各杂质元素对铜的影响——检测中心课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,精选ppt,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,各杂质元素对铜的影响,1,精选ppt,各杂质元素对铜的影响1精选ppt,主要内容,一、纯铜的简单介绍,二、各杂质元素对铜的影响,2,精选ppt,主要内容一、纯铜的简单介绍2精选ppt,一、纯铜的简单介绍,铜由于具有一系列的优良性能：高电导率和热导率，强的抗腐蚀性能，优良的加工成型性能和强度适中等，获得广泛的应用。铜的最突出的优点是,导电性和导热性,好，其导电性在各种元素中仅次于银而居第二位，是电机、电器工业中重要的导电材料。（工业纯金属的导电、导热性由高到低的顺序为：银、铜、铝、镁、锌、镉、钴、铁、铂、锡、铅、锑。）,含铜量在,99.50,以上的新制工业纯铜呈玫瑰红色，表面被氧化而生成氧化铜薄膜后呈紫红色，故一般称工业纯铜为,紫铜,。,工业上按含氧量和生产方法的不同将纯铜分为,低氧铜和无氧铜,两大类。低氧铜按所含杂质的多少分为四级，编号方法为是以“T”（铜的汉语拼音字头）为首，后面再附以级别数字，有T1、T2、T3三种，数字越大，则纯度越差；无氧铜字母则为“TU”，有TU1、TU2两种。,3,精选ppt,一、纯铜的简单介绍 铜由于具有一系列的优良性能,一、纯铜的简单介绍,纯铜加工产品用汉语拼音字母“,T,”加顺序号表示。,黄铜、青铜、白铜分别以汉语拼音字母,H、Q、B,表示。,黄铜是由,铜和锌,所组成的合金，由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜。黄铜常被用于制造阀门、水管、空调内外机连接管和散热器等。普通黄铜用“,H,”加铜含量平均数表示，如H68即铜的平均含量为68%的黄铜。,青铜是由,铜和锡,所组成的合金，是金属治铸史上最早的合金。用大写拼音字母“,Q,”加第一个主合金元素符号及除铜以外的成分字组表示。,白铜是由,铜和镍,所组成的合金，呈银白色，有金属光泽，故名白铜。铜镍之间彼此可无限固溶，从而形成连续固溶体，镍含量越高，颜色越白。用大写拼音字母“,B,”加镍含量表示，如 B30 即平均镍含量为 30%的白铜。,4,精选ppt,一、纯铜的简单介绍 纯铜加工产品用汉语拼音字母,一、纯铜的简单介绍,铜的机械性能：,软态铜：,b,200,240MPa，硬度3545HB，50%，达75%。,硬态铜：,b,350400MPa，硬度110130HB，6%。,铜为面心立方晶格，滑移系多，变形易，退火态铜不经中间退火可压缩8595%而不产生裂纹。纯铜在500600呈现“中温脆性”，热加工需在高于脆性区温度下进行。,所有杂质和加入元素，不同程度降低铜的导电、导热性能。固溶于铜的元素（除Ag、Cd外）对铜的导电、导热性降低较多，而呈第二相析出的元素则对铜的导电、导热性降低较少。,Ti、P、Si、Fe、Co、As、Be、Mn、Al强烈降低Cu导电性。,5,精选ppt,一、纯铜的简单介绍 铜的机械性能：5精选ppt,一、纯铜的简单介绍,名称,数值,名称,数值,原子量,63.64,体积电阻率（20），10,5,cm,1.673,结晶,面心立方,电阻温度系数（20），1/,0.0043,晶格常数，10,-10,m,3.6147,导电率（20），%IACS,软：100,102,硬：96,98,密度（0），g/cm,3,8.93,抗拉强度，N/mm,2,软：195以上,硬：345以上,熔点，,1083,弹性模数，kN/mm,2,136.5,线膨胀系数（20），10,-6,/,17,质量磁化率，10,-6,-0.086,热传导率（20），W/m,k,394,比热（20），J/（Kg,k）,384.9,电工用铜的物理性能,6,精选ppt,一、纯铜的简单介绍名称数值名称数值原子量63.64体积电阻率,一、纯铜的简单介绍,纯铜一般典型的物理性能