自吸泵什么牌子的质量好
质量好的自吸泵牌子:
一、犇炯动力
上海犇炯实业有限公司是一家中德合资企业,有着雄厚的资金及技术实力,公司产品生产上采用高端德国技术,总部直销地设在江苏,主营产品有:汽油发电机、数码变频发电机、静音发电机、家用小型发电机、柴油发电机、汽油发电电焊机、柴油发电电焊机、发电氩弧焊。
二、广丰水泵
水泵的每一道工序,每一个生产问题,都由老板严格把关并与技术人员共同讨论研究解决方案,产品都严格检验;多年的持续发展,拥有了雄厚的技术力量,蕴含了深厚的企业文化。由于我们坚持质量标准和强大的研发投入使得“羊城”品牌深入人心,远远领先于其它对手品牌深入人心。
三、胜祥
浙江胜祥机械有限公司是一家专业研发、生产各型先进集中润滑给油装置的高科技企业。公司产品种类齐全,拥有稀油、干油、油雾、油气、油冷等各型润滑装置产品。
四、威乐水泵
威乐水泵创建于1872年。历经140年的积淀,迄今为止,威乐的产品和服务已深深植根于暖通空调、制冷、污水处理、供水设备等多个应用领域。是全球领先的水泵和水泵系统制造商之一。
五、超龙机电
台州超龙水泵是一家及研发,制作及销售为一体的机电大型企业,欢迎广大机电批发商前来定购。
六、海潮
公司主营业务是铸造各种一流的零部件、木工机床、压刨机、砂带机、阀门、泵、石油机械设备,汽车零部件、不锈钢制品等系列化产品,形成多品种、多样化、多元化的战略格局。
七、浩盛
公司有自己专业的微型气泵工程技术中心和研发团队,自制研发的迷你型空气压缩机、美工喷绘气泵、美容专用气泵、便携式喷涂机、微型真空泵、喷绘吸排机及各种喷笔、喷枪等是我公司的主要产品,并已获发明、实用新型、外观专利五十余项,并全部将成果产业化。
八、汉普
上海汉普机械有限公司成立于1998年,经过多年的积累,形成了集研发、设计、生产、检验、销售、售后于一体的产业系统。
九、利欧
利欧集团股份有限公司系国家级高新技术企业,致力于每一台利欧产品为人类健康生活而竭诚服务。
十、凯仕
凯仕引进德国技术,专业生产高品质工业泵、消防泵、成套给水设备及泵用控制设备—产品畅销国内并出口多个国家和地区,拥有遍布全国30多个省市地区的销售网络及办事处,为您提供完善的售后服务;我们品种繁多,规格齐全。
六和220v自吸泵进水口在泵体的右下部位。根据查询相关资料朝上的绿色盖子拧开是出水口,黑色螺丝拧出来是加水孔。侧面的绿色盖子拧掉就是进水口。自吸水泵是一种抽水用的水利机械,由泵体、旋转总成。
VITON:六氟橡胶,耐老化,耐油,耐磨,用在密封圈比较多。耐酸碱,耐大部分油及溶剂(酮、酯类除外),耐臭氧性均佳,缺点耐寒性不良一般广泛用于汽机车、乙等品, 化工厂之密封件,使用温度范围-20℃~260℃, 低温要求使用时有耐低温型可选用能适用到-40℃, 为价格较高。VITON是燃油系统密封件和胶管,O-型圈,轴密封,膨胀节及垫片的特别适合的氟弹性体。
1.以一价和二价为主的金属元素,有延性和展性,是热和电最佳导体之一,是唯一的能大量天然产出的金属,也存在于各种矿石(例如黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、赤铜矿和孔雀石)中,能以金属状态及黄铜、青铜和其他合金的形态用于工业、工程技术和工艺上。如:铜山(出产铜矿的山)铜花(铜屑)铜金(赤铜)铜粉(铜屑。铜和其他金属熔融在一起所做出来的黄金色粉状合金,可当作颜料)铜陵(产铜的山)铜落(铜屑。可入药)铜腥(铜的腥臭味)
2.铜制的[器物]。如:铜丸(铜铸的小球)铜牙(弩上钩弦的钩叫牙,以铜制者称铜牙)铜瓦(铜制的瓦)铜史(漏刻铜壶上的铜人像)铜印(铜铸的印章。也称“铜章”)铜兵(铜制的兵器)铜狄(铜铸的人。即“铜人”。或称“金人”)铜洗(铜制的盥洗用具)铜柱(铜制的柱子)铜荷(铜制的烛台。形似荷叶)铜猊(铜制的狮形香炉)铜浑(铜制的浑天仪。又叫“铜仪”)铜鼻(古代官印上铜制的鼻状纽孔)
3.铜铸的货币。也用以泛指金钱 。
4. 喻坚固的。如:铜郭(形容城郭的坚固,如同铜铸一般)铜堞(像铜铁般坚固的城堞。堞是城上的女墙)铜楼(华美坚固的楼房)铜山铁壁(比喻风节的坚毅刚正)铜头铁额(比喻人非常勇猛强悍)
5.喻坚强,强大有力的。如:铜豌豆(喻有经验的老狎妓者)
元素名称:铜
元素原子量:63.55
元素类型:金属
发现人:发现年代:
发现过程:
在古代就发现有铜存在。
