铜合金的应用工业

黄铜以锌作首要增加元素的铜合金﹐具有美丽的黄色﹐总称黄铜。铜锌二元合金称一般黄铜或称简略黄铜。三元以上的黄铜称特别黄铜或称凌乱黄铜。含锌低於36%的黄铜合金由固溶体组成﹐具有杰出的冷加工功能﹐如含锌30%的黄铜常用来制造弹壳﹐俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在36～42%之间的黄铜合金由和固溶体组成﹐其间最常用的是含锌40%的六四黄铜。为了改进一般黄铜的功能﹐常增加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等。铝能前进黄铜的强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使塑性下降﹐适协作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能前进黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐故称水兵黄铜﹐用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改进黄铜的切削功能；这种易切削黄铜常用作挂钟零件。黄铜铸件常用来制造阀门和管道配件等。船舶常用的消防栓防爆月牙扳手，就是黄铜加铝铸造而成。

电气工业

电力运送

力运送中需求许多消耗高导电性的铜，首要用于动力电线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。

在电线电缆的输电过程中，因为电阻发热而白白浪费电能。从节能和经济的视点考虑，现在国际上正在推广""最 佳电缆截面""规范。过去盛行的规范，单纯地从下降一次装置投资的视点出发，为了尽量减小电缆截面，以在设计要求的额定电流下，不至呈现危险过热，来确定电缆的最 低允许尺度。按这种规范铺设的电缆，尽管装置费低了；可是在长期运用过程中，电阻能耗却比较大。""最 佳电缆截面""规范，则兼顾一次装置费用和电能消耗这两个要素，恰当放大电缆尺度，以到达节能和最 佳归纳经济效益的目的。依照新的规范，电缆截面往往要比老规范加大一倍以上，能够获得50%左右的节能效果。

我国在过去一段时间内，因为钢供不应求，考虑到铝的比重只要铜的 30%，在期望减轻重量的架空高压输电线路中曾采取以铝代铜的方法。地下电缆。在这种情况下，铝与铜比较，存在导电性差和电缆尺度较大的缺点，而相形见绌。

相同的原因，以节能高效的铜绕组变压器，替代旧的铝绕组变压器，也是正确的挑选。

电机制造

在电机制造中，广泛运用高导电和高强度的铜合金。首要用铜部位是定子、转子和轴头等。在大型电机中，绕组要用水或氢气冷却，称为双水内冷或氢气冷却电机，这就需求大长度的中空导线。

电机是运用电能的大户，约占全部电能供给的60%。一台电机作业累计电费很高，一般在最初作业5 00小时内就到达电机本易的本钱，一年内相当于本钱的4～ 16倍，在整个作业寿命期间能够到达本钱的200倍。电机功率的少数进步，不光能够节能；并且能够获得显著的经济效益。开发和运用高效电机，是当时国际上的一个抢手课题。因为电机内部的能量消耗，首要来源于绕组的电阻损耗；因而，增大铜线截面是开展高效电机的一个关键方法。和率先开宣布来的一些高效电机与传统电机比较，铜绕组的运用量增加25～ 100%。美国能源部正在赞助一个开发项目，拟选用铸入铜的技能出产电机转子。

通讯电缆

80年代以来，因为光纤电缆载流容量大等长处，在通讯干线上不断替代铜电缆，而敏捷推广运用。可是，把电能转化为光能，以及输入用户的线路仍需运用许多的铜。跟着通讯事业的开展，人们对通讯的依托越来越大，对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。

住所电气线路

跟着我国人民生活水平进步，家电敏捷遍及，住所用电负荷增加很快。如图6.6所示，1987年居民用电量为 269.6亿度（ l度=1千瓦?小时），10后年的 1996年猛升到 1131亿度，增加 3.2倍。尽管如此，与发达国家比较仍有很大距离。例如，1995年美国的人均用电量是我国的14.6倍，日本是我国的8.6倍。我国居民用电量今后仍有很大开展。预计从 1996年到2005年，还要增加l．4倍。

