature behavior of Copper” submitted by Mr. “Ramkumar Kesharwani” in partial fulfillment of the requirements for the award of Master of Technology Degree in Mechanical Engineering with specialization in “Production Engineering” at National Institute of Technology, Rourkela (Deemed University) is an authentic work carried out by him under my supervision and guidance. To the best of my knowledge, the matter embodied in this thesis has not been submitted to any other university/ institute for award of any Degree or Diploma.
Date: Dept. of Mechanical Engineering
Prof. S.K. Sahoo National Institute of Technology Rourkela-769008

铜及铜合金系列

C36000铅黄铜 C36000延展性好，深冲性能好。应用于钟表零件、汽车、拖拉机及一般机器零件。 铅黄铜切削加工性能优良，有高的减摩性能，用于钟表结构件及汽车拖拉机零件。 C36000化学成分： 锌(Zn)余量,铅(Pb)2.4～3.0,铝(Al)≤0.5,铁(Fe)≤0.10,锑(Sb)≤0.005,磷(P)≤0.01,铋(Bi)≤0.002,铜(Cu)62.0～65.0,杂质总和％≤0.75 ANK20无氧红铜 产品说明： 无氧红铜(Oxygen-free copper) 型号：ANK-20 Madel:ANK-20 标准：JIS-C1020P 制造工艺：冷拔/冷轧/热轧 产品特点：结构致密均匀，无气孔，砂眼，纯度高损耗小，导电导热延伸性能均佳，含氧量低于0.002%，性能优越，是精密模具放电加工的最佳之选. 产品应用：适用于各种高精密模具的放电加工材料或高压电气开关等电器配件 相关参数：硬度为HV86-102导电率大于等于59ms/m比重约8.9g/cm3 提供板材、棒材、异型件加工 ANK570钨铜合金 钨铜合金(Tungsten copper) 型号:ANK-5-70(ANK-是型号70表示钨含量约为70%) Model:ANK-5-70 产品特性:铜钨合金综合铜和钨的优点,高强度/高比重/耐高温/耐电弧烧蚀/导电电热性能好/加工性能好,ANK钨铜采用高质量钨粉及无氧铜粉,应用等静压成型(高温烧结账-渗铜, 保证产品纯度及准确配比,组织细密,性能优异.) 提供板材、棒材、触点材、焊轮、电子封装片、异型件 产品应用:应用于高硬度材料及溥片电极放电加工,电加工产品表面光洁度高,精度高,损耗低,有效节约材料。有钨60/钨70/钨85/钨90可供选择。 主要参数:密度G/cm3(13.9)抗拉强度Mpa(≥680 )硬度HV(≥186 )硬度软化温度℃(≥1000)导电率IACS(%)(≥42 )热导率W/mk(247 )库存板、棒材供客户选择 CuCrZr铬锆铜 铬锆铜（CuCrZr）化学成分（质量分数）%（ Cr:0.25-0.65， Zr:0.08-0.20）硬度（HRB78-83）导电率 43ms/m 软化温度550℃ 特点：具有较高的强度和硬度，导电性和导热性，耐磨性和减磨性好，经时效处理后硬度、强度、导电性和导热性均显著提高，易于焊接。广泛用于电机整流子，点焊机，缝焊机，对焊机用电极，以及其他高温要求强度、硬度、导电性、导垫性的零件。用制作电火花电极能电蚀出比较理想的镜面,同时直立性能好,能完成打薄片等纯红铜难以达到的效果对钨钢等难加工材质表现良好，铬锆铜有良好的导电性，导热性，硬度高，耐磨抗爆，抗裂性以及软化温度高，焊接时电极损耗少，焊接速度快，焊接总成本