元素描述:
呈紫红色光泽的金属,密度8.92克/厘米3。熔点1083.4±0.2℃,沸点2567℃。常见化合价+1和+2(3价铜仅在少数不稳定的化合物中出现)。电离能7.726电子伏特。铜是人类发现最早的金属之一,也是最好的纯金属之一,稍硬、极坚韧、耐磨损。还有很好的延展性。导热和导电性能较好。铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力,在干燥的空气里很稳定。但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],这叫铜绿。可溶于硝酸和热浓硫酸,略溶于盐酸。容易被碱侵蚀。
元素来源:
黄铜矿、辉铜矿、赤铜矿和孔雀石是自然界中重要的铜矿。把硫化物矿石煅烧后,再与少量二氧化硅和焦炭共熔得粗炼铜,再还原成泡铜,最后电解精制,即可得到铜。一个新的提取铜的方法正在研究中,就是把地下的低品位矿用原子能爆破粉碎,以稀硫酸原地浸取,再把浸取液抽到地表,在铁屑上将铜沉淀出来。
元素用途:
铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。
铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大,占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线,电机和变压器的绕阻,开关以及印刷线路板等。
在机械和运输车辆制造中,用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。
在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。
在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等,每生产100万发子弹,需用铜13--14吨。
在建筑工业中,用做各种管道、管道配件、装饰器件等。
以下是各行业铜消费占铜总消费量的比例: 行业 铜消费量占总消费量的比例
电子(包括通讯) 48%
建筑 24%
一般工程 12%
交通 7%
其他 9%
※ 铜性能的应用
导电性:64%,耐蚀性:23%,结构强度:12%,装饰性:1%
元素辅助资料:
自然界中获得的最大的天然铜重420吨.在古代,人们便发现了天然铜,用石斧将其砍下来,用锤打的方法把它加工成物件。于是铜器挤进了石器的行列,并且逐渐取代了石器,结束了人类历史上的新石器时代。
在我国,距今4000年前的夏朝已经开始使用红铜,即天然铜。它的特点是锻锤出来的。1957年和1959年两次在甘肃武威皇娘娘台的遗址发掘出铜器近20件,经分析,铜器中铜含量高达99.63%~99.87%,属于纯铜。
当然,天然铜的产量毕竟是稀少的。生产的发展促进人们找到从铜矿中取得铜的方法。铜在地壳中总含量并不大,不超过0.01%,但是含铜的矿物是比较多见的,它们大多具有各种鲜艳而引人注目的颜色,招至人们的注意。例如鲜绿色的孔雀石CuCO3.Cu(OH)2,深蓝色的石青2CuCO3.Cu(OH)2等。这些矿石在空气中燃烧后得到铜的氧化物,再用碳还原,就得到金属铜。
1933年,河南省安阳县殷虚发掘中,发现重达18.8千克的孔雀石,直径在1寸以上的木炭块、陶制炼铜用的将军盔以及重21.8千克的煤渣,说明3000多年前我国古代劳动人民从铜矿取得铜的过程。
但是,炼铜制成的物件太软,容易弯曲,并且很快就钝。接着人们发现把锡掺到铜里去制成铜锡合金——青铜。青铜器件的熔炼和制作比纯铜容易的多,比纯铜坚硬(假如把锡的硬度值定为5,那么铜的硬度就是30,而青铜的硬度则是100~150),历史上称这个时期为青铜时代。
我国战国时代的著作《周礼·考工记》总结了熔炼青铜的经验,讲述青铜铸造各种不同物件采用铜和锡的不同比例:“金有六齐(方剂)。六分其金(铜)而锡居一,谓之钟鼎之齐;五分其金而锡居一,谓之斧斤之齐;四分其金而锡居一,谓之戈戟之齐;三分其金而锡居一,谓之大刃之齐;五分其金而锡居二,谓之削杀矢(箭)之齐;金锡半,谓之鉴(镜子)燧(利用镜子聚光取火)之齐。”这表明在3000多年前,我国劳动人民已经认识到,用途不同的青铜器所要求的性能不同,用以铸造青铜器的金属成分比例也应有所不同。
