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鑄造銅合金錫青銅無鉛銅

銅業知識:銅合金分類

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銅業知識:銅合金分類

發布日期:2015-09-02 00:00 來源:http://www.4423812.live 點擊:

銅合金就是指在純銅的基礎上加入一種或幾種其他元素所構成的合金。銅合金的分類還是挺好理解的。銅合金的顏色有很多種,不銅的銅合金種類,具有不同的顏色,銅合金主要有紫色、黃色、青色等顏色。當被氧化后,銅合金也會變色。我們來說下銅合金的壓鑄工藝吧。不同成分的銅合金一種或幾種其他元素所構成的合金,大家了解嗎?例如硅黃銅,鑄造性能比較好,工藝特點是順序凝固工藝,中注式澆注系統,暗冒口尺寸較小。還有就是青銅和鋁黃銅了,它們的鑄造性能方面流動性較好,易形成集中縮孔,極易氧化。我們還是馬上來講解下銅合金分類的有關知識吧。

 1、黃銅:系指銅與鋅為基礎的合金,又可細分為簡單黃銅和復雜黃銅,復雜黃銅中又以第三組元冠名為鎳黃銅、硅黃銅等;
  2、青銅:系指除銅鎳、銅鋅合金以外的銅基合金,主要品種有錫青銅、鋁青銅、特殊青銅(又稱高銅合金);
  3、白銅:系指銅鎳系合金;
  4、紫銅:系指純銅,主要品種有無氧銅、紫銅、磷脫氧銅、銀銅。
  銅合金分類:按合金系劃分
  1、非合金銅:非合金銅包括高純銅、韌銅、脫氧銅、無氧銅等,習慣上,人們將非合金銅稱為紫銅或純銅,也叫紅銅。
  2、其他銅合金則屬于合金銅。我國和俄羅斯把合金銅分為黃銅、青銅和白銅,然后在大類中劃分小的合金系。
  銅合金分類:按功能劃分
  1、導電導熱用銅合金(主要有非合金化銅和微合金化銅。
  2、結構用銅合金:幾乎包括所有銅合金。
  3、耐蝕銅合金:主要有錫黃銅、鋁黃銅、各種不白銅、鋁青銅、鈦青銅等。
  4、耐磨銅合金:主要有含鉛、錫、鋁、錳等元素復雜黃銅、鋁青銅等。
  5、易切削銅合金:銅-鉛、銅-碲、銅-銻等合金。
  6、彈性銅合金:主要有銻青銅、鋁青銅、鈹青銅、鈦青銅等。
  7、阻尼銅合金:高錳銅合金等。
  8、藝術銅合金:純銅、簡單單銅、錫青銅、鋁青銅、白銅等。
  銅合金分類:按材料形成方法劃分為
  1、鑄造銅合金:鑄造,又可以用于變形加工。
  2、變形銅合金:變形銅合金可以用于鑄造。
  3、鑄造銅合金和變形銅合金又可以細分為鑄造用紫銅、黃銅、青銅和白銅。
  銅合金分類的知識上面介紹了。銅合金作為一種加工材的話,也有很多種類。我們來說下銅合金加工材分類:分為板材、帶材、箔材、排材、管材、棒材、線材和型材等八種品種(俗稱八大類)。一般來講,當帶材的厚度小于0.1毫米時稱為箔材(我國海關稱厚度小于0.15毫米為箔材),棒材和線材的劃分除了直條和卷盤外,通常將直徑小于5毫米的卷盤狀稱為線材,而以直條供應的稱為小棒。
  1、銅合金板帶箔材:銅合金板帶箔材類產品按照外形尺寸又細公為板材、帶材、條材和箔材。
  (1)銅合金板材
  銅合金板帶箔材類產品前最后一道軋制狀態分為熱軋板材和冷軋板材
  熱軋板材的常用尺寸范圍為:4~150mm(厚度)×200~3000mm(寬度)×500~6000mm長度。冷軋板材的常用尺寸為:0.2~12mm(厚度)×100~3000mm(厚度)×500~6000mm(長度)。
  板材產品的狀態包括熱軋態(R)、軟態(M)、半硬態(Y2)、硬態(Y)、特硬態(T)和熱處理態(CS)。
  (2)銅合金帶材
  (3)銅合金帶材
  帶材尺寸范圍為0.05~3mm(厚度)―10~1000mm(寬度),成卷供貨。帶材產品的狀態分軟態(M)、半硬態(Y2)、硬態(Y)、特硬度(T)。
  (4)銅合金條材(亦稱銅帶):條材厚度介于板材和帶材之間,尺寸范圍一般為:0.2~10mm(厚度)×50~100mm(寬度)×1500~2000mm(長度)。常用的條材產品有純銅條材、黃銅帶條材、青銅條材等。
  (5)銅合金箔材:國內銅加工箔材指厚度在0.05mm以下的板材和帶材,國外指厚度在0.1m以下的板材和帶材,均屬軋制銅箔(壓延銅箔),不包括電解銅箔。
  常用的箔材產品有純銅箔、黃銅箔、青銅箔、白銅箔。
  箔材尺寸范圍為:0.05~0.1mm(厚度)×40~600mm(寬度),成卷供貨,長度一般不應小于5000mm,其狀態分軟態(M)和硬態(Y)。銅合金箔產品多為硬態,厚度不大于0.02mm的純銅產品一般也為硬態。
  2、銅合金管棒線材:銅合金管棒線材按照產品形狀細分為管材、棒材和線材。
  (1)銅合金管材:管材分為圓形、梯形、三角形、矩形管和方形管,其尺寸范圍為:0.5~360mm(外徑)×0.1~50mm(壁厚),直條或成卷供貨,產品的狀態分擠制態(R)、軟態(M)、輕軟態(M2)、硬態(Y)、半硬態(Y2)、1/3硬態(Y3)產品。
  (2)銅合金棒材:銅合金棒材分銅合金圓形棒、銅合金六角棒、銅合金方形棒、銅合金矩形棒和銅合金導形棒,其尺寸范圍為3~120mm(直徑)×500~5000(長度),直條供貨,產品的狀態分擠制態(R)、軟態(M)、鍛造態(M2)、硬態(Y)、半硬態(Y2)、軟時效態(TF00)、硬時效態(TF04)產品