中频电炉熔炼相关条件及铜合金烧损

中频电炉熔炼相关条件及铜合金烧损 中频电炉熔炼铜合金虽然每炉熔炼铜合金重量少，但是熔炼铜金属速度快炉温控制好，金属溶液温度均匀且损耗相对比较少，从而提高工作效率，减少金属损耗，为企业创造更佳的经济效益。 一、烧损的直接原因 烧损，实际上是各种元素在高温条件下与氧发生化学反应的过程，其结果形成了各种氧化物，除一部分氧化物形成粉尘，烟气排放在大气中外，其余大部分漂浮在铜合金液体表面，称之为氧化渣，在金属液体出炉中，被扒出炉外，造成合金元素的损耗。因而，控制合金元素的氧化物是减少烧损的途径。在自然条件下熔炼，合金元素一点不被氧化是不可能的。 二、我单位主要是铜工艺的铸造、锻造加工企业，选用何种设备，采用何种技术工艺是至关重要的，根据我单位多年来的实践经验，中频电炉熔炼铜合金产生的损耗是与产品的重量几何状态、金属牌号是密切相关的。 1、铜工艺品铸造主要牌号为锡青铜、锡青青铜、黄铜，个别牌号有紫铜（电解铸）银等。 2、铜工艺品铸造主要分冷模铸造和热模铸造，冷模铸造多应用在面积比较大、产品壁板厚度比较薄的大型工艺雕塑铸件上和大型铜像、人物像上，热模则多用在小型工艺品铸造上，冷模多采用工业粘土砂、水玻璃砂自硬式石英砂，环氧树脂砂，而热模铸造多采用精密

铸造石英砂和石膏模具铸造。 3、熔炼前原料的状态及投料方法、（原料的大小、表面杂物的多少、投放顺序、投放时间）、熔炼温度及加热速度等以上各方面都会构造熔炼损耗的关键。 三、熔炼单炉次的损耗 1、锡青铜4.5~5% 2、铝青铜5.5~6.5% 3、黄铜5.5~6.5% 四、工艺产品金属综合损耗，冷模铸造、面积4~10㎡、铸件厚度6~10mm、重量300~1000kg 1、工艺出品率55~65% 2、产品合格率90~93% 具体计算烧损如下 设产品重量800kg 即800kg/工艺出品率/产品合格率*铜合金烧损系数=铜合金烧损重量 综上所述及结合我单位经验总结如下: 1、大型薄壁工艺品铸造中（冷模铸造）面积越大金属反复熔炼损耗越多。 2、掌握金属的投炉时间（先小料、后大料）、提高熔炼时间。 3、控制旧金属的表面杂物，减少扒揸次数，从而降低金属损耗。 4、热模铸造相应减少金属反复熔炼重量，从而相应减少金属的损耗。 江西桐青金属工艺品有限公司 2011年3月20日

铝合金及铜合金金相制样的制备

铝合金及铜合金金相制样的制备 材料成型实验室内部资料 2012.9.14 内容是根据个人经验总结得来，每个人的经验可能不同，具体操作技巧还有自己多磨多总结，本文仅供参考。刚开始一般几天都很难磨好一个样，但熟练后一天10-20个不成问题。如果谁有上面好的经验可以慢慢总结尽量，慢慢完善。 金相试样制备步骤：取样、镶样、标号、磨光、抛光、显示。 一、取样、镶样、标号 根据所需检测面的组织取样（手工锯或线切割），确定磨哪个面，然后再镶样机上镶样（样品大小如果合适就不必镶样），并对所取样品进行编号标示，以免样品多或放置时间长而导致样品混乱分不清。保证每个样品用一个样品袋装着并贴上标签纸。 二、磨光、抛光 1、磨光 原则（最终要求）：一个平面、划痕朝一个方向 磨光一般包括粗磨和细磨两个阶段，每步都要达到上面要求即只有一个平面，划痕朝一个方向；粗磨一般在300-1000的砂纸上进行，细磨一般在1500-2000上砂纸上进行，样品比较平整的可以直接进行细磨。 技巧：手拿着样品放在预磨机上保证压力均匀的压着样品，用力要适中，手不动。细磨时也可以不在预磨机上直接把砂纸放在桌之上手工磨，手工磨时要保证磨的方向朝一个方向，用力均匀。 初学者容易出现的问题：a、磨出几个平面；b、磨成斜面；c、磨的时候没加水找出严重氧化；d、手指拿样品时靠砂纸太近，不知不觉把手机磨破； 2、抛光 原则（最终要求）：光亮、无划痕、无污点 抛光在抛光机上进行，抛光布有软些的和较硬的，根据实际情况选择那种抛光布，也可以粗抛时在硬一点的布上抛，然后再在软一些的布上抛，抛光时一般都要不定期的加抛光粉，加入量根据实际情况确定，一般是开始时粗抛加多点，后面少加点。抛光时样品压在抛光布上的压力一定要把控好，一般也是开始时压力大点，到后面基本不用力，就让样品跟抛光布轻轻接触。最后保证样品达到上面要求。 抛光一般在5-30分钟即可抛好，如果超过30分钟样品表面容易出现颗粒掉落、应力等缺陷，建议用砂纸（1500-2000）细磨后重新抛光 技巧：手拿样品控制好压力，开始时可以用点力，多加点抛光粉，且手拿样品从抛光布中央向边缘（线速度大）游走，这样即可以使磨光过程产生的粗大划痕可以快点磨掉，也能延长抛光布的使用寿命；到后期则基本不用力，保证样品跟抛光布接触即可，同时抛光粉稍微少加点，但一般不建议不加用清水抛，清水抛容易出新划痕，手拿样品让样品从边缘向中

