各杂质元素对铜的影响——检测中心.ppt

1、各种杂质元素对铜的影响。纯铜简介，2。各种杂质元素对铜的影响。纯铜简介铜因其一系列优异的性能而被广泛应用：高导电性和导热性、强耐腐蚀性、优异的成型性和适中的强度。铜最突出的优点是它良好的导电性和导热性。在各种元素中，它的导电性仅次于银，是电机和电器工业中的重要导电材料。(工业纯金属的电导率和热导率从高到低的顺序是：银、铜、铝、镁、锌、镉、钴、铁、铂、锡、铅和锑。)铜含量在99.50%以上的新型工业纯铜呈玫瑰红，其表面被氧化形成氧化铜膜，然后呈紫红，因此工业纯铜一般称为紫铜。根据氧含量和生产方法的不同，纯铜可分为两类：低氧铜和无氧铜。根据所含杂质的数量，低氧铜分为四个等级。编号方法是“T”(铜的

2、汉语拼音前缀)，然后是等级编号，包括T1、T2和T3。数量越多，纯度越差。无氧铜的字母是“TU”，包括TU1和TU2。a，4，1。纯铜简介。纯铜加工品用汉语拼音字母“T”加序号表示。黄铜、青铜和白铜分别用汉语拼音字母H、Q和B表示。黄铜是由铜和锌组成的合金。由铜和锌组成的黄铜被称为普通黄铜。黄铜常用于制造阀门、水管、空调内外机的连接管、散热器等。普通黄铜用“H”加上平均铜含量来表示，例如，H68是平均铜含量为68%的黄铜。青铜是由铜和锡组成的合金，是金属铸造史上最早的合金。它由大写拼音字母“Q”加上第一个主要合金元素符号和除铜之外的组成词组表示。白铜是一种由铜和镍组成的合金，它是银白色的金属，

3、因此得名。铜和镍可以无限彼此溶解，从而形成连续的固溶体。镍含量越高，颜色越白。用大写拼音字母“B”加上镍含量来表示，例如，B30是平均镍含量为30%的白铜。一，五，一。纯铜简介。铜的机械性能：软铜： B 200 240兆帕，硬度35 45 HB，50%，高达75%。硬铜： b 350 400 MPa，硬度110 130 HB，6%。铜是面心立方晶格，有许多滑移系，容易变形。退火后的铜可压缩85-95%，无需中间退火，无裂纹。纯铜在500 600时表现出“中温脆性”，热加工应在高于脆性区的温度下进行。所有杂质和添加的元素都会不同程度地降低铜的导电性和导热性。溶解在铜中的元素(银和镉除外)对铜的电

4、导率和热导率的降低幅度较大，而在第二相析出的元素对铜的电导率和热导率的降低幅度较小。钛、磷、硅、铁、钴、砷、铍、锰和铝强烈降低铜的导电性。a，6，1。纯铜简介、电工用铜的物理性质、纯铜的典型物理性质、各种杂质元素对铜的影响、杂质和微量合金元素的分类及其对铜的影响任何杂质元素都会不同程度地降低铜的电导率和热导率。固溶体元素(除了镉和银)影响最大。a，12，II。各种杂质元素对铜的影响，见表一、十三、二。各种杂质元素对铜的影响。氧的影响氧几乎不溶于铜。当含氧铜凝固时，氧以(Cu2O)共晶形式沉淀，并分布在铜的晶界上。氧可以与更多的杂质元素反应，并将这些元素从铜固溶体中分离出来，这防止了它们对可退火

5、性的影响，并降低了它们对导电性的影响。氧的存在也能使铜中的氢发生反应，从而除去铜中所含的氢。然而，Cu20，一种化合物从下表可以看出，氧可以略微提高铜的强度，但降低铜的塑性和疲劳极限，并且氧对铜的导电性影响很小。a，15，2。当氧与其它杂质共存时，各种杂质元素对铜的影响极其复杂。例如，微量氧可以氧化高纯铜中的微量杂质如铁、锡和磷，提高铜的导电性；如果杂质含量高，氧气的影响就不明显。氧可以部分减弱锑和镉对铜导电性的影响，但不会改变砷、硫、硒、钛和铋对铜导电性的影响。还有一种工业上生产的无氧铜，即无氧铜。无氧铜具有高导电性、延展性和气密性，且氢脆倾向低，因此在电力电子领域受到青睐，如制造电线电缆、

6、电机换向器、高真空电子器件等。一些紫铜还故意保留一定量的氧气，这对铜的性能影响很小。另一方面，氧化亚铜可以与铋、锑、砷等杂质反应。形成分布在晶粒中的高熔点球形颗粒，消除晶界脆性。1。氧的影响o，a，16，2。各种杂质元素对铜的影响。氢的影响氢在固体铜中形成间隙固溶体，可以提高铜的硬度。氢在液态和固态铜中的溶解度随着温度的升高而增加。当含氧铜在氢气氛中退火时，氢会与铜中的氧化亚铜反应生成高压水蒸气，使铜产生裂纹，俗称“氢病”。一氧化碳还可以还原氧化亚铜中的铜，并产生高压二氧化碳来分解铜，但它不如氢气敏感。氢气病的发生和危害程度与温度有关。在150时，由于水蒸气处于冷凝状态，不会引起氢气病，所以它

