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新型仿24K金稀土铜合金粉的研制_楚广

新型仿24K金稀土铜合金粉的研制_楚广
新型仿24K金稀土铜合金粉的研制_楚广

新型仿24K 金稀土铜合金粉的研制

楚 广,杨天足,楚 盛,江名喜

(中南大学冶金科学与工程学院,长沙 410083)

摘 要:研制新型仿24K 金稀土铜合金粉材料。通过半工业性试验得到的仿24K 金稀土铜金粉的成分范围:Zn ,20%~

27%;Al ,0.5%~2.0%;Ni ,0.5%~2.0%;Sn ,0.1%~0.25%;In ,0.2%~0.5%;Si ,0.2%~1.5%;Re ,0.1%~0.3%;Cu ,余量。合金元素In ,Re ,Al 和Si 对提高合金的颜色和光泽度有贡献。稀土含量为0.15%时,合金在人工汗水中可达到130h 不变色。稀土元素还可提高合金的亮度。研制的仿24K 金稀土铜合金具有良好的加工性能。

关键词:金属材料;铜金粉;稀土;颜色;色相;明度

中图分类号:TG146.11;TF123.1;TB383 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2006)01-0053-03

收稿日期:2005-10-29

作者简介:楚 广(1958-),男,湖南长沙市人,高级工程师,博士,

主要从事有色金属冶金和纳米材料方面的研究。

铜金粉简称金粉,实际上是片状铜锌合金粉,是涂料、印刷用的金属粉末材料。由一定比例的铜、锌和少量其他金属元素形成的合金,经熔炼、雾化制粉、球磨、分级制成的片状粉末,具有很好的遮盖能力和金属光泽。粗颗粒状产品适用于油漆、装潢等行业,细颗粒铜金粉适用于丝网印刷、凹印、胶印、凸印等印刷行业使用。将金粉调入金油和清漆后,即成金色光泽极佳的金墨或金漆,广泛应用于包装印

刷、涂料、纺织等行业。通过塑料、纸张、织物印金、烫金或涂饰在各种器具和环境布置中起到装饰作用,增加产品、包装美观效果。

近些年,我国在铜金粉的研究和生产方面已取得了较大的进展,但与国际先进水平相比,国产铜金粉在质量、品种等方面还存在很大的不足,使得我国在印刷行业中所用的高档铜金粉几乎全部依赖进口。国产铜金粉没有被大量用于印刷行业的2个关键影响因素是光泽度低和色差大。

目前国内外出现了许多仿金合金,比较有代表性的是Cu -Al 系和Cu -Zn 系,大都具有不同K 金的金黄色,可在一定条件下加工成首饰、铜金粉和工艺品,但还没有一种仿金合金具有如同24K 纯金一般的颜色和抗变色性。

在查阅大量的参考文献

[1-5]

的基础上,主要对

铜金粉(Cu -Zn 系)的颜色进行工业性试验研究,分析探讨稀土等合金元素对铜金粉印金光泽度、颜色

和抗腐蚀性的影响。

1 实验方法

1.1 原材料及设备

制备铜金粉的主要原料:Cu ,1#电解铜;Zn ,1#

锌锭;Sn ,1#

锡锭;Al ,00铝锭;Ni ,01镍板;In ,1#

纯铟;Si ,单晶硅(废品);Re ,富铈混合稀土。

主要设备:50kg 中频感应电炉一台; 800m m ×2000mm 自制干式球磨机一台; 800mm ×2500mm 湿磨机一台; 800mm ×3000mm 精球磨机一台;井式退火炉一台以及其它辅助设备。1.2 铜金粉生产工艺流程

铜金粉的生产工艺流程:电解铜、锌、铝※熔炼、喷粉※湿磨(化学助剂1)※脱水、退火※精球磨(化学助剂2)※分级、捕集※抛光(化学助剂3)※产品包装。首先将电解铜、锌、铝和富铈混合稀土(合金为50kg )等按一定的比例熔炼,熔化的铜合金经水雾化喷粉后,放入湿球磨机中磨细。湿磨粉经退火、干燥送入精球磨机中精磨,精磨后的粉末经分级、捕集、抛光后即成产品。

2 试验结果及讨论

2.1 铜金粉成分对颜色和抗腐蚀性的影响铜金粉的颜色可从颜色的色相、明度和纯度三要素进行准确的描述。色相是指可见光照射到测量刮样,经过选择吸收后反射到接受装置的光谱。利用分光光度计可以测出色相。

铜金粉成分对颜色有重要影响。德国爱卡(ECKARD )公司的同类产品成分如见表1所示。

第58卷 第1期2006年2月

有 色 金 属Nonferrous M etals Vol .58,No .1

Feb ruary 2006

表1 德国爱卡(ECKARD )公司的同类产品成分

T able 1 Component of pro duct from ECKA RD of G ermany

成分Zn Al Fe Si Pb Co Cr Cd Ni In Cu 含量/%

24.62

0.21

0.054

0.055

0.0013

0.0021

0.0033

0.0009

0.004

0.0005

余量

由表1可见,德国爱卡(ECKARD )公司的同类产品成分还是以25%的Zn 为基准的铜锌合金,其中加入了少量的铝和硅。这种配方的铜金粉具有

24K 黄金色泽。

2.1.1 稀土对铜金粉颜色的影响。为了考查铜金粉的成分对色相的影响,在表1的基础上,按下列成分比例配料制备合金:Zn ,20%~27%;Al ,0.5%~2.0%;Ni ,0.5%~2.0%;Sn ,0.1%~0.25%;In ,0.2%~0.5%;Si ,0.2%~1.5%;Re ,0.1%~0.3%;Cu ,余量。

对比试验表明,当加入适量的稀土时,铜合金粉的颜色和光泽度与24K 金较接近,不加稀土时,铜合金粉的颜色和光泽度暗些。一般认为稀土加入量0.1%~0.3%为宜。根据色度学原理[6]

