Класификација легура бакра и улога елемената легуре
Легура бакра се односи на легуру која се формира додавањем једног или више других елемената чистом бакру. Класификација легура бакра је прилично лака за разумевање. Постоји много боја легура бакра. Не-бакарне врсте легура бакра имају различите боје. Легуре бакра углавном имају љубичасту, жуту, цијан и друге боје.
1. Класификација
Класификација легуре бакра: по боји
1. Месинг: односи се на легуру на бази бакра и цинка, која се може поделити на једноставни месинг и сложени месинг. Трећа компонента сложеног месинга је названа никл месинг, силицијум месинг, итд.;
2. Бронза: односи се на легуре на бази бакра, осим легура бакра-никла и бакра-цинка. Главне сорте су калајна бронза, алуминијумска бронза и специјална бронза (позната и као легура високог бакра);
3. Бели бакар: односи се на легуру бакра и никла;
4. Црвени бакар: односи се на чисти бакар. Главне сорте укључују бакар без кисеоника, црвени бакар, бакар деоксидисани фосфором и сребрни бакар.
Класификација легуре бакра: подељена по систему легуре
1. Нелегирани бакар: Нелегирани бакар укључује бакар високе чистоће, чврсти бакар, деоксидовани бакар, бакар без кисеоника, итд. Традиционално, људи нелегирани бакар називају црвеним бакром или чистим бакром, који се такође назива црвени бакар.
2. Остале легуре бакра припадају легури бакра. моја земља и Русија деле легуре бакра на месинг, бронзу и бели бакар, а затим деле мале системе легура у главне категорије.
Класификација легуре бакра: подељено по функцији
1. Легуре бакра за електричну и топлотну проводљивост: углавном нелегирани бакар и микролегирани бакар.
2. Структурне легуре бакра: укључујући скоро све легуре бакра.
3. Легуре бакра отпорне на корозију: углавном укључују лимени месинг, алуминијумски месинг, разни не-бели бакар, алуминијумску бронзу, титанијум плаву итд.
4. Легуре бакра отпорне на хабање: углавном укључују сложени месинг, алуминијумску бронзу итд. који садрже олово, калај, алуминијум, манган и друге елементе.
5. Легуре бакра које се лако сече: бакар-олово, бакар-телуријум, бакар-антимон и друге легуре.
6. Еластична легура бакра: углавном антимон бронза, алуминијум бронза, берилијум бронза, титан бронза итд.
7. Легура бакра за пригушивање: легура бакра са високим садржајем мангана итд.
8. Уметничка легура бакра: чисти бакар, месинг, лимена бронза, алуминијумска бронза, бели бакар итд.
Класификација легуре бакра: подељена по методи формирања материјала
1. Ливена легура бакра: ливење се такође може користити за обраду деформације.
2. Деформисана легура бакра: Деформисана легура бакра се може користити за ливење.
3. Легуре ливеног бакра и деформисане легуре бакра могу се поделити на ливени бакар, месинг, бронзу и бели бакар.
2. Улога елемената легуре
Неизбежно је да елементи у траговима уђу у бакар. Због различитих карактеристика елемената, они се можда не растварају у бакру, имају трагове чврстог раствора, велику количину чврстог раствора или бесконачну међусобну растворљивост. Растворљивост чврсте супстанце драстично опада како температура опада, а у чврстој фази долази до сложених фазних промена. итд., тако да утицај на својства бакра веома варира.
3. Елементи легуре
Утицај на проводљивост легура бакра
1. Водоник
Водоник и бакар не формирају хидриде. Растворљивост водоника у течном и чврстом бакру расте са порастом температуре, посебно у течном бакру, који има велику растворљивост. Када се бакар очврсне, водоник формира поре у бакру, узрокујући да бакарни производи постану крхки. У чврстом бакру, водоник постоји у протонском стању, а електрони водоника испуњавају орбитале С-слоја атома бакра да би формирали чврсти раствор протона. Иако чисти водоник има мали утицај на перформансе бакра, водоник је штетан за бакар и легуре бакра. Бакар који садржи кисеоник ствара пукотине када се жари у водонику. Различити елементи имају различите ефекте на растворљивост водоника у бакру. Међу њима, елементи као што су Ни и Мн повећавају растворљивост, док елементи као што су П и Си смањују растворљивост. Садржај водоника у пуњењу може се контролисати смањењем времена топљења, подешавањем састава и коришћењем површине растопљеног угља и других метода за смањење садржаја водоника у бакру.
