Hier erfahren Sie alles, was Sie über Kupfer wissen müssen
Kupfer ist ein Übergangselement mit dem chemischen Symbol Cu und dem englischen Namen Copper. Reines Kupfer ist ein weiches Metall. Wenn die Oberfläche gerade geschnitten ist, ist sie rot-orange mit metallischem Glanz und die reine Substanz ist purpurrot. Es hat eine gute Duktilität, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit und ist daher das am häufigsten verwendete Material in Kabeln sowie elektrischen und elektronischen Komponenten. Es kann auch als Baumaterial verwendet werden und viele Arten von Legierungen bilden. Kupferlegierungen haben hervorragende mechanische Eigenschaften und einen sehr geringen spezifischen Widerstand, darunter sind Bronze und Messing die wichtigsten. Darüber hinaus ist Kupfer auch ein langlebiges Metall, das viele Male recycelt werden kann, ohne dass seine mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden.
Materialeigenschaften und Eigenschaften
Kupfer ist ein Metall, das in der Erdkruste und in den Ozeanen vorkommt. Der Kupfergehalt in der Erdkruste beträgt etwa 0,01 %, und in einigen Kupfervorkommen kann der Kupfergehalt 3 bis 5 % erreichen. Der größte Teil des Kupfers kommt in der Natur in Form von Verbindungen vor, nämlich Kupfererzen.
Kupfer hat gute physikalische und chemische Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Nichtmagnetismus, Korrosionsbeständigkeit und Duktilität. Die elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit sind nach Silber die zweitbesten. Reines Kupfer kann zu sehr feinen Kupferdrähten gezogen und zu sehr dünner Kupferfolie verarbeitet werden. Der frische Querschnitt von reinem Kupfer ist rosarot, aber nachdem sich der Kupferoxidfilm auf der Oberfläche gebildet hat, ist das Aussehen purpurrot, weshalb es oft als Rotkupfer bezeichnet wird.
1. Elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit: Die elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit von Kupfer sind nach Silber die zweitbeste. Und der Preis ist viel niedriger als bei Gold und Silber. Reines Kupfer kann zu sehr feinen Kupferdrähten gezogen und zu sehr dünner Kupferfolie verarbeitet werden.
2. Korrosionsbeständigkeit: Generell ist die Korrosionsbeständigkeit von Kupfer geringer als die von Gold, Platin, Silber und Titan, während Gold, Platin und Silber Edelmetalle sind und ihr tatsächlicher Anwendungsbereich sehr gering ist; im Vergleich zu Metallen wie Eisen, Zink und Magnesium ist Kupfer stark korrosionsbeständig. Im Vergleich zu Aluminium ist Kupfer korrosionsbeständiger gegenüber nicht oxidierenden Säuren, Basen und Meerwasser, aber Aluminium ist korrosionsbeständiger als Kupfer gegenüber der Atmosphäre, schwachen Säuren und anderen Medien.
3. Einfache Verarbeitung und Formgebung: Kupfer hat eine mäßige Festigkeit (200 ~ 360 MPa) und seine Verformungsbeständigkeit ist größer als die von Aluminium, aber viel geringer als die von Stahl und Titan. Kupfer hat eine gute Plastizität und kann großen Verformungen durch Heiß- und Kaltdruckverarbeitung wie Walzen, Extrudieren, Schmieden, Strecken, Stanzen, Biegen usw. standhalten. Der Verformungsgrad beim Walzen und Strecken kann ohne Zwischenglühen und andere Wärmebehandlungen mehr als 95 % erreichen.
4. Farbe: Reines Kupfer hat ein schlichtes und elegantes Lila (auch als Bronze bekannt). Kupferlegierungen haben verschiedene schöne Farben, wie Goldgelb (H65-Messing), Silberweiß (Neusilber, Zinkneusilber), Blau (Aluminiumbronze, Zinnbronze) usw., die wunderschön oder würdevoll sind und sich großer Beliebtheit erfreuen.
5. Antibakterielle Eigenschaft: Kupfer kann das Wachstum von Bakterien und anderen Mikroorganismen hemmen. 99 % der Bakterien im Wasser werden in einer Kupferumgebung innerhalb von 5 Stunden abgetötet. Dies ist sehr wichtig für die Trinkwasserübertragung, Lebensmittelutensilien, Schiffsbau usw.