,在光源色度座标为x =0.4211,y =0.3977,z =0.1805的条件下,常见合金色度如表2所示。研制的新合金与24K 纯金色差=[(Δx )2

+(Δy )2]1/2

=0.0076,而德国产品与24K 纯金色差=0.008,18K 金与24K 金色差=0.017。说明研制的新仿金铜合金在色度上是非常接近24K 黄金的。

表2 各种合金色度比较

T able 2 Chromaticity comparison of alloy s

样品色度

x 红y 绿z 蓝24K 纯金0.48280.42760..091018K 金

0.46840.4167

0.1141

德国产品0.46870.42390.1157新合金

0.4768

0.4154

0.1011

2.1.2 熔炼生产工艺对产品颜色的影响。仿24K 金铜合金粉的熔炼生产工艺对产品的颜色有一定影

响。实践表明,采用如图1所示的工艺流程生产的铜合金粒子色泽同24K 黄金一样。否则,颜色和光泽度差些。

Cu 分为两部分,大部分先入炉熔炼,小部分留作降温用。具体操作工艺如下:将Cu (大部分),Ni ,Sn ,Al 放入50kg 中频感应电炉坩埚中并用木炭覆盖,送电加温至1150℃左右,加入合金元素Si ,加降温Cu 。短时间停止送电,将Zn 块分数次压入融体中,再将铝箔包裹的In 和Re 用石墨钟罩压入熔体

中。送电升温熔炼2~3min 。

图1 仿24K 金铜合金粉的生产工艺流程

Fig .1 Production flowsheet of rare -earth copper

alloy pow der for 24K g old imitation

再将熔炼过程中产生的炉渣捞出,缓慢将Cu 合金融体倒入模具中,冷却,或将熔化的Cu 合金经水雾化喷粉后,放入湿球磨机中粉碎,湿磨粉经真空退火后即成为鳞片状24K 仿金铜金粉的原料。这种铜金粉的半成品具有与德国爱卡(ECKARD )公司同

类产品一样的颜色,但进一步加工成铜金粉后,其光泽度不如德国产品。

2.1.3 稀土对铜合金抗腐蚀性的影响。经真空退火后即成为鳞片状仿金稀土铜金粉放置在大气中2年后仍然不变色。

合金耐腐蚀性的测定。取体积不小于2cm 3

的试块,除去表面的氧化皮和污迹,用320#

水砂纸磨光。放入磨口瓶内,然后往瓶内注满人工汗液,成分为1000m L 溶液中加氯化钠5g ,浓氨水6mL ,冰醋酸7mL ,并且与空气隔绝,试验温度为25℃。以样品开始变色的时间作为耐腐蚀时间,结果表明该合金浸泡120h 后不变色。稀土含量为0.15%~0.2%时,合金的耐腐蚀性最好,可达130h 不变色。稀土含量增大或减小均使合金的耐腐蚀性下降,如表3所示。

表3 稀土对合金耐腐蚀性的影响

T able 3 Effect of rare -earth on erosion resistance of

rare -earth copper alloy fo r 24K gold imitation

稀土含量/%00.10.15~0.2

0.3不变色时间/h

103

120

130

127

54有 色 金 属 第58卷

2.2 讨论

试验结果表明,合金成分以及湿磨和真空退火工艺是合理的,铜金粉产品质量差是由于后处理存在一些问题。正如文献[7]所述,应加强对配套设备及粉末输送的研究,减少氧化和污染是爱卡公司的技术关键。要想得到与德国爱卡公司光泽度相同的产品,必须提高后续加工的技术工艺水平,提高径厚比到50,消除铜金粉粒度极差大,细小颗粒所占比例过多的缺点。

同时,其他人的研究表明[8-9],国产样品和德国样品具有完全相同的可见光谱组成,铜金粉颜色可以用色彩的色相、明度和纯度三要素来描述,铜金粉的色相只与合金成分有关,与铜金粉片的大小、形状及分布无关。明度和纯度与铜金粉片在墨层中定向排列状态、片的大小、形状及分布有关,而与成分无关。整齐的定向排列、大的片径、窄的粒度分布可获得高的明度和纯度。这些认识与研制实际操作情况是吻合的。稀土能提高合金耐腐蚀性和光泽度的原因可能是:稀土金属化学活性高,高温下极易与氧、硫化合生成氧化物、硫化物及硫氧化物,与铅和铋生成高熔点的稳定化合物,这些化合物的密度低于铜,易于上浮排除,起到净化作用。另外稀土还能改变某些夹杂物的形态,使之球化,从而达到排除夹杂物和起变质细化晶粒的作用。

3 结论

通过半工业性试验得到的仿24K 金稀土铜金粉的成分范围:Zn ,20%~27%;Al ,0.5%~2%;Ni ,0.5%~2.0%;Sn ,0.1%~0.25%;In ,0.2%~0.5%;Si ,0.2%~1.5%;Re ,0.1%~0.3%;Cu ,余量。合金元素In ,Re ,Al 和Si 对提高合金的颜色和光泽度有贡献。稀土含量为0.15%时,合金在人工汗水中可达到130h 不变色。稀土元素还可提高合金的亮度。研制的仿24K 金稀土铜合金具有良好的加工性能。

参考文献:

[1]Wheeler I .M etallic Pig ments in Poly mers [M ].U nited Kingdom :Rapra Technology Limited ,1999:3-6.[2]朱骥良,吴申年.颜料工艺学[M ].北京:化学工业出版社,2002:380-450.[3]周锦鑫.我国铜金粉生产技术现状与存在的问题浅析[J ].化学世界,1999,56(9):498-500.[4]张玉平,张津徐.二元黄铜表面色的定量研究[J ].中国有色金属学报,2001,11(s2):152-155.[5]周锦鑫.超细铜金粉生产制造工艺优化及改造研究[J ].新技术新工艺,2000,(3):31-33.[6]汤顺青.色度学[M ].北京:北京理工大学,1990:80-168..[7]朱晓云.铜锌合金粉在凹版印刷中的应用[J ].云南冶金,2000,29(6):35-36.

[8]骆瑞雪,黄拔帆.合金元素对彩金颜色及加工性能的影响[J ].中国有色金属学报,1998,8(s2):169-171.[9]赵麦群,张 颢,苏小娟.铜金粉的颜色及其影响因素[J ].中国有色金属学报,2003,13(5):1233-1234.

