Kupfereigenschaften
Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink
Weißkupfer ist eine Legierung aus Kupfer und Nickel
Bronze ist eine Legierung aus Kupfer und anderen Elementen außer Zink und Nickel, hauptsächlich Zinnbronze, Aluminiumbronze usw.
Rotkupfer ist Kupfer mit einem hohen Kupfergehalt und der Gesamtgehalt anderer Verunreinigungen beträgt weniger als 1 %.
Rotkupfer ist reines Kupfer, auch als Rotkupfer bekannt. Die Dichte von reinem Kupfer beträgt 8,96 und der Schmelzpunkt liegt bei 1083 Grad. Es hat eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit, eine ausgezeichnete Plastizität und lässt sich leicht durch Heißpressen und Kaltpressen verarbeiten. Es wird häufig bei der Herstellung von Drähten, Kabeln, Bürsten, speziellem elektrolytischem Ätzkupfer für elektrische Funken und anderen Produkten verwendet, die eine gute Leitfähigkeit erfordern.
Es ist nach seiner purpurroten Farbe benannt. Es ist nicht unbedingt reines Kupfer. Manchmal wird eine kleine Menge desoxidierender Elemente oder anderer Elemente hinzugefügt, um das Material und die Leistung zu verbessern, sodass es auch als Kupferlegierung klassifiziert wird. Nach der Zusammensetzung können chinesische Kupferverarbeitungsmaterialien in vier Kategorien unterteilt werden: gewöhnliches Kupfer (T1, T2, T3, T4), sauerstofffreies Kupfer (TU1, TU2 und hochreines, vakuumsauerstofffreies Kupfer), desoxidiertes Kupfer (TUP, TUMn) und Spezialkupfer mit einer kleinen Menge an Legierungselementen (Arsenkupfer, Tellurkupfer, Silberkupfer).
Die elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit von Kupfer sind nach Silber die zweitbesten und es wird häufig zur Herstellung leitfähiger und wärmeleitender Geräte verwendet. Kupfer weist eine gute Korrosionsbeständigkeit in der Atmosphäre, im Meerwasser, in bestimmten nicht oxidierenden Säuren (Salzsäure, verdünnte Schwefelsäure), in Laugen, Salzlösungen und verschiedenen organischen Säuren (Essigsäure, Zitronensäure) auf und wird in der chemischen Industrie verwendet. Darüber hinaus ist Kupfer gut schweißbar und kann durch Kalt- und Heißkunststoffverarbeitung zu verschiedenen Halbzeugen und Fertigprodukten verarbeitet werden. In den 1970er Jahren übertraf die Kupferproduktion die Gesamtproduktion anderer Arten von Kupferlegierungen.
Spurenverunreinigungen in Kupfer haben einen erheblichen Einfluss auf die elektrische und thermische Leitfähigkeit von Kupfer. Unter ihnen verringern Titan, Phosphor, Eisen, Silizium usw. die elektrische Leitfähigkeit erheblich, während Cadmium, Zink usw. wenig Einfluss haben. Sauerstoff, Schwefel, Selen, Tellur usw. haben eine sehr geringe Feststofflöslichkeit in Kupfer und können mit Kupfer spröde Verbindungen bilden. Sie haben wenig Einfluss auf die Leitfähigkeit, können aber die Verarbeitungsplastizität verringern. Wenn gewöhnliches Kupfer in einer reduzierenden Atmosphäre erhitzt wird, die Wasserstoff oder Kohlenmonoxid enthält, reagiert Wasserstoff oder Kohlenmonoxid leicht mit Kupferoxid (Cu2O) an der Korngrenze und erzeugt Hochdruckwasserdampf oder Kohlendioxidgas, was zu Rissen im Kupfer führen kann. Dieses Phänomen wird oft als „Wasserstoffkrankheit“ des Kupfers bezeichnet. Sauerstoff ist schädlich für die Schweißbarkeit von Kupfer. Wismut oder Blei bildet mit Kupfer ein Eutektikum mit niedrigem Schmelzpunkt, wodurch Kupfer heiß und spröde wird; und wenn sich sprödes Wismut in Form eines dünnen Films an der Korngrenze verteilt, macht es Kupfer kalt und spröde. Phosphor kann die Leitfähigkeit von Kupfer deutlich verringern, kann aber die Fließfähigkeit von Kupferflüssigkeit erhöhen und die Schweißbarkeit verbessern. Entsprechende Mengen an Blei, Tellur, Schwefel usw. können die Bearbeitbarkeit verbessern.