(3)銅合金盤條:銅盤條是指生產線材的坯料,也稱銅線桿。分光亮桿和黑桿,黑桿由船形錠在橫列式孔型軋機上熱軋而成,表面氧化嚴重,現已基本被淘汰。盤條的直徑在6~20mm之間,由連鑄連軋或上引(或水平)連鑄法生產。
  銅合金分類說完了,我們來說下銅合金的發展趨勢:
  1、高純化:高純化的主要目的是盡可能地提高材料的導電、導熱性。工業用銅的含銅量由99.90%到99.95%,再到99.99%(4N)甚至更高,如含銅99.9999%(6N)的超純銅,雜質含量要求也更加嚴格。如含氧(O)量由0.01%~0.05%減少到0.001%~0.006%,直至0.0002%~0.0003%。最大限度地減少雜質對導電、導熱性的影響。典型應用實例如網絡傳輸連接導線用高純銅、電真空器件用高純無氧銅、精確制導和高保真信號傳輸及超導體用單晶銅和超純銅等。
  與多晶銅相比,單晶銅的抗拉強度降低了24.71%,伸長率增加了2.39倍,斷面收縮率增加了4.14倍,電阻率降低了31.7%,小于1.72×10-8Ω·m,其含氧量小于5×10-6,含氫量小于0...5×10-6,密度大于8.92t/m3。
  銅合金材料向高純化方向發展的另一方面表現在微合金化銅合金中要求銅合金基體的高純凈化,,以保證材料具備更高的綜合性能。
  2、微合金化:微合金化的目的是犧牲最少的導電導熱性換取其他性能,如強度的大幅度提升等。如加入0.1%左右的鐵(Fe)、鎂(Mg)、碲(Te)、硅(Si))、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉻(Cr)或鎬(Zr)、稀土元素等,可以提高其強度、硬度、抗軟化溫度或易切削性等。微合金化銅是當前銅合金材料開發的熱門之一。有氧韌銅和高強高導銅合金是最主要的微合金化銅。
  有氧銅的概念是相對無氧銅而言,其銅含量在99.90%以上,相當于一般的純銅,但其氧含量控制在0.005%~0.02%,同時可以實現導電率在100%IACS以上。這是因為適量的氧對于晶間的雜質元素起到一定的氧化化合作用,在一定程度上凈化了基體。有氧銅生產最大的特點是其原料的低成本化,采用品位不高的紫銅舊料生產相當于高導電導熱性能的有氧銅材料。
  高強高導銅合金由于其表現出良好的綜合性能,受到了世界各國材料科技工作者的青睞,是近年來發展最快的一類銅合金。其微合金化加入的元素主要有:P、Fe、Cr、Zr、Ni、Si、Ag、Sn、Al等,具有代表性的合金體系主要有Cu-P、Cu-Fe-P系、Cu-Ni-Si系、Cu-Cr、Cu-Cr-Zr系、Cu-Ag、Cu-Ag–Cr、Cu-Ag-Zr系、Cu-Sn系等,以及各種加稀土的合金體系。合金中其他組元的含量之和最少可以是0.01%~0.1%,最高一般不超過3%。其共同的特點是材料具有高強高導性能。
