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元素对铜性能的影响

发布时间：2022-06-09点击：2546

微量元素进入铜是不可避免的，，，，，，，，由于元素特性的不同，，，，，，，，可以不固溶于铜、微量固溶、大量固溶、无限互溶，，，，，，，，固溶度随温度下降而激烈降低、固相下有复杂相变等，，，，，，，，因此对铜性能的影响千差万别。。。。。。。

氢

氢在铜中的行为是人们正在研究的课题，，，，，，，，氢与铜不形成氢化物，，，，，，，，氢在液态和固态铜中的溶解度随着温度升高而增大，，，，，，，，特别是在液态铜中有很大的溶解度，，，，，，，，在凝固时，，，，，，，，会在铜中形成气孔，，，，，，，，从而导致铜制品的脆性和表面起皮；；；；；

在固态铜中，，，，，，，，氢以质子状态存在，，，，，，，，氢的电子填充铜原子的S层轨道，，，，，，，，形成质子型固溶体，，，，，，，，氢对铜的性能虽然影响甚微，，，，，，，，但氢对铜及铜合金来说是有害的，，，，，，，，含氧铜在氢气中退火时会产生裂纹，，，，，，，，即“氢病”，，，，，，，，原因是发生Cu2O+H2 ? 2Cu+H2O反应，，，，，，，，产生的水蒸气会造成气孔和裂纹；；；；；

各种元素对氢在铜中的溶解度影响不一，，，，，，，，其中Ni、Mn等元素引起溶解度增加，，，，，，，，P、Si等元素减少氢在铜中的溶解度，，，，，，，，可以通过减少熔炼时间，，，，，，，，调整成分，，，，，，，，控制炉料中氢气含量，，，，，，，，熔体表面采用木炭覆盖等办法减少铜中氢的含量。。。。。。。

氧

氧在铜的生产过程中是不可避免的，，，，，，，，其影响也非常重要，，，，，，，，氧很少固溶于铜，，，，，，，，1065℃时为0.06%,600℃时为0.002%（重量比）；；；；；氧在铜中除极少易固溶外，，，，，，，，均以Cu2O形式存在，，，，，，，，铜的氧化物不固溶于铜，，，，，，，，呈现Cu+Cu2O共晶组织，，，，，，，，分布于晶界，，，，，，，，共晶反应为：L含氧0.39% 1065℃ α含氧0.01%+Cu2O,亚共晶铜中的含氧量与共晶量成正比,可在显微镜下与标准图片比较来精确测定铜中的含氧量。。。。。。。

氧对铜及合金性能的影响是复杂的,微量氧对铜的导电率和机械性能影响甚微,工业铜具有很高的导电率,其原因是氧作为清洁剂,可以从铜中清除掉许多有害杂质，，，，，，，，以氧化物形式进入炉渣，，，，，，，，特别是能够清除砷、锑、铋等元素，，，，，，，，含有少量氧的铜其导电率可以达到100-103%±ACS,高纯铜如6N铜在深冷条件下电阻值是相当低的。。。。。。。

电真空构件用铜应严格控制其中氧的含量，，，，，，，，其原因是电真空器件需要在氢气中密封，，，，，，，，铜中氧的存在会导致氢病发生，，，，，，，，引起器件高真空环境破坏，，，，，，，，因此电真空用铜应该是无氧铜，，，，，，，，中国国家标准中规定无氧铜中含氧量小于20ppm，，，，，，，，美国ASTM标准中规定为3ppm，，，，，，，，为控制氧含量，，，，，，，，在无氧铜生产中都应选择优质电解铜原料，，，，，，，，在熔炼工艺中采取还原性气氛，，，，，，，，加强熔池表面覆盖，，，，，，，，一般使用木炭�；；；；；�；；；；；

铜及铜合金熔炼时，，，，，，，，一般均应进行脱氧，，，，，，，，脱氧剂有磷、硼、镁等，，，，，，，，以中间合金方式加入，，，，，，，，磷是***有效的脱氧剂，，，，，，，，不过应严格控制磷的残留量，，，，，，，，因其能够强烈降低铜及合金的导电率。。。。。。。

磷

铜磷二元相固表明，，，，，，，，在714℃时存在着共晶反应：L8.4%→α1.75%+Cu3P，，，，，，，，随着温度降低，，，，，，，，磷在铜中的固溶量迅速减少，，，，，，，，300℃时为0.6%，，，，，，，，200℃时为0.4%；；；；；固溶于铜中的磷显著的降低其导电率，，，，，，，，含P0.014%的软带导电率为94%IACS，，，，，，，，含P0.14%的导电率仅为45.2%；；；；；

磷是***有效、成本***低的脱氧剂，，，，，，，，微量磷的存在，，，，，，，，可以提高熔体的流动性，，，，，，，，改善铜及合金的焊接性能、耐蚀性能、提高抗软化程度，，，，，，，，所以磷又是铜及合金的宝贵添加元素，，，，，，，，含P0.015-0.04%的磷铜合金，，，，，，，，广泛用于生产建筑用水道管、制冷和空调器散热管、舰船海水管路；；；；；

低磷铜合金板、带材在电子和化工工业中广泛应用，，，，，，，，集成电路引线框架铜带也大量使用低磷铜合金；；；；；共晶成份的磷铜合金，，，，，，，，是优良的焊接材料，，，，，，，，高磷铜合金在580-620℃之间具有超塑性，，，，，，，，可以热挤成φ3-φ5毫米焊丝，，，，，，，，是焊接铜及铜合金、钢和铜零件的重要材料。。。。。。。

其它金属元素对铜的影响

镁、锂、钙有限固溶于铜，，，，，，，，锰与铜无限互溶，，，，，，，，这四个元素都可作为铜的脱氧剂；；；；；锰可以提高铜的强度，，，，，，，，低锰铜合金具有高强和耐蚀性能，，，，，，，，在化学工程中有所应用，，，，，，，，锰铜电阻温度系很少，，，，，，，，是优良的电阻合金；；；；；由于有同素异晶转变，，，，，，，，使铜锰合金固态下相变十分复杂，，，，，，，，固相下具有调幅分解，，，，，，，，变晶转变等过程，，，，，，，，具有减振降噪性能，，，，，，，，是***的阻尼合材料。。。。。。。

以铈为代表的稀土元素几乎不固溶于铜，，，，，，，，它们在铜中的作用是变质和净化，，，，，，，，可以脱硫与脱氧，，，，，，，，并能与低熔点杂质形成高熔点化合物，，，，，，，，消除有害作用，，，，，，，，提高铜及合金的塑性，，，，，，，，在上引铸造线坯中加入稀土元素，，，，，，，，能够改善塑性，，，，，，，，减少冷加工的裂纹。。。。。。。

文章来源：铜信宝