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新聞資訊
銅及銅合金分類、牌號及用途
龍興合金時間:2023-09-22

1. 銅及銅合金的特性

1.1 優異導電導熱性:導電性僅次于Ag。

抗磁性金屬:磁化率極低,用在羅盤、雷達等抗外磁場環境。

摩擦系數?。簻p摩性耐磨性好,高彈性極限和疲勞極限,尤其是含Sn的多元銅合金耐磨零件、軸套、軸瓦、渦輪等。

電極電位很高(+0.34V):高于氫,耐蝕性好。

面心立方晶格,無同素異構轉變:高塑性,易加工。

在水介質中釋放銅離子:Cu離子具有抑制細菌生長和水生物生長的作用,因此用于飲水輸送管道、洗衣機內筒、船只的螺旋槳。

顏色鮮艷:純銅呈紫紅色,合金化可以呈金黃色、白色。


1.2 雜質元素。工業純銅中常含有少量的Pb、Bi、Ag、Cd、Fe、Ti、Se、Te、O、S、P、Zr等。

Ti、P、Fe、Si會顯著降低紫銅的導電性和導熱性。

O、S、Se、Te會降低紫銅的塑性。

一定量的S、Pb、Te會增加紫銅的易切削,但對焊接不利。

O會造成冷脆性和氫脆病。


1.3 合金元素的作用。

1.3.1 形成銅基共溶體。

Ni、Al、Sn、Zn、Mn是銅合金中最有效的固溶強化元素。

P、Si、Fe、Co、Be、Al、Mn強烈降低銅的導電性,Ag、Cd、Cr對導電性影響不大。

溶質元素均較大程度降低銅的導熱性。

1.3.2 形成金屬間化合物。有時效強化作用。

2. 銅及銅合金的分類。純銅又稱紫銅,銅合金分為黃銅、青銅、白銅。

黃銅分為普通黃銅(二元黃銅)、特殊黃銅(多元黃銅);

青銅分為錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅;

白銅分為普通白銅、特殊白銅。


3. 純銅。又稱紫銅,純度大于99%,分為普通純銅、脫氧銅、無氧銅及特種銅。有優異的導電性,導熱性,無磁性,塑性。在大氣、淡水中有良好的耐蝕性,海水中較差。


3.1 分類。

普通純銅:含氧量高,不能在還原性介質中加熱,以免發生氫脆,主要用于導電導熱元件。

脫氧銅:殘留一定的脫氧劑元素(P,Mn),強烈降低銅的導電性,只宜作為結構材料使用。

無氧銅:氧和雜質含量極低,主要用于電真空器件。

特種銅:含有不同的微量特定元素,如含As、Ag、Te和彌散銅,主要用于導電結構件。


3.2 性質。

3.2.1 雜質元素會降低純銅的導電性與導熱性。

3.2.2 Pb、Bi會增加熱脆性,熱加工時易開裂,加入Ca、Ce、Zr形成難熔化合物,可消除影響; S、O會增加冷脆性,冷加工時易破裂,O在0.02-0.1%,S在0.005-0.01%。

3.2.3 氫?。ㄑ跻鸬模?。

3.2.4 氧的作用:引起氫脆病和冷脆性。

3.3 牌號。用T(Tong)表示,1-4號紫銅,T1、T2、T3、T4,數字增加表示純度下降。氧含量低于0.01%的銅稱為無氧銅,以TU1、TU2表示。


4. 黃銅。分為普通黃銅(二元黃銅)、特殊黃銅(多元黃銅)。

普通黃銅:Cu-Zn二元合金。

代號H+Cu%,如H68表示含Cu68%的銅鋅合金。

特點,良好的耐蝕性,鋅含量越高越便宜,最高可達46%;含鋅越多,越容易應力腐蝕破裂,加入Si和As可降低應力腐蝕破裂。

六種相。

典型黃銅及用途:七三黃銅,H70,制造彈殼,又名彈殼黃銅;二一黃銅,含銅約65%,可制造銅桿、銅線、銅片、銅管、木螺釘、彈簧等;六四黃銅,含銅約60%,制造暖氣管、銅片、銅線、銅桿等。