铜及铜合金线材生产概况

铜及铜合金线材发展概况 山东奥博特铜铝业有限公司技术中心 王涛 2006年3月24日 2007.12.01 总工办 王涛

一、铜及铜合金线材的市场现状及发展 1 二、铜及铜合金线材的品种及特性 6 三、现代铜及铜合金线材生产技术及发展8 1、连铸连轧法8 2、上引铸造－拉伸法10 3、水平连铸－拉伸工艺11 4、挤压－拉伸工艺12 5、OCC工艺12 6、连续挤压法12 7、铜及铜合金线材冷加工成形方法14 四、铜及铜合金线材生产线的设计15 2007.12.01总工办王涛

一、铜及铜合金线材的市场现状及发展 铜及铜合金线材广泛用于电子、电力、仪表、日用五金等工业部门，主要品种有：电力通讯用纯铜导线、电子工业用无氧铜导线、眼镜架用锌白铜线材、汽车电气用黄铜导线、精密加工用电极线、圆珠笔芯用线材、集成电路引线、半导体管脚线、精密弹簧线、铆钉线、辐条帽线等，用量巨大品种繁多，在铜加工材中线材所占比例高达45％，居各种铜加工材产量之首。近年来随着我国国民经济的高速增长和人民生活水平的提高，铜及铜合金线材产量、进口量迅速增长，其中2000年～2005年产量统计见图1，出口量统计见图2，进口量统计见图3，我国铜及铜合金线材合金比例见图4。 近年来，铜及铜合金线材发展的特点主要表现在： 1、高导电纯铜线增长迅速，主要用于制造各种电缆导线，我国自九十年代开始，陆续引进数条先进的铜线杆连铸轧机组，使目前高导纯铜线生产能力达到年产200万吨的水平，基本满足国内市场需求； 2、世界铜合金线材产量大约50万吨，主要生产国为美国、日本、德国，2004年三国铜合金线材产量及出口量见表1。随着我国加工制造业的蓬勃发展，铜合金线材市场需求旺盛，平均增幅达15％，预计今后增幅可达10％左右，市场年需求量在9～10万吨之间，占线材总用量的5～6％，占铜加工材的2～3％，主要消费领域需求量及所占百分比见表2，各种铜合金线材市场需求及所占百分比见表3，其中增长幅度较大的应用领域如表4所示，主要发展方向如下： ·以各种铜合金焊丝、汽车电气连接线、插接线、电极丝、高能电池线为代表的特种复杂铜合金线材国内、外市场供应严重不足，其生产特点是多品种、小批量，属于高附加值产品，其品种性能分布间图5。近年来随着造船、化工、各类大型管道、海洋工程的蓬勃发展，该类合金线材已成为目前最具发展潜力的线材品种，其中正在形成市场规模的高性能线材品种及用途见表5； ·轻工用铜合金线材需求量日益增长，以H65、C36000等为代表的黄铜线材市场巨大，其用量占铜合金线材总量的65％左右，产量稳中有升。 ·目前我国铜合金线材生产主要集中在如下企业： 广州金一百、宁波有色合金有限公司（现博威集团）、天津有色线材厂、上海棒线厂、宁波金田、沈阳有色金属加工厂、上海斯米克、南京合金线材厂、西北铜加工厂，这9家企业产能约5万吨，尚不能满足日益增长的合金线材的市场需求。 2007.12.01 总工办 王涛

