銅材特點:黃銅是由銅和鋅所組成的合金 ;白銅是銅和鎳的合金 ;青銅是銅和除了鋅和鎳以外的元素形成的合金,主要有錫青銅,鋁青銅等;紫銅是銅含量很高的銅,其它雜質(zhì)總含量在1%以下。
紅銅即純銅,又名紫銅,純銅密度為8.96,熔點為1083℃。具有很好的導電性和導熱性,塑性極好,易于熱壓和冷壓力加工,大量用于制造電線、電纜、電刷、電火花專用電蝕銅等要求導電性良好的產(chǎn)品。
因呈紫紅色而得名。它不一定是純銅,有時還加入少量脫氧元素或其他元素,以改善材質(zhì)和性能,因此也歸入銅合金。中國紫銅加工材按成分可分為:普通紫銅(T1、T2、T3、T4)、無氧銅(TU1、TU2和高純、真空無氧銅)、脫氧銅(TUP、TUMn)、添加少量合金元素的特種銅(砷銅、碲銅、銀銅)四類。
紫銅的電導率和熱導率僅次于銀,廣泛用于制作導電、導熱器材。紫銅在大氣、海水和某些非氧化性酸(鹽酸、稀硫酸)、堿、鹽溶液及多種有機酸(醋酸、檸檬酸)中,有良好的耐蝕性,用于化學工業(yè)。另外,紫銅有良好的焊接性,可經(jīng)冷、熱塑性加工制成各種半成品和成品。20世紀70年代,紫銅的產(chǎn)量超過了其他各類銅合金的總產(chǎn)量。
紫銅中的微量雜質(zhì)對銅的導電、導熱性能有嚴重影響。其中鈦、磷、鐵、硅等顯著降低電導率,而鎘、鋅等則影響很小。氧、硫、硒、碲等在銅中的固溶度很小,可與銅生成脆性化合物,對導電性影響不大,但能降低加工塑性。普通紫銅在含氫或一氧化碳的還原性氣氛中加熱時,氫或一氧化碳易與晶界的氧化亞銅(Cu2O)作用,產(chǎn)生高壓水蒸氣或二氧化碳氣體,可使銅破裂。這種現(xiàn)象常稱為銅的“氫病”。氧對銅的焊接性有害。鉍或鉛與銅生成低熔點共晶,使銅產(chǎn)生熱脆;而脆性的鉍呈薄膜狀分布在晶界時,又使銅產(chǎn)生冷脆。磷能顯著降低銅的導電性,但可提高銅液的流動性,改善焊接性。適量的鉛、碲、硫等能改善可切削性。
黃銅:以鋅作主要添加元素的銅合金,具有美觀的黃色,統(tǒng)稱黃銅。銅鋅二元合金稱普通黃銅或稱簡單黃銅。三元以上的黃銅稱特殊黃銅或稱復雜黃銅。含鋅低於36%的黃銅合金由固溶體組成,具有良好的冷加工性能,如含鋅30%的黃銅常用來制作彈殼,俗稱彈殼黃銅或七三黃銅。含鋅在36~42%之間的黃銅合金由和固溶體組成,其中Z常用的是含鋅40%的六四黃銅。為了改善普通黃銅的性能,常添加其他元素,如鋁、鎳、錳、錫、硅、鉛等。鋁能提高黃銅的強度、硬度和耐蝕性,但使塑性降低,適合作海輪冷凝管及其他耐蝕零件。錫能提高黃銅的強度和對海水的耐腐性,故稱海軍黃銅,用作船舶熱工設備和螺旋槳等。鉛能改善黃銅的切削性能;這種易切削黃銅常用作鐘表零件。黃銅鑄件常用來制作閥門和管道配件等。
青銅:原指銅錫合金,后除黃銅、白銅以外的銅合金均稱青銅,并常在青銅名字前冠以第一主要添加元素的名。錫青銅的鑄造性能、減摩性能好和機械性能好,適合於制造軸承、蝸輪、齒輪等。鉛青銅是現(xiàn)代發(fā)動機和磨床廣泛使用的軸承材料。鋁青銅強度高,耐磨性和耐蝕性好,用於鑄造高載荷的齒輪、軸套、船用螺旋槳等。鈹青銅和磷青銅的彈性極限高,導電性好,適於制造精密彈簧和電接觸元件,鈹青銅還用來制造煤礦、油庫等使用的無火花工具。
白銅:以鎳為主要添加元素的銅合金。銅鎳二元合金稱普通白銅;加有錳、鐵、鋅、鋁等元素的白銅合金稱復雜白銅。工業(yè)用白銅分為結(jié)構(gòu)白銅和電工白銅兩大類。結(jié)構(gòu)白銅的特點是機械性能和耐蝕性好,色澤美觀。這種白銅廣泛用于制造精密機械、化工機械和船舶構(gòu)件。電工白銅一般有良好的熱電性能。
錳銅、康銅、考銅是含錳量不同的錳白銅,是制造精密電工儀器、變阻器、精密電阻、應變片、熱電偶等用的材料。
1、黃銅