5. 青銅。分為錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、磷青銅、硅青銅等。

5.1 牌號。Q+主加元素的符號及質量分數+其他元素的質量分數。如QSn4-3表示含錫4%,含鋅3%的錫青銅。


5.2 錫青銅。含錫3~14%,含錫越高,合金強度硬度越大。錫價格較高。

鑄造性能:體積收縮率小。

機械性能:錫<6%,適合冷變形,錫6~7%適合熱加工;錫10~14%適合鑄造合金。

耐腐蝕性:比紫銅、黃銅好。

多元錫青銅:加入Zn、P、Pb、Ni等。P可以有效提高合金的機械性能,尤其是彈性極限和疲勞極限,適合做彈簧;Zn提升鑄造流動性和致密性;Pb改善切削性和耐磨性;Zr、B、V、Ti細化晶粒;

常用錫青銅:QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等,用于制造彈性元件、耐磨零件、抗磁及耐蝕零件,如彈簧、軸承、齒輪、渦輪、墊圈等。

機械錫青銅:俗稱炮銅,含Sn10%,制作齒輪、閥、螺旋槳等耐蝕耐磨器件。

軸承錫青銅:含Sn12~15%,鐵路車軸等低速度重負荷軸承。

硬幣錫青銅:含Sn4~10%,延展性好,鑄造性優異。

鐘用錫青銅:含Sn20~32%,雜質越少,聲音越清脆悅耳。

青銅器:銅像及家飾用青銅,Cu80~90%,Sn2~8%,Zn1~12%,Pb1~3%,含Zn提高溶液流動性,鑄件表面紋路清晰。

鏡銅:2/3Cu,1/3Sn,古代以銅制鏡。加入少量Ni和As可以制作科學儀器。


5.3 鋁青銅。鋁<11.5%。錫價格較高,鋁價格便宜,以鋁青銅代替部分錫青銅。

鑄造性能:流動性好,體積收縮率大,有氧化鋁夾雜,易開裂。

機械性能:沖擊無火花。Al含量提高,強度硬度提升,塑性下降。Al5~8%,冷加工熱加工均可,Al8~11%,流動性差,用作鑄造合金。

耐蝕性:表面形成致密的氧化膜,抗蝕性勝過錫青銅。

多元鋁青銅:加入Fe、Ni、Mn等。Fe細化晶粒,避免自發回火脆性,Mn提高強度,避免回火脆性,Ni提高耐熱性、耐蝕性。


5.4 鈹青銅。鈹比銀貴。

特點:高強度高硬度,高的疲勞極限和彈性極限;耐蝕耐磨耐寒無堿性,導電導熱性好;沖擊無火花。常作高級精密彈性元件以及特殊耐磨元件,用作礦山、煉油廠等沖擊無火花場合。

鈹青銅常加Ni0.2-0.5%,實用的為Cu-Be-Ni三元合金,少量的Ni提高彈性、強度、耐磨耐蝕性。

Fe、Co、Ni、Mg提高時效強化,細化晶粒;嚴格控制雜質元素P、Pb含量。

耐蝕耐磨性:QBe2、QBe1,淡水海水都行,可制作彈簧、耐磨軸承、防爆工具等。

6. 白銅。以鎳為主要合金元素的銅。按化學成分分為普通白銅和特殊白銅。普通白銅只含有銅和鎳。特殊白銅實在普通白銅的基礎上加入Zn、Mn、Al、Fe、Pb等,分別稱為鋅白銅、錳白銅、鋁白銅、鐵白銅、鉛白銅等。

代號:B+鎳含量。B19表示含Ni19%的普通白銅,BMn40-1.5表示含Ni40%、含Mn1.5%的電工白銅。

白銅按用途分類,結構白銅和電工白銅。


6.1 Cu-Ni合金。含Ni3-30%,高強度高耐腐蝕性,高壓、低溫下的結構材料。


6.2 特殊白銅。提高時效強度。鋁白銅,高溫性能優良,適合做內燃機的高溫零件;硅白銅,伸長率及導電性佳,適合高強度跨距輸電線、電車架空電線等;鋅白銅,耐熱耐蝕耐疲勞佳,電阻溫度系數小,制作彈簧或熱電材料。


6.3 結構白銅。包括普通白銅、鐵白銅、鋅白銅、鋁白銅,具有良好的耐腐蝕性、加工性能。用于制作冷凝器、熱交換器、醫療器械、耐蝕零件、藝術品等。


6.4 電工白銅。包括普通白銅、錳白銅,具有高電阻高熱電勢低電阻溫度系數,用于補償導線,熱電偶,電阻儀器和加熱器等。


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