Messing: Kupferlegierungen mit Zink als Hauptzusatzelement haben eine schöne gelbe Farbe und werden zusammenfassend als Messing bezeichnet. Kupfer-Zink-Binärlegierungen werden als gewöhnliches Messing oder einfaches Messing bezeichnet. Messing mit mehr als drei Elementen wird als Spezialmessing oder komplexes Messing bezeichnet. Messinglegierungen mit einem Zinkgehalt von weniger als 36 % bestehen aus festen Lösungen und haben gute Kaltumformungseigenschaften. Beispielsweise wird Messing mit einem Zinkgehalt von 30 % häufig zur Herstellung von Patronenhülsen verwendet, die allgemein als Patronenmessing oder 73-Messing bezeichnet werden. Messinglegierungen mit einem Zinkgehalt zwischen 36 % und 42 % bestehen aus festen Lösungen, von denen 64-Messing mit einem Zinkgehalt von 40 % am häufigsten verwendet wird. Um die Leistung von gewöhnlichem Messing zu verbessern, werden häufig andere Elemente wie Aluminium, Nickel, Mangan, Zinn, Silizium und Blei hinzugefügt. Aluminium kann die Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit von Messing verbessern, verringert jedoch seine Plastizität, wodurch es für seetaugliche Kondensatoren und andere korrosionsbeständige Teile geeignet ist. Zinn kann die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Messing gegenüber Meerwasser verbessern, weshalb es als Marinemessing bezeichnet wird und für thermische Schiffsausrüstung und Propeller verwendet wird. Blei kann die Schneidleistung von Messing verbessern; dieses leicht zu schneidende Messing wird häufig als Uhrenteil verwendet. Messinggussteile werden häufig zur Herstellung von Ventilen und Rohrverbindungsstücken verwendet.
Bronze: Bezieht sich ursprünglich auf Kupfer-Zinn-Legierungen. Später wurden Kupferlegierungen außer Messing und Neusilber als Bronze bezeichnet, und der Name des ersten Hauptzusatzelements wurde häufig vor dem Namen Bronze hinzugefügt. Zinnbronze hat gute Gusseigenschaften, Gleiteigenschaften und mechanische Eigenschaften und eignet sich zur Herstellung von Lagern, Schneckengetrieben, Zahnrädern usw. Bleibronze ist ein weit verbreitetes Lagermaterial für moderne Motoren und Schleifmaschinen. Aluminiumbronze hat eine hohe Festigkeit, gute Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit und wird zum Gießen von hochbelastbaren Zahnrädern, Buchsen, Schiffspropellern usw. verwendet. Berylliumbronze und Phosphorbronze haben hohe Elastizitätsgrenzen und eine gute Leitfähigkeit und eignen sich zur Herstellung von Präzisionsfedern und elektrischen Kontaktelementen. Berylliumbronze wird auch zur Herstellung funkenfreier Werkzeuge verwendet, die in Kohlebergwerken, Öldepots usw. verwendet werden.
Neusilber: eine Kupferlegierung mit Nickel als Hauptzusatzelement. Eine Kupfer-Nickel-Binärlegierung wird als gewöhnliches Neusilber bezeichnet; Neusilberlegierungen mit Mangan, Eisen, Zink, Aluminium und anderen Elementen werden als komplexes Neusilber bezeichnet. Industrielles Neusilber wird in zwei Kategorien unterteilt: strukturelles Neusilber und elektrisches Neusilber. Strukturelles Neusilber zeichnet sich durch gute mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit sowie eine schöne Farbe aus. Diese Art von Neusilber wird häufig bei der Herstellung von Präzisionsmaschinen, chemischen Maschinen und Schiffskomponenten verwendet. Elektrisches Neusilber hat im Allgemeinen gute thermoelektrische Eigenschaften.
Mangankupfer, Konstantan und Korund sind Mangankupfer mit unterschiedlichem Mangangehalt. Sie sind Materialien, die zur Herstellung von Präzisionselektroinstrumenten, Rheostaten, Präzisionswiderständen, Dehnungsmessstreifen, Thermoelementen usw. verwendet werden.
