銅の分類と応用分野

1.一般的な分類：真ちゅうは銅と亜鉛で構成される合金です。白銅は銅とニッケルの合金です。青銅は、銅と亜鉛とニッケル以外の元素で形成された合金です。主に錫青銅、アルミニウム青銅、その他の銅があります。銅含有量非常に高い銅、
その他の不純物の総含有量は1％未満です。
1.銅：
赤銅は純銅で、赤銅とも呼ばれます。純銅の密度は8.96、融点は1083℃です。導電性と熱伝導性に優れ、可塑性に優れており、高温・低温での加工が容易です。ワイヤー、ケーブル、ブラシ、火花用の電気腐食銅、および良好な導電性を必要とするその他の製品の製造に広く使用されています。
紫がかった赤にちなんで名付けられました。必ずしも純銅である必要はなく、材料や性能を向上させるために少量の脱酸元素などを添加することもあるため、銅合金にも分類されます。中国の銅加工材料は、通常の銅（T1、T2、T3、T4）、無酸素銅（TU1、TU2および高純度、真空無酸素銅）、脱酸銅（TUP、TUMn）、および小銅に分類できます。合金の量特殊銅（銅ヒ素、テルル銅、銀銅）の4つのカテゴリの要素。
銅の電気伝導率と熱伝導率は銀に次ぐもので、電気・熱機器の製造に広く使用されています。赤銅は、大気、海水、特定の非酸化性酸（塩酸、希硫酸）、アルカリ、塩溶液、さまざまな有機酸（酢酸、クエン酸）に対して優れた耐食性を備えており、化学産業で使用されています。 。また、銅は溶接性に優れており、冷間・熱可塑性加工により、さまざまな半製品や完成品に加工することができます。 1970年代には、赤銅の生産量は他の種類の銅合金の総生産量を上回りました。
赤銅の微量不純物は、銅の電気伝導率と熱伝導率に深刻な影響を及ぼします。その中で、チタン、リン、鉄、シリコンなどは導電率を大幅に低下させますが、カドミウム、亜鉛などはほとんど効果がありません。酸素、硫黄、セレン、テルルなどは銅への固溶度が非常に低く、銅と脆い化合物を形成する可能性があり、導電率への影響はほとんどありませんが、加工の可塑性を低下させる可能性があります。通常の銅を水素または一酸化炭素を含む還元性雰囲気で加熱すると、水素または一酸化炭素は粒子境界で酸化第一銅（Cu2O）と容易に反応して高圧水蒸気または二酸化炭素ガスを生成し、銅に亀裂。この現象は、銅の「水素病」と呼ばれることがよくあります。酸素は銅の溶接性に有害です。ビスマスまたは鉛と銅は低融点の共晶を形成し、銅を熱くもろくします。脆いビスマスは粒界に薄膜状に分布しているため、銅は冷間脆くなります。リンは銅の導電率を大幅に低下させる可能性がありますが、銅液の流動性を向上させ、溶接性を向上させることができます。適切な量​​の鉛、テルル、硫黄などは、機械加工性を向上させることができます。

2.真ちゅう
亜鉛を主成分とする銅合金は、美しい黄色をしており、総称して真鍮と呼ばれています。銅-亜鉛二元合金は、通常の真ちゅうまたは単純な真ちゅうと呼ばれます。 3元以上の真ちゅうは、特殊真ちゅうまたは複合真ちゅうと呼ばれます。亜鉛含有量が36％未満の真ちゅう合金は固溶体で構成されており、冷間加工性に優れています。たとえば、30％の亜鉛を含む真ちゅうは、一般に弾丸ケーシング真ちゅうまたは7-3真ちゅうとして知られている弾丸ケーシングを作るために一般的に使用されます。亜鉛含有量が36〜42％の真ちゅう合金は固溶体で構成されており、その中で最も一般的に使用されているのは亜鉛含有量が40％の真ちゅうです。通常の真ちゅうの性能を向上させるために、アルミニウム、ニッケル、マンガン、スズ、シリコン、鉛などの他の元素が追加されることがよくあります。アルミニウムは真ちゅうの強度、硬度、耐食性を向上させますが、可塑性を低下させます。シーホイールコンデンサーなどの耐食部品に適しています。
錫は真ちゅうの強度や海水の耐食性を向上させることができるため、ネイビーブラスと呼ばれ、船舶やプロペラの熱機器として使用されています。鉛は真ちゅうの切断性能を向上させることができます。このフリーカット真鍮は、時計の部品としてよく使用されます。真ちゅう製の鋳物は、バルブやパイプ継手の製造に一般的に使用されています。
