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铜和铜合金的运用 前语：运用概貌 电气工业中的运用 电子工业中的运用 动力及石化工业中的运用 交通工业中的运用 机械和冶金工业中的运用 轻工业中的运用 建筑和艺术用铜 高科技上的运用 铜化合物的运用 铜的根本状况 关于铜的技能和标准 铜的冶炼 铜——一种经用的金属 铜在人体中的效果 铜能够灭0157大肠杆菌（由国际铜业协会供给） 铜与环境（由国际铜业协会供给） 铜矿的品种及散布 铜的色彩和铜绿 （由国际铜业协会供给） 全球性和区域性的一些铜成矿区带 湿法炼铜给铜工业带来的影响 铜与人体 （由国际铜业协会供给） 铜和铜合金的运用 前语：运用概貌 人类运用钢己稀有千年的前史。墓葬考古发现，早在6000年前的史前时期，埃及人就运用铜器。铜是人类先人早运用的金属。它具有许多优异的特性和美妙的功用，不光为人类社会的前进作出了不行磨灭的奉献；并且跟着人类文明的开展不断开宣布新的用处。铜既是一个陈旧的金属，又是一个充满生机和生机的现代工程材料。当时人类步入了五光十色的，以电气化和电子息为特征的，高度文明的社会，为铜的应，用拓荒了更为宽广的大地。铜以品种繁多的金属、合金和化合物的办法被人们运用，业已深深地渗入了出产和日子的各个方面，成为人类跨入、ZI世纪取得飞速开展的一个不行短少的重要金属。 在别离介绍铜在各首要工业部分中的运用状况之前，让咱们首先从铜的功用、消费结构等诸方面来看一看铜的现代运用状况 ※ 铜功用的运用 （饼形发布图）图6.1铜和铜合金首要功用的运用份额为什么要用铜，首要运用它哪些功用？查询的成果示于图6.1。铜具有优异的导电和导热性，居一切工程金属材料，这是它在当时电气化和电子息社会中发作无足轻重效果的首要依据。铜还有许多优异的归纳功用：它对大气、海水、土壤以及许多化学介质有很强的耐蚀性；它用在结构上刚柔并济，赋有弹性，耐，抗磨损；它具有多彩的外观，是人们宠爱的、古拙典雅的标志。除了上述许多的运用功用外，它还有一系列杰出的加工、铸造、焊接、易切削等工艺功用，然后使它取得了经济和广泛的运用。 ※ 中铜的消费量 近年来，跟着全国际经济的开展，铜的消费量不断上升。如图6.2所示，从1992年到1997年的五年间，国际钢的消费量从1100.5万吨添加到1310万吨，添加17%，年均匀递加3.5%。我国近年来铜需求量，年均添加快度4～ 5%，估量到 2000将到达 125～ 13 5万吨。 按人均匀的年消费量： 兴旺 （约占人口 11亿）为 10～20公斤； 开展我 （约占人口 49亿）为0～2公斤。 兴旺 的钢消费水平显着高于开展我 。在兴旺 中一个居民终身约需消费一吨钢，这个数字是相当可观的。上述两个数据的比照标明，铜的消费水平，在必定程度上反映了一个 的开展程度。我国近年来铜的需求量虽有显着添加，但乡村人日宽广，还存在一些贫困区域，按人口均匀的年消费水平仅达0.l公斤左右，与印度（0.13公斤）邻近，有十分宽广的开展远景。 ※ 铜的消费结构 图6美国的铜消费结构（1983-1988年均匀） 图6.4我国的铜消费结构（1986-1990年均匀） 美国从 1983年到 1988年铜的消费量从201万吨添加到221万吨。六年间铜在各职业运用的均匀份额示于图6.3。可见电气和电子工业消费铜多。它由1960年的52％上升到1988年的70％。这是和电气化、主动化、息化及整个社会现代化程度的进步亲近相关的。铜在建筑上的运用，在欧美等兴旺 中已比较遍及，占有相当大的份额。图6.4上给出我国在1986到1990年的相应时间内，铜的消费结构。因为核算职业的分类办法有所差异，不能把图6.3和6.4直接进行比较。在我国假如把电气、电子、邮电以及轻工中家电产品部分中铜的运用加在一同，作为电气和电子职业来核算，估量在60％左右。与欧美等国比较，我国钢在建筑上的运用，近年来才刚刚起步，存在着巨大的潜在商场。 据核算，美国铜在住所中的运用，每户用量1970年为120公斤，到1996年添加到200公斤。轿车均匀每辆用铜，1950年为10公斤，到1996年上升到19公斤，电动轿车则需每辆用铜25到 40公斤。 