2. Кисеоник
Кисеоник је неизбежан у процесу производње бакра, а његов утицај је такође веома важан. Осим врло мале количине чврстог раствора у бакру, он постоји у облику Цу2О. Оксид бакра није растворљив у чврстом стању у бакру и формира Цу+Цу2О еутектичку структуру, која је распоређена на границама зрна. Еутектичка реакција је: Л који садржи кисеоник 0.39% ---- садржи кисеоник 0.01% + Цу2О, у хипоеутектичком бакру Садржај кисеоника у бакру је директно пропорционалан количини еутектика , а садржај кисеоника у бакру може се прецизно измерити упоређивањем са стандардним сликама под микроскопом.
Утицај кисеоника на својства бакра и легура је сложен. Количине кисеоника у траговима имају мали утицај на електричну проводљивост и механичка својства бакра. Индустријски бакар има високу електричну проводљивост. Разлог је тај што кисеоник, као детерџент, може уклонити многе елементе из бакра. Штетне нечистоће улазе у шљаку у облику оксида, посебно елемената као што су арсен, антимон, бизмут. Електрична проводљивост бакра који садржи малу количину кисеоника може достићи 100% до 103% ИАЦС. Бакар високе чистоће као што је 6Н бакар може преживети у криогеним условима. Вредност отпора је прилично ниска.
Садржај кисеоника у бакру који се користи у електричним компонентама вакуума треба строго контролисати. Разлог је тај што електрични вакуум уређаји морају бити капсулирани у водоник. Присуство водоника у бакру ће изазвати болест водоника и узроковати оштећење уређаја у окружењу високог вакуума.
Када се бакар и легуре бакра топе, генерално треба извршити деоксидацију. Деоксидизатори укључују фосфор, бор, магнезијум итд., који се додају у облику интермедијарних легура. Фосфор је најефикаснији деоксидатор, али заосталу количину фосфора треба строго контролисати јер може снажно смањити електричну проводљивост бакра и легура.
3. Антимон, бизмут, сумпор, телур, селен
Чврста растворљивост ових елемената у бакру је изузетно мала и они су у основи нерастворљиви у бакру на собној температури. Они постоје у облику металних једињења и распоређени су на границама зрна. Они мало утичу на електричну и топлотну проводљивост бакра, али озбиљно нарушавају пластичност бакра и легура. Перформансе обраде, њен садржај треба строго контролисати, а национални стандарди предвиђају да не би требало да прелази {{0}}.005%; јер бакар који садржи ове елементе има добра својства резања, такође се користи у инжењерским и техничким круговима, као што је хром бакар, који се може користити као вакуумски прекидач и прекидач. Контакти прекидача спречавају приањање контаката прекидача када је струјни круг прекинут. Садржај бизмута у бизмут бакру може бити чак 0.5% до 1.0%; Легура телур-бакар која садржи 0,15% до 0,5% телура може се користити као нерђајући челик са високом проводљивошћу, лак за сечење. Кисеонички бакар се може прерадити у прецизне електронске компоненте. Као легура бакра специјалне намене, ови елементи се могу додати, али је његова технологија обраде посебна и могу се користити методе као што су екструзија омотача, хладно истискивање, ливење и металургија праха.
4. Арсен, бор
Арсен има велику чврсту растворљивост у бакру, а садржај у чврстом раствору може да достигне 6,8% до 7.0%. Присуство арсена у бакру снажно смањује његову електричну проводљивост и топлотну проводљивост. Обично се додаје као модификатор, посебно за месинг. Кондензаторске легуре су још вредније. Употреба кондензаторских цеви у термоелектранама и на бродовима у последњих 100 година показала је да месинг који садржи 0,1% до 0,15% арсена може спречити децинцификациону корозију месинга и решити проблем месинганог кондензатора цеви. Рано цурење је фаталан проблем, тако да различити стандарди материјала предвиђају да се арсен мора додати. Искуство показује да ХСн70-1 цеви кондензатора без арсена често пропуштају у прве 2 до 3 године употребе. Након додавања арсена, животни век се може повећати на 15 до 20 година, што се назива великим технолошким напретком у истраживању легура бакра. Разлог зашто арсен може спречити децинцификациону корозију месинга је тај што су многе студије показале да арсен може смањити електродни потенцијал бакра, чиме се смањује склоност електрохемијској корозији. Пошто оксиди арсена загађују животну средину и штетни су за људски организам, фабрике које топе легуре треба да имају посебне мере заштите животне средине и заштите; арсен треба додати у облику матичних легура, а садржај арсена у матичним легурама арсен-бакар може достићи 15% до 30%.