最も単純な真ちゅうは、単純真ちゅうまたは通常の真ちゅうと呼ばれる銅-亜鉛二元合金であり、真ちゅうの亜鉛含有量を変えることにより、異なる機械的特性を持つ真ちゅうを得ることができます。真ちゅうの亜鉛含有量が高いほど、その強度が高くなり、可塑性がわずかに低くなります。業界で使用されている真ちゅうの亜鉛含有量は45％以下であり、亜鉛含有量がさらに高くなると、脆性が生じ、合金の性能が低下します。
真ちゅうに1％のスズを加えると、真ちゅうの海水や海洋の大気腐食に対する耐性が大幅に向上するため、「ネイビーブラス」と呼ばれています。錫は真ちゅうの切断性能を向上させることができます。鉛真ちゅうは、私たちが通常、簡単に切断できる国家標準の銅と呼んでいるものです。
鉛を添加する主な目的は、被削性と耐摩耗性を向上させることであり、鉛は真ちゅうの強度にほとんど影響を与えません。銅の彫刻も鉛真鍮の一種です。ほとんどの真ちゅうは、優れた色、作業性、延性を備えており、電気メッキや塗装が簡単です。
真ちゅうは次のように分けられます。
1）通常の真ちゅう銅と亜鉛からなる合金です。亜鉛含有量が39％未満の場合、亜鉛は銅に溶解して、単相真ちゅうと呼ばれる単相aを形成します。これは、冷間および熱間プレス処理に適した優れた可塑性です。亜鉛含有量が39％を超える場合、二相真ちゅうと呼ばれる単相および銅-亜鉛ベースのb固溶体があります。bは塑性を小さくし、引張強度を増加させ、高温にのみ適しています。プレス加工。コードは「H +数字」で表され、Hは真ちゅうを表し、数字は銅の質量分率を表します。たとえば、H68は、銅の含有量が68％、亜鉛の含有量が32％であることを示します。真ちゅう製の場合、ZH62などのコード名の前に「Z」という単語があります。 H90とH80は単相の金黄色であるため、まとめて金と呼ばれ、メッキ、装飾、メダルなどと呼ばれます。H68とH59は二重真ちゅうに属し、ボルト、ナットなどの電気機器の構造部品に広く使用されています。 、ワッシャー、スプリングなど。一般に、冷間変形処理用の単相真ちゅうと熱間変形処理用の二相真ちゅう。
2）特殊真ちゅう通常の真ちゅうに他の合金元素を加えた多成分合金を真ちゅうと呼びます。一般的に追加される元素は、鉛、スズ、アルミニウムなどであり、鉛真ちゅう、スズ真ちゅう、アルミニウム真ちゅうと呼ばれることがあります。合金元素を追加する目的。主に引張強度の向上と製造性の向上を目的としています。コード：「H +メインプラス元素記号（亜鉛を除く）+銅質量分率+メインプラス元素質量スコア+その他の元素質量スコア」。例：HPb59-1は、銅の質量分率が59％、​​鉛を含む主要元素の質量分率が1％、残りが亜鉛鉛真ちゅうであることを意味します。
3.キュプロニッケル
ニッケルを主な添加元素とする銅合金。銅-ニッケル二元合金は通常の白銅と呼ばれます。マンガン、鉄、亜鉛、アルミニウムなどの元素が添加された白銅合金は、複合白銅と呼ばれます。工業用のキュプロニッケルは、構造用銅ニッケルと電気用銅ニッケルの2つの主要なカテゴリに分類されます。銅ニッケル合金の構造は、優れた機械的特性と耐食性、そして美しい色が特徴です。この白銅は、精密機械、化学機械、船舶部品の製造に広く使用されています。電気技術的な白銅は、一般的に優れた熱電特性を備えています。マンガン銅、コンスタンタン、銅は、マンガン含有量の異なるマンガン白銅です。これらは、精密電気機器、バリスタ、精密抵抗、ひずみゲージ、熱電対などの製造に使用される材料です。