青铜由于坚硬,易熔,能很好的铸造成型,在空气中稳定,因而即使在青铜时代以后的铁器时代里,也没有丧失它的使用价值。例如在公元前约280年,欧洲爱琴海中罗得岛上罗得港口矗立的青铜太阳神,高达46米,手指高度超过成人。
我国古代劳动人民更最早利用天然铜的化合物进行湿法炼铜,这是湿法技术的起源,是世界化学史上的一项发明。这种方法用现代化学式表示就是:
CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
西方传说,古代地中海的CYPRUS岛是出产铜的地方,因而由此得到它的拉丁名称CUPRUM和它的元素符号Cu。英文中的COPPER,拉丁文中的CUIVRE、都源于此。
铜具有独特的导电性能,是铝所不能代替的,在今天电子工业和家用电器发展的时代里,这个古老的金属有恢复了它的青春。铜导线正在被广泛的应用。从国外的产品来看,一辆普通家用轿车的电子和电动附件所须铜线长达1公里,法国高速火车铁轨每公里用10吨铜,波音747-200型飞机总重量中铜占2%。
1. 电气工业中的应用
※ 电力输送
电力输送中需要大量消耗高导电性的铜,主要用于动力申.线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。
在电线电缆的输电过程中,由于电阻发热而白白浪费电能。从节能和经济的角度考虑,目前世界上正在推广"最佳电缆截面"标准。过去流行的标准,单纯地从降低一次按装投资的角度出发,为了尽量减小电缆截面,以在设计要求的额定电流下,不至出现危险过热,来确定电缆的最低允许尺寸。按这种标准铺设的电缆,虽然按装费低了;但是在长期使用过程中,电阻能耗却比较大。"最佳电缆截面"标准,则兼顾一次按装费用和电能消耗这两个因素,适当放大电缆尺寸,以达到节能和最佳综合经济效益的目的。按照新的标准,电缆截面往往要比老标准加大一倍以上,可以获得50%左右的节能效果。
我国在过去一段时间内,由于钢供不应求,考虑到铝的比重只有铜的 30%,在希望减轻重量的架空高压输电线路中曾采取以铝代铜的措施。目前从环境保护考虑,空中输电线将转为铺设地下电缆。在这种情况下,铝与铜相比,存在导电性差和电缆尺寸较大的缺点,而相形见绌。
同样的原回,以节能高效的铜绕组变压器,取代!日的铝绕组变压器,也是明智的选择。
※ 电机制造
在电机制造中,广泛使用高导电和高强度的铜合金。主要用铜部位是定子、转子和轴头等。在大型电机中,绕组要用水或氢气冷却,称为双水内冷或氢气冷却电机,这就需要大长度的中空导线。
电机是使用电能的大户,约占全部电能供应的60%。一台电机运转累计电费很高,一般在最初工作5 00小时内就达到电机本易的成本,一年内相当于成本的4~ 16倍,在整个工作寿命期间可以达到成本的200倍。电机效率的少量提高,不但可以节能;而且可以获得显著的经济效益。开发和应用高效电机,是当前世界上的一个热门课题。由于电机内部的能量消耗,主要来源于绕组的电阻损耗;因此,增大铜线截面是发展高效电机的一个关键措施。近年来己率先开发出来的一些高效电机与传统电机相比,铜绕组的使用量增加25~ 100%。目前,美国能源部正在资助一个开发项目,拟采用铸入铜的技术生产电机转子。
※ 通讯电缆
80年代以来,由于光纤电缆载流容量大等优点,在通讯干线上不断取代铜电缆,而迅速推广应用。但是,把电能转化为光能,以及输入用户的线路仍需使用大量的铜。随着通讯事业的发展,人们对通讯的依赖越来越大,对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。
※ 住宅电气线路
近年来,随着我国人民生活水平提高,家电迅速普及,住宅用电负荷增长很快。如图6.6所示,1987年居民用电量为 269.6亿度( l度=1千瓦·小时),10后年的 1996年猛升到 1131亿度,增加 3.2倍。尽管如此,与发达国家相比仍有很大差距。例如,1995年美国的人均用电量是我国的14.6倍,日本是我国的8.6倍。我国居民用电量今后仍有很大发展。预计从 1996年到2005年,还要增长l.4倍。
2.电子工业中的应用
电子工业是新兴产业,在它蒸蒸日上的发展过程中,不断开发出钢的新产品和新的应用领域。目前它的应用己从电真空器件和印刷电路,发展到微电子和半导体集成电路中。
※ 电真空器件
