铜属于重金属，是人类发现最早的金属之一，也是人类广泛使用的一种金属。早在史前时代，人们就开始采掘露天铜矿，并用获取的铜制造武器和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。铜在地壳中的含量约为0.01%，在个别铜矿床中，铜的含量可以达到3%～5%。自然界中的铜，多数以化合物即铜矿物存在于各种矿石（例如黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、赤铜矿和孔雀石）中，能以单质金属状态及黄铜、青铜和其他合金的形态用于工业、工程技术和工艺上。
1.铜的性能特点及用途
纯铜呈紫红色，故俗称紫铜。纯铜的密度为8.9g/cm3，熔点为1083℃，导电性及导热性仅次于金和银，是最常用的导电、导热材料。纯铜强度不高，但具有优良的抗腐蚀性，塑性极好，无磁性，加工工艺性好等。
铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。
铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线，电机和变压器，开关以及印刷线路板的制造中。在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。
在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等。在建筑工业中，用做各种管道、管道配件、装饰器件等。
2.分类
我国的工业纯铜常用的牌号有T1、T2、T3、T4四种，代号中数字越大，表示杂质含量越高，导电性、塑性越差。其中T1、T2主要用做导电材料或配制高纯度的铜合金；T3、T4主要用于一般铜材和配制铜合金。
工业纯铜主要用于制造发动机的输油管、缸垫、火花塞垫等。纯铜中的主要杂质元素有Pb、Bi、O、S、P等，它们对纯铜的性能影响非常大。
按其生产过程分类，纯铜可分为：
铜精矿——冶炼之前选出的含铜量较高的矿石。
粗铜——铜精矿冶炼后的产品，含铜量在95%～98%。
纯铜——火炼或电解之后含量达99%以上的铜。火炼可得99%～99.9%的纯铜，电解可以使铜的纯度达到99.95%～99.99%。
3.铜合金
铜合金也是卫星结构中承载构件用的标准材料。卫星上的太阳翼板通常是由铜与其他几个元素的合金制成的。
（1）铜合金的特点
①优异的物理、化学性能
铜合金的导电、导热性也很好。铜及铜合金对大气和水的抗蚀能力很高。
②良好的加工性能
塑性很好，容易冷、热成形；铸造铜合金有很好的铸造性能。
③具有某些特殊机械性能
例如优良的减摩性和耐磨性（如青铜及部分黄铜）。
④色泽美观
（2）铜合金的分类
工业上根据铜合金中化学成分不同可将其分为黄铜、青铜和白铜三种。机械制造中，应用较广的是黄铜和青铜。
①黄铜
黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金，具有良好的力学性能，易于加工成形，并且对大气、海水、淡水、蒸汽有相当高的抗腐蚀能力。工业用黄铜含有不超过45%的锌元素，足以保证不会硬脆而降低性能。改变黄铜中铜和锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。在黄铜中加入铝能提高黄铜的屈服强度和抗腐蚀性。黄铜具有良好的延展性、深冲性、可镀性。黄铜在轿车上用做转向节衬套、钢板弹簧衬套和轴套等耐磨件，也可用作散热器冷凝器、冷却管，还可用作装饰件、供水排水管、油管接头、制动三通接头、垫片和垫圈。按合金元素的种类不同可分为普通黄铜和特殊黄铜。
普通黄铜是铜和锌的合金。其力学性能随含锌量的不同而不同。黄铜具有极高的塑性、铸造性能和良好的冷、热加工件。普通黄铜的牌号用“黄”字汉语拼音字母的字头H加数字组成，数字表示平均含铜量的百分数，如H62表示含铜量为62%，含锌为38%的普通黄铜。
图1-3-3 黄铜棒和黄铜铸件
特殊黄铜是在普通黄铜的基础上再加入Si、Sn、Mn、Al、Pb等合金元素，形成多元合金，分别称为硅黄铜、锡黄铜和锰黄铜等。也可按其工艺方法不同分为压力加工黄铜和铸造黄铜。
②青铜
青铜是指除黄铜和白铜以外的其他铜合金（即除了锌镍外，加入其他元素的合金均称青铜）。青铜分为锡青铜、无锡青铜（特殊青铜）两种。
锡青铜是指以锡为主要合金元素的铜合金。锡的含量一般为3%～14%。锡青铜的力学性能与含锡量直接有关。当锡的含量小于8%时，锡青铜具有良好的塑性和一定的强度，适于压力加工，故称为变形锡青铜。当锡的含量大于10%时，锡青铜由于塑性差，只适于铸造，故称为铸造锡青铜，可铸造形状复杂的零件。锡青铜呈青黑色，具有良好的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性高，多用于制造轴瓦、轴套等耐磨零件。(www.xing528.com)