  3、復雜多元合金化:為了進一步改善銅及其合金的強度、耐蝕性、耐磨性及其他性能,或者為了滿足某些特殊應用要求,在現有青銅、黃銅等的基礎上添加到五元、六元等多種組元,實現材料高彈性、高耐磨、高耐蝕、易切削等不同的功能,多組元(四個或四個以上組元)合金化成為銅合金開發的另一個熱門話題,新的復雜合金層出不窮。典型的合金有多元錳黃銅、硅錳黃銅、加硼錫黃銅、無鉛易切削銅合金等。其共同特點是高強高韌性,抗拉強度一般可達600~700MPa以上。例如,新型錳黃銅HMn59-2-1-0.5(Cu:58%~59%、Mn:1.8%~2.2%、Al:1.4%~1.7%、Fe:0.36%~0.65%、Si:0.6%~0.9%、Sn:0.1%~0.4%、Pb:0.3%~0.6%、Zn余量),其控制管的強度達600MPa以上,伸長率超過20%,硬度HB在180以上。鋁黃銅HAl64-5-4-2(Cu:63.5%~65.5%、Al:4.5%~6.0%、Mn:3.0%~5.0%、Fe:2.0%~3.0%、Pb:0.2%~1.0%、Zn余量),其強度達到750MPa以上,硬度HB超過220.新型鋁青銅QAl9-5-1-1(Cu:余量、Al:8.0%~10.0%、Ni:4.0%~6.0%、Mn:0.5%~1.5%、Fe:0.5%~1.5%),其強度為650MPa,屈服強度達400MPa,伸長率達14%以上。應用這些材料制造汽車同步器齒環、高壓泵摩擦副或電極銅楔,其壽命比普通黃銅或青銅制造的要高出一至數倍。
  近年來,隨著人們環保意識的提高,環保成為世界文明發展的主題。人們更加關注鉛、鈹、鎘、砷等有害元素的影響,無鉛易切削黃銅、無鈹高彈性銅合金、無砷耐蝕銅合金等環境友好銅合金材料的開發成為銅合金材料的重要發展方向之一。
  4、復合材料化:銅合金材料方式主要有兩種:一是引入合金元素強化銅基體形成合金;二是引入第二強化相形成復合材料。如彌散強化無氧銅是典型的人工復合材料,常用的彌散質點有Al2O3、ZrO2、Y2O3、ThO2等。人工復合材料法是指人工向銅中加入第二相的顆粒、晶須或纖維對銅基體進行強化,通過向銅基中引入均勻分布的、細小的、具有良好熱穩定的氧化物顆粒來強化銅而制得的材料。其第二相的組分一般在1%以下甚至更低到0.01%,但對材料的強化作用十分明顯,尤其是大大提高材料的高溫強度。如Cu-2.5%TiB2(體積分數),導電率為76%LACS,抗拉強度為675MPa;Cu-0.5%Al2O3(質量分數)系列合金,材料的溫室強度可達到500~800MPa,導電率可達85%LACS以上,在900℃燒氫后材料的強度仍達到200~400MPa。
  另一類發展較快的是原位復合材料(自生符合材料),原位復合材料是指在銅基體中,通過元素之間或元素與化合物之間發生放熱反應生成增強體的一類復合材料。這類復合材料中的增強體沒有界面污染,與基體有良好的界面相容性,與傳統的人工外加增強體復合材料相比,其強度有大幅度的提高,同時保持較好的韌性和良好的高溫性能。如Cu-20%Nb(體積分數)復合材料具有極高的抗拉強度,接近2000Pa;Cu-18%(質量分數)的導電率為66.6%LACS,抗拉強度為1450MPa。其他如Cu-Fe、Cu-Ta系復合材料也具有較高的室溫強度和高溫強度,材料的強度一般可達800~1500MPa。



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