书中自有黄金屋作文:普通纯铜的主要特点和用途、性能

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普通纯铜的主要特点和用途、性能
普通纯铜的主要特点和用途、性能
普通纯铜是铜的质量分数不低于99.7%，杂质量极少的含氧铜，外观呈紫红色，故又称为紫铜。主要牌号有T1、T2、T3。
Ⅰ   化学成分
按GB/T 5231-2001规定，常用普通纯铜的化学成分见表1-16。
表1-16 常用普通纯铜的化学成分(质量分数，%)
牌号
Cu+Ag
P
Bi
Sb
As
Fe
Ni
Pb
Sn
S
Zn
O
杂质总和
不小于
不大于
T1
99.95
0.001
0.001
0.002
0.002
0.005
0.002
0.003
0.002
0.005
0.005
0.02
0.05
T2
99.90
-
0.001
0.002
0.002
0.005
-
0.005
-
0.005
-
-
0.1
T3
99.70
-
0.002
-
-
-
-
0.01
-
-
-
-
0.3
注：1.表中未列入的杂质包括在总和内
2.T2~T3的磷含量在杂质总和内控制，对导电用T2，杂质磷含量不大于0.001%
3.T3在杂质总和中的铅含量，经需方同意可不超过0.025%
Ⅱ   物理及化学性能
A   热学性能
熔点：T1为1084.5℃
T2为1065~1082.5℃
T31065~1082℃
C11000为1083℃
C12500为1085℃
熔化潜热：T1、T2为212.5kJ/kg
C11000为205.4kJ/kg
沸点：2350~2600℃
比热容：385~420J/(kg?K)，20℃时，C11000与C12500为385 J/(kg?K)
热导率：20℃时，C11000为388W/(m?K)，C12500为W/(m?K)
常用普通黄铜纯铜在不同温度下的热导率见表1-17。
表1-17 常用普通纯铜在不同温度下的热导率
温度θ/℃
-256
-160
-79
0
20
100
324
667
热导率λ/ W?(m?K)-1
约5024
450
400
391
390
380
352
339
热膨胀：0~1084.5℃的线膨胀率为2.25%，常用普通纯铜线膨胀系数见表1-18。
表1-18 常用普通纯铜线膨胀系数
温度θ/℃
常温
20~100
20~200
20~300
线膨胀系数α1/℃-1
普通纯铜
16.92×10-6
17.28×10-6
17.64×10-6
C11000
17.0×10-6
17.3×10-6
17.7×10-6
C12500
-
-
17.7×10-6
B   质量特性
20℃时，99.999%加工纯铜的密度为8958kg/m3，铸态电解精铜的密度为8300~8700kg/m3(可取平均值8500kg/m3)，铸态无气体的电解精铜的密度为8850~8930kg/m3(可取平均值8920kg/m3)，C11000与C12500的密度为8890kg/m3。加工铜的密度与温度的关系见表1-19。
表1-19 加工铜的密度与温度的关系
状态
固态
液态
温度θ/℃
20
900
1000
1084.5
1084.5
1200
密度ρ/kg?m-3
8930
8680
8470
8320
7990
7810
C   电学性能
根据技术标准规定，T2线材的电性能见表1-20。
表1-20 技术标准规定的T2线材在20℃时的电阻率
材料状态
电阻率ρ/μΩ?m
技术标准
软(M)
≤0.01800
GB/T 14593-1994
硬(Y)
≤0.01820
20℃时普通纯铜的电阻率和导电率见表1-21
表1-21 普通纯铜的电阻率和导电率
牌号
T1
T2
T3
C11000
C12500
导电率/% IACS
102.3①
101.5①
100.6
101.5(O60)
98
电阻率/μΩ?m
0.0168
0.0171
0.0171
0.0170②
0.0176
注：①700℃退火30min后测定
②100% IACS材料在℃叶的电阻温度系数为0.00393/K，101% IACS材料在-100~200℃时的电阻温度系数为0.00397/K。H14状态：1.78μΩ?m。97% IACS材料在0~100℃时的电阻温度系数为0.00381/K。
D   磁性
纯铜为抗磁性物质，室温磁化率为-0.085×10-6，温度对其磁化率的影响不大。铁磁性杂质(特别是铁)若在铜中呈不溶状态，则使铜显铁磁性。