,性能,加工铜,退火铜,铸造铜,弹性极限（MPa）,280300,2050,屈服点（MPa）,340350,5070,抗拉强度（MPa）,370420,220240,170,伸长率（%）,46,4550,断面收缩率（%）,3545,6575,布氏硬度（HBS）,11001300,350450,400,剪切强度（MPa）,210,150,冲击韧性（J）,1618,抗压强度（MPa）,1570,7,精选ppt,一、纯铜的简单介绍纯铜一般典型的物理性能性能加工铜退火铜铸造,T1、TU1牌号铜线坯的化学成分（GB/T 3952-2008）,元素组,杂质元素,质量分数/%，不大于,元素组总质量分数/%，不大于,1,Se硒,0.000 2,0.000 30,0.000 3,Te碲,0.000 2,Bi铋,0.000 2,2,Cr铬,-,0.001 5,Mn锰,-,Sb锑,0.000 4,Cd镉,-,As砷,0.000 5,P磷,-,3,Pb铅,0.000 5,0.000 5,4,S硫,0.001 5,0.001 5,5,Sn锡,-,0.002 0,Ni镍,-,Fe铁,0.001 0,Si硅,-,Zn锌,-,Co钴,-,6,Ag银,0.002 5,0.002 5,杂质元素总质量分数/%,0.006 5,注：T1的氧含量应不大于0.040%；TU1的氧含量应不大于0.0010%。,8,精选ppt,T1、TU1牌号铜线坯的化学成分（GB/T 3952-200,T2、TU2牌号铜线坯的化学成分（GB/T 3952-2008）,Cu+Ag不小于,杂质元素，不大于,As砷,S锑,Bi铋,Fe铁,Pb铅,Sn锡,Ni镍,Zn锌,S硫,P磷,99.95,0.001 5,0.001 5,0.000 6,0.002 5,0.002,0.001,0.002,0.002,0.002 5,0.001,注：T2的氧含量应不大于0.045%；TU2的氧含量应不大于0.002 0%,9,精选ppt,T2、TU2牌号铜线坯的化学成分（GB/T 3952-200,组别,代号,化学成分（%）（GB/T 5231-2012）,Cu+Ag,P,Ag,Bi,Sb,As,Fe,Ni,Pb,Sn,S,Zn,O,纯铜,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,T2,99.90,0.001,0.002,0.002,0.005,0.005,0.005,T3,99.70,0.002,0.01,无氧铜,TU1,99.97,0.002,0.001,0.002,0.002,0.004,0.002,0.003,0.002,0.004,0.003,0.002,TU2,99.97,0.002,0.001,0.002,0.002,0.004,0.002,0.004,0.002,0.004,0.003,0.003,10,精选ppt,组别代号化学成分（%）（GB/T 5231-2012）Cu+,二、各杂质元素对铜的影响,杂质及微量合金元素的分类及其对铜导体综合性能的影响见下表。任何杂质元素都不同程度的降低铜的电导率和热导率。固溶元素（,Cd、Ag例外,）的影响最大。,分类,元素,组织特性,对铜性能的影响,固溶于铜的杂质及微量元素,铬、锰、铁、钴、镍、银、锌、镉、硅、锡、磷、锑、砷等,其中,镍,、,锰,还与铜无限固溶。,固溶体,都不同程度地,提高,铜的硬度和强度，同时实际,不降低,铜的加工塑性；,都不同程度地,降低,铜的导电性和导热性；其中以磷、铁、硅、砷等降低最多，锑、锰、镍等次之，而银、铬、镉、锌等降低较少。降低电导率较少的元素，有的还常用作高强、耐磨、耐热的导电铜材。,固溶解释,固溶体指的是物质一定结晶构造位置上离子的互相置换，而不改变整个晶体的结构及对称性等。但微观结构上如结点的形状、大小可能随成分的变化而改变。