Development of Novel Rare -earth Copper Alloy Powder for 24K Gold Imitation

CHU Guang ,Y ANG Tian -zu ,CHU Sheng ,JI ANG Ming -xi

(College of Metallurgical Science and Engineering ,Central South University ,Changsha 410083,China )

Abstract

A new rare -earth copper alloy pow der for 24K gold imitation is prepared .The optimal composition of the new alloy produced in the pilot experiment is Zn 20%~27%,Al 0.5%~2.0%,Ni 0.5%~2.0%,Sn 0.1%~0.25%,In 0.2%~0.5%,Si 0.2%~1.5%,Re 0.1%~0.3%,Cu the rest .In ,Re ,Al and Si as alloying elements provide somew hat effect on improvement of the color ,metallic gloss of the 24K gold imitation rare -earth copper alloy pow der .The colo r of the alloy with 0.15%rare -earth content is kept fo r 130h in man -made sw eat liquor .The brightness of the alloy is also increased by the alloying element of Re .The new rare -earth cop -per alloy for 24K gold imitation has excellent deformability .

Keywords :metal material ;bronze powder ;rare -earth ;color ;hue ;brightness

55

第1期 楚 广等:新型仿24K 金稀土铜合金粉的研制

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

国家标准《端子连接器用铜及铜合金带》(送审稿)编制说明

国家标准《端子连接器用铜及铜合金带》 送审稿编制说明 一、工作简况 1、任务来源 随着汽车产业、电脑通讯产业等应用领域的不断发展,连接器的市场容量逐步扩大,年均增长率在两位数以上,市场发展潜力较大。我国已经成为全球连接器增长最快和容量最大的市场。随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同,有各种不同形式的连接器。连接器产品的“微型化”、“高速移动化”和“智慧化”是未来发展的趋势。目前我国连接器主要以中低端为主,高端连接器占比较低,但需求增速较快,因此发展适应高端连接器的铜合金材料就显得十分重要,这不仅要求铜合金材料在强度上有出色表现,还需要有高耐热性、高导电率,以及出色的表面光泽性和平滑性。目前,我国铜加工业进入新常态,也进入了转型升级的关键时期,大力发展端子连连接器用铜及铜合金材料对于我国有色金属工业改变传统模式、摆脱过剩产能、扩大有色金属应用将起到至关重要的作用。通过端子连接器的基础原材料铜板带产品标准的制定,可以更加规范产品质量,扩大供给量,替代进口,同时推进中国连接器市场逐步规范和高端连接器市场的发展。本标准为首次制订。 2、主要工作过程 标准制订计划任务正式下达后,宁波兴业盛泰集团有限公司牵头成立了标准编制小组,首先整理收集本企业曾经生产的产品的技术要求及产品使用现状,为本标准全面、系统、有效的制定奠定了良好的基础。随后编制小组会同市场开发和营销人员对端子连接器用铜合金带材进行了全面的市场调研,全面准确地了解了市场上不同客户的需求以及产品未来的发展趋势,了解目前生产厂商的生产水平和现状。通过查阅了国内外有关的技术资料,结合主要用户的技术要求,经过多次讨论和广泛征求意见,形成了标准征求意见稿及编制说明。 标准制订计划任务正式下达后,宁波兴业盛泰集团有限公司牵头成立了标准编制小组,进行了计划和分工,并落实起草任务,确定标准的主要起草人,拟定该标准的工作计划。具体分工为:宁波兴业盛泰集团有限公司总负责市场和同行业信息收集及执笔;宁波兴业鑫泰新型电子材料有限公司、安徽鑫科新材料股份有限公司、安徽楚江科技新材料股份有限公司以及中色(宁夏)东方集团有限公司负责补充市场信息和标准数据的验证。各企业分工明确,紧密合作,将共同完成标准的修订工作。 二、编制原则、主要技术指标确定依据 1 、编制原则 本标准根据市场对端子连接器用铜及铜合金带的需求和客户的特殊要求进行了制定。 1.1 牌号、状态和规格 本标准根据我国目前材料应用的实际,选取了国家标准中规定的T2、TMg0.5、H62、H63、H65、H68、H70、H80、H85、QSn4-0.3、QSn6.5-0.1、QSn8-0.3、TFe0.1、TFe2.5、QBe1.7、QBe2.0、BZn18-18、BZn18-26十八个牌号,依据GB/T5231-2012《加工铜及铜合金牌号和化学成分》,新增加了十四个牌号:TSn0.1、HSn71-1、HSn75-2、HSn88-1、HSn88-2、QSn1.5-0.8-0.055、QSn2-0.2-0.06、

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

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

稀土在铜及铜合金中的作用

稀土在铜及铜合金中的作用 一、稀土对铜及铜合金组织的影响 1、净化组织 工业用铜中往往含有多种杂质,虽然有些杂质含量很低,甚至低于 0.001 %(质量分数,下同) ,但是这些杂质元素会严重影响铜及铜合金的加工性能、降低导电性及导热性。如氧、硫和铜形成的脆性化合物(Cu2O 和Cu2S) 可以降低铜的塑性,这些脆性化合物冷拉时还会产生毛刺,并降低铜的导电性、耐蚀性和焊接性能。稀土净化铜及铜合金组织主要有两种方式: (1) 稀土与氧和硫的亲和力很强,形成熔点较高,热稳定性强,比重较小的稀土化合物,从而达到脱硫、脱氧的作用;又稀土元素很容易与原子态氢发生作用,生成RH2 或RH3 型稳定氢化物(R 代表稀土金属) ,这些氢化物以固溶体的形式溶于铜合金中,从而消除了氢的有害作用。(2) 稀土与铅、铋等元素生成比铜熔点高的高熔点金属间化合物,因此在铜熔铸过程中,可以保持固体状态,与熔渣一起从液体金属铜合金中排除,达到脱铅、铋 的目的。 2、细化组织 稀土对铜及铜合金显微组织的影响主要体现为细化晶粒,减少或消除柱状晶,扩大等轴晶区的作用。稀土细化铜及铜合金组织的作用机理主要存在以下三种: (1) 形成新晶核,抑制晶粒长大。稀土在铜