电子工业

电子工业是新兴产业，在它欣欣向荣的开展过程中，不断开宣布钢的新产品和新的运用领域。它的运用己从电真空器材和印刷电路，开展到微电子和半导体集成电路中。

电真空器材

电真空器材首要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等，它们需 要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。

印刷电路

铜印刷电路，是把铜箔作为外表，粘贴在作为支撑的塑料板上；用照相的方法把电路布线图印制在铜版上；经过浸蚀把多余的部分去掉而留下相互衔接的电路。然后，在印刷线路板上与外部的衔接处冲孔，把分立元件的接头或其它部分的终端插入，焊接在这个口路上，这样一个完好的线路便拼装完结了。假如选用浸镀法，一切接头的焊接能够一次完结。这样，关于那些需求精密布置电路的场合，如无线电、电视机，计算机等，选用印刷电路能够节省许多布线和固定回路的劳作；因而得到广泛运用，需求消费许多的铜箔。此外，在电路的衔接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的铜基钎焊资料。

集成电路

微电子技能的中心是集成电路。集成电路是指以半导体晶体资料为基片（芯片），选用专门的工艺技能将组成电路的元器材和互连线集成在基片内部、外表或基片之上的微小型化电路。这种微电路在结构上比最紧凑的分立元件电路在尺度和重量上小成千上万倍。它的呈现引起了计算机的巨大变革，成为现代信息技能的根底。己开宣布的超大规划集成电路，在比小姆指甲还小的单个芯片面积上，能做出的晶体管数目，己达十万乃至百万以上。国际闻名的计算机公司IBM（国际商业机器公司），己选用铜替代硅芯片中的铝作互连线，取得了突破性进展。这种用铜的新式微芯片，能够获得30%的效能增益，电路的线尺度能够减小到0.12微米，可使在单个芯片上集成的晶体管数目到达200万个。这就为陈旧的金属铜，在半导体集成电路这个最 新技能领域中的运用，创始了新局面 [1]  。

引线结构

为了维护集成电路或混合电路的正常作业，需求对它进行封装；并在封装时，把电路中许多的接头从密封体内引出来。这些引线要求有一定的强度，构成该集成封装电路的支承骨架，称为引线结构。实际出产中，为了高速大批量出产，引线结构通常在一条金属带上按特定的排列方法接连冲压而成。结构资料占集成电路总本钱的1/3～ l/4，并且用量很大；因而，有必要要有低的本钱。

铜合金价格低廉，有高的强度、导电性和导热性，加工功能、针焊性和耐蚀性优 秀，经过合金化能在很大范围内操控其功能，能够较好地满足引线结构的功能要求，己成为引线结构的一个重要资料。它是现在铜在微电子器材顶用量最多的一种资料。

交通工业

船舶

因为杰出的耐海水腐蚀功能，许多铜合金，如：铝青铜、锰青铜、铝黄铜、炮铜（锡锌青铜）、白钢以及镍铜合金（蒙乃尔合金）己成为造船的规范资料。一般在军舰和商船的自重中，铜和铜合金占2～3%。

军舰和大部分大型商船的螺旋浆都用铝青铜或黄铜制造。大船的螺旋浆每支重 20～ 25吨。伊丽莎白皇后号和玛丽皇后号航母的螺旋浆每支重达3 5吨。大船沉重的尾轴常用""海军上将""炮铜，舵和螺旋浆的锥形螺栓也用相同资料。引擎和锅炉房内也许多用钢和铜合金。国际上第 一艘核动力商船，运用了30吨白铜冷凝管。用铝黄铜管作油罐的大型加热线圈，在10万吨级的船上就有12个这种储油罐，相应的加热体系规划相当大。船上的电气设备也很杂乱，发动机、电动机、通讯体系等简直彻底依托铜和铜合金来作业。大小舟只的船舱内经常用钢和铜合金来装饰。乃至木制小舟，也最 好用钢合金（通常是硅青铜）的螺丝和钉子来固定木结构，这种螺丝能够用滚轧许多出产出来。

