1、會計學1各雜質各雜質(zzh)元素對銅的影響元素對銅的影響檢測中檢測中心心第一頁，共30頁。主要(zhyo)內容一、純銅的簡單介紹(jisho)二、各雜質元素對銅的影響第1頁/共29頁第二頁，共30頁。一、純銅的簡單(jindn)介紹 銅由于具有一系列的優良性能：高電導率和熱導率，強的抗腐蝕性能，優良的加工成型性能和強度適中等，獲得廣泛的應用。銅的最突出的優點是導電性和導熱性好，其導電性在各種元素中僅次于銀而居第二位，是電機、電器工業中重要的導電材料。 （工業純金屬的導電、導熱性由高到低的順序為：銀、銅、鋁、鎂、鋅、鎘、鈷、鐵、鉑、錫、鉛、銻。） 含銅量在以上的新制工業純銅呈玫瑰紅色，表面被氧

2、化而生成氧化銅薄膜后呈紫紅色，故一般稱工業純銅為紫銅。 工業上按含氧量和生產方法的不同將純銅分為低氧銅和無氧銅兩大類。低氧銅按所含雜質的多少分為四級，編號方法為是以“T”（銅的漢語拼音字頭）為首(wishu)，后面再附以級別數字，有T1、T2、T3三種，數字越大，則純度越差；無氧銅字母則為“TU”，有TU1、TU2兩種。 第2頁/共29頁第三頁，共30頁。一、純銅的簡單(jindn)介紹 純銅加工產品用漢語拼音字母“T”加順序號表示。黃銅、青銅、白銅分別以漢語拼音字母 H、 Q 、B 表示。 黃銅是由銅和鋅所組成的合金，由銅、鋅組成的黃銅就叫作普通黃銅。黃銅常被用于制造閥門、水管、空調內外機連

3、接(linji)管和散熱器等。普通黃銅用“H”加銅含量平均數表示，如H68即銅的平均含量為68%的黃銅。 青銅是由銅和錫所組成的合金，是金屬治鑄史上最早的合金。用大寫拼音字母“ Q”加第一個主合金元素符號及除銅以外的成分字組表示。 白銅是由銅和鎳所組成的合金，呈銀白色，有金屬光澤，故名白銅。銅鎳之間彼此可無限固溶，從而形成連續固溶體，鎳含量越高，顏色越白。用大寫拼音字母 “B” 加鎳含量表示， 如 B30 即平均鎳含量為 30%的白銅。第3頁/共29頁第四頁，共30頁。一、純銅的簡單(jindn)介紹 銅的機械性能：軟態銅：b200240MPa，硬度3545HB，50%，達75%。硬態銅：b3

4、50400MPa，硬度110130HB，6%。 銅為面心立方晶格，滑移系多，變形易，退火態銅不經中間退火可壓縮8595%而不產生裂紋。純銅在500600呈現“中溫脆性”，熱加工需在高于脆性區溫度下進行(jnxng)。 所有雜質和加入元素，不同程度降低銅的導電、導熱性能。固溶于銅的元素（除Ag、Cd外）對銅的導電、導熱性降低較多，而呈第二相析出的元素則對銅的導電、導熱性降低較少。 Ti、P、Si、Fe、Co、As、Be、Mn、Al強烈降低Cu導電性。第4頁/共29頁第五頁，共30頁。一、純銅的簡單(jindn)介紹電工電工(dingng)用銅的物理性能用銅的物理性能第5頁/共29頁第六頁，共30

5、頁。一、純銅的簡單(jindn)介紹純銅一般純銅一般(ybn)典型的物理性能典型的物理性能第6頁/共29頁第七頁，共30頁。第7頁/共29頁第八頁，共30頁。第8頁/共29頁第九頁，共30頁。第9頁/共29頁第十頁，共30頁。二、各雜質(zzh)元素對銅的影響 雜質及微量合金(hjn)元素的分類及其對銅導體綜合性能的影響見下表。任何雜質元素都不同程度的降低銅的電導率和熱導率。固溶元素（Cd、Ag例外）的影響最大。第10頁/共29頁第十一頁，共30頁。二、各雜質元素(yun s)對銅的影響接上表第11頁/共29頁第十二頁，共30頁。二、各雜質元素(yun s)對銅的影響1、氧、氧O的影響的影響

6、氧幾乎不固溶于銅。含氧銅凝固時，氧以（氧幾乎不固溶于銅。含氧銅凝固時，氧以（Cu+Cu2O）共晶體的形式）共晶體的形式(xngsh)析出，分布于銅的晶界上。氧能與較多雜質元素反應，把這些元素從銅固溶體中析出來，阻止了它們對可退火性的影響和減少了它們對導電性的影響程度，氧的存在也能使銅中的氫反應，從而去除銅中所含的氫析出，分布于銅的晶界上。氧能與較多雜質元素反應，把這些元素從銅固溶體中析出來，阻止了它們對可退火性的影響和減少了它們對導電性的影響程度，氧的存在也能使銅中的氫反應，從而去除銅中所含的氫 。但共晶中的化合物。但共晶中的化合物Cu20硬而脆，以粒狀形態分布于銅晶粒內或晶界上，致使金屬發生