1. Messing
(1) Gewöhnliches Messing: Es ist eine Legierung aus Kupfer und Zink. Wenn der Zinkgehalt weniger als 39 % beträgt, kann sich Zink in Kupfer auflösen und eine einzelne Phase a bilden, die als einphasiges Messing bezeichnet wird. Diese Lösung hat eine gute Plastizität und eignet sich für die Heiß- und Kaltdruckverarbeitung. Wenn der Zinkgehalt mehr als 39 % beträgt, gibt es eine einzelne Phase a und eine feste Lösung b auf Kupfer-Zink-Basis, die als zweiphasiges Messing bezeichnet wird. b macht die Plastizität gering und die Zugfestigkeit erhöht sich, was nur für die Heißdruckverarbeitung geeignet ist. Wenn der Massenanteil von Zink weiter zunimmt, nimmt die Zugfestigkeit ab und es hat keinen Gebrauchswert. Der Code wird durch „H + Zahl“ dargestellt, wobei H für Messing steht und die Zahl für den Massenanteil von Kupfer. Beispielsweise steht H68 für Messing mit einem Kupfergehalt von 68 % und einem Zinkgehalt von 32 %. Bei gegossenem Messing wird der Buchstabe „Z“ vor den Code gesetzt, beispielsweise ZH62. Beispielsweise steht Zcuzn38 für gegossenes Messing mit einem Zinkgehalt von 38 % und dem Rest Kupfer. H90 und H80 sind einphasig und goldgelb, daher werden sie zusammenfassend als Gold bezeichnet und als Beschichtung, Dekoration, Medaille usw. bezeichnet. H68 und H59 sind Duplexmessinge, die häufig in elektrischen Strukturteilen wie Bolzen, Muttern, Unterlegscheiben, Federn usw. verwendet werden. Im Allgemeinen wird einphasiges Messing für die Kaltverformung und Duplexmessing für die Warmverformung verwendet.
(2) Sondermessing: Eine Mehrelementlegierung, die aus anderen Legierungselementen besteht, die gewöhnlichem Messing hinzugefügt werden, wird Messing genannt. Häufig hinzugefügte Elemente sind Blei, Zinn, Aluminium usw., die dementsprechend als Bleimessing, Zinnmessing und Aluminiummessing bezeichnet werden können. Der Zweck der Hinzufügung von Legierungselementen. Hauptsächlich zur Verbesserung der Zugfestigkeit und Verarbeitbarkeit. Code: „H + Symbol des hauptsächlich hinzugefügten Elements (außer Zink) + Massenanteil von Kupfer + Massenanteil des hauptsächlich hinzugefügten Elements + Massenanteil anderer Elemente“. Beispielsweise bedeutet HPb59-1 Bleimessing mit einem Massenanteil von 59 % Kupfer, einem Massenanteil von 1 % Blei als hauptsächlich hinzugefügtem Element und dem Rest Zink.
2. Bronze: Mit Ausnahme von Messing und Neusilber werden andere Kupferlegierungen zusammenfassend als Bronze bezeichnet. Bronze kann in Zinnbronze und Sonderbronze (d. h. zinnfreie Bronze) unterteilt werden. Code: Die Darstellungsmethode besteht aus „Q + Symbol und Massenanteil des hauptsächlich zugesetzten Elements + Massenanteil anderer Elemente“. Gussprodukten wird ein „Z“ vorangestellt, z. B.: Qal7 bedeutet Aluminiumbronze mit 7 % Aluminium und dem Rest Kupfer. ZQsn10-1 bedeutet gegossene Zinnbronze mit einem Zinngehalt von 10 %, anderen Legierungselementen von 1 % und dem Rest Kupfer.
(1) Zinnbronze: eine Kupfer-Zinn-Legierung mit Zinn als Hauptzusatzelement, auch Zinnbronze genannt.