电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等,它们需 要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。
※ 印刷电路
铜印刷电路,是把铜箔作为表面,粘贴在作为支撑的塑料板上;用照相的办法把电路布线图印制在铜版上;通过浸蚀把多余的部分去掉而留下相互连接的电路。然后,在印刷线路板上与外部的连接处冲孔,把分立元件的接头或其它部分的终端插入,焊接在这个口路上,这样一个完整的线路便组装完成了。如果采用浸镀法,所有接头的焊接可以一次完成。这样,对于那些需要精细布置电路的场合,如无线电、电视机,计算机等,采用印刷电路可以节省大量布线和固定回路的劳动;因而得到广泛应用,需要消费大量的铜箔。此外,在电路的连接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的铜基钎焊材料。
※ 集成电路
微电子技术的核心是集成电路。集成电路是指以半导体晶体材料为基片(芯片),采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化电路。这种微电路在结构上比最紧凑的分立元件电路在尺寸和重量上小成千上万倍。它的出现引起了计算机的巨大变革,成为现代信息技术的基?D壳凹嚎�⒊龅某�蠊婺<�傻缏罚�诒刃∧分讣谆剐〉牡ジ鲂酒�婊�希�茏龀龅木�骞苁�浚�捍锸�蛏踔涟偻蛞陨稀W罱���手��募扑慊��绸BM(国际商业机器公司),己采用钢代替硅芯片中的铝作互连线,取得了突破性进展。这种用铜的新型微芯片,可以获得30%的效能增益,电路的线尺寸可以减小到0.12微米,可使在单个芯片上集成的晶体管数目达到200万个。这就为古老的金属铜,在半导体集成电路这个最新技术领域中的应用,开创了新局面。
※ 引线框架
为了保护集成电路或混合电路的正常工作,需要对它进行封装;并在封装时,把电路中大量的接头从密封体内引出来。这些引线要求有一定的强度,构成该集成封装电路的支承骨架,称为引线框架。实际生产中,为了高速大批量生产,引线框架通常在一条金属带上按特定的排列方式连续冲压而成。框架材料占集成电路总成本的1/3~ l/4,而且用量很大;因此,必须要有低的成本。
铜合金价格低廉,有高的强度、导电性和导热性,加工性能、针焊性和耐蚀性优良,通过合金化能在很大范围内控制其性能,能够较好地满足引线框架的性能要求,己成为引线框架的一个重要材料。它是目前钢在微电子器件中用量最多的一种材料。
3.能源及石化工业中的应用
※ 能源工业
火力及原子能发电都要依靠蒸气作功。蒸气的回路如下:
锅炉发生蒸气- 蒸气推动汽轮机作功- 作功后的蒸汽送至冷凝器- 冷却成水- 回到锅炉重新变成蒸汽。
其间主冷凝器由管板和冷凝管组成。由于钢导热性好并能抗水的腐蚀,所以它们均使用锅黄铜、铝黄铜或白铜制造。根据资料介绍,每万千瓦装机容量需要5吨冷凝管。一个60万千瓦的发电厂就需要3 00吨冷凝管材。
太阳能的利用也要使用许多铜管。例如:英国伦敦附近某旅馆的一个游泳池,装备了太阳能加热器,在夏季可以将水温保持在18~24℃。在该太阳能加热器中含有784磅(3 56公斤)铜管。
※ 石化工业
铜和许多铜合金,在水溶液、盐酸等非氧化性酸、有机酸(如:醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸等)、除氨以外的各种碱及非氧化性的有机化合物(如:油类、酚、醇等)中,均有良好的耐蚀性;因而,在石化工业中大量用于制造接触腐蚀性介质的各种容器、管道系统、过滤器、泵和阀门等器件。还利用它的导热性,制造各种蒸发器、热交换器和冷凝器。由于铜的塑性很好,特别适合于制造现代化工工业中结构错综复杂、铜管交叉编制的热交换器。此外在石油精炼工厂中都使用青铜生产工具;原回是冲击时不迸出火花,可以防止火灾发生。
※ 海洋工业
海洋占地球表面面积70%以上,合理地开发利用海洋资源日益受到人们的重视。海水中含确"容易造成腐蚀的氯离子,钢铁、铝、甚至不锈钢等许多工程金属材料均不耐海水腐蚀。此外在这些材料,以及木材、玻璃等非金属材料的表面上还会形成海洋生物污损。铜则一枝独秀,不但耐海水腐蚀;而且溶入水中的铜离子有杀菌作用,可以防止海洋生物污损。因而,铜和铜合金是海洋工业中十分重要的材料,业己在海水淡化工厂、海洋采油采气平台、以及其它海岸和海底设施中广泛应用。例如,海水淡化过程中使用的管路系统、泵和阀门,以及采油采气平台上使用的设备,包括飞溅区和水下用的螺栓、钻孔日,抗生物污损包套、泵阀和管路系统等等。关于铜和铜合金在船舶中的应用情况,将在后节中介绍。
