Hochreines Kupfer ist ein weiches, formbares und duktiles Metall mit sehr hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit. Eine frisch freiliegende Oberfläche von reinem Kupfer hat eine rot-orangefarbene Farbe. Kupfer wird als Leiter von Wärme und Elektrizität, als Baumaterial und als Bestandteil verschiedener Metalllegierungen verwendet, wie zum Beispiel Sterlingsilber, der in Schmuck verwendet wird, Cupronickel zur Herstellung von Meereshardware und -münzen und Konstantan, die in Dehnungsmessgeräten und Thermoelen für die Temperaturmessung verwendet werden. Hochreines Kupfer hat die endgültige Stärke von ungefähr 210 MPa und die Ertragsstärke von 33 MPa, was seine Verwendbarkeit in industriellen Anwendungen einschränkt. Aber ähnlich wie bei anderen Legierungen kann Kupfer gestärkt werden. Der Hauptverstärkungsmechanismus ist in Cu-basierten Legierungen legiert.
Kupferlegierungen sind Legierungen, die auf Kupfer basieren, bei denen die Hauptlegierelemente Zn, Sn, Si, Al, Ni sind. CU-basierte Legierungen bilden hauptsächlich substitutionelle feste Lösungen, für die Stoff- oder Verunreinigungsatome die Wirtsatome ersetzen oder ersetzen. Mehrere Merkmale der Stoff- und Lösungsmittelatome bestimmen den Grad, in dem sich erstere im letzteren auflöst. Diese werden als Hume -Rothery -Regeln ausgedrückt. Es gibt bis zu 400 verschiedene Kupfer- und Kupferlegierungskompositionen, die lose in die Kategorien gruppiert sind: Kupfer, hohe Kupferlegierung, Messing, Bronzen, Kupfer -Nickel, Kupfer -Nickel -Zinc (Nickel Silber), Blei Kupfer und Speziallegierungen. Darüber hinaus kann eine begrenzte Anzahl von Kupferlegierungen durch Wärmebehandlung verstärkt werden. Infolgedessen müssen kaltes Arbeits- und\/oder Feststoff-Lösungslegierungen verwendet werden, um diese mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
Eigenschaften von Kupfer
Kupfer ist ein weiches, hartes, duktiles und formbares Material. Diese Eigenschaften machen Kupfer extrem geeignet für die Röhrchenbildung, das Drahtzeichnen, das Spinnen und die tiefe Zeichnung. Zu den anderen wichtigen Eigenschaften, die von Kupfer und seinen Legierungen ausgestellt werden, gehören:
Ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit. Kupfer hat eine um 60% höhere Wärmeleitfähigkeit als Aluminium, sodass es besser in der Lage ist, die thermischen Hotspots in elektrischen Kabelsystemen zu reduzieren. Die elektrischen und thermischen Leitfähigkeiten von Metallen stammen aus der Tatsache, dass ihre äußeren Elektronen delokalisiert werden.
Ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit. Die Leitfähigkeit von Kupfer beträgt 97% der Silber. Aufgrund seiner viel geringeren Kosten und der größeren Häufigkeit war Kupfer traditionell das Standardmaterial für Stromübertragungsanwendungen. Aluminium wird jedoch normalerweise in Hochspannungsleitungen mit Hochspannungsleitungen verwendet, da es etwa die Hälfte des Gewichts und die geringeren Kosten eines vergleichbaren Kupferkabels aufweist. Bei einer gegebenen Temperatur sind die thermischen und elektrischen Leitfähigkeiten von Metallen proportional, aber die Erhöhung der Temperatur erhöht die thermische Leitfähigkeit und verringert die elektrische Leitfähigkeit. Dieses Verhalten wird im Wieemann -Franz -Gesetz quantifiziert.
Gute Korrosionsbeständigkeit. Kupfer reagiert nicht mit Wasser, reagiert jedoch langsam mit atmosphärischem Sauerstoff, um eine Schicht aus braunschwarzem Kupferoxid zu bilden, was im Gegensatz zu dem Rost, der in feuchten Luft auf Eisen bildet, das darunter liegende Metall vor weiterer Korrosion (Passivierung) schützt. Kupfer -Nickellegierungen, Aluminiummessing und Aluminium zeigen eine überlegene Resistenz gegen Salzwasserkorrosion.
Gute Biofouling -Resistenz
Gute maschinabilität. Die Bearbeitung von Kupfer ist möglich, obwohl Legierungen für eine gute Bearbeitung bei der Erstellung komplizierter Teile bevorzugt werden.
Aufbewahrung mechanischer und elektrischer Eigenschaften bei kryogenen Temperaturen
Diamagnetisch
Verwendung von Kupfer- und Kupferlegierungen
Historisch gesehen wurde das Legierungskupfer mit einem anderen Metall, zum Beispiel Zinn zur Herstellung von Bronze, ungefähr 4000 Jahre nach der Entdeckung des Kupferschmierens und etwa 2000 Jahren nach dem allgemeinen Gebrauch geübt. Eine alte Zivilisation ist definiert, um in der Bronzezeit zu sein, indem sie Bronze produziert, indem er sein eigenes Kupfer und Legierung mit Zinn, Arsen oder anderen Metallen schmelzt. Die Hauptanwendungen von Kupfer sind Elektrodraht (60%), Dach- und Sanitär (20%) und Industriemaschinen (15%). Kupfer wird hauptsächlich als reines Metall verwendet, aber wenn eine größere Härte erforderlich ist, wird es in Legierungen wie Messing und Bronze (5% der Gesamtanwendung) eingesetzt. Kupfer- und Kupferbasislegierungen, einschließlich Messing (CU-ZN) und Bronzen (Cu-SN), werden in verschiedenen industriellen und gesellschaftlichen Anwendungen häufig verwendet. Einige der üblichen Verwendungszwecke für Messinglegierungen umfassen Kostümschmuck, Schlösser, Scharniere, Zahnräder, Lager, Munitionsgehäuse, Automobilheizkörper, Musikinstrumente, elektronische Verpackungen und Münzen. Bronze- oder bronzeähnliche Legierungen und Gemische wurden über einen längeren Zeitraum für Münzen verwendet. ist heute noch weit verbreitet für Federn, Lager, Buchsen, Pilotlager und ähnliche Armaturen des Automobilgetriebes und ist besonders in den Lagern kleiner Elektromotoren häufig vorkommt. Messing und Bronze sind gängige technische Materialien in der modernen Architektur und werden aufgrund ihres visuellen Erscheinungsbilds hauptsächlich für die Verkleidung von Dach- und Fassaden verwendet.
