Pakollinen kupariteollisuuden aloittelijoille ~ Historian kattavin kuparin määritelmä, luokittelu ja käyttö
Johdanto: Ihmiset käyttävät kuparia useiden erilaisten metallien, metalliseosten ja yhdisteiden muodossa. Se on myös tunkeutunut syvälle tuotannon ja elämän kaikkiin osa-alueisiin, ja siitä on tullut välttämätön ja tärkeä metalli ihmiskunnalle nopean kehityksen saavuttamiseksi 2000-luvulla.
Määritelmä kupari
Kupari on kemiallinen alkuaine, jonka kemiallinen symboli on Cu ja atominumero 29. Se on siirtymämetalli. Kuparin yleisin käyttötarkoitus on johtojen valmistus. Yleensä nyt käytetyt johdot on valmistettu puhtaasta kuparista. Tämä johtuu siitä, että sen sähkönjohtavuus ja lämmönjohtavuus ovat toisella sijalla hopean jälkeen, mutta se on paljon halvempaa kuin hopea.
Yleinen luokitus
Monet ihmiset ajattelevat, että kuparia on vain yksi laji. Se on ainoa. Mutta itse asiassa on olemassa muitakin erilaisia kuparia. Esimerkiksi kupariseos; messinki on seos, joka koostuu kuparista ja sinkistä; valkoinen kupari on kuparin ja nikkelin seos; pronssi on seos, joka muodostuu kuparista ja muista elementeistä kuin sinkistä ja nikkelistä, pääasiassa tinapronssista, alumiinipronssista jne.; punainen kupari on kuparia, jonka kuparipitoisuus on korkea ja muiden epäpuhtauksien kokonaispitoisuus on alle 1 %.
Kuparin käsittelymateriaalien luokittelu: kuparisulfaatti, kuparikloridi, kuparitangot, kuparitangot, kupariharkot, kuparilevyt, kuparilangat, kuparilejeeringit, raakakupari, kuparinauhat, kuparioksidi, kuparifolio, kupariputket, kuparifolio, kuparimuta , kuparivalut, elektrolyyttinen kupari ja muut kupariseosmateriaalit.
Kuparimateriaaleja, jotka on valmistettu puhtaasta kuparista tai erimuotoisista kupariseoksista, mukaan lukien tangot, langat, levyt, nauhat, tangot, putket, kalvot jne., kutsutaan yhteisesti kuparimateriaaleiksi. Kuparimateriaalit käsitellään valssaamalla, suulakepuristamalla ja vetämällä. Kuparilevyt ja -tangot ovat kuuma- ja kylmävalssattuja; nauhat ja kalvot kylmävalssataan; putket ja tangot jaetaan suulakepuristettuihin tuotteisiin ja vedettyihin tuotteisiin; johdot ovat kaikki vedettyjä tuotteita.
1
Puhdasta kuparia
Puhdas kupari on ruusunpunainen metalli, joka muuttuu purppuraiseksi, kun pinnalle on muodostunut kuparioksidikalvo. Siksi teollista puhdasta kuparia kutsutaan usein punaiseksi kupariksi tai elektrolyyttiseksi kupariksi. Tiheys on 8-9 g/cm3 ja sulamispiste on 1083 astetta. Puhtaalla kuparilla on hyvä sähkönjohtavuus ja sitä käytetään laajasti johtojen, kaapeleiden, harjojen jne. valmistuksessa; sillä on hyvä lämmönjohtavuus ja sitä käytetään usein magneettisten instrumenttien ja mittareiden valmistukseen, jotka on suojattava magneettisilta häiriöiltä, kuten kompassit, ilmailuinstrumentit jne.; sillä on erinomainen plastisuus ja se on helppo kuumapuristaa ja kylmäprosessi, ja siitä voidaan valmistaa putkia, tankoja, lankoja, nauhoja, nauhoja, levyjä, kalvoja ja muita kuparimateriaaleja. Puhdas kuparituotteet ovat sulatettuja tuotteita ja jalostettuja tuotteita.
Kiinalaiset kuparinjalostusmateriaalit voidaan jakaa neljään luokkaan koostumuksensa mukaan: tavallinen kupari (T1, T2, T3, T4), happivapaa kupari (TU1, TU2 ja erittäin puhdas, tyhjiöhapeton kupari), hapettunut kupari ( TUP, TUMn) ja erikoiskupari, jossa on pieni määrä seosaineita (arseenikupari, telluurikupari, hopeakupari).
