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铜合金材料及加工发展趋势分析

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铜合金材料及加工发展趋势分析

发布日期:2015-11-25 00:00 来源:http://www.tcysjs.com 点击:

  铜合金(copper alloy )以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。纯铜呈紫红色﹐又称紫铜。

  铜和铜合金的开发应用具有悠久的历史,随着人们物质文化生活的提高和信息时代的到来,铜和铜合金成为人类生活不可或缺的基础材料。由于具有高导电导热性、高耐蚀耐磨性、抑菌性、可镀性、装饰性、易加工性等特性,铜和铜合金的应用领域非常广泛,在人类生活和国民经济中起着巨大作用。

  近年来,铜合金材料和铜加工工艺技术及装备发展迅猛,许多新的材料被开发、新的工艺技术不断的被突破,并在实际生产中大量应用。铜做为古老的金属材料,在当今国民经济的发展中焕发了新的生机和活力。

  

  铜合金材料发展趋势

  材料的应用开发是由其性能所决定的。由于铜具有诸多优势,近些年所开发的新的铜及其合金材料多是根据这些特性所进行的,并进一步把铜的性能发挥到一个更高的层次。

  第一,在导电导热性能方面,纯铜导电导热性仅次于银且价格更低。当前,铜材成分已经实现了高度纯净化,铜含量达到99.99%以上,因而广泛应用于制造网络传输连接导线、电真空器件用高纯无氧铜、精确制导和高保真信号传输、超导体器件用单晶铜和超纯铜等。

  第二,由于具有高导电性,目前铜在很多应用领域是不可替代的,业内着力于在保证铜高导电性能的前提下最大限度的提高其强度,实验室材料研究的性能指标,更要求工业应用中产品的实际性能。

  第三,由于在电焊电极、发电机集电环、电枢转子、高压开关触桥、钢坯连铸结晶器等领域的应用,以及在零件镀膜、成形、焊接、封装等加工过程中短时间或瞬时耐高温软化的性能方面的要求,未来铜材在高温工作时应具备的强度和硬度必将有所提高。

  为使材料耐高温性能加强,实现短时加热后强度仍保持在80-90%以上,通过添加铬、锆、镁、锡、银等合金元素,也就是微合金化以提高铜材的耐高温性能是主要趋势之一。

  第四,铜合金材料近年来发展的一个重要趋势是实现其功能的多元化,高强度、高磨性多元复杂铜合金的应用开发更加普及。

  第五,铜合金中铍、铅、镍、镉、砷等对人体有害,出于环保方面的考虑,目前这些有害元素正被禁用或限制使用。当前,以铋、碲、锑代铅的无铅易切削黄铜等正在逐步研发并推广,高锡青铜、铜钛合金也日益取代铍青铜。

  

  新型铜及铜合金产品发展趋势

  总体来说,铜材在电子、通讯、电力传输、热交换等传统领域的实际应用依然是其消耗的主流。但应用的方向在发生变化,产品的品质要求也日趋提升。由于铜资源渐趋匮乏短缺、铜价的渐趋升高,从宏观上对铜材的应用起抑制作用,但同时也在某些方面给铜材制造了新的机会。在这种大背景下,铜及铜合金的新产品不断被开发并快速投入应用。

  1.铜导电导热性能产品

  目前,纯铜质电线电缆正越来越多地被覆合铜材代替(铜包铝线、铜包铝排)。主要解决表面洁净、提高焊接性能(包括平直度、切边质量等)。随着电气产品的大众化,对材料弹性、强度和冲裁性能、平直度的要求都有所提高,开发各种专用接插件用铜材,提高接插件性能和使用寿命很有必要。

  2.电子、太阳能用铜材

  铜热管利用物质由气到液的转变会吸收释放大量热能的原理,进行太阳能利用、空调制冷、电子器件散热等。电子器件用铜质“微细热管”利用毛细现象,使冷凝的液体自动返回热端,汽化后将热量传至冷端,适用于大容量、大功率、多功能、小(微)型化电子装置(如微电脑、视频手机等),铜材的要求是成分纯度高,内部组织应无任何气孔、夹杂(渣)等缺陷,板材平直度高。

  3.热交换用高耐蚀性能铜产品

  随着海洋工程(海洋运输、远洋捕捞、海上采油采矿、海水淡化、近海养殖)、地热利用、化工工程等新技术领域的拓展,对新型铜材的要求不断提高。

  4.装饰铜产品

  铜材有艳丽的色泽,端庄华美,铜材的材料需求更加旺盛,但是由于容易变色,其使用在一定程度上也受到了限制。

  5.家电、家居用铜材

  当前,各种病毒正威胁人类的健康,而铜是最古老的天然抑菌材料,能够解决普遍存在的二次污染向题。

 

  展望

  合金材料(磷铜合金)的发展离不开加工工艺的发展,因此,铜及铜合金材料的发展在一定程度上也得益于铜加工新工艺技术的不断突破和发展;另一方面也会受工艺、装备的制约。因此,铜合金材料及产品的开发也有赖于铜加工工艺技术的发展。随着铜产业的发展,铜及铜合金材料及新型产品,会和铜加工技术的发展一起有更长足的进步。


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