Elektrolytisch-Tough-Tonhöhe (ETP) Kupfer
Electrolytic Tough Pitch Kupfer, UNS C11 0 0 0, ist reines Kupfer (mit maximal 0,0355% der Verunreinigungen), verfeinert durch elektrolytische Raffinerierungsprozess und ist die am häufigsten verwendete Kupferqualität über die Welt. ETP hat eine minimale Leitfähigkeit von 100% IACs und muss 99,9% rein sein. Es hat 0,02% bis 0,04% Sauerstoffgehalt (typisch). Elektrische Verkabelung ist der wichtigste Markt für die Kupferindustrie. Dies umfasst strukturelle Stromverdrahtung, Stromverteilungskabel, Gerätekabel, Kommunikationskabel, Automobilkabel und Kabel sowie Magnetdraht. Etwa die Hälfte des gesamten Kupfers, das abgebaut wurde, wird für Elektrodraht und Kabelleiter verwendet. Reines Kupfer hat die beste elektrische und thermische Leitfähigkeit jedes kommerziellen Metalls. Die Leitfähigkeit von Kupfer beträgt 97% der Silber. Aufgrund seiner viel geringeren Kosten und der größeren Häufigkeit war Kupfer traditionell das Standardmaterial für Stromübertragungsanwendungen.
Messing
Messing ist der generische Begriff für eine Reihe von Kupfer-Zink-Legierungen. Messing kann mit Zink in unterschiedlichen Anteilen legiert werden, was zu einem Material mit unterschiedlichen mechanischen, Korrosion und thermischen Eigenschaften führt. Erhöhte Zinkmengen bieten dem Material eine verbesserte Festigkeit und Duktilität. Messing mit einem Kupfergehalt von mehr als 63% sind die am meisten duktilsten einer Kupferlegierung und werden von komplexen Kaltformvorgängen geformt. Messing hat eine höhere Formbarkeit als Bronze oder Zink. Der relativ niedrige Schmelzpunkt von Messing und seine Fluidität machen es zu einem relativ einfachen Material. Messing kann je nach Zinkgehalt von rot bis gelb bis gold bis silber reichen. Einige der üblichen Verwendungszwecke für Messinglegierungen umfassen Kostümschmuck, Schlösser, Scharniere, Zahnräder, Lager, Schlauchkopplungen, Munitionshülsen, Automobilheizkörper, Musikinstrumente, elektronische Verpackungen und Münzen. Messing und Bronze sind gängige technische Materialien in der modernen Architektur und werden aufgrund ihres visuellen Erscheinungsbilds hauptsächlich für die Verkleidung von Dach- und Fassaden verwendet.
Zum Beispiel stammt die UN -C26000 -Kartuschen -Messinglegierung (70\/30) aus der Yellow Brass -Serie, die die höchste Duktilität aufweist. Patronenmessing sind größtenteils kalt und können auch leicht bearbeitet werden, was bei der Herstellung von Patronenfällen erforderlich ist. Es kann für Kühlerkernen und Tanks, Taschenlampenschalen, Lampenvorrichtungen, Befestigungselemente, Schlösser, Scharniere, Munitionskomponenten oder Sanitärzubehör verwendet werden.
Bronze
Die Bronzen sind eine Familie von Kupferbasis, die traditionell mit Zinn legiert sind, können sich aber auf Kupfer- und andere Elemente (z. B. Aluminium, Silizium und Nickel) beziehen. Bronzen sind etwas stärker als die Messing, aber sie haben dennoch ein hohes Maß an Korrosionsbeständigkeit. Im Allgemeinen werden sie verwendet, wenn zusätzlich zur Korrosionsbeständigkeit gute Zugeigenschaften erforderlich sind. Zum Beispiel erreicht Beryllium Copper die größte Stärke (auf 1.400 MPa) einer kupferbasierten Legierung.
Historisch gesehen wurde das Legierungskupfer mit einem anderen Metall, zum Beispiel Zinn zur Herstellung von Bronze, ungefähr 4000 Jahre nach der Entdeckung des Kupferschmierens und etwa 2000 Jahren nach dem allgemeinen Gebrauch geübt. Eine alte Zivilisation ist definiert, um in der Bronzezeit zu sein, indem sie Bronze produziert, indem er sein eigenes Kupfer und Legierung mit Zinn, Arsen oder anderen Metallen schmelzt. Bronze- oder bronzeähnliche Legierungen und Gemische wurden über einen längeren Zeitraum für Münzen verwendet. ist heute noch weit verbreitet für Federn, Lager, Buchsen, Pilotlager und ähnliche Armaturen des Automobilgetriebes und ist besonders in den Lagern kleiner Elektromotoren häufig vorkommt. Messing und Bronze sind gängige technische Materialien in der modernen Architektur und werden aufgrund ihres visuellen Erscheinungsbilds hauptsächlich für die Verkleidung von Dach- und Fassaden verwendet.