Puhtaan kuparin sähkönjohtavuus ja lämmönjohtavuus ovat toisella sijalla hopean jälkeen, ja sitä käytetään laajalti johtavien ja lämpöä johtavien laitteiden valmistuksessa. Kuparilla on hyvä korroosionkestävyys ilmakehässä, merivedessä, tietyissä hapettamattomissa hapoissa (suolahappo, laimea rikkihappo), emäksissä, suolaliuoksissa ja erilaisissa orgaanisissa hapoissa (etikkahappo, sitruunahappo), ja sitä käytetään kemianteollisuudessa. Lisäksi kuparilla on hyvä hitsattavuus ja se voidaan jalostaa erilaisiksi puolivalmiiksi ja valmiiksi tuotteiksi kylmä- ja kuumamuovikäsittelyllä. 1970-luvulla kuparin tuotanto ylitti muiden kupariseosten kokonaistuotannon.
Puhtaan kuparin pienillä epäpuhtauksilla on vakava vaikutus kuparin sähkön- ja lämmönjohtavuuteen. Niistä titaani, fosfori, rauta, pii jne. vähentävät merkittävästi sähkönjohtavuutta, kun taas kadmiumilla, sinkillä jne. on vain vähän vaikutusta. Happi, rikki, seleeni, telluuri jne. liukenevat hyvin vähän kiinteään aineen kupariin ja voivat muodostaa hauraita yhdisteitä kuparin kanssa, millä on vain vähän vaikutusta johtavuuteen, mutta se voi vähentää käsittelyn plastisuutta. Kun tavallista kuparia kuumennetaan pelkistävässä ilmakehässä, joka sisältää vetyä tai hiilimonoksidia, vety tai hiilimonoksidi reagoi helposti kuparioksidin (Cu2O) kanssa raerajalla muodostaen korkeapaineista vesihöyryä tai hiilidioksidikaasua, mikä voi aiheuttaa kuparin halkeilua. Tätä ilmiötä kutsutaan usein kuparin "vetysairaudeksi". Happi on haitallista kuparin hitsattavuuden kannalta. Vismutti tai lyijy muodostaa kuparin kanssa matalan sulamispisteen eutektiikkaa, mikä tekee kuparista kuumaa ja hauras; ja kun hauras vismutti leviää ohuen kalvon muodossa raerajalle, se tekee kuparista kylmää ja hauras. Fosfori voi vähentää merkittävästi kuparin johtavuutta, mutta se voi lisätä kuparinesteen juoksevuutta ja parantaa hitsattavuutta. Sopivat määrät lyijyä, telluuria, rikkiä jne. voivat parantaa työstettävyyttä.
2
Messinki
Messinki on kuparin ja sinkin seos. Yksinkertaisin messinki on kuparin ja sinkin binäärinen seos, jota kutsutaan yksinkertaiseksi messingiksi tai tavalliseksi messingiksi. Messingin sinkkipitoisuuden muuttaminen voi tuottaa messinkiä, jolla on erilaiset mekaaniset ominaisuudet. Mitä korkeampi messingin sinkkipitoisuus on, sitä suurempi on sen lujuus ja pienempi plastisuus. Teollisuudessa käytetyn messingin sinkkipitoisuus ei ylitä 45 %. Korkeampi sinkkipitoisuus aiheuttaa haurautta ja heikentää seoksen suorituskykyä. Messinki voidaan jakaa kahteen luokkaan: valu ja painekäsittely.
Messinki on jaettu:
1) Tavallinen messinki
Se on seos, joka koostuu kuparista ja sinkistä. Kun sinkkipitoisuus on alle 39 %, sinkki voi liueta kupariin muodostaen yksifaasisen, yksivaiheisen messingin, jolla on hyvä plastisuus ja joka soveltuu kuuma- ja kylmäpainekäsittelyyn. Kun sinkkipitoisuus on yli 39 %, on yksifaasinen ja kupari-sinkkipohjainen b kiinteä liuos, jota kutsutaan duplex messingiksi. b tekee plastisuuden pieneksi ja vetolujuus kasvaa, mikä sopii vain kuumapainekäsittelyyn.
Koodia edustaa "H+-luku", H edustaa messinkiä ja numero edustaa kuparin massaosuutta. Esimerkiksi H68 edustaa messinkiä, jonka kuparipitoisuus on 68 % ja sinkkipitoisuus 32 %; valetussa messingissä on "Z" ennen koodia, kuten ZH62.
H90 ja H80 ovat yksivaiheisia ja kullankeltaisia, joten niitä kutsutaan kollektiivisesti kullaksi, pinnoituksiksi, kunniakirjoiksi, mitaleiksi jne. H68 ja H59 kuuluvat duplex-messinkiin, joita käytetään laajalti sähköisissä rakenneosissa, kuten pulteissa, muttereissa, aluslevyt, jouset jne.
Yleensä yksivaiheista messinkiä käytetään kylmämuodonmuutoksen käsittelyyn, ja duplex-messinkiä käytetään kuuman muodonmuutoksen käsittelyyn.