图6.5上示出了国际铜商场在各个缔造部分中运用的分配状况： - 房子缔造占48% 包含：管道体系（水，热，气，防火喷淋等） 房子设备（空调，冰箱等） 建筑装修（房顶，流槽，装修等） 通讯线路（声、像、数据等） 电源体系 - 配备出产占 41% 包含：工业配备（电机，变压器等） 交通东西（轿车，铁路，飞机等） 电子器材 轻工业品（家用电器，外表，东西等） - 根本设备占11% 包含：大型工程（交通设备，石化工业，采冶工业等） 电力作业（输电，配电等） 通讯网络 值得留意的是，房子缔造与人们出产水平的进步直接相关，铜在这方面的运用占有比重；特别是我国将住所缔造作为拉动整个国民经济开展的一个重要环节，由此可见，活跃推行铜的运用对国计民生的重要效果。 1． 电气工业中的运用 ※ 电力运送 电力运送中需求许多耗费高导电性的铜，首要用于动力申．线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。 在电线电缆的输电进程中，因为电阻发热而白白电能。从节能和经济的视点考虑，现在国际上正在推行" 电缆截面"标准。曩昔盛行的标准，单纯地从下降一次按装出资的视点动身，为了尽量减小电缆截面，以在规划要求的额定电流下，不至呈现风险过热，来断定电缆的 答应尺度。按这种标准铺设的电缆，尽管按装费低了；可是在长时间运用进程中，电阻能耗却比较大。" 电缆截面"标准，则统筹一次按装费用和电能耗费这两个要素，恰当扩大电缆尺度，以到达节能和 归纳经济效益的意图。依照新的标准，电缆截面往往要比老标准加大一倍以上，能够取得50%左右的节能效果。 我国在曩昔一段时间内，因为钢求过于供，考虑到铝的比重只需铜的 30％，在期望减轻分量的架空高压输电线路中曾采纳以铝代铜的办法。现在从环境维护考虑，空中输电线将转为铺设地下电缆。在这种状况下，铝与铜比较，存在导电性差和电缆尺度较大的缺陷，而相形见绌。 相同的原回，以节能的铜绕组变压器，替代！日的铝绕组变压器，也是正确的挑选。 ※ 电机制作 在电机制作中，广泛运用高导电和高强度的铜合金。首要用铜部位是定子、转子和轴头号。在大型电机中，绕组要用水或冷却，称为双水内冷或冷却电机，这就需求大长度的中空导线。 电机是运用电能的大户，约占悉数电能直销的60%。一台电机作业累计电费很高，一般在开始作业5 00小时内就到达电机本易的本钱，一年内相当于本钱的4～ 16倍，在整个作业寿数期间能够到达本钱的200倍。电机功率的少数进步，不光能够节能；并且能够取得显着的经济效益。开发和运用电机，是当时国际上的一个课题。因为电机内部的能量耗费，首要来历于绕组的电阻损耗；因此，增大铜线截面是开展电机的一个要害办法。近年来己首先开宣布来的一些电机与传统电机比较，铜绕组的运用量添加25～ 。现在，美国动力部正在赞助一个开发项目，拟选用铸入铜的技能出产电机转子。 ※ 通讯电缆 80年代以来，因为光纤电缆载流容量大等长处，在通讯干线上不断替代铜电缆，而敏捷推行运用。可是，把电能转化为光能，以及输入用户的线路仍需运用许多的铜。跟着通讯作业的开展，人们对通讯的依托越来越大，对光纤电缆和铜电线的需求都会不断添加。 ※ 住所电气线路 近年来，跟着我国人民日子水步，家电敏捷遍及，住所用电负荷添加很快。如图6.6所示，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，添加 3.2倍。尽管如此，与兴旺 比较仍有很大距离。例如，1995年美国的人均用电量是我国的14.6倍，日本是我国的8.6倍。我国居民用电量往后仍有很大开展。估量从 1996年到2005年，还要添加l．4倍。 现在，我国的住所电气线路规划容量偏低。以两居室为例，表6.l上比照了北京、香港和日本的建筑电气规划标准。可见，香港和日本在规划中，充沛考虑了居民用电添加的需求；我国住所电气线路规划容量亟待进步。 图6.6我国居民用电量需求及猜测 表6.1北京、香港和日本建筑电气规划标准项目 北京 香港 日本 每户核算负荷（千瓦） 2 11 9 分支线路回路数 3 7 6 总核算负荷电流/开关电流（安） 10/20 60/63 40/50 电源铜质进线截面（毫米） 6 16 14 插座数量 14 19 22 2．电子工业中的运用 电子工业是新兴产业，在它欣欣向荣的开展进程中，不断开宣布钢的新产品和新的运用范畴。