,11,精选ppt,二、各杂质元素对铜的影响 杂质及微量合金元素的分类及,二、各杂质元素对铜的影响,分类,元素,组织特性,对铜性能的影响,很少固溶,于铜，并与铜形成易溶熔晶的杂质及微量元素,铅、铋等,铜加铅或铋的共晶,铅、铋呈易溶共晶分布的铜的晶界，热压时易开裂；,铋还降低铜的室温塑性，使铜“冷脆”。,铅、铋对铜的导电、导热性影响不大，铅可改善铜的可切削性。,接上表,几乎,不固溶,于铜，并与铜形成熔点较高的脆性化合物的杂质及微量元素,氧、硫、硒、碲等,在铜的晶粒边界含有Cu,2,O，或Cu,2,S，或Cu,2,Se，或Cu,2,Te等脆性化合物的共晶。,降低铜的塑性。,对铜的导电、导热性影响不大。硒、碲均提高铜的切削性。,12,精选ppt,二、各杂质元素对铜的影响分类元素组织特性对铜性能的影响很少固,二、各杂质元素对铜的影响,1、氧O的影响,氧几乎不固溶于铜,。含氧铜凝固时，氧以（Cu+Cu,2,O）共晶体的形式析出，分布于铜的晶界上。氧能与较多杂质元素反应，把这些元素从铜固溶体中析出来，阻止了它们对可退火性的影响和减少了它们对导电性的影响程度，氧的存在也能使铜中的氢反应，从而去除铜中所含的氢。但共晶中的化合物Cu,2,0硬而脆，以粒状形态分布于铜晶粒内或晶界上，致使金属发生“冷脆”，冷变形产生困难。,13,精选ppt,二、各杂质元素对铜的影响1、氧O的影响13精选ppt,二、各杂质元素对铜的影响,1、氧O的影响,氧对铜的力学性能影响见下表。由下表可知，氧能稍微提高铜的强度，但降低铜的塑性和疲劳极限，氧对铜的电导率影响不大。,材料状态,氧含量,/%,抗拉强度/MPa,伸长率,/%,电导率/%LACS,疲劳强度510,7,次,/MPa,700,退火30min,0.016,0.040,0.060,0.090,0.170,0.360,228,225,228,232,242,260,54,50,56,53,49,55,101.4,101.6,101.5,100.6,99.0,99.2,77,94,91,84,77,77,冷状态,0.036,0.049,0.094,0.220,263,263,267,288,30,29,27,27,99.6,98.9,97.9,94.6,130,123,134,120,14,精选ppt,二、各杂质元素对铜的影响1、氧O的影响材料状态氧含量抗拉强度,二、各杂质元素对铜的影响,氧与其他杂质共存时则影响极为复杂，例如微量氧可氧化高纯铜中的痕量杂质Fe、Sn、P等，提高铜的电导率；若杂质含量较多时，则氧的这种作用就显不出来。氧能部分削弱Sb、Cd对铜导电性的影响，但不改变As、S、Se、T、Bi等对铜电导性的影响。,工业中还生产出一种不含氧的紫铜，即为无氧铜。无氧铜具有较高的导电性、延展性和气密性，低氢脆倾向，在电力电子领域受到青睐，如制作电线电缆、电机换向器、高真空电子装置等。有些紫铜还特意保留一定量的氧，方面它对铜性能的影响不大，另一方面Cu,2,O可与Bi、Sb、As等杂质起反应，形成高熔点的球状质点分布于晶粒内，消除了晶界脆性。,1、氧O的影响,15,精选ppt,二、各杂质元素对铜的影响 氧与其他杂质共存时则影响极,二、各杂质元素对铜的影响,2、氢H的影响,氢在固态铜中形成间隙式固溶体，可提高铜硬度。,氢在液态与固态铜中的溶解度均随着温度的升高而增大。含氧铜在氢气氛中退火时，氢可与铜中的Cu,2,O反应，产生高压水蒸气，使铜破裂，俗称“,氢病,”。,CO也能使Cu,2,O中的Cu还原，生成高压CO,2,使铜破裂，但不像氢那样敏感。氢病的发生与危害程度与温度有关。在150时，因水蒸气处于凝聚状态，不引发氢病，在400氢气中只能停放70h。以Mg或B脱氧的铜不发生氢病。,氢在凝固与固态铜中的溶解度均随着温度的升高而增大。（见下表）,温度,400,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,溶解度,0.06,0.16,0.30,0.49,0.72,1.08,1.58,6.3,8.1,10.0,11.8,13.6,16,精选ppt,二、各杂质元素对铜的影响2、氢H的影响 氢在固态铜中,二、各杂质元素对