4.交通工业中的应用
※ 船舶
由于良好的耐海水腐蚀性能,许多铜合金,如:铝青铜、锰青铜、铝黄铜、炮铜(锡锌青铜)、白钢以及镍铜合金(蒙乃尔合金)己成为造船的标准材料。一般在军舰和商船的自重中,铜和铜合金占2~3%。
军舰和大部分大型商船的螺旋浆都用铝青铜或黄铜制造。大船的螺旋浆每支重 20~ 25吨。伊丽莎白皇后号和玛丽皇后号航母的螺旋浆每支重达3 5吨。大船沉重的尾轴常用"海军上将"炮铜,舵和螺旋浆的锥形螺栓也用同样材料。引擎和锅炉房内也大量用钢和铜合金。世界上第一艘核动力商船,使用了30吨白铜冷凝管。近来用铝黄铜管作油罐的大型加热线圈。在10万吨级的船上就有12个这种储油罐,相应的加热系统规模相当大。船上的电气设备也很复杂,发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜和铜合金来工作。大小船只的船舱内经常用钢和铜合金来装饰。甚至木制小船,也最好用钢合金(通常是硅青铜)的螺丝和钉子来固定木结构,这种螺丝可以用滚轧大量生产出来。
为了防止船壳被海生物污损影响航行,过去经常采用包覆铜加以保护;现在,则普遍用刷含铜油漆的办法来解决。
二次世界大战中,为御防德国磁性水雷对舰船的袭击,曾发展了抗磁性水雷装置,在钢船壳周围附一圈铜带,通上电流以中和船的磁场,这样就可以不引爆水雷。从1944年以后,盟军的所有船只,共计约18,000艘,都装上了这种去磁装置而得到了保护。一些大型主力舰为此需用大量的铜,例如其中一艘用去铜线长 28英里,重约 30吨。
※ 汽车
汽车用铜每辆10~2I公斤,随汽车类型和大小而异,对于小轿车约占自重的6~9%%。铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用钢量比较大的是散热器。现代的管带式散热器,用黄铜带焊接成散热器管子,用薄的铜带折曲成散热片。
近年来为了进一步提高铜散热器的性能,增强它对铝散热器的竞争力,作 了许多改进。在材质方面,向铜中添加微量元素,以达到在不损失导热性的前 提下,提高其强度和软化点,从而减薄带材的厚度,节省用钢量;在制造工艺 方面,采用高频或激光焊接铜管,并用钢钎焊代替易受铅污染的软焊组装散热 器芯体。这些努力的结果示于表6.2,与钎焊铝散热器相比,在相同的散热条件 下,即在相同的空气和冷却剂的压力降下,新型铜散热器的重量更轻,尺寸显 著缩小;再加上钢的耐蚀性好、使用寿命长,铜散热器的优势就更明显。
※ 铁路
铁路的电气化对铜和铜合金的需要量很大。每公里的架空导线需用2 吨以上的异型铜线。为了提高它的强度,往往加入少量的铜(约1%)或银 (约of%)。此外,列车上的电机、整流器、以及控制、制动、电气和信 号系统等都要依靠铜和铜合金来工作。
※ 飞机
飞机的航行也离不开铜。例如:飞机中的配线、液压、冷却和气动系统需使用铜材,轴承保持器和起落架轴承采用铝青铜管材,导航仪表应用抗磁钢合金,众多仪表中使用破铜弹性元件等等。
5.机械和冶金工业中的应用
※ 机械工程
几乎在所有的机器中都可以找到铜制品部件。除了电机、电路、油压系统、气压系统和控制系统中大量用钢以外,种类繁多用黄铜和青铜制造的传动件和固定件,如齿轮、蜗轮、蜗杆、联结件、紧固件、扭拧件、螺钉、螺母等,比比皆是。几乎在所有作机械相对运动的部件之间,都要使用减磨铜合金制作的轴承或轴套,特别是万吨级的大型挤压机、锻压机的缸套、滑板几乎都用青铜制成,铸件重量可达数吨。许多弹性元件,几乎都选用硅青铜和锡青铜作为材料。焊接工具、压铸模具等更离不开铜合金,如此等等。
※ 冶金设备
冶金工业是消耗电能的大户,素有"电老虎"之称。在冶金厂的建设中通常必须要有一个依靠铜来进行工作的庞大的输、配电系统和电力运转设备。此外,在火法冶金中,连续铸造技术已占据主导地位,其中的关键部件一结晶器,大都采用铬铜、银铜等高强度和高导热性的铜合金。电冶金中的真空电弧炉和电渣炉水冷坩埚使用钢管材制造,各种感应加热的感应线圈都是用铜管或异型铜管绕制而成,内中通水冷却。
※ 合金添加剂