Бор има ниску чврсту растворљивост у бакру и генерално се користи као деоксидатор. Преостали бор може да рафинише зрна. Људи су открили да је ефекат погоршања веома значајан. Додавање {{0}}.01% до 0,04% бора легурама месинга са додатком арсена има ефекат боље заштите од дезинцификације и корозије месинга. Бор оксид је одлично средство за покривање у топљењу легура бакра и широко се користи. Бор се такође обично додаје у материјале за заваривање бакра како би се спречила оксидација метала за заваривање.
5. Фосфор
Како температура опада, количина чврстог раствора фосфора у бакру се брзо смањује, достижући {{0}}.6% на 300 степена и 0.4 % на 200 степени. Фосфор растворен у бакру значајно смањује његову електричну проводљивост. Проводљивост меке траке која садржи П0,014% је 94% ИАЦС. Проводљивост П0,14% је само 45,2%. Фосфор је најефикаснији и најјефтинији деоксидант. Присуство количина у траговима може побољшати флуидност растопа, побољшати заварљивост и отпорност на корозију бакра и легура и повећати температуру против омекшавања. Дакле, фосфор је такође главна компонента бакра. И вредни адитиви у легурама, легуре фосфора бакра које садрже П0,015% до 0,04% се широко користе у производњи водоводних цеви за зграде, топлотних цеви за хлађење и климатизацију и бродских цеви за морску воду; Плоче и траке од легуре бакра са ниским садржајем фосфора се користе у Широкој употреби у електронској и хемијској индустрији, бакарне траке са оловним оквиром интегрисаног кола такође користе велики број легура бакра ниске верности; легуре фосфора бакра са еутектичким саставом су одлични материјали за заваривање. Легуре са високим садржајем бакра имају суперпластичност на 580 до 620 степени и могу се загрејати. Жица за заваривање екструдирана у 3~5мм је важан материјал за заваривање бакра и легура бакра, челика и бакарних делова.
6. Олово
Олово није растворљиво у чврстом стању у бакру, а његова чврста растворљивост у легурама бакра је такође веома мала. Са бакром формира топљиву еутектичку структуру. За бакар који садржи 0 до 38% олова, течно олово се не меша са течним бакром и очвршћава. Формира се монокристална структура; у чврстом стању, олово се дистрибуира у једноставном стању у бакру и може се дистрибуирати унутар зрна и на граници зрна. Када легура бакра која садржи олово прође фазну промену или рекристализацију, олово на граници зрна се може пренети на границу зрна. У. Олово нема значајан утицај на електричну и топлотну проводљивост бакра и легура, али може побољшати обрадивост. Честице олова су чврста фаза, што је мека фаза пожељна за носеће материјале. Због тога су бакар и легуре који садрже олово вредни материјали који се лако секу. Материјали за лежајеве су популарнији на тржишту због ниске цене. Месинг који садржи олово се широко користи. Што су мање честице олова, то је равномернија дистрибуција и боље перформансе. Оловни бакар и легуре могу се користити као ливени или обрађени пресовањем. Оловни месинг је једнофазни на високим температурама (изнад 500 степени), има одличну топлотну обрадивост и може издржати велике термичке деформације. Међутим, то је фаза и а+ фаза на собној температури. Има високу отпорност на деформацију и лошу пластичност током хладне деформације. , Прекомерна брзина обраде ће изазвати пукотине у материјалу легуре.
Са развојем науке и технологије, садржај олова у конвенционалном оловном месингу порастао је са 0,8% на 2,5% на више од 5%, а у новом црвеном бакру, месингу, бронзи и белом бакру који садржи олово стално се развијају. Посебно треба истаћи да су легуре бакра које садрже олово изузетно прилагодљиве сировинама и да се могу директно производити коришћењем рециклираног бакра, што је веома важно за предузећа за прераду бакра.
