铜是人类最早发现的金属之一，早在三千多年前人类就开始使用铜。铜的相对原子质量为63.54，密度为8.92g／cm3，熔点为1083℃，沸点为2567℃。
当人们有了长期用火，特别是制陶的丰富经验后，也为铜的冶炼准备了必要的条件。1933年，在河南省安阳县殷墟发掘中，发现了质量达18.8ζg的孔雀石（见图2-11），直径在35mm以上的木炭块、炼铜用的将军盔以及重21.8ζg的煤渣。这说明3000多年前，我国古代劳动人民就已经掌握了从铜矿中冶炼铜的技能。
图2-11 孔雀石
从商周时代起，古人就会用青铜磨光做成镜子，出土的青铜镜光亮照人，背面雕有精美纹饰。不禁让人联想起古人“当窗理云鬓，对镜贴花黄”的情形。
铜冶炼技术的发展经历了漫长的过程，但至今铜的冶炼仍以火法冶炼为主，其产量约占世界铜总产量的85％。铜的火法冶炼一般是先将含铜原矿石通过选矿得到铜精矿，在密闭鼓风炉、电炉中进行熔炼，产出的熔锍送入转炉吹炼成粗铜，再在反射炉内经过氧化、精炼、脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得质量分数高达99.9％的电解铜。该流程简短、操作方便，铜的回收率可达95％。但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。
铜是与人类关系非常密切的有色金属材料，被广泛应用于电气、电子、机械制造、建筑和国防等工业领域。铜及其合金的消费量仅次于钢铁和铝。
铜及铜合金包括纯铜、黄铜﹑青铜和白铜，后三者又称为杂铜，生产成本比纯铜低。
1.纯铜
顾名思义，纯铜就是纯净的铜，纯铜是玫瑰红色金属，表面形成氧化铜膜后呈紫色。
纯铜是一种坚韧、柔软、富有延展性、呈紫红色而有光泽的金属。铜具有许多可贵的物理化学特性，其热导率很高、化学稳定性强、抗拉强度大、易熔接、且耐蚀性，可塑性、延展性好。1g的铜可以拉成3000m长的细丝，或压成10m2以上几乎透明的铜箔。纯铜的导电性和导热性很高，仅次于银，但铜比银要便宜得多。
纯铜分为普通纯铜、无氧铜、磷脱氧铜和银铜四类。纯铜产品如图2-12所示。
图2-12 纯铜产品
2.黄铜
黄铜一词最早见于西汉东方朔所撰的《申异经·中荒经》：“西北有宫，黄铜为墙，题日地皇之宫。”
向紫色的纯铜中加入锌，就会使铜的颜色变黄，称为黄铜，所以黄铜的主要成分是铜和锌。黄铜的力学性能和耐磨性都很好，可用于制造精密仪器、船舶的零件和枪炮的弹壳等。黄铜敲起来声音好听，因此锣、钹、铃、号（见图2-13）等乐器都是用黄铜制作的。
黄铜根据其化学成分特点又分为普通黄铜和特殊黄铜。按生产工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。
图2-13 黄铜制造的乐器
普通黄铜性能与其锌含量有关，当锌的质量分数低于32％时，具有良好的力学性能，易进行各种冷热加工，并对大气、海水具有相当好的耐蚀性，且成本低，色泽美丽。普通黄铜多用于制作冷变形零件，如防护镀层、冷凝器和弹壳等。
普通黄铜中加入少量其他元素，如铝、铁、硅、锰、铅、锡和镍等，就构成了特殊黄铜。通常情况下，加入某种金属元素，就称为某黄铜，如镍黄铜、铅黄铜就是因为添加了镍、铅的原因。这些元素的加入除可不同程度地提高黄铜的强度和硬度外，其中铝、锡、锰和镍等元素还可提高合金的耐蚀性和耐磨性，锰用于提高耐热性，硅可改善合金的铸造性能，铅则改善了材料的切削加工性能和润滑性等。
特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能得到了改善。生产中特殊黄铜常用于制造螺旋桨、紧压螺母等船用重要零件和其他耐蚀零件。
黄铜的主要用途见表2-5。
表2-5 黄铜的主要用途
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3.白铜
向紫色的纯铜中加入镍，就会使铜的颜色变白，称为白铜，所以白铜的主要成分是铜和镍。白铜的色泽和银一样，且不易生锈。镍含量越高，颜色就越白。但是，毕竟与铜融合，只要镍的质量分数不超过70％，肉眼都会看到铜的黄色，通常白铜中镍的质量分数一般为25％。生活中人们经常用到的钥匙有的银光闪闪，就是因为制作钥匙的材料使用的是白铜。
纯铜中加入镍能显著提高强度、耐蚀性、硬度、电阻和热电性，并降低电阻温度系数。因此，白铜比其他铜合金的力学性能、物理性能都好，而且硬度高、色泽美观、耐蚀性好，常用于制造硬币、电器、仪表和装饰品。图2-14所示为白铜五毒花钱币。白铜的缺点是添加的元素镍属于稀缺的战略物资，价格昂贵。
图2-14 白铜五毒花钱币