及其合金中能与一些元素反应形成高熔点化合物,常以极微细颗粒悬浮于熔体之中,成为弥散的结晶核心,使晶粒变多,变小;又从凝固原理及热力学观点看,由于稀土大量聚集在固液界面前沿的液相中,使合金在凝固时成分过冷增大,以树枝状方式凝固生长,同时在分枝节点处产生细颈、熔断,增多了结晶核心,从而细化了晶粒。(2) 微晶化作用。由于稀土元素的原子半径( 0.174nm~0.204 nm) 比铜的原子半径(0.127nm) 要大36 %~60 % ,故稀土原子很容易填补正在生长中的铜或铜合金的晶粒新相的表面缺陷,生成能阻碍晶粒继续生长的膜,从而细化为微晶; (3) 合金化作用。稀土在铜中的溶解度很小,一般仅千分之几到万分之几,但稀土与铜能生成多种金属间化合物。这些金属间化合物弥散分布于基体中,达到细化晶粒。 3、稀土对夹杂物组织的影响 稀土对夹杂物组织的影响主要是改变杂质的形态和分布。其主要表现有以下四种: (1) 减轻或消除合金结构中的树枝状晶形和柱状结晶,这与稀土同某些杂质形成难熔化合物并呈弥散状态有关。(2) 使合金中某些呈条状、片状甚至块状的杂质(如铅、铋等,其中有的杂质可形成低熔点共晶) 转变成点状或球状,从而改善或提高了铜及其合金的机械及加工性能,这是由于活性很强的稀土金属,能使像铅这样的一些杂质对铜的润湿性急剧降低,这些杂质在其自身表面张力的作用下,使体积大大缩小。(3) 使合金中的某些有害杂质由集中分布于枝晶或晶界间,改变为较均匀分布于整个晶体中,使杂质实现 在金属微观体积上的再分布,或对某些杂质的宏观偏析发生影响,导致各种性能得以提高。(4) 含稀土的化合物被吸附在金属或合金的晶界上,减少合金晶界上低熔点有害杂质的数量,从而减弱合金的高温回火脆性。如在铍铜合金中

铜合金的分类 特点 应用

铜合金的分类特点应用 铜合金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 其特点如下: 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。船舶常用的消防栓防爆月牙扳手,就是黄铜加铝铸造而成。 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。/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。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 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. 铜合金的应用: 1 电气工业中的应用 电力输送电力输送中需要大量消耗高导电性的铜,主要用于动力申.线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。在电线电缆的输电过程中,由于电阻发热而白白浪费电能。从节能和经济的角度考虑,目前世界上正在推广""最佳电缆截面""标准。过去流行的标准,单纯地从降低一次安装投资的角度出发,为了尽量减小电缆截面,以在设计要求的额定电流下,不至出现危险过热,来确定电缆的最低允许尺寸。按这种标准铺设的电缆,虽然安装费低了;但是在长期使用过程中,电阻能耗却比较大。""最佳电缆截面""标准,则兼顾一次安装费用和电能消耗这两个因素,适当放大电缆尺寸,以达到节能和最佳综合经济效

稀土对铜及铜合金四种性能的影响

本文摘自再生资源回收-变宝网(https://www.wendangku.net/doc/d817564454.html,)稀土对铜及铜合金四种性能的影响 1、稀土对铜及铜合金抗氧化性和耐腐蚀性能的影响 为了解决抗氧化性能和高电导率之间的矛盾,采用添加稀土金属作为铜及铜合金的合金元素。发现在适当加入量时,电导率不但没有降低反而略有提高,同时还发现铜中加入稀土 能明显改善抗氧化性能。关于在铜及铜合金中加入稀土后耐蚀性能均有不同程度的提高,对此现象的解释主要有: ①稀土的净化作用,消除铜基体中杂质。 ②在铜及铜合金表面形成致密的氧化层,阻止基体原子向外扩散和外部原子向内扩散。 ③提高铜及铜合金的腐蚀电位。 ④稀土的加入缩小了铜合金的结晶温度范围。 混合稀土的加入不仅可以改善锡黄铜的耐蚀性能,还可以改变锡黄铜的腐蚀形貌,不仅减小了易脱落层的厚度,同时也大大减小了渗透层的厚度。 2、稀土对铜及铜合金耐磨性能的影响 稀土和铜元素可以形成硬度较高、分布均匀的金属间化合物,这些化合物成为位错运动的阻力;而且稀土可以有效地改善夹杂物的存在形式和分布,减少其弱化晶界的可

能,减少了承受载荷时沿晶界开裂的几率,因而提高了耐磨性。含有稀土的铸造黄铜具有较高的硬度及良好的塑性及韧性,可以缩短跑合阶段的时间,延长稳定磨损的阶段,从而达到减少磨耗,延长工件使用寿命的目的。在高锰铝青铜中添加稀土,可使其干摩擦磨损减少20%左右,润滑摩擦磨损量减少50%左右。 3、稀土对铜及铜合金加工性能的影响 在铜合金中加入适量稀土金属,可以改善铜及铜合金的铸造性能。对不同种类的铜合金,加入稀土后流动性可提高30%~40%。对高锰铝青铜,稀土的加入量不超过0.15%时,流动性随稀土加入量的增加而增加。在高铅青铜(ZQPb25-5)中加入0.5%~1.0%混合稀土,HPb59-1铅黄铜中加入0.04%~0.05%混合稀土,均可以改善合金的偏析或逆偏析现象。添加0.01%~0.03%混合稀土可显著提高变形铅黄铜的高温延伸率,改善热加工性能,减轻或消除热轧开裂现象。加入稀土可使残余应力值降低,稀土在一定变形度范围内(<14%)可提高材料的冷变形能力。在变形铅黄铜中添加0.03%~0.05%的稀土,可大大改善其切削加工性能,尤为显著的是降低表面粗糙度、毛刺和刀具磨损。稀土添加剂对改善铜及其合金的焊接工艺性能具有很好的效果,焊缝金属中的杂质如微量Pb、Fe、Si、Bi可引起热裂纹,添加稀土元素将有效地防止这一倾向。 4、稀土对铜及铜合金机械性能和导电性能的影响 稀土对铜及铜合金机械性能的影响主要表现在硬度、强度、塑性等方面。稀土在纯铜中含量为0.1%~0.2%时,强度提高幅度较大,高于0.2%时强度提高缓慢。稀土对H68黄铜强度的影响有双重作用:一方面,稀土的固溶强化及净化作用,使料强度升高;而另一方面,当稀土加入量超过某一数值时,稀土的有害作用掩盖了有利作用,宏观表现为强度下降。 关于稀土对铜及铜合金导电性影响的机理是: 一方面,稀土的细化作用使铜晶粒细化,晶界增加,电散射几率增大,导致电阻率增大,导电性下降;