铜合金材料对照-成分-性能

铜合金牌号以及对照列表 ALLOY TYPE BS STANDARD EN STANDARD SYMBOL ASTM/UNS (NEAREST EQUIVALENT) OTHER COMPATABLE ALLOYS Aluminium Bronze CA104 CW307G CuAl10Ni C63200 / C63000 NES833, BSB23(DTD197A) Aluminium Bronze CA105 - CuAl10Fe3Ni7Mn2 C63000 - Aluminium Bronze AB1-C CC331G CuAl10Fe2-C C95400 SAE68 Aluminium Bronze AB2-C CC333G CuAl10Fe5Ni5-C C95500 SAE68B Leaded Bronze LB1-C CC496K CuSn7Pb15-C C93800 SAE67 Leaded Bronze LB2-C CC495K CuSn10Pb10-C C93700 SAE64 / SAE797 / SAE792 Leaded Bronze LB4-C CC494K CuSn5Pb9-C C93500 SAE66 Leaded Bronze LB5-C CC497K CuSn5Pb20-C C94100 SAE94, SAE794 & SAE799. Leaded Bronze - - CuSn7ZnPb C93200 SAE660 Leaded Gunmetal LG2-C CC491K CuSn5Zn5Pb5-C C83600 SAE40 Leaded Gunmetal LG4-C CC492K CuSn7Zn2Pb3-C C93400 - Leaded phosphor bronze LPB1 - CuSn8Pb4Zn1 C93100 - Leaded Phosphor Bronze PB4-C CC480K CuSn10-C C92700 - Nickel Gunmetal G3 - CuSn7Ni5Zn3 B292-56 - Phosphor Bronze PB101 CW450K CuSn4 C50900 C51100 - Phosphor Bronze PB102 CW451K CuSn5 C51000 NES838 Phosphor Bronze PB103 CW452K CuSn6 C51900 - Phosphor Bronze PB104 CW459K CuSn8 C52100 BSB24 DTD265A Phosphor Bronze DTD265A - - - BSB24, PB104 Tin Phosphor Bronze PB1-C CC481K CuSn11P-C B143 SAE65 Tin Phosphor Bronze PB2-C CC483K CuSn12-C CC483K SAE65 材料化学成分

铜和铜合金的基础知识

铜和铜合金的基础知识 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。 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﹐用於铸造高载荷的齿轮﹑轴套﹑船用螺旋桨等。铍青铜和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。 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﹑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。 [编辑本段] 铜合金的分类 铜合金的分类方法有三种: ①按合金系划分