为了防止船壳被海生物污损影响航行，经常选用包覆铜加以维护；或用刷含铜油漆的方法来处理。

二次国际大战中，为御防德国磁性水雷对舰船的突击，曾开展了抗磁性水雷设备，在钢船壳周围附一圈铜带，通上电流以中和船的磁场，这样就能够不引爆水雷。从1944年以后，盟军的一切船舶，共计约18，000艘，都装上了这种去磁设备而得到了维护。一些大型主力舰为此需用许多的铜，例如其间一艘用去铜线长 28英里，重约 30吨。

轿车

轿车用铜每辆10～2I公斤，随轿车类型和大小而异，关于小轿车约占自重的6～9%%。铜和铜合金首要用于散热器、制动体系管路、液压设备、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力体系、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其顶用钢量比较大的是散热器。现代的管带式散热器，用黄铜带焊接成散热器管子，用薄的铜带折曲成散热片。

为了进一步进步铜散热器的功能，增强它对铝散热器的竞争力，作 了许多改进。在原料方面，向铜中增加微量元素，以到达在不损失导热性的前 提下，进步其强度和软化点，然后减薄带材的厚度，节省用钢量；在制造工艺方面，选用高频或激光焊接铜管，并用钢钎焊替代易受铅污染的软焊拼装散热 器芯体。这些尽力的结果示于表6.2，与钎焊铝散热器比较，在相同的散热条件 下，即在相同的空气和冷却剂的压力降下，新式铜散热器的重量更轻，尺度显 著缩小；再加上钢的耐蚀性好、运用寿命长，铜散热器的优势就更明显。此外，为了环保，大力推广和开展电动轿车，每辆轿车的用钢量将成倍增加。

铁路

铁路的电气化对铜和铜合金的需求量很大。每公里的架空导线需用2 吨以上的异型铜线。为了进步它的强度，往往参加少数的铜（约1%）或银 （约of%）。此外，列车上的电机、整流器、以及操控、制动、电气和信 号体系等都要依托铜和铜合金来作业。

飞机

飞机的航行也离不开铜。例如：飞机中的配线、液压、冷却和气动体系需运用铜材，轴承坚持器和起落架轴承选用铝青铜管材，导航仪表运用抗磁钢合金，众多仪表中运用破铜弹性元件等等。

轻工业

轻工业产品与人民生活密切相关，品种繁多、五花八门。因为铜具有杰出归纳功能，到处能够看到它大显神通的踪迹。现仅举数例如下：

空调器和冷冻机

空调器和冷冻机的控温效果，首要经过热交换器铜管的蒸腾及冷凝作 用来实现。热交换传热管的尺度和传热功能，在很大程度上决议了整个空 调机和制冷设备的效能和小型化。在这些机器上选用的都是高导热功能的异型铜管。运用钢的杰出加工功能，开发和出产出带有内槽和高翅片的散热管，用于制造空调器、冷冻机、化工及余热口收等设备中的热交换器，可使新式热交换器的总热传导系数进步到用一般管的2～3倍，和用一般低翅片管的 1.2～1.3倍，己在国内运用，可节省 40%的铜，并使热交换器体积缩小 1/3以上。

挂钟

出产的挂钟，计时器和有挂钟组织的设备，其间大部分的作业部件都用""挂钟黄铜""制造。合金中含1.5-2%的铅，有杰出加工功能，适合于大规划出产。例如，齿轮由长的挤压黄铜棒切出，平轮由相应厚度的带材冲出，用黄铜或其它铜合金制造搂刻的钟外表以及螺丝和接头等等。许多廉价的手表用炮铜（锡锌青铜）制造，或镀以镍银（白铜）。一些闻名的大钟都用钢和铜合金制造。英国""大笨钟""的时针用的是实心炮铜杆，分针用的是14英尺长的铜管。