稀土在铜及铜合金中的作用

提高质量稀土在铜及铜合金中的作用 ??稀土在铜及铜合金中的作用 一、稀土对铜及铜合金组织的影响 1、净化组织 工业用铜中往往含有多种杂质,虽然有些杂质含量很低,甚至低于 0.001 %(质量分数,下同) ,但是这些杂质元素会严重影响铜及铜合金的加工性能、降低导电性及导热性。如氧、硫和铜形成的脆性化合物(Cu2O 和Cu2S) 可以降低铜的塑性,这些脆性化合物冷拉时还会产生毛刺,并降低铜的导电性、耐蚀性和焊接性能。稀土净化铜及铜合金组织主要有两种方式: (1) 稀土与氧和硫的亲和力很强,形成熔点较高,热稳定性强,比重较小的稀土化合物,从而达到脱硫、脱氧的作用;又稀土元素很容易与原子态氢发生作用,生成RH2 或RH3 型稳定氢化物(R 代表稀土金属) ,这些氢化物以固溶体的形式溶于铜合金中,从而消除了氢的有害作用。(2) 稀土与铅、铋等元素生成比铜熔点高的高熔点金属间化合物,因此在铜熔铸过程中,可以保持固体状态,与熔渣一起从液体金属铜合金中排除,达到脱铅、铋 的目的。

2、细化组织 稀土对铜及铜合金显微组织的影响主要体现为细化晶粒,减少或消除柱状晶,扩大等轴晶区的作用。稀土细化铜及铜合金组织的作用机理主要存在以下三种: (1) 形成新晶核,抑制晶粒长大。稀土在铜 及其合金中能与一些元素反应形成高熔点化合物,常以极微细颗粒悬浮于熔体之中,成为弥散的结晶核心,使晶粒变多,变小;又从凝固原理及热力学观点看,由于稀土大量聚集在固液界面前沿的液相中,使合金在凝固时成分过冷增大,以树枝状方式凝固生长,同时在分枝节点处产生细颈、熔断,增多了结晶核心,从而细化了晶粒。(2) 微晶化作用。由于稀土元素的原子半径( 0.174nm~0.204 nm) 比铜的原子半径(0.127nm) 要大36 %~60 % ,故稀土原子很容易填补正在生长中的铜或铜合金的晶粒新相的表面缺陷,生成能阻碍晶粒继续生长的膜,从而细化为微晶; (3) 合金化作用。稀土在铜中的溶解度很小,一般仅千分之几到万分之几,但稀土与铜能生成多种金属间化合物。这些金属间化合物弥散分布于基体中,达到细化晶粒。 3、稀土对夹杂物组织的影响 稀土对夹杂物组织的影响主要是改变杂质的形态和分布。其主要表现有以下四种: (1) 减轻或消除合金结构中的树枝状晶形和柱状结晶,这与稀土同某些杂质形成难熔化合物并呈弥散状态有关。(2) 使合金中某些呈条状、片状甚至块状的杂质(如铅、铋等,其中有的杂质可形成低熔点共晶) 转变成点状或球

铜合金性能及用途

铜合金性能及用途 1 H59 普通黄铜;价格最便宜,强度、硬度高而塑性差,但在热态下仍能很好地承受压力加工,耐蚀性一般,其他性能和H62相近。用于一般机器零件、焊接件、热冲及热扎零件。 2 H62 普通黄铜;有良好的力学性能,热态下塑性好,冷态下塑性也可以,切削性好,易钎焊和焊接,耐蚀,但易产生腐蚀破裂。此外价格便宜,是应用惯犯的一个普通黄铜品种。用于各种深引伸和弯折制造的受礼零件,如销钉、铆钉、垫圈、螺母、导管、气压表弹簧、筛网、散热器零件等。 3 H63 普通黄铜;适用于冷态下压力加工,宜于进行焊接和钎焊。易抛光,是进行拉丝、扎制、弯曲等成型地主要合金。用于螺钉、酸洗用的圆辊等。 4 H6 5 普通黄铜;性能介于H68和H62之间,价格比H68便宜,也有较高的强度和塑性,能良好地承受冷、热压力加工,有腐蚀破裂倾向。用于小五金、日用品、小弹簧、螺钉、铆钉和机械零件。 5 H68 普通黄铜;有极为良好的塑性(是黄铜中最佳者)和较高的强度,切削加工性能好,易焊接,对一般腐蚀非承安定,但易产生开裂。是普通黄铜中应用最为广泛的一个品种。用于复杂的冷冲件和深冲件,如散热器外壳、导管、波纹管、弹壳、垫片、*等。 6 H70 普通黄铜;有极为良好的塑性(是黄铜中最佳者)和较高的强度,切削加工性能好,易焊接,对一般腐蚀非承安定,但易产生开裂。用于复杂的冷冲件和深冲件,如散热器外壳、导管、波纹管、弹壳、垫片、*等。 7 H75 普通黄铜;有相当好的力学性能、工艺性能和耐蚀性能。能很好地在热态和冷态下压力加工。在性能和经济上居于H80、H70之间。用于低载荷耐蚀弹簧。 8 H80 普通黄铜;性能和H85相似,但强度较高,塑性也较好,在大气、淡水及海水中有较高的耐蚀性。用于造纸网、薄壁管、波纹管及房屋建筑用品。 9 H85 普通黄铜;具有较高的强度,塑性好,能很好地承受冷、热压力加工,焊接和耐蚀性能也都。用于冷凝和散热用管、虹吸管、蛇形管、冷却设备制件。 10 H90 普通黄铜;性能和H96相似,但强度较H96稍高,可镀金属挤途敷珐琅。用于供水及排水管、奖章、艺术品、水箱带以及双金属片。 11 H96 普通黄铜;强度比紫铜高(但在普通黄铜中,她是最低的),导热、导电性好,在大气和但是中有高的耐蚀性,且有良好的塑性,易于冷、热压力加工,易于焊接、锻造和镀锡,无应力腐蚀破裂倾向。在一般机械制造中用作导管、冷凝管、散热器管、散热片、汽车水箱带以及导电零件等。 12 HA159-3-2 铝黄铜;具有高的强度;耐蚀性是所有黄铜中最好的,腐蚀破裂倾向不大,冷态下塑性低,热态下压力加工性好。用于发动机和船舶业以及其它在常温下工作的高强度耐蚀件。 13 HA160-0-1 铝黄铜;具有高地强度,在大气、淡水和海水中耐蚀性好,但对腐蚀破裂敏感,在热态下压力加工性好,冷态下可塑性低。用于要求耐蚀地结构零件,如齿轮、蜗轮、衬套、轴等。 14 HA166-6-3-2 铝黄铜;为耐磨合金,具有高的强度、硬度和耐磨性,耐蚀性也较好,但有腐蚀破裂倾向,塑性较差。为铸造黄铜的移植品种。用于重负荷下工作重固定螺钉的螺母及大型蜗杆;可作铝青铜QA110-4-4的代用品。 15 HA167-2.5 铝黄铜;在冷态、热态下能良好地承受压力加工,耐磨性好,对海水地耐蚀性尚可,对腐蚀破裂敏感,钎焊和镀锡性能不好。用于船舶抗蚀零件。 16 HA170-1.5 铝黄铜;性能与HA177-2接近,但加入少量砷,提高了对海水的耐蚀