2) Erikoismessinki
Useista elementeistä koostuvaa metalliseosta, joka koostuu muista tavalliseen messinkiin lisätyistä seosaineista, kutsutaan messingiksi. Yleisesti lisättyjä elementtejä ovat lyijy, tina, alumiini jne., joita voidaan kutsua vastaavasti lyijymessingiksi, tinamessingiksi ja alumiinimessingiksi. Seosalkuaineiden lisäämisen tarkoitus. Se on pääasiassa parantamaan vetolujuutta ja prosessoitavuutta.
Koodi: "H + lisätyn pääalkuaineen symboli (paitsi sinkki) + kuparin massaosuus + lisätyn pääalkuaineen massaosuus + muiden alkuaineiden massaosuus".
Esimerkki: HPb59-1 tarkoittaa lyijyä messinkiä, jonka massaosuus on 59 % kuparia, massaosuus 1 % päälisätystä lyijystä ja loppuosa on sinkkiä.
3
Pronssi
Pronssi on historian varhaisin käytetty metalliseos. Se viittaa alun perin kupari-tina-seokseen. Siniharmaan värinsä vuoksi sitä kutsutaan pronssiksi. Prosessin suorituskyvyn ja lejeeringin mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi useimpiin pronsseihin lisätään myös muita seosaineita, kuten lyijyä, sinkkiä, fosforia jne. Koska tina on niukka alkuaine, monet tinattomat Wuxi-pronssit ovat edelleen käytössä. teollisuudessa. Ne eivät ole vain halpoja, vaan niillä on myös vaaditut erityisominaisuudet. Pronssi jaetaan myös kahteen luokkaan: painekäsittely- ja valutuotteet.
Koodi: Esitysmenetelmä koostuu "Q+päälisätyn elementin symboli ja massaosa + muiden elementtien massaosuus". Valutuotteissa "Z" lisätään ennen koodia, kuten: Qal7 edustaa alumiinipronssia, jossa on 5 % alumiinia ja loput kuparia; ZQsn10-1 edustaa valettua tinapronssia, jossa on 10 % tinaa, 1 % muita seosaineita ja loput kuparia. Pronssi voidaan jakaa kahteen luokkaan: tinapronssiin ja erikoispronssiin (eli Wuxin pronssiin).
(1) Kupari-tinaseos, jonka pääasiallisena lisäaineena on tina, joka tunnetaan myös tinapronssina
Kun tinapitoisuus on alle 5-6 %, tina liukenee kupariin muodostaen kiinteän liuoksen ja plastisuus kasvaa. Kun tinapitoisuus on suurempi kuin 5-6 %, johtuen kiinteän Cu31Sb8-pohjaisen liuoksen esiintymisestä, vetolujuus laskee. Siksi tinapronssin tinapitoisuus on enimmäkseen 3–14 %. Kun tinapitoisuus on alle 5%, se soveltuu kylmämuodonmuutoskäsittelyyn, ja kun tinapitoisuus on 5–7%, se soveltuu kuumamuodonmuutoskäsittelyyn. Kun tinapitoisuus on yli 10 %, se soveltuu valuun.
Koska a on lähellä elektrodipotentiaalia ja koostumuksessa oleva tina muodostaa nitridauksen jälkeen tiiviin tinadioksidikalvon, korroosionkestävyys ilmakehää ja merivettä vastaan kasvaa, mutta haponkestävyys on huono.
Koska tinapronssin kiteytyslämpötila-alue on laaja, juoksevuus on huono, ei ole helppoa muodostaa tiivistettyjä kutistusonteloita, mutta on helppo muodostaa dendriittierottelua ja hajaantuneita kutistumisonteloita, ja valun kutistumisnopeus on pieni, mikä on suotuisaa. saada valukappaleita, joiden koko on hyvin lähellä valumuottia. Siksi se sopii valuolosuhteisiin, joissa on monimutkaiset muodot ja paksut seinät, mutta ei sovellu valuihin, jotka vaativat suurta tiheyttä ja hyvää tiivistystä. Tinapronssilla on hyvä kitkan vähentäminen, antimagnetismi ja matalan lämpötilan sitkeys. Tinapronssi voidaan jakaa tuotantomenetelmän mukaan kahteen luokkaan: painekäsitelty tinapronssi ja valettu tinapronssi.
