Klasifikace slitin mědi a role slitinových prvků
Slitina mědi se týká slitiny vytvořené přidáním jednoho nebo několika dalších prvků k čisté mědi. Klasifikace slitin mědi je poměrně snadno pochopitelná. Existuje mnoho barev slitin mědi. Ne-měděné typy slitin mědi mají různé barvy. Slitiny mědi mají hlavně fialovou, žlutou, azurovou a další barvy.
1. Klasifikace
Klasifikace slitin mědi: podle barvy
1. Mosaz: označuje slitinu na bázi mědi a zinku, kterou lze dále rozdělit na jednoduchou mosaz a komplexní mosaz. Třetí složka komplexní mosazi se jmenuje niklová mosaz, křemíková mosaz atd.;
2. Bronz: odkazuje na slitiny na bázi mědi-jiné než slitiny mědi-niklu a mědi-zinku. Hlavní odrůdy jsou cínový bronz, hliníkový bronz a speciální bronz (také známý jako slitina s vysokou mědí);
3. Bílá měď: označuje slitinu mědi-niklu;
4. Červená měď: označuje čistou měď. Mezi hlavní odrůdy patří bezkyslíkatá-měď, červená měď, fosforem deoxidovaná měď a stříbrná měď.
Klasifikace slitin mědi: děleno podle funkce
1. Slitiny mědi pro elektrickou a tepelnou vodivost: především -nelegovaná měď a mikro-legovaná měď.
2. Konstrukční slitiny mědi: včetně téměř všech slitin mědi.
3. Korozi-odolné měděné slitiny: zahrnují především cínovou mosaz, hliníkovou mosaz, různé ne-bílé mědi, hliníkový bronz, titanovou modř atd.
4. Slitiny mědi-odolné proti opotřebení: zahrnují především komplexní mosaz, hliníkový bronz atd. obsahující olovo, cín, hliník, mangan a další prvky.
5. Snadné-řezání slitin mědi: měď-olovo, měď-telur, měď-antimon a další slitiny.
6. Elastická slitina mědi: hlavně antimonový bronz, hliníkový bronz, beryliový bronz, titanový bronz atd.
7. Tlumící slitina mědi: slitina mědi s vysokým obsahem manganu atd.
8. Umělecká slitina mědi: čistá měď, mosaz, cínový bronz, hliníkový bronz, bílá měď atd.
Klasifikace slitin mědi: děleno metodou tvorby materiálu
1. Litá slitina mědi: Lití lze použít i pro deformační zpracování.
2. Deformovaná slitina mědi: Deformovaná slitina mědi může být použita pro odlévání.
3. Slitiny lité mědi a deformované slitiny mědi lze dále rozdělit na litou měď, mosaz, bronz a bílou měď.
2. Úloha slitinových prvků
Je nevyhnutelné, aby se stopové prvky dostaly do mědi. Vzhledem k odlišným vlastnostem prvků se nemusí rozpouštět v mědi, mít stopové množství pevného roztoku, velké množství pevného roztoku nebo nekonečnou vzájemnou rozpustnost. Rozpustnost v pevné fázi drasticky klesá se snižující se teplotou a v pevné fázi dochází ke komplexním fázovým změnám. atd., takže dopad na vlastnosti mědi se velmi liší.
3. Slitinové prvky
Vliv na vodivost slitin mědi
1. Vodík
Vodík a měď netvoří hydridy. Rozpustnost vodíku v kapalné a pevné mědi se zvyšuje s rostoucí teplotou, zejména v kapalné mědi, která má velkou rozpustnost. Když měď tuhne, vodík vytváří v mědi póry, což způsobuje, že měděné produkty zkřehnou. V pevné mědi existuje vodík v protonovém stavu a elektrony vodíku vyplňují orbitaly S-vrstvy atomů mědi a vytvářejí protonový pevný roztok. Ačkoli čistý vodík má malý vliv na vlastnosti mědi, vodík je škodlivý pro měď a slitiny mědi. Kyslík-obsahující měď způsobí při žíhání ve vodíku trhliny. Různé prvky mají různý vliv na rozpustnost vodíku v mědi. Mezi nimi prvky jako Ni a Mn zvyšují rozpustnost, zatímco prvky jako P a Si rozpustnost snižují. Obsah vodíku v náplni lze řídit zkrácením doby tavení, úpravou složení a použitím povrchové vrstvy uhelného povlaku a dalších metod ke snížení obsahu vodíku v mědi.