4.青銅もともと銅-スズ合金と呼ばれていましたが、真ちゅうと白銅以外の銅合金は青銅とも呼ばれ、青銅の名前の前に最初に追加された主要な元素の名前が付けられることがよくあります。錫青銅は、鋳造性能、減摩性能、機械性能に優れており、軸受、ウォーム歯車、歯車の製造に適しています。鉛青銅は、現代のエンジンや研削盤に広く使用されている軸受材料です。アルミニウム青銅は、強度が高く、耐摩耗性、耐食性に優れ、高負荷歯車、ブッシング、船舶用プロペラなどの鋳造に使用されます。ベリリウム青銅とリン青銅は、弾性限界が高く、導電性が高く、精密ばねの製造に適しています。および電気接触要素。ベリリウム銅は、炭鉱や石油貯蔵所で使用される火花を発生させない工具の製造にも使用されます。
スズ青銅は結晶化温度範囲が広く流動性が悪いため、緻密な収縮孔を形成することは容易ではありませんが、デンドライト偏析や分散収縮孔を形成することは容易です。鋳造収縮率が小さく、金型に非常に近い寸法の鋳造に有利であるため、鋳造に適しています。形状は複雑です。肉厚が厚い条件は、高密度で良好なシールが必要な鋳造には適していません。錫青銅は、優れた摩擦低減、反磁性、および低温靭性を備えています。錫青銅は、製造方法により、加圧加工錫青銅と鋳造錫青銅の2つに分類できます。
A.圧力処理された錫青銅
スズ含有量は一般に8％未満です。冷圧と高温圧力でプレートに加工し、ストリップ、ロッド、パイプなどのプロファイルを提供する必要があります。加工・硬化後、引張強度・硬度が上昇し、塑性が低下します。再焼鈍後、それは可塑性を改善するために、特に高い弾性限界を得るために、より高い引張強度を維持することができます。適切な機器には、一般に、耐食性および耐摩耗性の部品、弾性部品、耐磁性部品、すべり軸受、ブッシングなどが必要です。 Qsn4-3 Qsn6.5〜0.1が一般的に使用されます。 B.鋳造錫青銅はインゴットとして供給され、鋳造工場で鋳造品に鋳造されます。スライドベアリングやギアなど、複雑な形状であるが密度要件が低い鋳造に適しています。一般的に使用されるのはZQsn10-1ZQsn6-6-3です。
2）スズの代わりに特殊な青銅を他の元素と一緒に添加するか、スズを含まない青銅です。ほとんどの特殊な青銅は、錫青銅よりも高い機械的特性、耐摩耗性、耐食性を備えています。一般的に使用されているアルミニウム青銅（QAL7 QAL5）鉛青銅（ZQPB30）など。ニッケルを主成分とする銅基合金は銀白色で、白銅と呼ばれています。ニッケル含有量は通常10％、15％、20％であり、含有量が多いほど色は白くなります。銅-ニッケル二元合金は通常の白銅と呼ばれ、マンガン、鉄、亜鉛、アルミニウムを添加した銅-ニッケル合金は複合白銅と呼ばれます。純銅とニッケルは、強度、耐食性、抵抗、および熱電性を大幅に向上させることができます。工業用銅ニッケル合金は、さまざまな性能特性と用途に応じて、構造用銅ニッケル合金と電気銅ニッケル合金に分けられ、さまざまな耐食性と特殊な電気的および熱的特性を満たしています。次に、区別します。白銅、真ちゅう、赤銅（「紫銅」とも呼ばれます）、青銅（青灰色または灰色がかった黄色）は色と区別されます。
その中で、白い銅と真ちゅうは非常に簡単に区別できます。赤銅は純銅（不純物<1％）、青銅（他の合金成分の約5％）はわずかに区別が困難です。酸化されていない場合、赤銅は青銅よりも明るく、青銅はわずかに青みがかったまたは黄色がかっています。酸化後、赤銅は黒くなり、青銅は緑がかった（水の有害な酸化）またはチョコレートになります。
銅および銅合金の分類と溶接特性
（1）純銅：純銅はしばしば赤銅と呼ばれます。優れた導電性、熱伝導性、耐食性を備えています。純銅は、T1、T2、T3などの文字+ T}}（銅）で表されます。酸素含有量は非常に低く、0.01％以下の純銅は無酸素銅と呼ばれます。 TU1、TU2などのTU（銅フリー）で表されます。
（2）真ちゅう：亜鉛を主な合金元素とする銅合金を真ちゅうと呼びます。 + Hの真ちゅう; （黄色）はH80、H70、H68などを意味します。（3）ブロンズ：以前は銅とスズの合金はブロンズと呼ばれていましたが、現在は真ちゅう以外の銅の合金はブロンズと呼ばれています。一般的に使用されるのは、錫青銅、アルミニウム青銅、および敏感な青銅です。ブロンズは「Q」（緑）で表されます。
銅および銅合金の溶接特性は次のとおりです。