铜及铜合金化学分析方法

DY/QW014-01 铜及铜合金化学分析方法 作业指导书 1 范围 本指导书规定了铜中锌的测定方法。 本指导书适用于铜中锌量的测定，测定范围：0.0005%～2.00% 。 2 方法提要 试料用硝酸或硝酸加氢氟酸，或盐酸加过氧化氢溶解后，使用空气-乙炔火焰于原子吸收光谱仪波长213.8nm 处测量锌的吸光度，基体铜的干扰在配制标准溶液系列时加入相应量的铜予以消除，合金中存在的其他元素不干扰测定。 3 试剂 除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。 3.1 氢氟酸(ρ1.15g/mL) 3.2 过氧化氢(ρ1.11g/mL) 3.3 过氧化氢（1+9） 3.4 盐酸(1+1) 3.5 硝酸(1+1) 3.6 硼酸溶液(40g/L) 3.7 铜溶液称：取10g 纯铜(锌质量分数小于0.00001%)置于500mL 烧杯中，加入70mL 硝酸(3.5)。加热溶解完全，煮沸除去氮的氧化物，冷却移入500mL 容量瓶中。用水稀释至刻度混匀，此溶液1mL 含20mg 铜。 3.8锌标准贮存溶液：称取0.5000g 纯锌(锌质量分数不小于99.9%)，置250mL 烧杯中加入10mL 硝酸(3.5) ，加热至溶解完全，煮沸除去氮的氧化物，冷却后移入1000mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL 含500μg 锌。 3.9 锌标准溶液：移取20.00mL 锌标准储存溶液(3.8)置于500mL容量瓶中，加入100mL硝酸(1+1)，用水稀释至刻度混匀。此溶液1mL含20μg锌。 4 仪器 4.1 原子吸收光谱仪附锌空心阴极灯 4.2 所用原子吸收光谱仪应达到下列指标

铜合金熔炼与铸锭1

铜合金熔炼与铸锭 要得到合格的铜合金制品，必须先制得合格的铜、铜合金液。故此，铜合金的熔炼和铸造是获得优质铜合金制品和材料的关键工效之一。铜合金铸造成锭坯的常见缺陷，如力学性能不合格、气孔、氧化夹杂、偏析等。主要原因之一是熔炼工艺控制不当造成。所以，对铜合金液的质量有如下的要求。 ①必须严格控制铜合金的化学成份，要符合国家标准规定的指标。 ②铜合金液要纯净，不得含有气体和氧化物。 ③铜合金液不得过烧，不得有偏析。 要获得合格的合金液，除了严格控制熔炼工艺外，首要的是要有合格的原材料。在熔炼铜合金是所用的原材料有新金属、回炉料和中间合金。 1.1铜合金熔炼时的金属损耗和配料 1、我司黄铜用料：电铜、锌锭、光亮丝、纯漆线、Q料、拉伸料、普通角料（回料）、四类搭用料。 2、我司磷铜用料：镀白磷、镀锡紫铜、普磷、普紫铜。 3、熔炼时的金属损耗 金属熔炼损耗通常是指熔炼过程中，金属的挥发、氧化烧损、与炉衬作用的消耗等全部损耗的总和。 1）金属的挥发 在熔炼过程中，金属的挥发是难以避免的，尤其是一些易挥发的元素有所回因挥发损失过大致使控制成份发生困难；故在熔炼工艺上应视其情况采取相应的措施。 2）氧化烧损 熔融金属中合金元素的氧化烧损，与合金元素对氧的亲合力及含量有关，凡与氧的亲合力比基体金属大、表面活性强的金属，必然易烧损。 4、降低熔炼损耗的途径 ①用熔池面积小的炉子熔炼。 ②制定合理的工艺操作规程。易氧化、挥发的合金元素应制成中间合金在最后 加入，或在溶剂覆盖下溶化。 ③碎屑散料应打包。

④选用适宜的覆盖剂覆盖。 ⑤正确选用溶剂，同时采取高温扒渣或捞渣，降低渣中金属损耗。 5 配料原则与配料计算 1）配料原则 ①确定合金各组元的配料比及易耗组元的补偿量。 ②在保证合金的主要成份及杂质含量合乎国家标准的前提下，尽可能少用新金 属，以扩大低品位原料及回料的使用量。 ③在保证合金质量的前提下，对合金中贵金属尽可能按标准的下限含量配料。 ④为保证某些制品的特殊要求，在国家标准范围内科适当调整某些元素的含量， 及制度生产中实际控制的内部标准。 2）配料的计算 配料计算程序 一般计算程序是：首先算出100Kg所需的炉料，然后再根据所需投料量乘上倍数即可。具体计算过程如下： ①确定合计的平均化学成分，铜合金一般取牌号成分的平均值。 ②确定个成分的烧损率，烧损率应通过试验确定。 ③球场计入烧损量的各合金元素的需要量。 ④确定炉料组成。 ⑤求出回炉料中各成分的重量。 ⑥求出减去回炉料中各合金元素含量后尚需补充的用量。 ⑦求出各中介合金的用量。 ⑧求出尚需补充的新金属料的用量。 ⑨核算杂质含量。 ⑩写出配料单。 1.2熔炼炉的工作原理 我司熔炼设备分为立式半连续炉和水平连铸炉，其工作原理一致，均为有芯工频感应电炉。 有芯工频感应电炉，这种炉子是按变压器的原理构成的，一次线圈绕于铁芯上，二次线圈时与熔池连通的环形熔沟。当工业频率的交流电通过一次线圈时，在周围产生交流磁通，于是在作为二次线圈的金属熔沟中产生感应电动势，因而

