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铜材的用途

来源:铜材 作者:一胜百618H模具钢 时间:2013-10-16

铜的自然属性:铜是人类最早发现的古老金属之一,早在三千多年前人类就开始使用铜。 自然界中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿。自然铜及氧化铜的储量少,现在世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的,这种矿石含铜量极低,一般在2--3%左右。 金属铜,元素符号Cu,原子量63.54,比重8.92,熔点1083Co。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色。铜具有许多可贵的物理化学特性,例如其热导率和电导率都很高,化学稳定性强,抗张强度大,易熔接,具抗蚀性、可塑性、延展性。纯铜可拉成很细的铜丝,制成很薄的铜箔。能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金,形成的合金主要分成三类:黄铜是铜锌合金,青铜是铜锡合金,白铜是铜钴镍合金。铜冶金技术的发展经历了漫长的过程,但至今铜的冶炼仍以火法冶炼为主,其产量约占世界铜总产量的85%,现代湿法冶炼的技术正在逐步推广,预计本世纪末可达总产量的20%,湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。


电力输送:电力输送中需要大量消耗高导电性的铜,主要用于动力申.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,由于电阻发热而白白浪费电能。从节能和经济的角度考虑,目前世界上正在推广"最佳电缆截面"标准。过去流行的标准,单纯地从降低一次安装投资的角度出发,为了尽量减小电缆截面,以在设计要求的额定电流下,不至出现危险过热,来确定电缆的最低允许尺寸。按这种标准铺设的电缆,虽然安装费低了;但是在长期使用过程中,电阻能耗却比较大。"最佳电缆截面"标准,则兼顾一次安装费用和电能消耗这两个因素,适当放大电缆尺寸,以达到节能和最佳综合经济效益的目的。按照新的标准,电缆截面往往要比老标准加大一倍以上,可以获得50%左右的节能效果。我国在过去一段时间内,由于钢供不应求,考虑到铝的比重只有铜的 30%,在希望减轻重量的架空高压输电线路中曾采取以铝代铜的措施。目前从环境保护考虑,空中输电线将转为铺设地下电缆。在这种情况下,铝与铜相比,存在导电性差和电缆尺寸较大的缺点,而相形见绌。同样的原回,以节能高效的铜绕组变压器,取代!日的铝绕组变压器,也是明智的选择。


电机制造:在电机制造中,广泛使用高导电和高强度的铜合金。主要用铜部位是定子、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,这就需要大长度的中空导线。电机是使用电能的大户,约占全部电能供应的60%。一台电机运转累计电费很高,一般在最初工作5 00小时内就达到电机本易的成本,一年内相当于成本的4~ 16倍,在整个工作寿命期间可以达到成本的200倍。电机效率的少量提高,不但可以节能;而且可以获得显著的经济效益。开发和应用高效电机,是当前世界上的一个热门课题。由于电机内部的能量消耗,主要来源于绕组的电阻损耗;因此,增大铜线截面是发展高效电机的一个关键措施。近年来己率先开发出来的一些高效电机与传统电机相比,铜绕组的使用量增加25~ 100%。目前,美国能源部正在资助一个开发项目,拟采用铸入铜的技术生产电机转子。

通讯电缆:80年代以来,由于光纤电缆载流容量大等优点,在通讯干线上不断取代铜电缆,而迅速推广应用。但是,把电能转化为光能,以及输入用户的线路仍需使用大量的铜。随着通讯事业的发展,人们对通讯的依赖越来越大,对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。

住宅电气线路:近年来,随着我国人民生活水平提高,家电迅速普及,住宅用电负荷增长很快。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,与发达国家相比仍有很大差距。

机械和冶金工业中的应用:几乎在所有的机器中都可以找到铜制品部件。除了电机、电路、油压系统、气压系统和控制系统中大量用钢以外,种类繁多用黄铜和青铜制造的传动件和固定件,如齿轮、蜗轮、蜗杆、联结件、紧固件、扭拧件、螺钉、螺母等,比比皆是。几乎在所有作机械相对运动的部件之间,都要使用减磨铜合金制作的轴承或轴套,特别是万吨级的大型挤压机、锻压机的缸套、滑板几乎都用青铜制成,铸件重量可达数吨。许多弹性元件,几乎都选用硅青铜和锡青铜作为材料。焊接工具、压铸模具等更离不开铜合金,如此等等。

冶金设备:冶金工业是消耗电能的大户,素有"电老虎"之称。在冶金厂的建设中通常必须要有一个依靠铜来进行工作的庞大的输、配电系统和电力运转设备。此外,在火法冶金中,连续铸造技术已占据主导地位,其中的关键部件一结晶器,大都采用铬铜、银铜等高强度和高导热性的铜合金。电冶金中的真空电弧炉和电渣炉水冷坩埚使用钢管材制造,各种感应加热的感应线圈都是用铜管或异型铜管绕制而成,内中通水冷却。

合金添加剂:铜是钢铁和铝等合金中的重要添加元素。少量铜(0.2~0.5%)加入低合金结构用钢中,可以提高钢的强度及耐大气和海洋腐蚀性能。在耐蚀铸铁和不锈钢中加入铜,可以进一步提高它们的耐蚀性。含铜30%左右的高镍合金是著名的高强度耐蚀"蒙乃尔合金",在核工业中广泛使用。在许多高强度铝合金中都含有铜。通过淬火 一 时效热处理,在合金中析出弥散分布的细小颗粒,而显著提高其强度,称为时效硬化铝合金。其中著名的有杜拉铝或称硬铝,它是一种含铜、锰、镁的铝合金,是制造飞机和火箭的重要结构材料。


建筑中的应用

管道系统:由于钢水管具有美观耐用、安装方便、安全防火、卫生保健等诸多优点,使它与镀锌钢管和塑料管相比存在明显优越的价格性能比。在住宅和公用建筑中,用于供水、供热、供气以及防火喷淋系统,日益受到人们的青睐,成为当前的首选材料。在发达国家中,铜制供水系统己占很大比重。美国纽约号称世界第六高楼的曼哈顿大厦,其中仅供水系统一项,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。英国的饮水用钢管消耗量平均每人每年1.6公斤,日本为0.2公斤。由于镀锌钢管容易锈蚀,许多国家己明令禁用。香港早于1996年 1月起禁止使用,上海也于 1998年5月起实行。我国在房屋建设中推广使用铜管道系统,势在必行。

房屋装修:在欧洲采用钢板制作屋顶和漏檐已有传统。北欧国家中甚至用它作墙面装饰。铜耐大气腐蚀性能很好、经久耐用、可以回收,它有良好的加工性可以方便地制作成复杂的形状,而且它还有美观的色彩;因而很适合于用做房屋装修。它在教堂等古建筑物屋顶上的应用己有悠久历史,至今仍发出诱人的光彩;而且在现代大型建筑甚至公寓和住宅的建设上的应用也越来越多。例如:在伦敦,代表现代英国建筑艺术的"英联邦委员会"大厦,屋顶形状复杂,用钢板建造,重约 25吨;于 1966年开放的水晶宫运动中心,用钢 60吨做成波浪形的屋顶等等。据统计,用做屋顶的铜板,在德国平均每人每年消费0.8公斤,美国为0.2公斤。此外,屋内的装修,如:门把手、锁、百页、按栏、灯具、墙饰以及厨房次具等等,使用钢制品不但经久耐用,消毒卫生,而且装点出高雅的气息,深受人们喜爱。

 


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