2. Kyslík
Kyslík je v procesu výroby mědi nevyhnutelný a jeho vliv je také velmi důležitý. Kromě velmi malého množství pevného roztoku v mědi existuje ve formě Cu2O. Oxid měďnatý není pevný-rozpustný v mědi a tvoří eutektickou strukturu Cu+Cu2O, která je distribuována na hranicích zrn. Eutektická reakce je: L obsahující kyslík 0,39 % ---- obsahující kyslík 0,01 % + Cu2O, v hypoeutektické mědi Obsah kyslíku v mědi je přímo úměrný množství eutektika a obsah kyslíku v mědi lze přesně změřit porovnáním se standardními snímky pod mikroskopem.
Vliv kyslíku na vlastnosti mědi a slitin je komplexní. Stopová množství kyslíku mají malý vliv na elektrickou vodivost a mechanické vlastnosti mědi. Průmyslová měď má vysokou elektrickou vodivost. Důvodem je, že kyslík jako detergent dokáže z mědi odstranit mnoho prvků. Do strusky se dostávají škodlivé nečistoty ve formě oxidů, zejména prvků jako arsen, antimon a vizmut. Elektrická vodivost mědi obsahující malé množství kyslíku může dosáhnout 100 % až 103 % IACS. Vysoce čistá měď, jako je 6N měď, může přežít v kryogenních podmínkách. Hodnota odporu je poměrně nízká.
Obsah kyslíku v mědi používané v elektrických vakuových komponentech by měl být přísně kontrolován. Důvodem je, že elektrická vakuová zařízení musí být zapouzdřena do vodíku. Přítomnost vodíku v mědi způsobí vodíkové onemocnění a způsobí poškození zařízení v prostředí vysokého vakua.
Při tavení mědi a slitin mědi by měla být obecně provedena dezoxidace. Mezi deoxidační činidla patří fosfor, bor, hořčík atd., které se přidávají ve formě mezislitin. Fosfor je nejúčinnějším deoxidačním činidlem, ale zbytkové množství fosforu by mělo být přísně kontrolováno, protože může výrazně snížit elektrickou vodivost mědi a slitin.
3. Antimon, vizmut, síra, telur, selen
Pevná rozpustnost těchto prvků v mědi je extrémně malá a při pokojové teplotě jsou v mědi v podstatě nerozpustné. Existují ve formě kovových sloučenin a jsou distribuovány na hranicích zrn. Mají malý vliv na elektrickou a tepelnou vodivost mědi, ale vážně zhoršují plasticitu mědi a slitin. Výkon zpracování, jeho obsah by měl být přísně kontrolován a národní normy stanoví, že by neměl překročit 0,005 %; protože měď obsahující tyto prvky má dobré řezné vlastnosti, používá se také ve strojírenských a technických kruzích, jako je chromová měď, kterou lze použít jako vakuový spínač a jistič. Kontakty spínače zabraňují přilnutí kontaktů spínače při přerušení obvodu. Obsah bismutu ve vizmutové mědi může být až 0,5 % až 1,0 %; tellur-slitina mědi obsahující 0,15 % až 0,5 % teluru může být použita jako vysoce vodivá, -snadno{12}}řezatelná nerezová ocel Kyslíkovou měď lze zpracovat na přesné elektronické součástky. Jako speciální-slitinu mědi lze tyto prvky přidat, ale technologie zpracování je speciální a lze použít metody jako vytlačování pláště, vytlačování za studena, odlévání a prášková metalurgie.