铜合金汇总

铜合金 材质有:H96(C2100)、H90(C2200)、H80(C2400)、H70(C2600)、H68(C2680)、H65(2700)、H63(C2720)、H62(C2800)、HP59-1黄铜棒、H62黄铜板,C1100紫铜板,T3紫铜板……T8紫铜板、磷青铜C5102、C5210、C5191、C1220、C1040、C111,黄铜带 C2680、C2200、C2720、C2600、C2620,纯紫铜C1020、C1100、黄铜带、C1201、C1220,紫铜箔、黄铜箔,GB状态有O、1/2H、1/4H、3/4H、H、EH、SH,高精密黄铜带、紫铜、磷铜。同时经营日本NGK、韩国、美国复银铜带、铍青铜带、锡磷青铜带、国产高精度和普通度的黄铜带、锡磷青铜带、锌白铜、双金属带等. 材质:H62、H65、H68、H70、H80、H90、T2紫铜板,C2600、C2680、C2700、C5210、C5191、C51000、QBe2.0、C1100、T2等。 规格:厚度:0.2-100mm,宽度:305-1000mm、长度:1200-2000mm。 产品H68(C2680)、H65(2700)、H63(C2720)、H62(C2800)、HP59-1黄铜棒、H62黄铜板,C1100紫铜板,T3紫铜板 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。 力学性能 黄铜中由于含锌量不同,机械性能也不一样,图7是黄铜的机械性能随含锌量不同而变化的曲线。对于α黄铜,随着含锌量的增多,σb和δ均不断增高。对于(α+β)黄铜,当含锌量增加到约为45%之前,室温强度不断提高。若再进一步增加含锌量,则由于合金组织中出现了脆性更大的r相(以Cu5Zn8化合

(完整版)元素对铜合金的影响

元素对铜合金的影响 微量元素进入铜是不可避免的,由于元素特性的不同,可以不固溶于铜、微量固溶、大量固溶、无限互溶,固溶度随温度下降而激烈降低、固相下有复杂相变等,因此对铜性能的影响千差万别.现对各元素对铜性能的影响分别加以介绍。 氢 氢在铜中的行为是人们正在研究的课题,氢与铜不形成氢化物,氢在液态和固态铜中的溶解度随着温度升高而增大,特别是在液态铜中有很大的溶解度,在凝固时,会在铜中形成气孔,从而导致铜制品的脆性和表面起皮;在固态铜中,氢以质子状态存在,氢的电子填充铜原子的S层轨道,形成质子型固溶体,氢对铜的性能虽然影响甚微,但氢对铜及铜合金来说是有害的,含氧铜在氢气中退火时会产生裂纹,即“氢病”,原因是发生Cu2O+H2 ? 2Cu+H2O反应,产生的水蒸气会造成气孔和裂纹;各种元素对氢在铜中的溶解度影响不一,其中Ni、Mn等元素引起溶解度增加,P、Si等元素减少氢在铜中的溶解度,可以通过减少熔炼时间,调整成分,控制炉料中氢气含量,熔体表面采用木炭覆盖等办法减少铜中氢的含量。 氧 氧在铜的生产过程中是不可避免的,其影响也非常重要,氧很少固溶于铜,1065℃时为0.06%,600℃时为0.002%(重量比);氧在铜中除极少易固溶外,均以Cu2O形式存在,铜的氧化物不固溶于铜,呈现Cu+Cu2O共晶组织,分布于晶界,共晶反应为:L含氧0.39% 1065℃α含氧0.01%+Cu2O,亚共晶铜中的含氧量与共晶量成正比,可在显微镜下与标准图片比较来精确测定铜中的含氧量。 氧对铜及合金性能的影响是复杂的,微量氧对铜的导电率和机械性能影响甚微,工业铜具有很高的导电率,其原因是氧作为清洁剂,可以从铜中清除掉许多有害杂质,以氧化物形式进入炉渣,特别是能够清除砷、锑、铋等元素,含有少量氧的铜其导电率可以达到100-103%±ACS,高纯铜如6N铜在深冷条件下电阻值是相当低的。 电真空构件用铜应严格控制其中氧的含量,其原因是电真空器件需要在氢气中密封,铜中氧的存在会导致氢病发生,引起器件高真空环境破坏,因此电真空用铜应该是无氧铜,中国国家标准中规定无氧铜中含氧量小于20ppm,美国ASTM标准中规定为3ppm,为控制氧含量,在无氧铜生产中都应选择优质电解铜原料,在熔炼工艺中采取还原性气氛,加强熔池表面覆盖,一般使用木炭保护;铜及铜合金熔炼时,一般均应进行脱氧,脱氧剂有磷、硼、镁等,以中间合金方式加入,磷是最有效的脱氧剂,不过应严格控制磷的残留量,因其能够强烈降低铜及合金的导电率。 锑、铋、硫、碲、硒 这些元素在铜中固溶度极小,室温下基本不溶于铜,它们以金属化合物形式存在,分布于晶界,对铜的的导电、导热影响不大,但是都严重的恶化了铜及合金的塑性加工性能,应该严格控制其含量,各国标准中规定不应超出0.005%;由于含有这些元素的铜,具有良好的切削性能,在工程技术界也有应用,比如铋钼,可以作为真空开关中断路器的触头,在断路时,防止开关触头的沾结,铋铜中含铋量可高达0.5%-1.0%;含碲0.15-0.5%的碲铜合金,可作为高导电、易切削无氧铜使用,能够加工成精密的电子原器件;作为特殊用途的铜合金,可以加入这些元素,但其加工工艺是特殊的,可采用包套挤压、冷挤、铸造、粉末冶金等方法。 砷、硼 砷在铜中有很大的固溶度,在α固溶体中的可达6.8-7.0%,砷在铜中存在强烈的降低其导电率和导热性能,一般作为变质剂加入,特别是对黄铜冷凝器合金来说更为宝贵,近一百年来火电和舰船冷凝器管材使用实践表明,含砷0.1-0.15%的黄铜,能够防止黄铜脱锌腐蚀,解决了黄铜冷凝管早期泄漏的致命问题,所以各国材料标准中都规定必须加入砷,经验表明,不含砷的HSn70-1冷凝管,经常在使用初期的2-3年内发生泄漏事故,而加入砷之后,寿命可增至15-20年,被称为铜合金研究中重大的技术进步;砷之所以能够防止黄铜脱锌腐蚀,许多研究表明,砷能够降低铜的电极电位,从而降低了电化学腐蚀倾向;由于砷的氧化物污染环境,对人体有害,所以熔炼合金的工厂都应有专门的环保和防护措施;砷应以中间合金方式加入,砷铜中间合金中砷含量可达15-20%,一般由熔炼工厂自己制作。 硼在铜中固溶度不大,一般作为脱氧剂使用,残余的硼可以细化晶粒,人们发现硼的变质作用十分显著,在加砷黄铜合金中同时加入0.01-0.04%硼,具有更好的防止黄铜脱锌腐蚀;硼的氧化物是铜合金熔炼时优良覆盖剂,已经被广泛的使用;在铜的焊接材料中也普遍的加入硼,可防止焊接金属的氧化。 磷 铜磷二元相固表明,在714℃时存在着共晶反应:L8.4%→α1.75%+Cu3P,随着温度降低,磷在铜中的固溶量迅速减少,300℃时为0.6%,200℃时为0.4%;固溶于铜中的磷显著的降低其导电率,含P0.014%的软带导电率为94%IACS,含P0.14%的导电率仅为45.2%;磷是最有效、成本最低的脱氧剂,微量磷的存在,可以提高熔体的流动性,改善铜及合金的焊接性能、耐蚀性能、提高抗软化程度,所以磷又是铜及合金的宝贵添加元素,含P0.015-0.04%