（1）融着・変形が難しい
（2）ホットクラックが発生しやすい
（3）気孔が発生しやすい銅および銅合金溶接は、主にガス溶接、不活性ガスシールド溶接、サブマージアーク溶接、ろう付けなどの方法を採用しています。銅および銅合金は熱伝導率が高いため、通常、溶接前に予熱し、大きなラインエネルギーで溶接する必要があります。タングステン水素アーク溶接はDC直接接続を採用しています。ガス溶接では、銅には中性火炎または弱炭化火炎を使用し、真ちゅうには亜鉛の蒸発を防ぐために弱酸化火炎を使用します。
補足：
1.銅の自然特性銅は、人類によって発見された最も初期の古代金属の1つです。人間は早くも3000年前に銅を使い始めました。自然界の銅は、天然銅、酸化銅鉱石、硫化銅鉱石に分けられます。天然銅と酸化銅の埋蔵量は少ないです。現在、世界の銅の80％以上が硫化銅鉱石から精製されています。この種の鉱石は銅含有量が非常に低く、一般に約2〜3％です。銅金属、元素記号CU、原子量63.54、比重8.92、融点1083Co。純銅はライトローズまたはライトレッドです。銅には、高い熱伝導率、強力な化学的安定性、高い引張強度、溶接の容易さ、耐食性、可塑性、延性など、多くの貴重な物理的および化学的特性があります。純銅を非常に細い銅線に引き込んで、非常に薄い銅箔を作ることができます。亜鉛、スズ、鉛、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウム、鉄、その他の金属と合金を形成できます。形成される合金は、主に3つのカテゴリに分類されます。真ちゅうは銅-亜鉛合金、青銅は銅-スズ合金、白銅は銅-コバルト-ニッケル合金です。
2.銅の精錬銅鉱山から採掘された銅鉱石は、選鉱後、銅精鉱または銅含有量の高い銅鉱石になります。銅精鉱は、精製された銅および銅製品になるために精製および精製される必要があります。
A.銅鉱石の処理業界で使用されている銅には、電解銅（99.9％〜99.95％の銅を含む）と精製銅（99.0％〜99.9％の銅を含む）の2種類があります。前者は、電気産業で特殊合金、ワイヤー、ワイヤーを製造するために使用されます。後者は、他の合金、銅管、銅板、シャフトなどの製造に使用されます。銅鉱石の分類と性質：銅製錬の原料は銅鉱石です。銅鉱石は3つのカテゴリーに分けることができます：
（1）黄銅鉱（CuFeS2）、斑岩（Cu5FeS4）、黄銅鉱（Cu2S）などの硫化鉱。
（2）赤銅鉱（Cu2O）、マラカイト[Cu2（OH）2CO3]、アズライト[2CuCO3・Cu（OH）2]、シリコンマラカイト（CuSiO3・2H2O）などの酸化物鉱石。
（3）天然銅。銅鉱石中の銅含有量は約1％（0.5％〜3％）であり、浮選法により鉱石中の脈石などの不純物の一部を除去でき、銅含有量が高い（8％〜35）ため、採掘価値があります。 ％）濃縮砂の。 b。銅製錬プロセス：銅鉱石から銅を製錬するプロセスは比較的複雑です。カルコパイライトを例にとると、まず、精鉱砂、フラックス（石灰石、砂など）と燃料（コークス、木炭、または無煙炭）を混合し、「密閉型」高炉に入れ、約1000°Cで製錬します。したがって、鉱石中の硫黄の一部はSO2（硫化物の場合）になり、ヒ素やアンチモンなどの不純物のほとんどはAS2O3やSb2O3などの揮発性物質になり、除去されます。2CuFeS2+ O2 = Cu2S + 2FeS + SO2↑一部硫化鉄は酸化物に変換されます：2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2↑。 Cu2Sと残りのFeSは一緒に溶けて、「銅マット」（主にCu2SとFeSの相互溶解によって形成され、銅含有量は20％〜50％、硫黄含有量は23％〜27％）、FeOおよびSiO2を形成します。スラグを形成する：FeO + SiO2 = FeSiO3。

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