铜是钢铁和铝等合金中的重要添加元素。少量铜(0.2~0.5%)加入低合金结构用钢中,可以提高钢的强度及耐大气和海洋腐蚀性能。在耐蚀铸铁和不锈钢中加入铜,可以进一步提高它们的耐蚀性。含铜30%左右的高镍合金是著名的高强度耐蚀"蒙乃尔合金",在核工业中广泛使用。
在许多高强度铝合金中都含有铜。通过淬火 一 时效热处理,在合金中析出弥散分布的细小颗粒,而显著提高其强度,称为时效硬化铝合金。其中著名的有杜拉铝或称硬铝,它是一种含铜、锰、镁的铝合金,是制造飞机和火箭的重要结构材料。
6.轻工业中的应用
轻工业产品与人民生活密切相关,品种繁多、五花八门。由于钢具有良好综合性能,到处可以看到它大显身手的踪影。现仅举数例如下:
※ 空调器和冷冻机
空调器和冷冻机的控温作用,主要通过热交换器铜管的蒸发及冷凝作 用来实现。热交换传热管的尺寸和传热性能,在很大程度上决定了整个空 调机和制冷装置的效能和小型化。在这些机器上采用的都是高导热性能的异型铜管。利用钢的良好加工性能,最近开发和生产出带有内槽和高翅片的散热管,用于制造空调器、冷冻机、化工及余热口收等装置中的热交换器,可使新型热交换器的总热传导系数提高到用普通管的2~3倍,和用普通低翅片管的 1.2~1.3倍,己在国内使用,可节省 40%的铜,并使热交换器体积缩小 1/3以上。
※ 钟表
目前生产的钟表,计时器和有钟表机构的装置,其中大部分的工作部件都用"钟表黄铜"制造。合金中含1.5-2%的铅,有良好加工性能,适合于大规模生产。例如,齿轮由长的挤压黄铜棒切出,平轮由相应厚度的带材冲出,用黄铜或其它铜合金制作搂刻的钟表面以及螺丝和接头等等。大量便宜的手表用炮铜(锡锌青铜)制造,或镀以镍银(白铜)。一些著名的大钟都用钢和铜合金制作。英国"大笨钟"的时针用的是实心炮铜杆,分针用的是14英尺长的铜管。
一个现代化的钟表厂,以铜合金为主要材料,用压力机和精确的模具加工,每天可以生产一万到三万只钟表,费用很低。
※ 造纸
在当前信息万变的社会里,纸张消费量很大。纸张表面看来简单,但是造纸工艺却很复杂,需要通过许多步骤,应用很多机器,包括冷却器、蒸发器、打浆器、造纸机等等。其中许多部件,如:各种热交换管、辊轮、打击棒、半液体泵和丝网等,大部分都用钢合金制作。
例如,目前采用的长网造纸机,它要将制好的纸浆喷到快速运动的具有细小网孔( 40~60目)的网布上。网布由黄铜和磷青铜丝编织而成,它的宽度很大,一般在20英尺(6米)以上,要求保持完全平直。网布在一系列小的黄铜或铜辊子上运动,当带着喷附其上的纸浆通过时,湿气从下面空吸出去。网子同时振动以使纸浆中的小纤维粘结在一起。大型造纸机的网布尺寸很大,可以达到宽26英尺8英寸( 8. l米)和长100英尺( 3 0. 5米)。湿纸浆不但含水,而且含有造纸过程中使用的化学药剂,腐蚀性很强。为了保证纸张质量,对网布材料要求很严,不但要有高的强度和弹性;而且要抗纸浆腐蚀,铜合金完全可以胜任。
※ 印刷
印刷中用铜版进行照相制版。表面抛光的铜版用感光乳胶敏化后,在它上面照相成像。感光后的铜版需加热使胶硬化。为避免受热软化,铜中往往含有少量的银或砷,以提高软化温度。然后,对版子进行腐蚀,形成分布着凹凸点子图形的印刷表面。
在自动排字机上,要通过黄铜字型块的编排,来制造版型,这是铜在印刷中的另一个重要用途。字型块通常用的是含铅黄铜,有时也用铜或青铜。
※ 酿酒
在世界的啤酒酿造中,铜起重要作用。经常用铜作麦芽桶和发酵罐的内村。在一些著名的啤酒厂中备有十余个容量超过2万加仑的这种大桶。在发酵缸中,为了降温,常用钢管通水冷却。还用钢管通水蒸汽在酿造啤酒时进行加热,以及用钢管输送酒液等。
蒸馏威士忌和其它烈性酒时,通常用钢制蒸馏锅。威士忌麦芽酒需蒸馏两次,要用两个大铜蒸馏锅。
※ 医药
制药工业中,各类蒸、煮、真空装置等都用纯铜制作。在医疗器械中则 广泛使用锌白铜。铜合金还是眼镜架的常用材料等等
7.建筑和艺术用铜
※ 管道系统
由于钢水管具有美观耐用、安装方便、安全防火、卫生保健等诸多优点,使它与镀锌钢管和塑料管相比存在明显优越的价格性能比。在住宅和公用建筑中,用于供水、供热、供气以及防火喷淋系统,日益受到人们的青睐,成为当前的首选材料。在发达国家中,铜制供水系统己占很大比重。美国纽约号称世界第六高楼的曼哈顿大厦,其中仅供水系统一项,就用去铜管 6万英尺 (l公里)。在欧洲,饮水用钢管消耗量很大。英国的饮水用钢管消耗量平均每人每年1.6公斤,日本为0.2公斤。由于镀锌钢管容易锈蚀,许多国家己明令禁用。香港早于1996年 1月起禁止使用,上海也于 1998年5月起实行。我国在房屋建设中推广使用铜管道系统,势在必行。