铜合金化学成分

铜合金化学成分 编制说明 根据中国有色金属工业协会文件《关于下达2009年第一批有色金属国家、行业标准制(修)订项目计划的通知》(中色协综字[2009]165号)的要求,我公司承担了GB/T5231-2001《加工铜及铜合金化学成分和产品形状》的修订工作。该标准主管部门为中国有色金属工业协会,由全国有色金属标准化技术委员会技术归口,计划要求2011年完成修订任务,标准计划编号20091080-T-610。 为保证标准的编制水平,中铝沈阳有色金属加工有限公司成立了标准编制小组,进行了全面的市场调研,并以函件的形式向同行业广泛征询修订意见及相关技术数据,全面准确地了解铜加工行业近几年的发展动态。标准修订过程中经过多次征询意见,2010年2月形成了该标准讨论稿,四月武夷山会议及八月呼和浩特会议两次讨论后,标准稿经过较大调整,于2011年3月形成标准送审稿。 1.我国加工铜及铜合金化学成分标准修订历程及牌号的发展概况。 我国的《铜及铜合金化学成分和产品形状》标准最早是仿效前苏联“ΓΟCΤ”标准形式,制订了YB145~148—65,1971年进行第一次修订为YB145~148-71、1985年第二次修订为GB5231~5235—85,2001年修订为GB/T5231-2001。几次修订后其中元素控制范围水平不低于发达国家水平,但其模式和系列化程度都没有突破性提高。 纳入原国家标准GB/T 5231-2001的变形铜及铜合金牌号一共有111个,其中紫铜9个,黄铜43个,青铜41个,白铜18个。但是各加工企业实际生产的牌号远不止这些,据不完全统计,近10年来申请专利的新型合金就达70余个,而各个公司、院所研究开发的新型铜合金更数倍于此,达1000个以上。随着专业化生产趋势的不断发展,合金系列化程度在迅速提高,铜合金材料的成份细化分类已成必然趋势,为适应下游用户不同生产线工艺条件的要求,个性化,精密化产品越来越多,相比10年前有了很大的变化。 本标准合金牌号达到201个(美国2009年11月18日最新公布合金牌号为397个),基本上纳入了近10年来新开发研制的热点新合金牌号,新增电子铜银合金、引线框架材料、弥散强化铜合金、高强高导铜铬、铜铬锆合金、高速轨道交通接触线及受电弓用铜合金、无铅易切削铜合金系列、海水淡化用铜合金、高耐磨铜合金等。 而且合金系列化程度显著提高,尤其是铜银系合金,铜铬系合金,铜锡系合金、铅黄铜,锌白铜,系列化程度较原国标有大幅度的提高,部分合金系的系列化程度已接近美国ASTM标准。 例如,铅黄铜,为了适应不同用户的车削条件(车速和润滑方法),将铅含量的范围细分,从而衍生出多个新合金牌号。本标准草案新增8个铅黄铜合金牌号,加上原国标中已经纳入的合金牌号11个,共19个合金牌号,含铅量上限最高值4.5,最低下限值0.05,细化程度极高。美国2009年11月18日最新公布

