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金属铜简介

2018/06/19315 作者:佚名
导读: 电气工业的“主角”——铜人类最早是用石器制造工具,在历史上称为“石器时代”。接着,人们发明了炼铜并用铜制造工具,在历史上称为“铜器时代”或“红铜时代”。紧接着,人们又发明了炼制铜与锡的合金——青铜,大量用青铜制造工具,在历史上称为“青铜时代”。铜,是人类在古代便发现了的重要的化学元素。据章鸿钊著《中国铜器铁器时代沿革考》考证,我国在炎黄之世,即公元前二十七世纪(距今近五千年)已开始使用铜器。

电气工业的“主角”——铜

人类最早是用石器制造工具,在历史上称为“石器时代”。接着,人们发明了炼铜并用铜制造工具,在历史上称为“铜器时代”或“红铜时代”。紧接着,人们又发明了炼制铜与锡的合金——青铜,大量用青铜制造工具,在历史上称为“青铜时代”。铜,是人类在古代便发现了的重要的化学元素。

据章鸿钊著《中国铜器铁器时代沿革考》考证,我国在炎黄之世,即公元前二十七世纪(距今近五千年)已开始使用铜器。我国早在黄帝的时候,便会铸青铜鼎了。夏禹时,用青铜铸造了九个很大的鼎。到了殷代,冶铸青铜的技术已很发达了。著名的青铜祭器——“司母戊大鼎”,是我国考古工作者1939年在河南安阳武官村发掘出来的殷代互鼎(图27),高达133厘米,横为110厘米,宽78厘米,重875公斤,内壁的一方有铭文“司母戊”三字。这样巨大的鼎,是世界少见的古代青铜器,也是我国三千多年前高度的炼铜技术水平的一个有力见证。

青铜的熔点此纯铜低,冶铸所需温度不太高,而且铸造性能比纯铜好,硬度大,所以它在古代比纯铜得到更普遍的应用。不过,由于铜矿、锡矿终究比较少,不能满足生产的大量需要。正如南朝江淹《铜剑赞序》中所说:“古者以铜为兵。春秋迄于战国,战国迄于秦时,攻争纷乱,兵革互兴,铜既不给,故以铁足之。铸铜既难,求铁甚易,故铜兵转少,铁兵转多。二汉之世,既见甚微。”随着生产的发展,铜与青铜逐渐被铁所代替,从而进入“铁器时代”。

纯净的铜是紫红色的金属,俗称“紫铜”、“红铜”或“赤铜”。纯铜富有延展性。象一滴水那么大小的纯铜,可拉成长达两公里的细丝,或压延成比床还大的几乎透明的箔。纯铜最可贵的性质是导电性能非常好,在所有的金属中仅次于银。但铜比银便宜得多,因此成了电气工业的“主角”。纯铜的用途比纯铁广泛得多,每年有50%的铜被电解提纯为纯铜,用于电气工业。这里所说的纯铜,确实要非常钝,含铜达99.95%以上才行。极少量的杂质,特别是磷、砷、铝等,会大大降低铜的导电率。铜中含氧(炼铜时容易混入少量氧)对导电率影响很大,用于电气工业的铜一般都必须是无氧铜。另外,铅、锑、铋等杂质会使铜的结晶不能结合在一起,造成热脆,也会影响纯铜的加工。这种纯度很高的纯铜,一般用电解法精制:把不纯铜(即粗铜)作阳极,纯铜作阴极,以硫酸铜溶液为电解液。当电流通过后,阳极上不纯的铜逐渐熔解,纯铜便逐渐沉淀在阴极上。这样精制而得的铜;纯度可达99.99%。

铜有许多种合金,最常见的是黄铜、青铜与白铜。

黄铜是铜与锌的合金,因色黄而得名。不过,这“黄色”只是“一般来说”罢了。严格地讲,随着含锌量的不同,黄铜的颜色也不同。如含锌量为18—20%时,呈红黄色;含锌20—30%,呈棕黄色;含锌30—42%,呈淡黄色;含锌42%,呈红色;含锌50%,呈金黄色,含锌60%,呈银白色。现在工业上所用的黄铜,一般含锌量在45%以下,所以常见的黄铜大都是黄色。黄铜中加入锌,可以提高机械强度和耐腐蚀性。我国很早就会制造黄铜,早在两千多年前的汉朝,便有不准使用“伪黄金”的法律,其实这“伪黄金”便是指黄铜,因为它外表很象黄金、至今,一些“金”字、“金”箔,便常是用黄铜做的。黄铜敲起来音响很好,因此锣、钹、铃、号都是用黄铜做的,甚至连风琴、口琴的簧片也用黄铜做。黄铜耐腐蚀性好,特别是锡黄铜(俗称“海口用黄铜”),用来制造船舶零件。此外,在国防工业上,黄铜大量用于制造子弹壳与炮弹壳。