由于白铜饰品从颜色、做工等方面和纯银饰品差不多，有的不法商家利用消费者对银饰不了解的心理，把白铜饰品当成纯银饰品来售卖，从中获取暴利。那么，怎样来辨别是纯银饰品还是白铜饰品呢？①一般纯银饰品都会标有S925、S990、S999足银等字样，而白铜饰品没有这样的标记；②用针可在银的表面划出痕迹，而白铜质地坚硬，不容易划出伤痕；③银的色泽呈略黄的银白色，这是银容易被氧化成暗黄色的缘故，而白铜的色泽是纯白色，佩带一段时间后会出现绿斑；④如果在银首饰的内侧滴上一滴盐酸，会立即生成白色苔藓状的氯化银沉淀，而白铜则不会出现这种情况。
白铜按化学成分不同可分为普通白铜和特殊白铜。
普通白铜只含有铜、镍两种元素，具有较高的耐蚀性、抗腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能，用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械、仪表零件及冷凝器、蒸馏器和热交换器等。
普通白铜中加入少量其他元素，如铁、锌、锰和铝等辅助合金元素，就构成了特殊白铜。通常情况下，加入某种金属元素，就称为某白铜，如铝白铜、锰白铜就是因为添加了铝、锰的原因。特殊白铜的耐蚀性、强度和塑性高，成本低，用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。
唐宋时期，我国白铜已远销阿拉伯一带，当时波斯人称其为“中国石”。明清时期，云南的白铜脸盆以不起污垢、一拭即新的特点堪称我国一绝。
4.青铜
向紫色的纯铜中加入锡，铜的颜色就会变青，称为青铜，所以青铜的主要成分是铜和锡。实际上，除黄铜﹑白铜以外的铜合金均称为青铜，并常在青铜名字前冠以另外添加元素的名称。常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜和铅青铜等。其中，工业用量最大的为锡青铜和铝青铜，强度最高的为铍青铜。
青铜是人类历史上一项伟大的发明，也是金属冶铸史上最早的合金。青铜一经发明后，便立刻盛行起来，从此人类历史也就进入了新的阶段———青铜器时代。
青铜一般具有较好的耐蚀性、耐磨性、铸造性和优良的力学性能，常用于制造精密轴承、高压轴承、船舶上耐海水腐蚀的机械零件，以及各种板材、管材、棒材等。由于青铜的熔点比较低（约为800℃），所以容易熔化和铸造成形。青铜还有一个反常的特性“热缩冷胀”，因此特别适合用来铸造艺术品，因为金属液在冷却后膨胀，可以使花纹更清楚。
（1）锡青铜 以锡为主加元素的铜合金，锡的质量分数一般为3％～14％。锡青铜的锡含量是决定其性能的关键，锡质量分数为5％～7％的锡青铜塑性最好，适用于冷热加工；而锡质量分数大于10％时，合金强度升高，但塑性却很低，只适于作铸造用。锡青铜耐蚀性良好，在大气、海水和无机盐类溶液中耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在氨水、盐酸和硫酸中耐蚀性较差，主要用于耐蚀承载件，如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮和垫圈等。图2-15所示为船用青
图2-15 船用青铜软管接头阀
铜软管接头阀。
（2）铝青铜 以铝为主加元素的铜合金，铝的质量分数为5％～11％。强度、硬度、耐磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。工业上冷加工用铝青铜的铝质量分数一般为5％～7％；铝质量分数10％左右的合金强度高，可用于热加工或铸造。
铝青铜强度高、韧性好、疲劳强度高、受冲击不产生火花，且在大气、海水、碳酸及多数有机酸中的耐蚀性都高于黄铜和锡青铜。因此，铝青铜在结构件上应用极广，主要用于制造船舶、飞机及在复杂条件下工作要求高强度、高耐磨性、高耐蚀性零件和弹性零件，如齿轮、轴承、摩擦片、蜗轮、轴套、弹簧和螺旋桨等。
（3）铍青铜 指以铍为主加元素的铜合金，铍质量分数为1.7％～2.5％。铍青铜具有高的强度和硬度、高的疲劳强度和弹性极限，其弹性稳定，弹性滞后小，耐磨性、耐蚀性高，具有良好的导电导热性，它无磁性，冷热加工及铸造性能好，但其生产工艺复杂，价格高。铍青铜广泛地用于制造精密仪器仪表的重要弹性元件、耐磨耐蚀零件、航海罗盘仪中零件和防爆工具等。
铜分为铸造铜和加工铜两大类，常用加工铜及铜合金的分类见表2-6。
表2-6 常用加工铜及铜合金的分类
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