※ 房屋装修
在欧洲采用钢板制作屋顶和漏檐已有传统。北欧国家中甚至用它作墙面装饰。铜耐大气腐蚀性能很好、经久耐用、可以回收,它有良好的加工性可以方便地制作成复杂的形状,而且它还有美观的色彩;因而很适合于用做房屋装修。它在教堂等古建筑物屋顶上的应用己有悠久历史,至今仍发出诱人的光彩;而且在现代大型建筑甚至公寓和住宅的建设上的应用也越来越多。例如:在伦敦,代表现代英国建筑艺术的"英联邦委员会"大厦,屋顶形状复杂,用钢板建造,重约 25吨;于 1966年开放的水晶宫运动中心,用钢 60吨做成波浪形的屋顶等等。据统计,用做屋顶的铜板,在德国平均每人每年消费0.8公斤,美国为0.2公斤。
此外,屋内的装修,如:门把手、锁、百页、按栏、灯具、墙饰以及厨房次具等等,使用钢制品不但经久耐用,消毒卫生,而且装点出高雅的气息,深受人们喜爱。
※ 塑像和工艺品
世界上没有那一种金属,能够像钢那样广泛应用于制造各种工艺品,从古至今,经久不衰。今天城市建设中,各种纪念物、铸钟、宝鼎、雕像、佛像、仿古制品等等,大量使用铸造铜合金。现代乐器,如长笛使用白钢制成,萨克斯管用的是黄铜材料。各种精美的艺术品,价廉物美的镀金以及仿金、仿银首饰也都需要使用各种成分的铜合金。
1996年建成的香港天坛大佛,使用锡、锌、铅青铜铸造拼接而成,高26米,重206吨。1997年建成的浙江普陀山南海观音大佛,高20米,重 70吨,是世界上第一座使用仿金材料建成的巨型铜像。嗣后在无锡落成了高88米的青铜释迹牟尼佛像。更高的佛像正在我国的海南岛和九华山以及日本印度等地筹建中。
※ 钱币
自从人类祖先使用钱币进行交易以来,就用铜和铜合金来制造钱币,历代相传,沿袭至今。随着现代自动投币电话、乘车和
氟合金泵由聚全氟乙丙烯(F46)和聚四氟乙烯(F4)按照一定的比例熔合而成——氟塑料合金(F50),简称氟合金.由氟合金制成的制品其材料相对F46强度更高,耐温性也有所提高,这就是很多氟塑料泵阀生产厂家,其动部件——叶轮都是由氟合金制造的原因.
最近几年我国发生的环境污染事件如下:
2002年
2002年9月11日,贵州都匀坝固镇多杰村上游一个铅锌矿尾渣大坝崩塌,上千立方米矿渣从悬崖上直泻而下,注入山脚的范家河,沿岸被尾渣浸泡过的树木枯死,良田被矿渣掩埋,粉末状铅锌尾渣与河水混合成的黏稠泥浆经范家河径直排入清水江。事发后,下游二十多公里的清水江依然一片浑浊,人畜一时饮水困难。
云南南盘江水污染事件
2002年10月,云南省南盘江柴石滩以上河段突发严重水污染事件,造成上百吨鱼类死亡,下游柴石滩水库3亿多立方米水体受污染。因南盘江沿岸人口稠密,工农业生产集中,是云南经济较发达的区域之一,此次水污染事件不仅造成巨大经济损失,且社会影响十分恶劣。
2003年
年三门峡水库泄出“一库污水”
2003年,因三门峡大坝上游一些企业的工业污水排放和黄河附近城镇的生活污水排放逐年增加,黄河发生有实测记录以来最严重的污染,三门峡水库泄水呈“酱油色”,水质恶化为V类,成为名副其实的“一库污水”。三门峡市区虽紧邻黄河,但市民不得不花钱购买从附近山上运来的山泉水,“守着黄河买水吃”成为三门峡市一大奇观。
2004年
四川沱江特大水污染事件
2004年2月底和3月初,四川化工股份有限公司第二化肥厂将大量高浓度氨氮废水排入沱江支流毗河,导致沱江江水变黄变臭,氨氮超标竟达50倍之多。污染发生后,50万公斤网箱鱼死亡,直接经济损失3亿元左右。沿江简阳、资中、内江三地被迫停水4周,影响百万群众,当地纯净水被抢购一空,当地政府从宜宾、成都调集消防车送水,依然无法满足居民日常用水。为缓解灾情,还从都江堰、三岔湖紧急调水稀释2000吨氨氮,但为时已晚。据专家当时测算,沱江被破坏的生态至少需要5年时间来恢复。
河南濮阳喝不上“放心水”
自2004年10月以来,河南省濮阳市黄河取水口发生持续4个多月的水污染事件,城区四十多万居民的饮水安全受到威胁,濮阳市被迫启用备用地下水源。据调查,自1997年以来,濮阳市黄河取水口已连续多年遭受污染,城市饮用水源每年约有4至5个月受污染影响。
四川青衣江水污染事件