常用铜合金材料分类及特性

常用铜合金材料分类及特性 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。 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 於铸造高载荷的齿轮﹑轴套﹑船用螺旋桨等。铍青铜和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。 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﹑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。 铜及铜合金牌号对照表 CONVERSION TABLE OF GRADES FOR COPPER & ITS ALLOYS

铜及铜合金的发展与应用

铜及铜合金的发展与应用 摘要：本文叙述了铜加工工业概况、铜材品种和质量现状及铜加工工艺与装备现状。同时, 阐述了高强高导铜合金的发展方向及应用前景。高强高导铜合金是一类很有应用潜力的功能材料, 近年来研究和开发应用高强高导铜基合金取得了显著成效，本文阐释了开发和研究高强高导铜合金的及制备方法与强化原理。 关键词：技术；发展；高强高导；强化机理；制备方法 正文：人类使用铜及其合金已有数千年历史。古罗马时期铜的主要开采地是塞浦路斯，因此最初得名cyprium（意为塞浦路斯的金属），后来变为cuprum，这是英语：copper、法语：cuivre和德语：Kupfer的来源。二价铜盐是常见的铜化合物，常呈蓝色或绿色，是蓝铜矿和绿松石等矿物颜色的来源，历史上曾广泛用作颜料。铜质建筑结构受腐蚀后会产生铜绿（碱式碳酸铜）。装饰艺术主要使用金属铜和含铜的颜料[1]。 铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。铜是一种红色金属，同时也是一种绿色金属。说它是绿色金属，主要是因为它熔点较低，容易再熔化、再冶炼，因而回收利用相当地便宜。[2]。 纯铜是柔软的金属，表面刚切开时为红橙色带金属光泽、延展性好、导热性和导电性高，因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料，也可用作建筑材料，以及组成众多种合金。铜合金机械性能优异，电阻率很低，其中最重要的数青铜和黄铜。此外，铜也是耐用的金属，可以多次回收而无损其机械性能。 矿石的冶炼过程通常有两种方式：1.火法炼铜。通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20～30%，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍（冰铜）接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9%的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达95%，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。90年代出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。2.湿法炼铜。一船适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。现代湿法冶炼有硫酸化焙烧－浸出－电积，浸出－萃取－电积，细菌浸出等法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广，预计本世纪末可达总产量的20%，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。 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。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。铜的重要合金有以下几种：1.黄铜。黄铜是铜与锌的合金，因色黄而得名。黄铜的机械性能和耐磨性能都很好，可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮的弹壳等。黄铜敲起来声音好听，因此锣、钹、铃、号等乐器都是用黄铜制做的。2.青铜。铜与锡的合金叫青铜，因色青而得名。在古代为常用合金(如中国的青铜时代)。青铜一般具有较好的耐腐蚀性、耐磨性、铸造性和优良的机械性能。用于制造精密轴承、高压轴承、船舶上抗海水腐蚀的机械零件以及各种板材、管材、棒材等。青铜还有一个反常的特性——“热缩冷胀”，用来铸造塑像，冷却后膨胀，可以使眉目更清楚。3.磷青铜。铜与锡、磷的合金，坚硬，可制弹簧。4.白铜。白铜是铜与镍的合金，其色泽和银一样，银光闪闪，不易生銹。常用于制造硬币、电器、仪表和装饰品。[3]。