4. Arsen, bór
Arsen má vysokou rozpustnost v pevné fázi v mědi a obsah v pevném roztoku může dosáhnout 6,8 % až 7,0 %. Přítomnost arsenu v mědi silně snižuje její elektrickou vodivost a tepelnou vodivost. Obecně se přidává jako modifikátor, zejména pro mosaz. Ještě cennější jsou kondenzátorové slitiny. Použití kondenzátorových trubek v tepelných elektrárnách a lodích za posledních 100 let ukázalo, že mosaz obsahující 0,1 % až 0,15 % arsenu může zabránit odzinkování korozi mosazi a vyřešit problém mosazných kondenzátorových trubek. Předčasný únik je fatální problém, takže různé materiálové normy stanoví, že je nutné přidat arsen. Zkušenosti ukazují, že trubice kondenzátoru -bez arzenu HSn70-1 často prosakují během prvních 2 až 3 let používání. Po přidání arsenu se životnost může zvýšit na 15 až 20 let, což se nazývá velký technologický pokrok ve výzkumu slitin mědi. Důvodem, proč arsen může zabránit korozi odzinkování mosazi, je to, že mnoho studií ukázalo, že arsen může snížit elektrodový potenciál mědi, a tím snížit sklon k elektrochemické korozi. Vzhledem k tomu, že oxidy arsenu znečišťují životní prostředí a jsou škodlivé pro lidské tělo, továrny, které taví slitiny, by měly mít zvláštní opatření na ochranu životního prostředí a ochranná opatření; arsen by měl být přidáván ve formě předslitin a obsah arsenu v předslitinu arsen-měď může dosáhnout 15 % až 30 %.
Bór má nízkou rozpustnost v pevných látkách v mědi a obecně se používá jako deoxidační činidlo. Zbývající bor může zjemnit zrna. Lidé zjistili, že efekt zhoršení je velmi významný. Přidání 0,01 % až 0,04 % boru ke slitinám mosazi s přídavkem arsenu{5}} má za následek lepší ochranu proti odzinkování a korozi mosazi. Oxid boritý je vynikající krycí činidlo při tavení slitin mědi a je široce používán. Bór se také běžně přidává do měděných svařovacích materiálů, aby se zabránilo oxidaci svařovacího kovu.
5. Fosfor
Jak teplota klesá, množství tuhého roztoku fosforu v mědi rychle klesá a dosahuje 0,6 % při 300 stupních a 0,4 % při 200 stupních. Fosfor rozpuštěný v mědi výrazně snižuje její elektrickou vodivost. Vodivost měkké pásky obsahující P0,014 % je 94 % IACS. Vodivost P0,14 % je pouze 45,2 %. Fosfor je nejúčinnější a nejlevnější{12}}deoxidátor. Přítomnost stopových množství může zlepšit tekutost taveniny, zlepšit svařitelnost a odolnost mědi a slitin proti korozi a zvýšit teplotu proti měknutí. Proto je fosfor také hlavní složkou mědi. A cenné aditivní prvky ve slitinách, slitinách fosforové mědi obsahující P0,015 % až 0,04 % jsou široce používány při výrobě stavebních vodovodních trubek, chladicích a klimatizačních tepelných trubek a lodních trubek s mořskou vodou; Desky a pásy ze slitiny mědi s nízkým -fosforem se používají v Měděné pásy s olovem rámů integrovaných obvodů, které se široce používají v elektronickém a chemickém průmyslu, také používají velké množství slitin mědi s nízkou{20}}věrností; slitiny fosforu a mědi s eutektickým složením jsou vynikající svařovací materiály. Vysoce-slitiny mědi mají superplasticitu při 580 až 620 stupních a lze je ohřívat. Svařovací drát extrudovaný na 3~5 mm je důležitým materiálem pro svařování mědi a slitin mědi, oceli a měděných dílů.