E   弹性模量
20℃时纯铜的弹性模量为105~137GPa，切变模量为38~48GPa。C11000及C12500在O60状态，拉伸弹性模量为115GPa，剪切弹性模量为44GPa；C11000在H状态拉伸弹性模量为115~130GPa，剪切弹性模量为44~49GPa。再结晶铜的弹性模量见表1-22。
表1-22 20℃时再结晶铜的弹性模量和泊松系数
弹性模量E/GPa
切变模量G/GPa
压缩模量K/GPa
泊松系数
材料
126
46.4
139
0.35
退火软化电解铜
133
-
-
-
高纯铜
F   化学性能
⑴抗氧化性能。铜耐高温氧化性能较差，在大气中于室温下即缓慢氧化。
⑵耐腐蚀性能。铜与大气、水等作用，生成难溶于水的复盐膜，能防止铜继续氧化。
铜的耐蚀性良好，在大气中的腐蚀速率为0.002~0.5mm/a，在海水中的腐蚀速率为0.02~0.04mm/a。铜有较高的正电位，在非氧化无机酸和有机酸介质中均保持良好的耐蚀性，但在氨、氰化物、汞化物和氧化性酸水溶液中的腐蚀速率较快。
纯铜的化学性能见表1-23。
表1-23 纯铜的化学性能
合金
化学性能
C10100、C10200
按电动势，铜呈阴极，位于氢之前。因此，在与Fe、Al、Mg、Pb、Sn、Zn组成电偶时为阴极。C10100、C10200对大气、淡水、微咸水和海水有很强的抗蚀性，在非氧化酸中也有良好的抗蚀性，但对氧化性酸、湿氨、湿卤素、硫化物、含铵离子溶液的抗蚀性很低
C11000
C11000对下列介质有相当强的抗腐蚀特性：全部饮用水、多种工业水、矿泉水、矿井水、海水、微大事水；乙酸、醋酸、碳酸、柠檬酸、甲酸、草酸、酒石酸、脂肪酸、亚硫酸、纸浆厂亚硫酸盐溶液；熔融氢氧化钠与氢氧化钾，浓的或稀的苛性碱溶液；氯化铝、硫酸铝、氯化钙、硫酸铜、碳酸钠、硝酸钠、硫酸钠、硫酸锌溶液
C11000也抗土壤腐蚀，可在地下设施中应用，不可用于下列介质中，即氧化性酸中，如：硝酸、氨水、酸性铬酸盐溶液、三氯化铁、汞盐、高氯酸盐、高硫酸盐溶液、充气的非氧化性酸如硫酸、乙酸。不过在完全没有空气的条件下，它们不会腐蚀铜
紫铜在氨水和可引起黄铜应力腐蚀开裂的溶液中无应力腐蚀开裂倾向，可是在还原性气氛特别是在有氢存在的还原性介质中易变脆
Ⅲ   热加工与热处理规范
普通纯铜(T1、T2、T3)与C11000以及C12500铜的热加工与热处理规范见表1-24。
表1-24 不同纯铜的热加工与热处理规范
合金牌号
退火温度/℃
热加工温度/℃
典型软化温度/℃
C11000
475~750
750~875
360
C12500
400~650
750~900
-
T1、T2、T3
380~650
800~900
-
Ⅴ   工艺性能
⑴熔炼与铸造工艺：纯铜可采用反射炉熔炼或工频有芯感应电炉熔炼。反射炉熔炼时，通过氧化、还原精炼工艺，采用铁模或铜模浇铸，可获得致密的铸锭，也可经保温炉采用半连续或连续铸造。工频有芯感应电炉熔炼多采用硅砂炉衬。由于纯铜吸气性强，熔炼过程应尽可能减少气体来源，并使用经锻烧过的木炭作覆盖剂，也可添加微量磷作脱氧剂。浇铸过程在氮气保护或烟灰覆盖下，采用半连续铸造工艺浇铸铸锭。建议铸造温度为1150~1230℃；线收缩率为2.1%。
⑵成形性能：纯铜有极好的冷、热加工性能，能用各种传统的压力加工工艺加工，如拉伸、压延、深冲、弯曲、精压和旋压等。热加工时应控制加热介质气氛，使呈微氧化性。热加工温度为800~950℃。
焊接性能：纯铜易于锡焊、铜焊，也能进行气体保护电弧焊、闪光焊、电子束焊和气焊，但不宜进行接触点焊、对焊和埋弧焊。C11000软钎焊优，硬钎焊和电阻焊良，气体保护电弧焊中；C12500用铜铆钉铆接，压焊，软钎焊优，可采用银焊、气体保护弧焊，宜采用填充金属。
表面处理工艺：
酸洗：硫酸=重铬酸钠水溶液，温度为40~80℃。
钝化：硫酸(30g/L)-铬酐(90g/L)混合液，于室温浸渍。
切削加工与磨削性能：纯铜的切削加工为易切削黄铜C36000(HPb63-3)的20%。
锻造性能：C11000的可锻性为锻造黄铜C37700的65%。
Ⅵ   主要用途
T1和T2含微量氧和杂质，具有高的导电、导热性，良好的耐腐蚀性和加工性能，可以熔焊和钎焊。主要用作导电、导热和耐腐蚀元器件，如电线、电缆、导电螺钉、壳体和各种导管等，航空工业多使用T2。
T3含氧和杂质较多，具有较好的导电、导热、耐腐蚀性和加工性能，可以熔焊和钎焊。主要作为结构材料使用，如制作电器开关、垫圈、铆钉、管嘴和各种导管等；也用于不太重要的导电元件。