铜的特性和铜管的生产应用
1、铜的简述:
纯铜通常呈紫红色,故称紫铜。其具有良好的导电、导热、耐腐蚀和易加工(如焊接)等性能,并可通过冷、热、触融变形等加工成各种产品,广泛应用于工农业、国防、建筑、文化艺术、日常生活等处。
铜的化学符号Cu,晶体结构为面心立方体,原子序数为29。
由于铜与金和银在元素周期表中同属一族,因而具有与贵金属相似的优异物理和化学性能。铜的晶体结构特征决定了其高滑移…
1、铜的简述:
纯铜通常呈紫红色,故称紫铜。其具有良好的导电、导热、耐腐蚀和易加工(如焊接)等性能,并可通过冷、热、触融变形等加工成各种产品,广泛应用于工农业、国防、建筑、文化艺术、日常生活等处。
铜的化学符号Cu,晶体结构为面心立方体,原子序数为29。
由于铜与金和银在元素周期表中同属一族,因而具有与贵金属相似的优异物理和化学性能。铜的晶体结构特征决定了其高滑移性和层错能较高,低温和高温下的塑性好,易加工,耐腐蚀,无磁性,有强度,美观耐用。人类对铜的认识可追溯到一万年前。近五千年前已有了铜水管在埃及工程上的应用记载;而距今3500年的中国商周时代,青铜器达到了鼎盛时期;铜能与其他金属、半金属、非金属元素形成合金,使其 应用领域进入到了人类社会的各个方面,正因为铜的导电、导热、高强度、硬度、有弹性、易加工、易切削、耐磨及抗腐蚀性等特性,它满足了人类的不同使用要求。现代医学研究得知,铜是人体健康、医疗和动植物生产不可缺少的微量元素,并可直接植入人体。溶入水的铜微量还有显著的杀菌、抑菌作用。随着人类社会向电子化、自动化、信息化、数字网络化的方向迈进,铜在国民经济建设、人民生活及高新技术上的重要作用日益明显。当前微电子工业“铜芯片”革命的兴起及数字网络专线技术使标准铜通讯线同时运载高速数据得以实现。所有的例证都说明了铜不仅是一种历史悠久而又非常有用的金属,而且还是重要的现代高新技术材料。
2、铜的基本性能
(1) 化学性质
耐腐蚀性:铜与大气、水等作用,生成难溶于水并与底基金属紧密结合的碱式硫酸铜[CuSO4·3Cu(OH)2]或碱式碳酸铜[CuCO3·Cu(OH)2]薄膜,对铜有保护作用,可防止继续腐蚀,铜在大气、纯净淡水,流速不大的海水中均耐腐蚀。铜具有高的电位,Cu+ 及Cu++离子化时,标准电极电位为+0.522及+0.345V,因此,铜在水溶液中不能置换氢。
(2) 物理性质
熔点:1084.5℃(1356K)熔化潜热50.6卡/克
沸点:2500℃(2771.5K)
比热:20℃时,铜的定压比热CP:0.092卡/克·℃
17℃时,铜的定容比热平CV: 0.0924卡/克·℃
导电性能:根据国际软铜线标准
电阻系数:1/58,0.017241Ω·mm2/m为100%I.A.C.S.,进行比较确认,现在铜的纯度大大提高,导电率可达到105%I.A.C.S.。
导热系数:20℃时,λ=0.941±0.005卡/厘米·秒·℃
导热系数与温度的关系:
温度℃ |
-250 |
-160 |
-79 |
0 |
100 |
324 |
667 |
λ卡/厘米·秒·℃ |
12 |
1.075 |
0.956 |
0.935 |
0.928 |
0.840 |
0.810 |
热膨胀:0~1084.5℃的线膨胀为2.25%
纯铜在各温度下的线膨胀系数at和平均线膨胀系数am
温度℃ |
0 |
50 |
100 |
200 |
300 |
400 |
600 |
700 |
800 |
at×10-6/℃ |
16.73 |
16.99 |
17.26 |
17.83 |
18.45 |
19.13 |
19.85 |
21.46 |
23.25 |
am×10-6/℃ |
|
16.86 |
17.89 |
17.79 |
17.60 |
17.92 |
18.27 |
19.01 |
19.83 |
25~300℃的am=17.7×10-6
平均体膨胀系数r m=3am
比重:20℃时,γ=8.93克/厘米3
弹性模量:20℃时,弹性模量E:10500~13700千克/毫米2
剪切模量G:3800~4800千克/毫米2
3、铜的生产及应用:
原料: 原生铜、再生铜、铜合金
产品: 丝、条、棒、板、带、箔、管、型、铸件、粉末
应用:电气电子 石油化工 建筑 交通运输 工业机器 医疗卫生 民用消费品 通用商品
4、铜的生态可持续发展途径
人类今天如何开发利用它的资源,同时又要保证后代的需要不受损害,这是保持社会可持续发展的一个重要问题,铜在人们多姿多彩的生活中有着广泛的应用,因为铜可以百分之百的回收再生,且铜回收利用无需增加新的工业装备投资和环境投资,其生产和应用能够连续不断地进行下去,故千百年来使用无阻,对社会起到了生态地可持续发展的作用。
铜的再生利用途径