A. Painekäsitelty tinapronssi
Tinapitoisuus on yleensä alle 8 % ja se soveltuu kylmä- ja kuumapaineprosessointiin profiileiksi, kuten levyiksi, nauhoiksi, tankoiksi ja putkiksi. Kovettumisen jälkeen sen vetolujuus ja kovuus kasvavat, kun taas sen plastisuus vähenee. Hehkutuksen jälkeen se voi ylläpitää korkeaa vetolujuutta samalla, kun se parantaa plastisuutta, erityisesti saavuttaen korkean elastisuusrajan. Qsn4-3Qsn6.5~0.1 käytetään yleisesti korroosionkestävien ja kulutusta kestävien osien, elastisten osien, antimagneettisten osien sekä koneiden liukulaakereiden ja holkkien valmistukseen.
B. Valettu tinapronssi
Se toimitetaan harkoina ja valimossa valetaan valukappaleiksi. Se soveltuu monimutkaisten muotojen, mutta alhaisen tiheyden vaativien valukappaleiden, kuten liukulaakereiden ja hammaspyörien, valuun. Yleisesti käytetyt ovat ZQsn10-1ZQsn6-6-3.
2) Erikoispronssi
Lisää muita elementtejä tinan tilalle tai se on tinatonta pronssia. Useimmilla erikoispronsseilla on korkeammat mekaaniset ominaisuudet, kulutuskestävyys ja korroosionkestävyys kuin tinapronssilla. Yleisesti käytettyjä ovat alumiinipronssi (QAL7QAL5) ja lyijypronssi (ZQPB30).
Kuparipohjainen seos, jonka pääasiallisena lisättynä alkuaineena on nikkeliä, on hopeanvalkoinen ja sitä kutsutaan valkokupariksi. Nikkelipitoisuus on yleensä 10%, 15% ja 20%. Mitä suurempi sisältö, sitä valkoisempi väri. Kupari-nikkeli-binääriseosta kutsutaan tavalliseksi valkokupariksi, ja kupari-nikkeli-seosta, jossa on mangaania, rautaa, sinkkiä ja alumiinia, kutsutaan monimutkaiseksi valkokupariksi. Puhdas kupari ja nikkeli voivat parantaa merkittävästi lujuutta, korroosionkestävyyttä, kestävyyttä ja lämpösähköisiä ominaisuuksia. Teollinen valkoinen kupari jaetaan rakenteelliseen valkokupariin ja sähköiseen valkokupariin sen suorituskykyominaisuuksien ja käyttötarkoitusten mukaan, jotka täyttävät erilaiset korroosionkestävyyden ja erityiset sähkö- ja lämpöominaisuudet.
4
Valkoinen kupari
Kuparipohjainen seos, jonka pääasiallisena lisättynä alkuaineena on nikkeliä, on hopeanvalkoinen ja sitä kutsutaan valkokupariksi. Kupari-nikkeli-binääriseosta kutsutaan tavalliseksi valkokupariksi, ja kupari-nikkeli-seosta, jossa on mangaania, rautaa, sinkkiä ja alumiinia, kutsutaan monimutkaiseksi valkokupariksi. Puhdas kupari ja nikkeli voivat parantaa merkittävästi lujuutta, korroosionkestävyyttä, kestävyyttä ja lämpösähköisiä ominaisuuksia. Teollinen valkoinen kupari jaetaan rakenteelliseen valkokupariin ja sähköiseen valkokupariin sen suorituskykyominaisuuksien ja käyttötarkoitusten mukaan, jotka täyttävät erilaiset korroosionkestävyyden ja erityiset sähkö- ja lämpöominaisuudet.
Tunnistusmenetelmä
Valkoinen kupari, messinki, punainen kupari (kutsutaan myös "punaiseksi kupariksi") ja pronssi (sini-harmaa tai harmaa-keltainen) erotetaan värin perusteella. Niistä valkoinen kupari ja messinki on erittäin helppo erottaa; punainen kupari on puhdasta kuparia (epäpuhtaudet<1%) and bronze (other alloy components about 5%) is slightly difficult to distinguish. When not oxidized, red copper is brighter than bronze, and bronze is slightly blue or dark yellow; after oxidation, red copper turns black, and bronze is blue-green (harmful oxidation due to high water content) or chocolate color.
Kupari on vanhin metalli, jota ihmisen esi-isät käyttivät. Sillä on monia erinomaisia ominaisuuksia ja upeita toimintoja, jotka eivät ainoastaan antaneet lähtemättömän panoksen ihmisyhteiskunnan kehitykseen; mutta myös jatkuvasti uusia käyttötapoja ihmissivilisaation kehittyessä. Kupari on sekä ikivanha metalli että moderni tekninen materiaali, joka on täynnä elinvoimaa ja elinvoimaa. Tällä hetkellä ihmiset ovat tulleet värikkääseen, erittäin sivistyneeseen yhteiskuntaan, jolle on ominaista sähköistyminen ja sähköinen informaatio, joka on avannut laajemman alueen kuparin sovellukselle.