无锡青铜由于锡产量较小且价格较贵，所以有时青铜中不含锡而加入铝、铁、锰等元素，组成无锡青铜。故无锡青铜是指不含锡而含铝、硅、铅、铍、锰元素的铜合金。无锡青铜具有较高的强度和耐磨性，是锡青铜的良好代替品。常用的无锡青铜有铝青铜、铍青铜、钛青铜、铅青铜和硅青铜等。
a.铝青铜
铝青铜是以铝为主要添加元素的铜合金。常用铝青铜的含铝量ωAI=5%～11%。含铝量ωAl=7%时塑性最好；含铝量ωAl=10%时强度最高。
图1-3-4 铝青铜及其铸件
b.铍青铜和钛青铜
铍青铜是以铍为主要添加元素的铜合金，铍含量ωBe=1.7%～2.5%，在所有的铍合金中是用途最广的一种，其用量在当今世界已超过铍消费总量的70%。铍青铜具有很高的强度、硬度、弹性极限和疲劳极限，并具有耐蚀特性。铍青铜合金在海水中耐蚀速度为（1.1～1.4）×10-2mm/a，腐蚀深度为（10.9～13.8）×10-3mm/a。腐蚀后，铍青铜合金强度、延伸率均无变化，故在海水中可保持40年以上，是海底电缆中不可替代的材料。机械制造业中主要用于制造各种精密仪表、仪器中的贵重弹性元件及耐磨元件等。
图1-3-5 铍青铜产品
钛青铜是在铍青铜中加入钛元素，减少铍的含量，降低成本，改善工艺。钛青铜是一种新型的弹性材料，可用于制造高强度、高弹性、高耐磨的弹性元件、电器开关、继电器弹性元件、膜盒、膜片、齿轮、轴承、轴瓦、轴套等。
c.硅青铜
硅青铜是指以硅为主要合金元素的铜合金。工业上应用的硅青铜除含硅外，还含有少量的Mn、Ni、Zn或其他元素。具有良好的铸造性和冷、热加工性。含硅量为2%～5%的硅青铜的弹性和耐蚀性高。常用于制造海水中工作的耐蚀弹簧，及其他要求耐腐蚀场合使用的零件，如齿轮、蜗轮、蜗杆等。
硅青铜表面会形成一层致密而坚固的氯化物膜，所以对大气、水气、自然淡水、海水有很强的抗蚀性。硅青铜对低浓度、温度不高的碱溶液也有高的抗蚀性。在稀硫酸，盐酸、醋酸、柠檬酸溶液中很稳定，但温度升高或浓度增时大，会导致侵蚀速度上升，含Fe2（SO4）3的酸性水对硅青铜会产生强烈侵蚀。铬酸盐、氯化铁溶液和浓氯化锌溶液会强烈地侵蚀硅青铜。干燥的氯、氟化氢、硫化氢、氯化氢、二氧化硫、氨以及四氯化碳等均不侵蚀硅青铜，若其中含有水气则对硅青铜棒有侵蚀作用。乙炔、氯化铵、铬酸、氯化铁、硫酸铁、汞、汞盐、硝酸、氰化钾、氰化钠、重铬酸钾、银盐、氢氧化钠、熔融硫、氰酸都会侵蚀硅青铜。
图1-3-6 硅青铜产品
图1-3-7 铅青铜产品
d.铅青铜
铅青铜是指以铅为主要合金元素的铜合金。具有一定强度的耐磨性和良好的导热性。主要用于耐磨材料，如滑动轴承合金、轧机和电铲上的轴套等。
③白铜
白铜是指以镍为主要添加元素的铜合金，呈银白色，有金属光泽，故称白铜。其次还可以添加钴、镍元素。当把镍熔入红铜里，含量超过16%以上时，产生的合金色泽就变得洁白如银，镍含量越高，颜色越白。白铜中镍的含量一般为25%。仅由铜、镍组成二元合金称为普通白铜。
普通白铜具有良好的冷热加工性能、焊接性能良好、中等强度、高塑性以及很好的电学性能，除用作结构材料，还是重要的高电阻和热电偶合金。在普通白铜中，字母B表示加镍的含量，如：B5表示镍含量约为5%，其余约为铜含量。
复杂白铜为加有锰、铁、锌、铝等元素的白铜合金称复杂白铜（即三元以上的白铜），包括铁白铜、锰白铜、锌白铜和铝白铜4个型号。
a.铁白铜：铁白铜中铁的加入量不超过2%，以防腐蚀开裂。其特点是强度高，抗腐蚀特别是抗流动海水腐蚀的能力明显提高。
b.锰白铜：锰白铜具有低的电阻温度系数，可在较宽的温度范围内使用，耐腐蚀性好，还具有良好的加工性。
c.锌白铜：锌白铜具有优良的综合机械性能，耐腐蚀性优异、冷热加工成型性好，易切削，可制成线材、棒材和板材，用于制造仪器、仪表、医疗器械、日用品和通讯等领域的精密零件。
d.铝白铜：是以铜镍合金为基加入铝形成的合金。合金性能与合金中镍量和铝量的比例有关，当Ni∶Al=10∶1时，合金性能最好。铝白铜主要用于造船、电力、化工等工业部门中各种高强耐蚀件。
工业白铜分为结构白铜和精密电阻合金用白铜（即电工白铜）两大类。
结构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好，色泽美观。广泛用于制造精密机械、化工机械和船舶构件。结构白铜中，最常用的是B30、B10和锌白铜。B30在白铜中耐蚀性最强，但价格较贵。铝白铜的性能同B30接近，价格低廉，可作B30的代用品。锌白铜于15世纪时就已在中国生产使用，被称为“中国银”。锌白铜抗腐蚀性好，强度高，弹性也较好，外表美观，价格低廉。加铅以后能顺利的切削加工成各种精密零件，故广泛使用于仪器仪表及医疗器件中。
图1-3-8 白铜产品
思 考
按化学成分分类，有色金属有哪些？各有什么的性能？
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