现在它的运用己从电真空器材和印刷电路，开展到电子和半导体集成电路中。 ※ 电真空器材 电真空器材首要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等，它们需 要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。 ※ 印刷电路 铜印刷电路，是把铜箔作为表面，粘贴在作为支撑的塑料板上；用照相的办法把电路布线图印制在铜版上；经过浸蚀把剩余的部分去掉而留下相互衔接的电路。然后，在印刷线路板上与外部的衔接处冲孔，把分立元件的接头或其它部分的终端刺进，焊接在这个口路上，这样一个完好的线路便拼装完结了。假如选用浸镀法，一切接头的焊接能够一次完结。这样，关于那些需求精密安置电路的场合，如无线电、电视机，核算机等，选用印刷电路能够节约许多布线和固定回路的劳作；因此得到广泛运用，需求消费许多的铜箔。此外，在电路的衔接中还需用各种报价低廉、熔点低、活动性好的铜基钎焊材料。 ※ 集成电路 电子技能的中心是集成电路。集成电路是指以半导体晶体材料为基片（芯片），选用专门的工艺技能将组成电路的元器材和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的细小型化电路。这种电路在结构上比紧凑的分立元件电路在尺度和分量上小不计其数倍。它的呈现引起了核算机的巨大革新，成为现代息技能的根底。现在己开宣布的超大规划集成电路，在比小姆指甲还小的单个芯片面积上，能做出的晶体管数目，己达十万乃至百万以上。近，国际闻名的核算机公司IBM（国际商业机器公司），己选用钢替代硅芯片中的铝作互连线，取得了突破性开展。这种用铜的新式芯片，能够取得30%的效能增益，电路的线尺度能够减小到0.12米，可使在单个芯片上集成的晶体管数目到达200万个。这就为陈旧的金属铜，在半导体集成电路这个技能范畴中的运用，创始了新局面。 ※ 引线结构 为了维护集成电路或混合电路的正常作业，需求对它进行封装；并在封装时，把电路中许多的接头从密封体内引出来。这些引线要求有必定的强度，构成该集成封装电路的支承骨架，称为引线结构。实践出产中，为了高速大批量出产，引线结构一般在一条金属带上按特定的摆放办法接连冲压而成。结构材料占集成电路总本钱的1／3～ l／4，并且用量很大；因此，有必要要有低的本钱。 铜合金报价低廉，有高的强度、导电性和导热性，加工功用、针焊性和耐蚀性优异，经过合金化能在很大范围内操控其功用，能够较好地满意引线结构的功用要求，己成为引线结构的一个重要材料。它是现在钢在电子器材顶用量多的一种材料。 3.动力及石化工业中的运用 ※ 动力工业 火力及发电都要依托蒸气作功。蒸气的回路如下： 锅炉发作蒸气- 蒸气推进汽轮机作功- 作功后的蒸汽送至冷凝器- 冷却成水- 回到锅炉从头变成蒸汽。 其间主冷凝器由管板和冷凝管组成。因为钢导热性好并能抗水的腐蚀，所以它们均运用锅黄铜、铝黄铜或白铜制作。依据资料介绍，每万千瓦装机容量需求5吨冷凝管。一个60万千瓦的发电厂就需求3 00吨冷凝管材。 太阳能的运用也要运用许多铜管。例如：英国伦敦邻近某旅馆的一个游水池，配备了太阳能加热器，在夏日能够将水温坚持在18～24℃。在该太阳能加热器中含有784磅（3 56公斤）铜管。 ※ 石化工业 铜和许多铜合金，在水溶液、等非氧化性酸、有机酸（如：醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸等）、除以外的各种碱及非氧化性的有机化合物（如：油类、酚、醇等）中，均有杰出的耐蚀性；因此，在石化工业中许多用于制作触摸腐蚀性介质的各种容器、管道体系、过滤器、泵和阀门等器材。还运用它的导热性，制作各种蒸腾器、热交换器和冷凝器。因为铜的塑性很好，特别适宜于制作现代化工工业中结构扑朔迷离、铜管穿插编制的热交换器。此外在粹工厂中都运用青铜出产东西；原回是冲击时不迸出火花，能够避免火灾发作。 ※ 海洋工业 海洋占地球表面面积70％以上，合理地开发运用海洋资源日益遭到人们的注重。海水中含确"简略构成腐蚀的氯离子，钢铁、铝、乃至不锈钢等许多工程金属材料均不耐海水腐蚀。此外在这些材料，以及木材、玻