Bei einem Zinngehalt von weniger als 5–6 % löst sich Zinn im Kupfer und bildet eine feste Lösung, wodurch die Plastizität zunimmt. Bei einem Zinngehalt von mehr als 5–6 % nimmt die Zugfestigkeit aufgrund der Bildung einer festen Lösung auf Cu31sb8--Basis ab, sodass der Zinngehalt der Zinnbronze meist zwischen 3–14 % liegt. Bei einem Zinngehalt von weniger als 5 % ist die Legierung für Kaltverformung geeignet, bei einem Zinngehalt von 5–7 % für Warmverformung. Bei einem Zinngehalt von mehr als 10 % ist die Legierung für Guss geeignet. Da die a- und &-Elektrodenpotentiale ähnlich sind und das Zinn in der Zusammensetzung nach der Nitrierung einen dichten Zinndioxidfilm bildet, erhöht sich die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Atmosphäre und Meerwasser, die Säurebeständigkeit ist jedoch gering. Da der Kristallisationstemperaturbereich von Zinnbronze breit ist, ist die Fließfähigkeit schlecht, es bilden sich nicht leicht konzentrierte Schrumpfungshohlräume, aber es bilden sich leicht Dendritenseigerungen und verstreute Schrumpfungshohlräume, und die Gussschrumpfungsrate ist gering, was dazu beiträgt, Gussteile mit Größen zu erhalten, die sehr nahe an der Gussform liegen, sodass es zum Gießen komplexer Formen geeignet ist. Der Zustand der dicken Wand ist nicht geeignet für Gussteile, die eine hohe Dichte und gute Abdichtung erfordern. Zinnbronze hat eine gute Reibungs- und Antimagnetizität sowie eine gute Tieftemperaturzähigkeit. Zinnbronze kann je nach Herstellungsverfahren in zwei Kategorien unterteilt werden: druckverarbeitete Zinnbronze und gegossene Zinnbronze.
A. Druckverarbeitete Zinnbronze: Der Zinngehalt beträgt im Allgemeinen weniger als 8 % und sie eignet sich für die Kalt- und Heißdruckverarbeitung zu Platten, Streifen, Stangen, Rohren und anderen Profilen. Nach dem Härten nehmen Zugfestigkeit und Härte zu, während die Plastizität abnimmt. Nach dem Glühen kann die hohe Zugfestigkeit beibehalten und gleichzeitig die Plastizität verbessert werden, insbesondere wird eine hohe Elastizitätsgrenze erreicht. Sie eignet sich für Instrumente, die korrosionsbeständige und verschleißfeste Teile, elastische Teile, antimagnetische Teile sowie Gleitlager und -hülsen in Maschinen erfordern. Häufig verwendete sind Qsn4-3 Qsn6,5~0,1.
B. Gegossene Zinnbronze: Wird als Barren geliefert und von der Gießerei zu Gussteilen gegossen. Sie eignet sich zum Gießen von Gussteilen mit komplexen Formen, aber geringen Dichteanforderungen, wie Gleitlagern, Zahnrädern usw. Häufig verwendete sind ZQsn10-1 ZQsn6-6-3.
(2) Spezialbronze: Andere Elemente werden hinzugefügt, um Zinn zu ersetzen, oder es handelt sich um zinnfreie Bronze. Die meisten Spezialbronzen haben bessere mechanische Eigenschaften, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit als Zinnbronze. Häufig verwendete sind Aluminiumbronze (QAL7 QAL5) und Bleibronze (ZQPB30). Kupferbasierte Legierungen mit Nickel als Hauptzusatzelement sind silbrig weiß und werden als Weißkupfer bezeichnet. Der Nickelgehalt beträgt normalerweise 10 %, 15 % und 20 %. Je höher der Gehalt, desto weißer die Farbe. Kupfer-Nickel-Binärlegierungen werden als gewöhnliches Weißkupfer bezeichnet. Kupfer-Nickel-Legierungen mit Mangan, Eisen, Zink und Aluminium werden als komplexes Weißkupfer bezeichnet. Reines Kupfer plus Nickel kann die Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, den elektrischen Widerstand und die thermoelektrischen Eigenschaften erheblich verbessern. Industrielles Weißkupfer wird je nach Leistungsmerkmalen und Verwendungszwecken in Strukturweißkupfer und elektrisches Weißkupfer unterteilt, die jeweils unterschiedliche Korrosionsbeständigkeiten und spezielle elektrische und thermische Eigenschaften aufweisen.
Typische Qualitäten, chemische Zusammensetzung (%) (Massenanteil): Sn (Zinn), Al (Aluminium), Fe (Eisen), Pb (Blei), Sb (Antimon), Bi (Wismut), Si (Silizium), P (Phosphor), Cu, Gesamtverunreinigungen.