1)普通黃銅:它是由銅和鋅組成的合金。 當含鋅量小于 39% 時,鋅能溶于銅內(nèi)形成單相 a ,稱單相黃銅 ,塑性好,適于冷熱加壓加工。當含鋅量大于 39% 時,有a 單相還有以銅鋅為基的b 固溶體,稱雙相黃銅, b 使塑性小而抗拉強度上升,只適于熱壓力加工。 若繼續(xù)增加鋅的質(zhì)量分數(shù) ,則抗拉強度下降,無使用價值 。代號用“ H +數(shù)字”表示, H 表示黃銅,數(shù)字表示銅的質(zhì)量分數(shù)。如H68 表示含銅量為 68% ,含鋅量為32% ,的黃銅,鑄造黃銅則在代號前“ Z ”字,如 ZH62 如 Zcuzn38 表示含鋅量為 38% ,余量為銅的鑄造黃銅。 H90 、 H80 單相,金黃色,故有金色共稱之,稱為鍍層,裝飾品,獎章等。 H68 、 H59 屬于雙相黃銅,廣泛用于電器上的結(jié)構(gòu)件,如螺栓,螺母,墊圈、彈簧等。 一般情況下,冷變形加工用單相黃銅 熱變形加工用雙相黃銅。
2)特殊黃銅:在普通黃銅中加入其它合金元素所組成的多元合金稱為黃銅。常加入的元素有鉛、錫、 鋁等,相應地可稱為鉛黃銅 、錫黃銅、鋁黃銅。加合金元素的目的。主要是提高抗拉強度改善工藝性。代號:為“ H +主加元素符號(除鋅外)+銅的質(zhì)量分數(shù)+主加元素質(zhì)量分數(shù)+其它元素質(zhì)量分數(shù)”表示。如HPb59-1 表示銅的質(zhì)量分數(shù)為59% 含主加元素鉛的質(zhì)量分數(shù)為1% ,余量為鋅的鉛黃銅。
2.青銅:除黃銅 白銅外,其余的銅的合金統(tǒng)稱青銅,青銅又可分為錫青銅和特殊青銅(即無錫青銅)兩類。代號:表示方法為“ Q+ 主加元素符號及質(zhì)量分數(shù) + 其它元素的質(zhì)量分數(shù)”所組成。鑄造產(chǎn)品則在代號前加“ Z ”字, 如: Qal7 表示含鋁為7% ,其余為銅的鋁青銅 ZQsn10-1 表示含錫量為 10% ,其它合金元素含量為 1% ,余量為銅的的鑄造錫青銅。
1)錫青銅:是由錫為主加元素的銅錫合金,也稱為錫青銅。
當含錫量小于 5~6% ,錫溶于銅中形成 a 固溶體,塑性上升,當含錫量大于 5~6% 時,由于出現(xiàn)了 Cu31sb8 為基的固溶體,抗拉強度下降,所以秤的錫青銅含錫量大多在 3~14% 之間, 當含錫量小于 5% ,適用于冷變形加工,當含錫量為 5~7% 時的適用于熱變形加工。當含錫量大于 10% 時,適用于鑄造。 由于 a 與 & 電極電位相近,且成分中的錫氮化后生成致密的二氧化錫薄膜,耐大氣、耐海水等的耐蝕性上升,只是耐酸性較差。 因為錫青銅結(jié)晶溫度范圍較寬,流動性差,不易形成集中縮孔,而易形成枝晶偏析和分散縮孔,鑄造收縮率小,有利于得尺寸極接近于鑄型的鑄件,所以適于鑄造形狀復雜。壁厚較大的條件,而不適宜鑄造要求致密度高和密封性好的鑄件。 錫青銅有良好的減摩性,抗磁性及低溫韌性。 錫青銅按生產(chǎn)方法可分為壓力加工錫青銅與鑄造錫青銅兩大類。
A 、壓力加工錫青銅 :含錫量一般小于 8% ,宜冷熱壓力加工成板、帶、棒、管等型材供應,經(jīng)加工硬化后,其抗拉強度、硬度上升、而塑性下降。再退火后 可保持較高抗拉強度下改善塑性、尤其是獲得高的彈性極限。 適制儀表上要求耐蝕及耐磨件,彈性件,抗磁件及機器中滑動軸承,軸套等 。常用的有 Qsn4-3 Qsn6.5~0.1 。
B 、鑄造錫青銅 :以鑄錠供應,由鑄造車間鑄成鑄件使用,適宜鑄造形狀復雜但致密度要求不高的鑄件,如滑動軸承、齒輪等。常用的有 ZQsn10-1 ZQsn6-6-3 。
2)特殊青銅:加入其它元素以取代錫,或為無錫青銅,多數(shù)特殊青銅都比錫青銅具有更高的機性,耐磨性與耐蝕性,常用的有鋁青銅( QAL7 QAL5 )鉛青銅( ZQPB30 )等。以鎳為主要添加元素的銅基合金呈銀白色,稱為白銅。鎳含量通常為10%、15%、20%,含量越高,顏色越白。銅鎳二元合金稱普通白銅,加錳、鐵、鋅和鋁等元素的銅鎳合金稱為復雜白銅,純銅加鎳能顯著提高強度、耐蝕性、電阻和熱電性。工業(yè)用白銅根據(jù)性能特點和用途不同分為結(jié)構(gòu)用白銅和電工用白銅兩種,分別滿足各種耐蝕和特殊的電、熱性能。
典型牌號 、化學成份(%)(質(zhì)量分數(shù)): Sn(錫) 、Al(鋁) 、Fe(鐵) 、Pb(鉛) 、Sb(銻) 、Bi(鉍) 、Si(硅) 、P(磷) 、Cu 、雜質(zhì)總和。