7. Гвожђе, цирконијум, хром, силицијум, сребро, берилијум, кадмијум
Заједничка карактеристика ових седам металних елемената је да имају ограничену чврсту растворљивост у бакру, а њихова чврста растворљивост се драстично мења са променама температуре. Када температура почне да пада након завршетка кристализације легуре, почиње и њихова чврста растворљивост у бакру. Смањење и таложење из чврсте фазе у облику металних једињења или елементарних елемената. Када су ови елементи у чврстом стању растворени у бакру, они могу значајно побољшати његову снагу и имати ефекат јачања чврстог раствора. Када се таложе из чврсте фазе, долази до дисперзијског јачања. Као резултат, враћена су својства електричне и топлотне проводљивости. То су типичне легуре бакра које су термички обрађене старењем. Гашењем (950~980 степени, вода за гашење) и старењем (450~550 степени, 2-4х), могу се добити својства високе чврстоће и високе електричне проводљивости. Количине сребра у траговима не смањују значајно електричну проводљивост и топлотну проводљивост бакра, али могу значајно повећати температуру рекристализације, отпорност на деформацију и отпорност на хабање. Широко се користи у моторним комутаторима и, у новије време, у производњи контактних жица за брзе возове. . Бакар има својство да не ствара варнице при удару и важан је материјал за ваздухопловне инструменте. Пошто је кадмијум токсичан и загађује животну средину, његова употреба се смањује. Берилијум бакар је најеластичнији материјал. Берилијум највише јача бакар. Снага берилијум бакра након топлотне обраде може достићи 4 до 5 пута већу од чистог бакра.
Гвожђе може оплеменити зрна и побољшати својства бакра и легура. У окружењима која захтевају антимагнетна својства, садржај гвожђа треба строго контролисати, углавном испод 0.003%.
Цирконијум и легуре хром-бакар имају високу електричну проводљивост, чврстоћу и добру отпорност на омекшавање. Оне су најбоље легуре електрода и имају важну примену у ваздухопловним моторима.
Силицијумска бронза има високу чврстоћу и отпорност на хабање. Гвожђе, цирконијум и хром бронза су најновије легуре бакра високе чврстоће и високе проводљивости и имају важну примену у производњи електрода.
Гвожђе, силицијум, цирконијум и легуре хром-бакар постале су основа легура бакра за оловне оквире интегрисаних кола, а истраживања о саставу и својствима њихових легура су веома активна.
8. Цинк, калај, алуминијум, никл
Заједничка карактеристика ова четири елемента је да имају велику чврсту растворљивост у бакру, која износи 39,9%, 15,8% и 9,4% респективно. Никл је бескрајно растворљив један у другом. Са бакром формирају континуални чврсти раствор и имају широку једнофазну област. Они могу значајно побољшати механичка својства и отпорност на корозију бакра, али такође смањују електричну и топлотну проводљивост бакра. У поређењу са другим металним материјалима, и даље су одлични електрични и топлотно проводљиви материјали. Они формирају вредне легуре са бакром, које се могу поделити на легуре месинга, бронзе и белог бакра, чинећи основу огромног система легура. Ове легуре имају одлична свеобухватна својства. На пример, месинг има високу чврстоћу, отпорност на хабање, отпорност на корозију, високу топлотну проводљивост и ниску цену; бронза има високу чврстоћу, отпорност на хабање и отпорност на корозију; бели бакар има изузетно добру отпорност на лош квалитет воде и корозију морске воде. Све ове предности су друге предности. Метални материјали се не могу заменити.
9. Ретки земљани елементи
Елементи ретких земаља су генерално скоро нерастворљиви у бакру, али мала количина ретких земних метала, било да се додају сами или у мешовитом облику, благотворно утичу на механичка својства бакра и имају мали утицај на електричну проводљивост бакра. Овај тип елемента може да формира једињења високе тачке топљења са нечистоћама као што су олово и бизмут у бакру. Мале сферне честице су равномерно распоређене у зрнима, рафинишући зрна и побољшавајући високотемпературну пластичност челика. Додавање 0.008% мешане ретке земље у бакар може значајно побољшати процесна својства бакра; када се дода мање од 0.1% И, побољшавају се механичка својства и процесна својства бакра; механичке особине легура бакра које садрже 0,01%~0,15% Ла. Његове перформансе, електрична проводљивост и температура отпорности на омекшавање су све боље од оних легуре Цу-0.15Аг, и користи се у индустрији.
10. Ватростални метали и други метали
Елементи као што су волфрам, молибден, ниобијум, уранијум и плутонијум скоро да нису чврсто растворљиви у бакру, док су титанијум, цирконијум, хром, кобалт и други елементи чврсто растворљиви у бакру у малим количинама, али сви они рафинишу зрна бакра у различитом степену. и повећати његову температуру рекристализације. , неутралишући штетне ефекте неких топљивих нечистоћа, што је корисно за побољшање пластичности на високим температурама.
Легуре бакра које садрже мале количине цирконијума (Цл5000, Ц15100, Ц18100), кобалта (Ц17110, Ц17500) и хрома (Ц18400, Ц18200, Ц18500) су коришћене у индустрији и постале су добри електрични материјали.