青铜是铜与锡的合金,因色青而得名。我国古代使用青铜制镜。据文献记载,唐太宗曾说过:“人以铜为镜,可以正衣冠;以古为镜,可以见兴替;以人为镜,可以知得失。”这“以铜为镜”便是指青铜镜。青铜很耐磨,青铜轴承是工业上著名的“耐磨轴承”,纺纱机里便有许多青铜轴承。青铜还有个反常的特性——“热缩冷胀”,因此用来铸造塑象,受冷膨胀,可以眉目清楚、轮廓正确。

至于白铜,则是铜与镍的合金,因色白而得名。它银光闪闪,不易锈蚀,常用于制造精密仪器。

铜受潮,易生成绿色的“铜绿”——碱式碳酸铜,是有毒的,因此铜锅内壁常镀锡,以防生铜绿。

对于成年人来说,每天约需吸收5毫克的铜。如果进入人体的铜量不足,将会引起血红素减少与患贫血症。在人体中,铜主要聚集在肝脏以及其他组织的细胞中。瘤细胞中含铜量极少。孕妇的血液中,含钢量比一般人高一倍。植物同样需要少量的铜。铜化合物(如硫酸铜),是微量元素肥料——铜肥。铜肥施在沼泽地区,能显著提高作物产量。

据测定,在l公斤干燥的谷物中,约含有5—14毫克铜;1公斤豆类,含铜18—20毫克;瓜类为30毫克,面包为3—5毫克。在食物中,含铜量最多的是牛奶,以及章鱼、牡蛎等。

在大自然中,常见的铜矿是孔雀石。此外,黄铜矿和辉铜矿也是很重要的铜矿。在世界上,产铜较多的国家是赞比亚与智利。天然的纯铜,在大自然中不多。到目前为止,发现最重的一块纯铜为420吨。铜在地壳中含量为十万分之三。铜矿石

近年来,虽然铜在某些方面,逐渐被铝代替,但铜仍不失为一种重要的金属。据统计,现在工业上生产100万吨钢铁,大约需要生产1吨铜来配合。七十年代以来,世界铜的年产量每年都有增长。据不完全统计,1971年世界精铜年产量达571.13万吨。

重要的铜的化合物是硫酸铜与氧化铜;硫酸铜俗称“蓝矾”。不过,纯净的无水硫酸铜,并不是蓝色的,而是白色的粉末。含结晶水硫酸铜,才是天蓝色的晶体。在化学上,常用无水硫酸铜来鉴别有机溶液中是否含水。例如,判断酒精是否是无水酒精,只需放进一点无水硫酸铜。如果硫酸铜变蓝了,就说明这酒精中含水。在农业上,硫酸铜是著名的无机农药。常将硫酸铜与石灰混合配制成波尔多液使用。硫酸铜主要用来杀菌,而不是杀虫。

氧化铜是黑色的粉末。近年来,我国普遍推广使用氧化铜无机粘结剂。这种无机粘结剂是把磷酸与氢氧化铝混合,加热制成甘油股的粘稠液体,然后倒到氧化铜粉末中,不断搅拌,调成黑色的“浆糊”。把这种黑“浆糊”涂在需粘结的金属表面,然后压紧,过两、三天后,两块金属就紧紧地粘在一起了。氧化铜无机粘结剂能把金属与金属、陶瓷与陶瓷、金属与陶瓷牢牢地粘合。过去,刀具上的刀刃——硬质合金,是用焊接的方法焊上去,焊接时温度很高,往往会降低刀具的硬度,缩短使用寿命。改用氧化铜无机粘结剂粘合,不用加热,粘合很牢,使用寿命可延长一倍左右。用它粘结红宝石挤压器、弹簧夹片、玻璃仪器等效果也很好。氧化铜无机粘结剂成本低廉,只及铜焊成本的十分之一。这种粘结技术,是一项多快好省的新技术。我国各地化工厂已成批生产氧化铜粘结剂,使铜这个古老的元素又有了新用途。

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