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1、銅及銅合金的熔煉技術東北大學成型0902王玙200917211：概述銅是人類最早使用的金屬。早在史前時代,人們就開始采掘露天銅礦,并用獲取的銅制造武器、工具和其他器皿，銅的使用對早期人類文明的進步影響深遠。銅存在于地殼和海洋中。銅在地殼中的含量約為0.01％，在個別銅礦床中，銅的含量可以達到3－5％。自然界中的銅，多數(shù)以化合物即銅礦物存在。銅礦物與其他礦物聚合成銅礦石，開采出來的銅礦石，經(jīng)過選礦而成為含銅品位較高的銅精礦。銅礦石分為三類：（1）硫化礦，如黃銅礦(CuFeS2)、斑銅礦(Cu5FeS4)和輝銅礦(Cu2S)等。（2）氧化礦，如赤銅礦(Cu2O)、孔雀石[CuCO3Cu(
2、OH)2]、藍銅礦[2CuCO3Cu(OH)2]、硅孔雀石(CuSiO32H2O)等。（3）自然銅。銅礦石中銅的含量1％左右（0.5％～3％）便有開采價值，因為采用浮選法可以把礦石中一部分脈石等雜質除去，而得到含銅量較高（8％～35％）的精礦砂。純銅：面心立方晶格，原子量63.54，密度8.9，熔點1083℃電阻率0.01673歐姆mm2/m，線性膨脹數(shù)17.6×10-6/℃，導熱率0-100℃399W/mk。軟態(tài)280MPA，延伸率≥40%從銅礦中開采出來的銅礦石，經(jīng)過選礦成為含銅品位較高的銅精礦或者說是銅礦砂，銅精礦需要經(jīng)過冶煉提成,才能成為精銅及銅制品.目前，世界上銅的冶煉方式
3、主要有兩種：火法冶煉與濕法冶煉）1．火法:通過熔融冶煉和電解精火煉生產(chǎn)出陰極銅，也即電解銅，一般適于高品位的硫化銅礦。除了銅精礦之外,廢銅做為精煉銅的主要原料之一，包括舊廢銅和新廢銅，舊廢銅來自舊設備和舊機器，廢棄的樓房和地下管道；新廢銅來自加工廠棄掉的銅屑(銅材的產(chǎn)出比為50％左右),一般廢銅供應較穩(wěn)定，廢銅可以分為：裸雜銅:品位在90％以上；黃雜銅（電線）:含銅物料（舊馬達、電路板）；由廢銅和其他類似材料生產(chǎn)出的銅，也稱為再生銅。2．濕法: 一船適于低品位的氧化銅，生產(chǎn)出的精銅稱為電積銅。2：純銅工業(yè)純銅的牌號及應用純銅含銅99.90-99.99%，加工銅國家標準有9個牌號：3個
4、純銅牌號、3個無氧銅牌號、2個磷脫氧銅牌號、1個銀銅牌號；高純銅純度可達99.99%—99.9999%，又稱為4N、5N、6N銅。工業(yè)純銅的牌號用字母T加上序號表示，如T1，T2，T3等，數(shù)字增加表示純度降低。無氧銅用“T”和“U”加上序號表示，如TUl、TU2。用磷和錳脫氧的無氧銅，在TU后面加脫氧劑化學元素符號表示，如TUP、TUMn。純銅的性能導電導熱性：高的導電、導熱性，僅次于銀而居第二位。工業(yè)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。20℃時銅的電阻率為1.613μΩ?cm，熱導率為402W／m·K；銀為1.590μΩ?cm，銀為
5、419W／m·K。用途：各種導線、電纜、導電牌、電器開關等導電器材和各種冷凝管、散熱管、熱交換器、真空電弧爐的結晶器等。導電器材用量占銅材總量一半以上。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。冷變形對銅的導電性能影響不大，與其它強化方法(如固溶強化)相比冷加工后導電性的降低要小得多A1203彌散強化可提高銅的強度而又不使其導電率明顯下降。耐蝕性：銅的標準電極電位為+0.345V，比氫高，在水溶液
6、中不能置換氫，因此，銅在許多介質中化學穩(wěn)定性好。銅在大氣中耐蝕性良好，暴露在大氣中的銅能在表面生成難溶于水、并與基底緊密結合的堿性硫酸銅(即銅綠，CuS04·3Cu(OH)2)或堿性碳酸銅(CuCO3·Cu(OH)2)薄膜，對銅有保護作用，可防止銅繼續(xù)腐蝕。銅在淡水及蒸汽中抗蝕性能也很好。所以野外架設的大量導線、水管、冷凝管等，均可不另加保護。銅在海水中的腐蝕速度不大，約為0.05mm／a；加入0.15～0.3％As能顯著提高銅對海水的抗蝕性。銅在非氧化性的酸(如鹽酸)、堿、多種有機酸(如醋酸、檸檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸)中有良好的耐蝕性。但是，銅在氧化劑和氧化性的酸(如硝酸)中不耐
7、蝕。氨、氯化銨，氰化物，汞鹽的水溶液和濕潤的鹵素族元素等，均引起銅強烈的腐蝕。銅在常溫干燥空氣中幾乎不氧化，但當溫度超過100℃時開始氧化，并在其表面生成黑色的CuO薄膜。在高溫下，銅的氧化速度大為增加，并在表面上生成紅色的Cu20薄膜。磁性：為逆磁性物質，磁化率為-0.085×10-6，常用來制造不受磁場干擾的磁學儀器，如羅盤、航空儀器。鐵磁性雜質(Fe、Co、Ni)在銅中呈不溶狀態(tài)時，即顯鐵磁性。用T1或T2銅來作磁性儀表的結構材料。Fe是危害最大的雜