7、硬而脆，以粒狀形態分布于銅晶粒內或晶界上，致使金屬發生“冷脆冷脆”，冷變形產生困難。，冷變形產生困難。 第12頁/共29頁第十三頁，共30頁。二、各雜質元素(yun s)對銅的影響1、氧、氧O的影響的影響 氧對銅的力學性能影響見下表。由下表可知，氧能稍微提高銅的強度，但降低氧對銅的力學性能影響見下表。由下表可知，氧能稍微提高銅的強度，但降低(jingd)銅的塑性和疲勞極限，氧對銅的電導率影響不大。銅的塑性和疲勞極限，氧對銅的電導率影響不大。 第13頁/共29頁第十四頁，共30頁。二、各雜質元素(yun s)對銅的影響 氧與其他雜質共存時則影響極為復雜，例如微量氧可氧化高純銅中的痕量雜質Fe、S

8、n、P等，提高銅的電導率；若雜質含量較多時，則氧的這種作用就顯不出來。氧能部分削弱Sb、Cd對銅導電性的影響，但不改變As、S、Se、T、Bi等對銅電導性的影響。 工業中還生產出一種不含氧的紫銅，即為無氧銅。無氧銅具有較高的導電性、延展性和氣密性，低氫脆傾向，在電力電子(dinz)領域受到青睞，如制作電線電纜、電機換向器、高真空電子(dinz)裝置等。有些紫銅還特意保留一定量的氧，方面它對銅性能的影響不大，另一方面Cu2O可與Bi、Sb、As等雜質起反應，形成高熔點的球狀質點分布于晶粒內，消除了晶界脆性。1、氧、氧O的影響的影響(yngxing)第14頁/共29頁第十五頁，共30頁。二、各雜質

9、元素(yun s)對銅的影響2、氫、氫H的影響的影響(yngxing) 氫在固態銅中形成間隙式固溶體，可提高銅硬度。 氫在液態與固態銅中的溶解度均隨著溫度的升高而增大。含氧銅在氫氣氛中退火時，氫可與銅中的Cu2O反應，產生高壓水蒸氣，使銅破裂，俗稱“氫病”。 CO也能使Cu2O中的Cu還原，生成(shn chn)高壓CO2使銅破裂，但不像氫那樣敏感。氫病的發生與危害程度與溫度有關。在150時，因水蒸氣處于凝聚狀態，不引發氫病，在400氫氣中只能停放70h。以Mg或B脫氧的銅不發生氫病。 氫在凝固與固態銅中的溶解度均隨著溫度的升高而增大。（見下表）第15頁/共29頁第十六頁，共30頁。二、各雜質

10、元素(yun s)對銅的影響3、硫、硫S的影響的影響(yngxing) 硫在室溫銅中的溶解度為零，硫在銅中以Cu2S的彌散的質點存在。Cu2S雖然降低了銅的電導率與熱導率，但它能極大的降低銅的塑性，并能顯著改善銅的可切削性能(xngnng)。硫對銅性能(xngnng)的影響見下表。第16頁/共29頁第十七頁，共30頁。二、各雜質元素(yun s)對銅的影響4、硒、硒Se的影響的影響(yngxing) 硒在銅中的溶解度極小，以Cu2Se化合物形式存在。硒對銅的電導率及熱導率的影響很小，但顯著降低(jingd)銅的塑性，并大幅度提高銅的可切削性能。硒對銅的各種性能影響見下表。第17頁/共29頁第十

11、八頁，共30頁。二、各雜質(zzh)元素對銅的影響5、碲、碲Te的影響的影響(yngxing) 碲在固態銅中的溶解度很小，以Cu2Te彌散質點存在，對銅的電導率及熱導率的影響很小，但能顯著(xinzh)改善銅的可切削性能。碲對銅性能的影響見下表。含Te的銅在工業中獲得了應用，并在淬火和加工狀態下應用，不要回火，以免Cu2Te沿晶界沉淀，使材料變脆。微量（）硒和碲)顯著(xinzh)降低銅的可焊性能。第18頁/共29頁第十九頁，共30頁。二、各雜質元素(yun s)對銅的影響5、碲、碲Te的影響的影響(yngxing)第19頁/共29頁第二十頁，共30頁。二、各雜質元素(yun s)對銅的影響