国家标准《引线框架用铜及铜合金带材 第1部分:平带》编制说明

《引线框架用铜及铜合金板带材第1部分:平带》 国家标准(送审稿)编制说明 一、工作简况 1.任务来源 引线框架材料是集成电路的基础材料之一,它起到固定芯片、提供机械载体、保护内部元件、传递电信号并向外散发元件热量的作用,是集成电路的骨架。铜合金以其优异的综合性能而成为重要的引线框架材料。现用的GB/T 20254.1-2006标准中,在性能要求、公差要求等方面已不能满足市场需求,所以有必要对该标准进行修订,满足客户对产品的技术需求。 根据国标委综合【2012】92号和有色标委会【2013】19号文件《关于转发2013年第一批有色金属国家行业标准制(修)订项目计划的通知》,其中附件1 《2013年第一批有色金属国家标准项目计划表》序号44项(计划编号20131059-T-610)《引线框架用铜及铜合金板带材第1部分:平带》由中铝洛阳铜业有限公司、宁波兴业盛泰电子金属材料有限公司、菏泽广源铜带股份有限公司、安徽鑫科新材料股份有限公司、铜陵金威铜业有限公司、山西春雷铜材有限责任公司等单位负责修订。 2. 主要工作过程 各起草单位分工情况? 标准制订计划任务正式下达后,中铝洛阳铜业有限公司牵头成立了标准编制小组,并落实起草任务,确定标准的主要起草人,拟定该标准的工作计划。通过查阅了国内外有关的技术资料,结合主要用户的技术要求,经过多次讨论和广泛征求意见,形成了标准征求意见稿及编制说明。5月份,在大连市有色标委会组织召开的标准讨论上,认真听取与会专家的意见,对标准内容进行了补充和完善,并最终形成了标准送审稿。 二、编制原则、主要技术指标确定依据 1、编制原则 本标准根据市场需求对引线框架用平带的技术要求等内容进行了修订。 2.主要修订内容 (1)增加了合金的代号表示。 TP2 合金代号C12200 TFe0.1 合金代号C19210 TFe2.5 合金代号C19400

微量元素对铜合金的影响

微量元素对铜合金的影响 微量元素进入铜是不可避免的,由于元素特性的不同,可以不固溶于铜、微量固溶、大量固溶、无限互溶,固溶度随温度下降而激烈降低、固相下有复杂相变等,因此对铜性能的影响千差万别.现对各元素对铜性能的影响分别加以介绍。 氢 氢在铜中的行为是人们正在研究的课题,氢与铜不形成氢化物,氢在液态和固态铜中的溶解度随着温度升高而增大,特别是在液态铜中有很大的溶解度,在凝固时,会在铜中形成气孔,从而导致铜制品的脆性和表面起皮;在固态铜中,氢以质子状态存在,氢的电子填充铜原子的S层轨道,形成质子型固溶体,氢对铜的性能虽然影响甚微,但氢对铜及铜合金来说是有害的,含氧铜在氢气中退火时会产生裂纹,即“氢病”,原因是发生Cu2O+H2 ? 2Cu+H2O反应,产生的水蒸气会造成气孔和裂纹;各种元素对氢在铜中的溶解度影响不一,其中Ni、Mn等元素引起溶解度增加,P、Si等元素减少氢在铜中的溶解度,可以通过减少熔炼时间,调整成分,控制炉料中氢气含量,熔体表面采用木炭覆盖等办法减少铜中氢的含量。 氧 氧在铜的生产过程中是不可避免的,其影响也非常重要,氧很少固溶于铜,1065℃时为0.06%,600℃时为0.002%(重量比);氧在铜中除极少易固溶外,均以Cu2O形式存在,铜的氧化物不固溶于铜,呈现Cu+Cu2O共晶组织,分布于晶界,共晶反应为:L含氧0.39% 1065℃α含氧0.01%+Cu2O,亚共晶铜中的含氧量与共晶量成正比,可在显微镜下与标准图片比较来精确测定铜中的含氧量。 氧对铜及合金性能的影响是复杂的,微量氧对铜的导电率和机械性能影响甚微,工业铜具有很高的导电率,其原因是氧作为清洁剂,可以从铜中清除掉许多有害杂质,以氧化物形式进入炉渣,特别是能够清除砷、锑、铋等元素,含有少量氧的铜其导电率可以达到100-103%±ACS,高纯铜如6N铜在深冷条件下电阻值是相当低的。 电真空构件用铜应严格控制其中氧的含量,其原因是电真空器件需要在氢气中密封,铜中氧的存在会导致氢病发生,引起器件高真空环境破坏,因此电真空用铜应该是无氧铜,中国国家标准中规定无氧铜中含氧量小于20ppm,美国ASTM标准中规定为3ppm,为控制氧含量,在无氧铜生产中都应选择优质电解铜原料,在熔炼工艺中采取还原性气氛,加强熔池表面覆盖,一般使用木炭保护;铜及铜合金熔炼时,一般均应进行脱氧,脱氧剂有磷、硼、镁等,以中间合金方式加入,磷是最有效的脱氧剂,不过应严格控制磷的残留量,因其能够强烈降低铜及合金的导电率。 锑、铋、硫、碲、硒 这些元素在铜中固溶度极小,室温下基本不溶于铜,它们以金属化合物形式存在,分布于晶界,对铜的的导电、导热影响不大,但是都严重的恶化了铜及合金的塑性加工性能,应该严格控制其含量,各国标准中规定不应超出0.005%;由于含有这些元素的铜,具有良好的切削性能,在工程技术界也有应用,比如铋钼,可以作为真空开关中断路器的触头,在断路时,防止开关触头的沾结,铋铜中含铋量可高达0.5%-1.0%;含碲0.15-0.5%的碲铜合金,可作为高导电、易切削无氧铜使用,能够加工成精密的电子原器件;作为特殊用途的铜合金,可以加入这些元素,但其加工工艺是特殊的,可采用包套挤压、冷挤、铸造、粉末冶金等方法。 砷、硼 砷在铜中有很大的固溶度,在α固溶体中的可达6.8-7.0%,砷在铜中存在强烈的降低其导电率和导热性能,一般作为变质剂加入,特别是对黄铜冷凝器合金来说更为宝贵,近一百年来火电和舰船冷凝器管材使用实践表明,含砷0.1-0.15%的黄铜,能够防止黄铜脱锌腐蚀,解决了黄铜冷凝管早期泄漏的致命问题,所以各国材料标准中都规定必须加入砷,经验表明,不含砷的HSn70-1冷凝管,经常在使用初期的2-3年内发生泄漏事故,而加入砷之后,寿命可增至15-20年,被称为铜合金研究中重大的技术进步;砷之所以能够防止黄铜脱锌腐蚀,许多研究表明,砷能够降低铜

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