6. Schweißbarkeit: Kupfer lässt sich leicht durch Weichlöten, Hartlöten, Schutzgasschweißen und andere Verfahren schweißen. Phosphordesoxidiertes Kupfer mit einem geringen Phosphoranteil ist besser schweißbar. Da Kupfer eine gute Wärmeleitfähigkeit hat, erfordert das Kupferschweißen Hochleistungs-Strahlschweißgeräte mit hoher Energie und es ist am besten, einen Gasschutz zu verwenden. Punktschweißen wird im Allgemeinen nicht empfohlen.
7. Beschichtung: Kupfer hat gute Beschichtungseigenschaften. Es kann mit hochschmelzenden Metallen wie Nickel und Chrom galvanisiert oder mit niedrigschmelzenden Metallen wie Zinn und Zink feuerverzinkt werden.
Produktprozess und Klassifizierung
Kupferhaltige Mineralien sind relativ häufig und die meisten von ihnen haben helle und auffällige Farben. Diese Erze werden an der Luft geröstet, um Kupferoxid CuO zu bilden, und dann mit Kohlenstoff reduziert, um metallisches Kupfer zu erhalten. Gegenstände aus reinem Kupfer sind zu weich und leicht zu verbiegen. Man hat herausgefunden, dass man durch Zugabe von Zinn zu Kupfer eine Kupfer-Zinn-Legierung – Bronze – herstellen kann. Aus der Legierung aus Kupfer und Gold können verschiedene Schmuckstücke und Gebrauchsgegenstände hergestellt werden. Durch Zugabe von Zink entsteht Messing; durch Zugabe von Zinn entsteht Bronze.
1. Messing – Kupfer-Zink-Legierung. Die Farbe ändert sich von gelb-rot zu blassgelb, wenn der Zinkgehalt zunimmt. Messing hat bessere mechanische Eigenschaften als reines Kupfer. Unter normalen Umständen rostet oder korrodiert es nicht. Es hat eine gute Formbarkeit und wird im Maschinenbau häufig zur Herstellung verschiedener Strukturteile verwendet.
2. Bronze – Kupfer-Zinn-Legierung (außer Zink und Nickel werden alle Legierungen mit anderen Elementen als Bronze bezeichnet). Sie weist eine gute Verschleißfestigkeit, mechanische Eigenschaften, Gusseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit auf. Der Zinngehalt in der Legierung überschreitet im Allgemeinen nicht 10 %, zu hoch verringert die Plastizität.
3. Kupfernickel - Kupfer-Nickel-Legierung. Es wird in strukturelle Kupfernickellegierungen und elektrische Kupfernickellegierungen unterteilt. Strukturelle Kupfernickellegierungen haben hohe mechanische Eigenschaften und eine gute Korrosionsbeständigkeit. Elektrische Kupfernickellegierungen haben im Allgemeinen besondere thermoelektrische Eigenschaften. Das berühmte industrielle Mangankupfer, Konstantan und Kupfer sind Mangan-Kupfernickel mit unterschiedlichem Mangangehalt. Sie sind unverzichtbare elektrische Materialien für die Herstellung von präzisen elektrischen Messgeräten, Rheostaten, Thermoelementen, elektrischen Heizgeräten usw.
Bau- und Installationsknoten
Die Verarbeitung und Verwendung von Kupfer hat eine jahrtausendealte Geschichte. Die Anwendung von Kupfer in der Architektur kann in zwei Hauptsysteme zusammengefasst werden: Kupferkunst und Vorhangfassadenprodukte.
Kupferkunst ist eine dekorative Kupferkunstinvestition, die Kupfertüren, Wandgemälde, Handläufe usw. in Gebäuden umfasst. Diese dekorativen Arbeiten werden hauptsächlich von professionellen Kupferkunsthandwerkern hergestellt. Man kann sagen, dass jedes Stück einen extrem hohen künstlerischen Wert hat.
Die Verwendung von Kupfervorhangwänden und -dächern ähnelt der Verwendung einiger Metalle wie Edelstahl. Es gibt auch Produkte wie Kupfer-Kunststoff-Verbundplatten und Windwabenplatten auf dem Markt. Wenn die Projektanforderungen nicht hoch sind, kann eine einfachere Methode zur Verwendung von Rückenverstärkungsrippen oder verzinkten Stahlplattenstützen verwendet werden, um die Ebenheit zu verbessern.