12、在共晶溫度645時，銻在銅中的溶解量可達，并隨著溫度的下降而急速減少。銻降低銅的抗蝕性、電導率與熱導率。電工銅含Sb量不得(bu de)大于。銻可與含氧銅中的Cu2O反應形成高熔點的球狀質點，分布于晶粒內，可消除晶界上的Cu十Cu2O共晶體，提高銅的塑性。銻對銅性能的影響見下表。6、銻、銻Sb的影響的影響(yngxing)第20頁/共29頁第二十一頁，共30頁。二、各雜質元素(yun s)對銅的影響 在共晶溫度時，砷在銅中的溶解度可達。少量砷可改善含氧銅的加工性能，對力學性能的影響很小，并能顯著提高銅的再結晶強度，但是卻降低銅的導電、導熱性能。砷可與銅中的Cu2O起反應(fnyng)形成高熔點

13、的砷酸銅質點，消除了晶界上的Cu十Cu2O共晶體，從而提高了銅的塑性。7、砷、砷As的影響的影響(yngxing) 鉍在銅中的溶解度可忽略不計，即使在800時的溶解度也只不過。鉍在270與銅形成共晶體，其中的鉍呈薄膜分布于晶界，嚴重降低銅的加工性能。因此，其含量不得大于。Bi對銅的熱導率與電導率的影響不大。真空開關觸頭銅可含Bi。因為它有高的電導率，并能防止開關粘結，提高其工作期限并能確保運轉安全。8、鉍、鉍Bi的影響的影響第21頁/共29頁第二十二頁，共30頁。二、各雜質元素(yun s)對銅的影響9、磷、磷P的影響的影響(yngxing) 磷在銅中的最大溶解度(714共晶溫度時)為1.75

14、%，室溫時幾乎為零。磷雖顯著降低銅的電導率及熱導率，但對銅的力學性能(xngnng)與焊接性能(xngnng)有良好的影響。因此，在以磷脫氧的銅中，要求有一定量的殘留磷。磷能提高銅熔體的流動性。磷對在700退火300 min后的銅性能(xngnng)的影響見下表。第22頁/共29頁第二十三頁，共30頁。二、各雜質(zzh)元素對銅的影響10、鐵、鐵Fe的影響的影響(yngxing) 1050時鐵在銅中的溶解度可達，635時的溶解量下降到。鐵能細化銅晶粒，延遲銅的再結晶過程，提高其強度與硬度。但鐵降低銅的塑性、電導率與熱導率。如果(rgu)鐵在銅中呈獨立的相，則銅具有鐵磁性。在電工儀表中用的無磁

15、性銅線，必須通過反復電解等手段，進一步降低高純銅中的含鐵量達到約1ppm以下的水平。 含Fe的銅合金既有高的強度又有良好的耐熱性與導電性，可焊性好，易于加工成型，是一類獲得應用的電工材料。第23頁/共29頁第二十四頁，共30頁。二、各雜質元素(yun s)對銅的影響11、鉛、鉛Pb的影響的影響(yngxing) 鉛不固溶于銅，呈黑色質點分布于易熔共晶體中，存在于晶界上。Pb對銅的電導率與熱導率無顯著影響，還能大幅度提高銅的可切削性能。約含Pb的銅合金用于加工(ji gng)高速切削零件。Pb嚴重降低Cu的高溫塑性，即伸長率與面縮率劇烈下降，同時高溫脆性區也隨著銅含量的增加而擴大。第24頁/共2

16、9頁第二十五頁，共30頁。二、各雜質(zzh)元素對銅的影響12、銀、銀Ag的影響的影響(yngxing) 在共晶溫度780時，銀在銅中的溶解度為，但室溫時的溶解度僅左右。盡管如此，含Ag的銅合金在實際生產中仍可能為單一的固溶體，銀與可固溶Cu的元素不同，含銀量少時，銅的電導率與熱導率的下降不多，對塑性的影響也很小，并顯著提高銅的再結晶溫度與蠕變強度(qingd)。 因此，含Ag的銅合金成為一類很有實用價值的電工材料。 銅的力學性能與含銀量的關系見圖，銀對銅的導電系數和軟化溫度的影響見圖。第25頁/共29頁第二十六頁，共30頁。二、各雜質元素(yun s)對銅的影響12、銀、銀Ag的影響的影響(yngxing)圖6.5 銀對銅的導電系數和軟化(runhu)溫度的影響1導電系數； 2軟化(runhu)溫度圖6.4 銅的力學性能與含銀量的關系第26頁/共29頁第二十七頁，共30頁。二、各雜質元素(yun s)對銅的影響13、錳、錳Mn的影響的影響(yngxing) 錳可作為銅的脫氧(tu yng)劑，在以錳脫氧(tu yng)的銅中一般含Mn，固溶于銅。一方面提高銅的軟化溫度，另一方面有益于銅的力學性能與工藝性能。14、鎳、鎳Ni的影響的影響 鎳影響銅的導電性，但不明顯，除非其含量超過10ppm。第27頁/共