6. Olovo
Olovo není v mědi-rozpustné v pevném stavu a jeho rozpustnost v tuhém stavu ve slitinách mědi je také velmi malá. S mědí tvoří tavnou eutektickou strukturu. Pro měď obsahující 0 až 38 % olova je tekuté olovo nemísitelné s tekutou mědí a tuhne. Vytvoří se monokrystalická struktura; v pevném stavu je olovo distribuováno v jednoduchém stavu v mědi a může být distribuováno uvnitř zrna a na hranici zrna. Když slitina mědi obsahující olovo prochází fázovou změnou nebo rekrystalizací, může být olovo na hranici zrn přeneseno na hranici zrn. Uvnitř. Olovo nemá významný vliv na elektrickou a tepelnou vodivost mědi a slitin, ale může zlepšit obrobitelnost. Částice olova jsou pevnou fází, což je měkká fáze požadovaná pro ložiskové materiály. Proto jsou měď{11}}obsahující olovo a slitiny cenné a snadno{12}}obrobitelné-materiály. Ložiskové materiály jsou na trhu populárnější kvůli jejich nízké ceně. Mosaz-obsahující olovo je široce používána. Čím menší jsou částice olova, tím rovnoměrnější je rozložení a tím lepší výkon. Olovnatou měď a slitiny lze použít jako litou nebo lisovanou. Olověná mosaz je jednofázová{20}}při vysokých teplotách (nad 500 stupňů), má vynikající zpracovatelnost za tepla a odolá velké tepelné deformaci. Je to však fáze a fáze a+ při pokojové teplotě. Má vysokou odolnost proti deformaci a špatnou plasticitu při deformaci za studena. , Nadměrná rychlost zpracování způsobí praskliny ve slitinovém materiálu.
S rozvojem vědy a technologie se obsah olova v běžné olověné mosazi zvýšil z 0,8 % na 2,5 % na více než 5 % a neustále se vyvíjí nové olovo-obsahující červenou měď, mosaz, bronz a bílou měď. Zejména je třeba zdůraznit, že slitiny mědi-obsahující olovo jsou extrémně přizpůsobivé surovinám a lze je přímo vyrábět pomocí recyklované mědi, což je pro podniky zpracovávající měď velmi důležité.
7. Železo, zirkon, chrom, křemík, stříbro, berylium, kadmium
Společným znakem těchto sedmi kovových prvků je, že mají omezenou rozpustnost v pevném stavu v mědi a jejich rozpustnost v pevném stavu se drasticky mění se změnami teploty. Když po dokončení krystalizace slitiny začne teplota klesat, začíná také jejich rozpustnost v tuhém stavu v mědi. Ubývání a srážení z pevné fáze ve formě sloučenin kovů nebo elementárních prvků. Když jsou tyto prvky pevné rozpuštěné v mědi, mohou výrazně zlepšit její pevnost a mají účinek zpevňující pevný roztok. Když se vysrážejí z pevné fáze, dochází k disperznímu zpevnění. V důsledku toho byly obnoveny vlastnosti elektrické a tepelné vodivosti. Jsou to typické slitiny mědi -zpracované stárnutím. Kalením (950~980 stupňů, kalení vodou) a stárnutím (450~550 stupňů, 2-4h) lze získat vlastnosti vysoké pevnosti a vysoké elektrické vodivosti. Stopové množství stříbra výrazně nesnižuje elektrickou vodivost a tepelnou vodivost mědi, ale může výrazně zvýšit teplotu rekrystalizace, odolnost proti deformaci a odolnost proti opotřebení. Je široce používána v motorových komutátorech a v poslední době při výrobě trolejových drátů pro vysokorychlostní vlaky. . Měď má tu vlastnost, že při nárazu nevytváří jiskry a je důležitým materiálem pro letecké přístroje. Protože je kadmium toxické a znečišťuje životní prostředí, jeho využití se snižuje. Berylliová měď je nejpružnější materiál. Nejvýrazněji měď zpevňuje beryllium. Síla beryliové mědi po tepelném zpracování může dosáhnout 4 až 5násobku pevnosti čisté mědi.