7、只能在400的氢气中停留70小时。镁或硼还原的铜不会发生氢病。随着温度的升高，氢在固态铜中的溶解度增加。(见下表)，a，17，2，各种杂质元素对铜的影响，3，硫s的影响，室温下硫在铜中的溶解度为零，硫以Cu2S分散颗粒的形式存在于铜中。尽管Cu2S降低了铜的导电性和导热性，但它能大大降低铜的塑性，并显著改善铜的可加工性。下表显示了硫对99.99%铜性能的影响。a，18，2，各种杂质元素对铜的影响，4，硒和硒的影响，硒在铜中的溶解度很小，并且它以Cu2Se化合物的形式存在。硒对铜的导电性和导热性影响不大，但显著降低了铜的塑性，大大改善了铜的可加工性。硒对铜各种性能的影响见下表。a，19，2，各种

8、杂质元素对铜的影响，和5，碲的影响。碲在固体铜中的溶解度很小，以Cu2Te分散颗粒的形式存在，对铜的电导率和热导率影响很小，但能显著改善铜的可加工性。碲对铜性能的影响见下表。含0.06% 0.7%碲的铜已在工业上得到应用，并应用于淬火和加工状态，以避免Cu2Te沿晶界析出，使材料变脆。微量硒(0.0030%)和碲(0.0005 0.0030%)显著降低铜的可焊性。a，20，2，各种杂质元素对铜的影响，5，碲和碲的影响，以及a，21，2，各种杂质元素对铜的影响。在共晶温度为645时，锑在铜中的溶解率可达9.5%，并随着温度的降低而迅速降低。锑会降低铜的耐腐蚀性、导电性和导热性。电工铜中锑含量不得

9、超过0.02%。锑能与含氧铜中的Cu2O反应形成高熔点球形颗粒，分布在晶粒中，能消除晶界上的铜-Cu2O共晶，提高铜的塑性。锑对铜性能的影响见下表。6，Sb，a，22，2，v的影响铋对铜的热导率和电导率影响不大。真空开关触点的铜可以含有0.7% 1.0%的铋。由于它的高导电性，它可以防止开关卡住，延长其工作寿命，并确保安全操作。磷在铜中的最大溶解度(共晶温度为714)为1.75%，在室温下几乎为零。尽管磷显著降低了铜的导电性和导热性，但它对铜的机械性能和焊接性有很好的影响。因此，被磷还原的铜需要一定量的残留磷。磷可以改善铜熔体的流动性。磷在700退火300分钟后对铜性能的影响如下表所示。a，2

10、4，2，各种杂质元素对铜的影响，以及10，铁和铁的影响。铁在铜中的溶解度在1050时可达3.5%，在635时溶出量降至0.15%。铁可以细化铜晶粒，延缓铜的再结晶过程，提高其强度和硬度。然而，铁降低了铜的可塑性、导电性和导热性。如果铁是铜中的独立相，那么铜就是铁磁性的。对于电气仪器中使用的非磁性铜线，高纯度铜中的铁含量必须通过反复电解进一步降低到1ppm以下。含0.45% 4.5%铁的铜合金强度高，耐热性和导电性好，焊接性好，易于加工成型，是一种实用的电工材料。a，25，2，各种杂质元素对铜的影响，11，铅和铅的影响，铅不溶于铜，而黑色颗粒分布在共晶中并存在于晶界上。铅对铜的导电性和导热性没有

11、显著的影响，并且可以大大改善铜的可加工性。含约1.0%铅的铜合金用于加工高速切削零件。铅严重降低了铜的高温塑性，即延伸率和表面收缩率急剧下降，高温脆性区也随着铜含量的增加而扩大。a，26，2，各种杂质元素对铜的影响，12，银和银的影响，银在铜中的溶解度在共晶温度为780时为7.9%，但在室温下仅为0.1%左右。然而，含0.5%银的铜合金在实际生产中仍可能是单一固溶体。银不同于可溶性铜的元素。当银含量较小时，铜的电导率和热导率下降不大，对塑性的影响较小，铜的再结晶温度和蠕变强度显著提高。因此，含银0.03% 0.25%的铜合金已成为一种极具实用价值的电工材料。铜的机械性能与银含量的关系如图6.4所示，银对铜的导电性和软化温度的影响如图6.5所示。a，27，2，各种杂质元素对铜的影响，12，银和银的影响，图6.5，银对铜的电导率和软化温度的影响1-电导率；2软化温度，图6.4