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杂质及微量元素对铜压力加工性能的影响!
更新时间:2017.04.19 新闻来源:http://www.304kos.com
纯铜中的杂质分为三类:
⑴固溶于铜的杂质及微量元素;
⑵很少固溶于铜,并与铜形成易熔共晶的杂质及微量元素;
⑶几乎不固溶于铜,并与铜形成熔点较高的脆性化合物的杂质及微量元素。
          杂质元素对铜塑性的影响,取决于铜与元素的相互作用。当杂质元素固溶于铜时,影响不大;若杂质元素与铜形成低熔点共晶时,则会产生“热脆”。若杂质元素与铜形成脆性化合物分布于晶界时,则产生“冷脆”。
磷:固溶于铜的杂质磷熔点44℃,700℃时磷在铜中的溶解度为1.75%,而200℃时则只溶解0.4%,温度下降磷在铜中的溶解度也下降。磷显著降低铜的导电、导热性,但对铜的机械性能特别是对焊接性能有益。磷常作为铜的脱氧剂使用,并提高铜液的流动性。过量的磷会生成Cu3P脆性化合物,造成“冷脆”,所以过量的磷有害。
    砷:熔点613℃,在固态铜中可溶解7.5%。少量As对机械性能没明显影响,但显著降低铜的导电、导热性。砷可提高铜的再结晶温度,提高铜的耐热性;此外,砷显著提高铜的耐蚀性,作冷凝管用的铜管中均加入少量的砷;还可改善含氧铜的加工性能。
   
锑: 熔点630℃,共晶温度(645℃)下锑在铜中的固溶度11%。随温度降低,锑在铜中的溶解度急剧降低,并形成脆性Cu3Sb,分布在晶界上而造成“冷脆”。锑同时造成铜的导电性和导热性的严重降低,导电用铜的含锑量不允许超过0.002%。
   
铅: 熔点327℃,基本上不溶解于铜,微量的铅与铜形成低熔点共晶组织(Cu+Pb),共晶温度为326℃,共晶体最后结晶并集中在晶界上,铅呈黑色颗粒状分布在晶界上,热加工时,铅先熔化,使金属晶粒之间的结合力受到破坏,造成“热脆”。铅限制在0.005~0.05%。
    铋: 熔点为271℃,不溶于Cu中,在270℃与Cu生成低熔点共晶(Cu+Bi) 。Bi在低熔点共晶中呈薄膜状分布在铜的晶界上,热加工时,薄膜熔化而造成“热脆”。Bi本身也是脆性相,使铜在冷态下也会变脆,所以Bi不但造成“热脆”,也造成“冷脆”,对铜危害严重。铋的极限含量不大于0.002%。
氧:不固溶于铜,与铜形成高熔点脆性化合物Cu2O,含氧铜冷凝时,氧呈共晶体(Cu+Cu2O)析出,分布在晶界上。共晶温度很高(1066℃),对热变形性能不产生影响,但Cu2O硬而脆,使冷变形产生困难,致使金属发生“冷脆"。含氧铜在氢或还原性气氛中退火时,会出现“氢病”.“氢病”的本质是由于退火时,氢或还原性气氛易于渗入铜中与CuO的氧化合而形成水蒸气或CO2。
 
     100g含氧0.01%的铜在氢气中退火,会形成140cm3的蒸汽。生成的水蒸汽无法扩散,在铜中形成很高的压力,使铜遭到破坏。含氧量达0.005%的铜,即出现“氢病”。
     根据氧含量和生产方法,纯铜可分无氧铜、脱氧铜和纯铜三类,其中只有无氧铜才能在高温还原性气氛中加工使用。
     硫:形成共晶系相图,共晶温度较高,对铜热变形影响不明显,共晶体(α+Cu2S)集中在晶界上,Cu2S硬而脆,致使金属发生“冷脆”。 硫的最大允许含量为0.005~0.01%。 
   
硒,碲:在固态铜中的溶解度极小,生成Cu2Se、Cu2Te脆性化合物,凝固时沿晶界析出,造成“冷脆”。铜中含0.003%硒和0.005~0.003%碲即可使其焊接性能恶化
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