微量元素进入铜是不可避免的,由于元素特性的不同,可以不固溶于铜、微量固溶、大量固溶、无限互溶,固溶度随温度下降而激烈降低、固相下有复杂相变等,因此对铜性能的影响千差万别现对各元素对铜性能的影响分别加以介绍。

1、氢

氢在铜中的行为是人们正在研究的课题,氢与铜不形成氢化物,氢在液态和固态铜中的溶解度随着温度升高而增大,特别是在液态铜中有很大的溶解度,在凝固时,会在铜中形成气孔,从而导致铜制品的脆性和表面起皮:在固态铜中,氢以质子状态存在,氢的电子填充铜原子的S层轨道,形成质子型固溶体,氢对铜的性能虽然影响甚微,但氢对铜及铜合金来说是有害的,含氧铜在氢气中退火时会产生裂纹,即“氢病,原因是发生Cu2O+H2÷2Cu+H2O反应产生的水蒸气会造成气孔和裂纹:各种元素对氢在铜中的溶解度影响不一,其中N、Mn等元素引起溶解度增加,P、si等元素减少氢在铜中的溶解度,可以通过减少熔炼时间,调整成分,控制炉料中氢气含量,熔体表面采用木炭覆盖等办法减少铜中氢的含量。

2、氧

氧在铜的生产过程中是不可避免的,其影响也非常重要,氧很少固溶于铜,1065℃时为0.06%600℃时为0002%(重量比):氧在铜中除极少易固溶外,均以Cu2O形式存在,铜的氧化物不固溶于铜,呈现Cu+Cu20共晶组织分布于晶界,共晶反应为:L含氧0.39%1065℃a含氧0.01%+Cu2O,亚共品铜中的含氧量与共品量成正比,可在显微镜下与标准图片比较来精确测定铜中的含氧量。

氧对铜及合金性能的影响是复杂的微量氧对铜的导电率和机械性能影响甚微,工业铜具有很高的导电率,其原因是氧作为清洁剂可以从铜中清除掉许多有害杂质,以氧化物形式进入炉渣,特别是能够清除砷、锑、铋等元素,含有少量氧的铜其导电率可以达到100-103%ACS高纯铜如6N铜在深冷条件下电阻值是相当低的。

2、磷

铜磷二元相固表明,在714℃时存在着共晶反应:L8.4%01.75%+Cu3P,随着温度降低,磷在铜中的固溶量迅速减少,300℃时为0.6%,200℃时为0.4%;固溶于铜中的磷显著的降低其导电率,含P0.014%的软带导电率为94%ACs,含P0.14%的导电率仅为452%:磷是zui有效、成本zui低的脱氧剂,微量磷的存在,可以提高熔体的流动性,改善铜及合金的焊接性能、耐蚀性能、提高抗软化程度,所以磷又是铜及合金的宝贵添加元素,含P0.015-0.04%的磷铜合金,广泛用于生产建筑用水道管、制冷和空调器散热管、舰船海水管路;低磷铜合金板、带材在电子和化工工业中广泛应用,集成电路引线框架铜带也大量使用低磷铜合金;共晶成份的磷铜合金,是优良的焊接材料,高磷铜金在580620℃之间具有超塑性,可以热挤成φ3q5毫米焊丝,是焊接铜及铜合金、钢和铜零件的重要材料。

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