第2章-铜及其合金要点.doc

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1、第2章铜及其合金2.1铜2.1.1铜的简介元素符号Cu,红色金属，原子序数29，原子量63.546，面心立方晶体。铜具有优良的导电和导热性能，较好的耐腐蚀性，变形阻抗较低，能承受高度的冷变形而不破裂，是一种重要的重有色金属材料，主要用于电子、电工、机械、建筑和运输工业部门。2.1.2铜的性能纯铜具有优良的导电、导热性能，较稳定的化学性能，良好的延展性，能承受高度的冷热加工变形。铜是仅次于银的优良的导电和导热体，常温下铜的电导率和热导率分别为银的94%和73.2%。铜的耐蚀性能较好，能耐大气、非氧化性矿物酸和有机酸、碱、盐溶液和各种天然水或处理水的腐蚀，并能耐土壤腐蚀，常用于

2、制造地下构件。铜不适宜适用于氧化性酸（如硝酸）中。在完全不存在空气时，铜能抵抗硫酸和醋酸等非氧化性酸的腐蚀，但在含有空气时，铜将受到这些酸的腐蚀。铜在氨中无黄铜所出现的应力腐蚀现象。高纯铜是很软的金属，工业纯铜的强度由其状态和晶粒大小所决定。纯铜的再结晶温度约为140℃，工业纯铜的再结晶温度为180~230℃，添加少量固溶元素能提高铜的再结晶温度。通邮较好的热加工性能，可进行各种热变形。铜的冷加工性能也很好，一般能承受90%的冷变形而不破裂。铜的切削性较差，添加硫、碲、铅等元素可大大改善铜的切削性。2.1.3铜的分类工业上常用的是含铜99.30％以上，可通过压力加工方法制成

3、各种半制品的变形铜，又称加工铜，变形铜通常可分为韧铜、无氧铜、脱氧铜三大类。此外，还有根据用途专门生产的汽车水箱带用铜，易切削铜和弥散强化铜等。(1)韧铜含一定量氧的铜，因而又称为含氧铜，在工业现场又称为紫铜，杂质被氧化而排出，固溶量减少，既有利于铜的电导性，亦可消除对铜高温变形有害杂质的影响。但在370℃以上还原气氛中易出现脆裂（被称为氢气病）。为了避免出现此一问题，可采用无氧铜或脱氧铜。韧铜熔铸工艺简单，成本较低，适用于大规模生产各种加工制品。中国韧铜牌号有T1、T2、T3三级，其中大量使用的是T2铜。表2.1紫铜加工产品的牌号、成分及用途牌号代号含铜量w/%杂质/%杂

4、质总量/%用途BiPb一号铜T199.950.0020.0050.05导电材料和配高纯度合金二号铜T299.900.0020.0050.1导电材料,制作电线,电缆等三号铜T399.700.0020.010.3一般用铜材,电气开关，垫圈、铆钉、油管等四号铜T499.500.0030.050.5同上(2)无氧铜不含氧亦不含任何脱氧剂残留物的铜。无氧铜电导率高，加工性能、焊接性、耐蚀形和低温性能均好，无氢脆现象。无氧铜对杂质要求比较严格，根据含铜量和杂质量的高低，我国把无氧铜分为TU1和TU2两级。对于用于封结真空管的特殊无氧铜，其含磷量要求低于0.0003％，以保证所生产的氧化

5、膜能与铜基体牢固结合。另外，对于电子设备专用的无氧铜加工材，对铜和杂质的要求更高更严，含铜量应大于99.99％，并对13种杂质提出了严格的要求。(3)脱氧铜不含氧，但含有少量金属或非金属脱氧剂（如磷、锂、硼、钙、锰等）残留物的铜。磷脱氧铜是最常用的脱氧铜，其加工性能和焊接性能良好，亦无氢脆现象，适用于作焊接或钎焊材料之用。但添加磷会显著降低铜的电导率，因此一般控制在0.005％~0.050％的较低范围之内。中国的磷脱氧铜有TP1和TP2两级。(4)汽车水箱带用铜在铜中添加少量银、锡或镉以提高材料的软化温度用来生产汽车水箱散热器翅片的变形铜。添加量：银一般在0.05％左右，锡

6、或镉在0.1％左右。(5)易切削铜含有少量硫、碲或铅，从而具有良好切削性的变形铜。硫、碲或铅的名义成分分别为0.4％、0.5％和1％。2.1.4铜的用途无氧铜由于其纯度高，且无氢脆问题，因而使用在波导、真空管和晶体管部件、玻璃和金属封结、同轴电缆以及超导磁绕组的稳定化处理方面。韧铜用来制作铜母线、接触器、各种类型的导体、雷达部件、开关和触点等。上述两种铜经加银处理的用于制作需要抗软化器件，入变压器、发电机和大型同步发电机的绕组等。磷脱氧铜主要用于制作电冰箱和空调器用管，整流器和输水管或输气管等。易切削铜主要用于制造螺纹制品和其他焊嘴、夹具、端子和开关部件等。2.2铜合金以铜

7、为基加入以定量其他元素组成的合金。铜合金强度中等，易于加工，较耐疲劳，色泽美观，并具有良好的电导性、热导性和耐蚀性，是重有色金属材料中的一个重要分支。铜合金广泛使用于工业各部门中，其产量仅次于钢铁和铝，是金属材料中的第三大合金类别。铜合金是最古老的金属材料之一。根据在埃及和西亚出土的文物了解，大约在公园前6000年就有锻造的自然铜制件出现；公园前5000年开始使用青铜器皿。公园前1世纪，当时居住在黑海海岸附近的民族曾用锌矿石加入铜中制造黄铜。16世纪时，英国人爱本耐尔（E.Ebener）提出改用锌直接加入铜的方法生