一个现代化的挂钟厂，以铜合金为首要资料，用压力机和准确的模具加工，每天能够出产一万到三万只挂钟，费用很低。

造纸

在当时信息万变的社会里，纸张消费量很大。纸张外表看来简单，可是造纸工艺却很杂乱，需求经过许多步骤，运用许多机器，包括冷却器、蒸腾器、打浆器、造纸机等等。其间许多部件，如：各种热交换管、辊轮、冲击棒、半液体泵和丝网等，大部分都用钢合金制造。

例如，选用的长网造纸机，它要将制好的纸浆喷到快速运动的具有细微网孔（ 40～60目）的网布上。网布由黄铜和磷青铜丝编织而成，它的宽度很大，一般在20英尺（6米）以上，要求坚持彻底平直。网布在一系列小的黄铜或铜辊子上运动，当带着喷附其上的纸浆经过时，湿气从下面空吸出去。网子一起振动以使纸浆中的小纤维粘结在一起。大型造纸机的网布尺度很大，能够到达宽26英尺8英寸（ 8. l米）和长100英尺（ 3 0. 5米）。湿纸浆不光含水，并且含有造纸过程中运用的化学药剂，腐蚀性很强。为了保证纸张质量，对网布资料要求很严，不光要有高的强度和弹性；并且要抗纸浆腐蚀，铜合金彻底能够胜任。

印刷

印刷顶用铜版进行照相制版。外表抛光的铜版用感光乳胶敏化后，在它上面照相成像。感光后的铜版需加热使胶硬化。为防止受热软化，铜中往往含有少数的银或砷，以进步软化温度。然后，对版子进行腐蚀，形成散布着凹凸点子图形的印刷外表。

在自动排字机上，要经过黄铜字型块的编列，来制造版型，这是铜在印刷中的另一个重要用处。字型块通常用的是含铅黄铜，有时也用铜或青铜。

医药

制药工业中，各类蒸、煮、真空设备等都用纯铜制造。在医疗器械中则 广泛运用锌白铜。铜合金仍是眼镜架的常用资料等

建筑业

因为r铜水管具有漂亮耐用、装置方便、安全防火、卫生保健等许多长处，使它与镀锌钢管和塑料管比较存在明显优越的价格功能比。在住所和共用建筑中，用于供水、供热、供气以及防火喷淋体系，日益受到人们的喜爱，成为当时的首 选资料。在发达国家中，铜制供水体系己占很大比重。美国纽约声称国际第六楼房的曼哈顿大厦，其间仅供水体系一项，就用去铜管 6万英尺 （l公里）。在欧洲，饮水用钢管消耗量很大。英国的饮水用铜管消耗量平均每人每年1.6公斤，日本为0.2公斤。因为镀锌钢管简单锈蚀，许多国家己明令禁用。香港早于1996年 1月起制止运用，上海也于 1998年5月起实行。我国在房屋建设中推广运用铜管道体系，势在必行。

航天

最近发现了一些临界温度更高的资料，称为""高温超导资料""，它们大多是复合氧化物。较早发现和比较闻名的一种是含铅的铜基氧化物（ YB2 Cu3 O7），临界温度为90K，能够在液氮温度下作业。但还没有获得临界温度在室温附近的资料；并且这些资料难于做成大块物体，它们能经过可坚持超导性的电流密度也不够高。因而，还未能在强电的场合下运用，有待进一步研讨开发。

航天技能、火箭、卫星和航天飞机中，除了微电子操控体系和仪器、仪表设备以外，许多关键性的部件也要用到铜和铜合金。例如：火箭发动机的燃烧室和推力室的内村，能够运用钢的优 秀导热性来进行冷却，以坚持温度在允许的范围内。亚里安那5号火箭的燃烧室内衬，用的是铜一银一结合金，在这个内衬内加工出360个冷却通道，火箭发射时通入液态氢进行冷却。

此外，铜合金也是卫星结构中承载构件用的规范资料。卫星上的太阳翼板通常是由铜与其它几个元素的合金制成的。

铜合金属于金属资料。