铜合金就是指在纯铜的基础上加入一种或几种其他元素所构成的合金。铜合金的分类还是挺好理解的。铜合金的颜色有很多种,不铜的铜合金种类,具有不同的颜色,铜合金主要有紫色、黄色、青色等颜色。
一、分类
铜合金分类:按颜色分
1、黄铜:系指铜与锌为基础的合金,又可细分为简单黄铜和复杂黄铜,复杂黄铜中又以第三组元冠名为镍黄铜、硅黄铜等;
2、青铜:系指除铜镍、铜锌合金以外的铜基合金,主要品种有锡青铜、铝青铜、特殊青铜(又称高铜合金);
3、白铜:系指铜镍系合金;
4、紫铜:系指纯铜,主要品种有无氧铜、紫铜、磷脱氧铜、银铜。
铜合金分类:按合金系划分
1、非合金铜:非合金铜包括高纯铜、韧铜、脱氧铜、无氧铜等,习惯上,人们将非合金铜称为紫铜或纯铜,也叫红铜。
2、其他铜合金则属于合金铜。我国和俄罗斯把合金铜分为黄铜、青铜和白铜,然后在大类中划分小的合金系。
铜合金分类:按功能划分
1、导电导热用铜合金(主要有非合金化铜和微合金化铜。
2、结构用铜合金:几乎包括所有铜合金。
3、耐蚀铜合金:主要有锡黄铜、铝黄铜、各种不白铜、铝青铜、钛青铜等。
4、耐磨铜合金:主要有含铅、锡、铝、锰等元素复杂黄铜、铝青铜等。
5、易切削铜合金:铜-铅、铜-碲、铜-锑等合金。
6、弹性铜合金:主要有锑青铜、铝青铜、铍青铜、钛青铜等。
7、阻尼铜合金:高锰铜合金等。
8、艺术铜合金:纯铜、黄铜、锡青铜、铝青铜、白铜等。
铜合金分类:按材料形成方法划分为
1、铸造铜合金:铸造,又可以用于变形加工。
2、变形铜合金:变形铜合金可以用于铸造。
3、铸造铜合金和变形铜合金又可以细分为铸造用紫铜、黄铜、青铜和白铜。
二、合金元素的作用
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。
合金元素对铜合金电导率的影响
1、氢
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。铜凝固时,氢在铜中形成气孔,导致铜制品的脆性。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。单纯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。各种元素对氢在铜中的溶解度影响不一,其中Ni、Mn等元素增加溶解度,P、Si等元素减少溶解度,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以减少铜中氢的含量。
2、氧
氧在铜的生产过程中是不可避免的,其影响也非常重要。在铜中除极少量固溶外,均以Cu2O形式存在。铜的氧化物不固溶于铜,形成Cu+Cu2O共晶组织,分布于晶界,共晶反应为:L含氧0.39%----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,微量氧对铜的电导率和力学性能影响甚微,工业铜具有很高的电导率,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、鉍等元素,含有少量氧的铜其电导率可以达到100%~103%IACS,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的氧含量,其原因是电真空器件需要在氢气中封装,铜中氢的存在会导致氢病发生,引起器件在高真空环境中破坏。
铜及铜合金熔炼时,一般均应进行脱氧,脱氧剂有磷、硼、镁等,以中间合金形式加入,磷是***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电导率。
3、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,对铜的导电、导热影响不大,但是都严重地恶化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,比如铬铜,可以作为真空开关中断路器的触头,在断路时,防止开关触头的粘接,铋铜中含鉍量可高达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元器件。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。
4、砷、硼
砷在铜中有很大的固溶度,在固溶体中的可达6.8%~7.0%,砷在铜中存在强烈的降低其电导率和导热性能,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
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