Železo dokáže zjemnit zrna a zlepšit vlastnosti mědi a slitin. V prostředích vyžadujících antimagnetické vlastnosti by měl být obsah železa přísně kontrolován, obecně pod 0,003 %.
Slitiny zirkonia a chrómu-mědi mají vysokou elektrickou vodivost, pevnost a dobrou odolnost proti měknutí. Jsou to nejlepší elektrodové slitiny a mají důležité aplikace v leteckých motorech.
Silikonový bronz má vysokou pevnost a odolnost proti opotřebení. Železo, zirkonium a chrombronz jsou nejnovějšími slitinami mědi s vysokou-pevností a vysokou-vodivostí a mají důležité aplikace při výrobě elektrod.
Slitiny železa, křemíku, zirkonia a chrómu-mědi se staly základem slitin mědi pro olověné rámečky integrovaných obvodů a výzkum složení a vlastností jejich slitin je velmi aktivní.
8. Zinek, cín, hliník, nikl
Společným rysem těchto čtyř prvků je, že mají vysokou rozpustnost v pevném stavu v mědi, která je 39,9 %, 15,8 % a 9,4 %. Nikl je navzájem neomezeně rozpustný. Tvoří souvislý pevný roztok s mědí a mají širokou jednofázovou- oblast. Mohou výrazně zlepšit mechanické vlastnosti a korozní odolnost mědi, ale také snížit elektrickou a tepelnou vodivost mědi. Ve srovnání s jinými kovovými materiály jsou stále vynikající elektrické a tepelně vodivé materiály. S mědí tvoří cenné slitiny, které lze rozdělit na mosaz, bronz a slitiny bílé mědi, tvořící základ obrovského slitinového systému. Tyto slitiny mají vynikající komplexní vlastnosti. Například mosaz má vysokou pevnost, odolnost proti opotřebení, odolnost proti korozi, vysokou tepelnou vodivost a nízkou cenu; bronz má vysokou pevnost, odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi; bílá měď má extrémně dobrou odolnost vůči drsné kvalitě vody a korozi mořské vody. Všechny tyto výhody jsou dalšími výhodami. Kovové materiály nelze vyměnit.
9. Prvky vzácných zemin
Prvky vzácných zemin jsou obecně téměř nerozpustné v mědi, ale malé množství kovů vzácných zemin, ať už přidaných samostatně nebo ve směsi, jsou prospěšné pro mechanické vlastnosti mědi a mají malý vliv na elektrickou vodivost mědi. Tento typ prvku může tvořit sloučeniny s vysokým -bodem tání- s nečistotami, jako je olovo a vizmut v mědi. Malé kulovité částice jsou rovnoměrně rozmístěny v zrnech, zjemňují zrna a zlepšují plasticitu oceli při vysokých-teplotách. Přidání 0,008 % smíšené vzácné zeminy do mědi může výrazně zlepšit procesní vlastnosti mědi; při přidání méně než 0,1 % Y se mechanické vlastnosti a procesní vlastnosti mědi zlepší; mechanické vlastnosti slitin mědi obsahující 0,01 % ~ 0,15 % La Její výkon, elektrická vodivost a teplota odolnosti proti měknutí jsou lepší než u slitiny Cu-0,15Ag a používá se v průmyslu.
10. Žáruvzdorné kovy a jiné kovy
Prvky jako wolfram, molybden, niob, uran a plutonium nejsou téměř pevně rozpustné v mědi, zatímco titan, zirkonium, chrom, kobalt a další prvky jsou pevně rozpustné v mědi v malých množstvích, ale všechny zušlechťují měděná zrna v různé míře a zvyšují její teplotu rekrystalizace. neutralizuje škodlivé účinky některých tavitelných nečistot, což je prospěšné pro zlepšení plasticity při vysokých-teplotách.
Slitiny mědi obsahující malá množství zirkonia (Cl5000, C15100, C18100), kobaltu (C17110, C17500) a chrómu (C18400, C18200, C18500) se používají v průmyslu a staly se dobrými elektrickými materiály.
