銅是一種過渡元素,化學符号Cu,英文copper,原子序數29。
純銅是柔軟的金屬,表面剛切開時為紅橙色帶金屬光澤,單質呈紫紅色。
銅的延展性好,導熱性和導電性高,因此在電纜和電氣、電子元件是最常用的材料,也可用作建築材料,可以組成衆多種合金。
銅合金機械性能優異,電阻率很低,其中最重要的數青銅和黃銅。此外,銅也是耐用的金屬,可以多次回收而無損其機械性能。二價銅鹽是最常見的銅化合物,其水合離子常呈藍色,而氯做配體則顯綠色,是藍銅礦和綠松石等礦物顔色的來源,曆史上曾廣泛用作顔料。
銅質建築結構受腐蝕後會産生銅綠(堿式碳酸銅)。裝飾藝術主要使用金屬銅和含銅的顔料。銅是人類最早使用的金屬之一。早在史前時代,人們就開始采掘露天銅礦,并用獲取的銅制造武器、工具和其他器皿,銅的使用對早期人類文明的進步影響深遠。
銅是一種存在于地殼和海洋中的金屬。銅在地殼中的含量約為0.01,在個别銅礦床中,銅的含量可以達到35。自然界中的銅,多數以化合物即銅礦石存在。銅的活動性較弱,鐵單質與硫酸銅反應可以置換出銅單質。銅單質不溶于非氧化性酸。
銀銅合金是指以銅為主要合金元素的銀合金。為了改善性能,往往還加入鎳、铍、锂、釩等元素。主要用作電接點材料和釺焊料。
銀銅合金中的銅含量不同,顔色也不同,從銀白經玫瑰紅到紅色。結晶細緻,無脆性,耐磨性比純銀好。其突出特點是抗硫化物能力強。
用作電接點材料的有AgCu5、AgCu7.5、AgCu10、AgCu15、AgCu20、AgCuNi20-2、AgCu25等。具有較好的力學性能、耐磨性和抗熔焊性,主要用作高壓、大電流繼電器接點以及輕、中負荷回路中的電接點,用作釺焊料的主要有AgCu7.5、AgCu25、AgCu28、AgCu55等,以AgCu28應用最廣。具有良好的導電性、流動性和浸潤性,廣泛用于電真空工業。由于在高溫下長期載荷的抗力不大,隻适于釺焊工作溫度低于400℃的零件。銀銅合金還常用作硬币和裝飾品。用作硬币的合金有AgCu7.5、AgCu8、AgCu10等;用作裝飾品的有AgCu8.4、AgCu12.5等。
銀銅合金加工産品化學成份
銀銅合金的硬度比銀高,其導電、導熱性能比其他系合金好,而且價格低廉。這種合金包括觸頭材料已在實際中廣泛應用。銀銅合金的牌号很多,92.5%銀銅合金稱為貨币銀合金,90%銀銅合金稱為鑄币銀合金,71.9%銀銅稱為共晶合金,10%銀銅合金稱為硬銀。
在小電流的使用領域内,該系合金可用作微電機的換相器和旋轉開關等滑動觸頭,在電流較大的使用領域内,可用于接觸壓力大以及有油保護的裝備中。銀銅合金的代表組成是95%銀銅、92.5%銀銅、90%銀銅、60%銀銅和5%銀銅合金等。
如下圖所示的平衡相圖,銀和銅是具有互相固溶界限的共晶型合金。在圖中AE,CE是液相線,AB,CD是固相線,BED是共晶反應線,E是共晶點,BF,DG表示溶解度曲線,α(Ag)相和β(Cu)相的最大固溶度是B和D。
Ag-Cu相圖
銅能強化銀,并使熔點和導熱性能顯著降低。銅在銀以固熔體形式存在時,對合金的耐腐蝕性能影響不大。含7.5%~l0%Cu的合金,在705~732℃固熔處理後,淬水,再在280℃時效2h或在300℃時效1h,可使合金顯著強化。如果合金先在氧或含氧氣氛中加熱,然後在氫氣中加熱,就會産生“氫脆”現象。合金中的氧化銅也會降低合金的塑性。銀一銅合金有偏析現象,添加适量的鎳,可以有效降低合金的偏析。如Ag78Cu20Ni2合金比相應的銀一銅合金具有較高的耐腐蝕性能和耐磨性能,少量的鎳可提高合金的浸潤性,是首飾加工中應用較廣的焊料合金(Ag75Cu24.5Ni0.5,Ag71.5Cu28Ni0.5,Ag71.15Cu28.1Ni0.75等)。銀一銅合金中加入少量的礬元素,可顯著提高合金的硬度和強度,如Ag89.6Cu10V0.4合金。尤其是可提高對硫化氫、二氧化硫及濕熱氣氛的抗腐蝕性能。
銀銅合金性能
英貨币銀(Sterling silver) 。最廣泛應用于制造裝飾品的銀是英貨币銀,它是一種由92.5%銀和7.5%銅所組成的合金,有時用某些其他的賤金屬來代替部分或全部的銅。所含的這些銅量能使合金的硬度遠遠大于純銀,因此,它更能接受一般使用面不損壞。在英國,貨币銀是一種作為銀币的标準合金,它的組成規格的确定至少遠在公元1300年以前,因此,它是确定組成的最古老合金。
當溫度構為780℃時,銅在銀中最大的溶解度是8.8%,但當溫度構為750℃時就變為小于7.5%,而在更低溫度時溶解度更小。因此,英貨币銀是在溫度600~700℃之間進行熱加工的一種雙重合金(duplex alloy),其中少量富集銅的相分布在整個富集銀的母體中。因為在不同溫度下銅在銀中具有不同的溶解度,所以英貨币銀合金能夠沉澱硬化。但是,通常井不用這種方法使英貨币銀物品硬化。對于并多用途所需要的合金,在一般泠加工情況下所得到的硬度是适用的。
焊接合金(焊接劑)婦钔銀相當大量地用于制成焊接合金,這類合金主要是由銀、銅和鋅組成的三元合金。銀的組成範圍可從10至80%,銅從15至50%,鋅從5至40%。這些合金的熔點多數在650~775℃之間。有時加入镉或錫以生成一種熔點更低的合金。銀焊接合金在工業上用以焊接那些金屬,即當采用銅焊合金需要更高的焊接溫度時,會使焊接處的金屬産生過度的顆粒生長或其他有害效應。 [4]
銀的低接觸電阻和高電導性能使它成為電接觸器材中一種極需要的金屬,但如接觸電壓很高或有電弧發生時,純銀做的接觸器的壽命就不長。銀與各種非金屬和難熔金屬所組成的一系列物質,已發展為大功率的電接觸器材。這些物質實質上并不是合金,因為各組分間并不互相溶解。它們是用粉末冶金技術制備的,也即由各組分的細小粉末的混合物經緊壓和燒結而制成。組分為銀和鎢、銀和钼、銀和鎳、銀和石墨、銀和氧化镉以及銀和氧化鉛等的物質用作電接觸器材。它們的接觸電阻一般稍高于鈍銀,但是它們在苛刻條件下所受到的凹陷或粘結則遠小于純銀。
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