2004年12月下旬,由于一些造纸企业向四川乐山市青衣江偷偷排放大量工业污水,导致水面出现大量白色泡沫,并散发出一阵阵刺鼻的碱味。青衣江本是乐山市近四十万市民的饮用水源,但水质严重污染后,周边的自来水公司因生产达标饮用水的难度加大而濒临停产,当地市民面临断水危机。
2005年
重庆綦江水污染事件
从2005年1月3日起,因取水点被上游重庆华强化肥有限公司排放的废水所污染,导致水厂停止供水,重庆綦江古南街道桥河片区近3万居民断水两天,綦江齿轮厂也因此暂停生产。
浙江嘉兴遭遇污染性缺水危机
2005年3月中旬,浙江省嘉兴市街头出现了各类节水宣传品,要求居民们用淘米水洗菜,用洗衣水擦地,或者在抽水马桶水箱里放砖头以节约冲水量。该市居民的用水价格也从每吨1.65元涨至1.9元。调查表明,尽管嘉兴河网密集,是闻名天下的“水乡”,但因上游的过境水污染,嘉兴达标的可用水十分缺乏。
黄河水沦为“农业之害”
2005年,黄河流域一些地区的农作物出现减产甚至绝收,原因是从青海经甘肃、宁夏至内蒙古的黄河沿岸,能源、重化工、有色金属、造纸等高污染工业企业林立,废污水排放量逐年增大,大量未达标的工业废水直接排入引支渠,导致黄河沿岸部分灌溉面积近似于污水灌溉,黄河水沦为“农业之害”。
松花江重大水污染事件
2005年11月13日,中石油吉林石化公司双苯厂苯胺车间发生爆炸事故,造成5人死亡、1人失踪,近70人受伤。爆炸发生后,约100吨苯、苯胺和硝基苯等有机污染物流入松花江,导致江水严重污染,沿岸数百万居民的生活受到影响,吉林省松原市、黑龙江省哈尔滨市先后停水多日。顺流而下的污染甚至威胁到俄罗斯哈巴罗夫斯克边疆区,造成严重的国际负面影响。此次事件还暴露出信息不公开、危机处理能力不足等弊端,如哈尔滨曾出现谣言四起、抢购饮用水等恐慌场面。
事后,国务院调查组认定这是一起特别重大水污染责任事件,对12名事故责任人作出党纪、政纪处理,原国家环保总局局长解振华为此辞职。5年间,国家为松花江流域水污染防治累计投入治污资金78.4亿元。
广东北江镉污染事故
2005年12月15日,广东北江韶关段出现严重镉污染,高桥断面检测到镉浓度超标12倍多。北江是珠江三大支流之一,也是广东各市的重要饮用水源,因韶关地处北江上游,此次污染直接威胁下游近千万群众的饮水安全和成千上万企业的正常用水,部分城市自来水供应停止。经调查,事故起因是韶关冶炼厂设备检修期间违法超标排放含镉废水所致。
2006年
河北白洋淀死鱼事件
2006年2月和3月,素有“华北明珠”美誉的华北地区最大淡水湖泊白洋淀,接连出现大面积死鱼。调查结果显示,死鱼事件的主因是水体污染较重、水中溶解氧过低,最终造成鱼类窒息。据统计,河北任丘市所属9.6万亩水域受到污染,水色发黑,有臭味,网箱中养殖鱼类全部死亡,淀中漂浮着大量死亡的野生鱼类,部分水草发黑枯死。
吉林忙牛河水污染事件
2006年8月21日,吉林省吉林市环保局接到群众举报,忙牛河附近发生化工污染。经现场勘察,发现部分水质呈红色,并伴有少量泡沫,污染物为二甲基苯胺,并形成长约5公里的污染带。经调查,此次事故系吉林长白山精细化工有限公司向忙牛河中人为排放化工废水所致。
湖南岳阳砷污染事件
2006年9月8日,湖南省岳阳县城饮用水源地新墙河发生水污染事件,砷超标10倍左右,8万居民的饮用水安全受到威胁。经调查,造成此次污染的祸首是上游3家化工厂,因日常性排放工业污水,致使大量高浓度含砷废水流入新墙河。
四川泸州电厂重大环境污染事故
2006年11月15日,四川泸州川南电厂工程施工单位在污水设施尚未建成的情况下,开始燃油系统安装调试,造成柴油泄漏混入冷却水管道并排入长江。当天,该企业报告进入长江的柴油为0.38吨,经环保部门督查,次日再报进入长江的柴油实为16.945吨。这起事故导致泸州市城区停水,并进入重庆境内形成跨界污染。
事后,国家环保总局认定这是一起重大环境污染事件,泸州川南发电有限公司被处20万元人民币的经济处罚,公司相关责任人被分别处以扣减奖金、撤销职务等处罚。2007年5月15日前,四川环保局暂停审批沪州市除污染治理项目外所有新建项目。
2007年
太湖、巢湖、滇池爆发蓝藻危机
从2007年5月29日开始,江苏省无锡市城区的大批市民家中自来水水质突然发生变化,并伴有难闻的气味,无法正常饮用。原因是作为当地饮用水源的太湖出现了大面积蓝藻,这个年年侵扰太湖的“常客”,这一年来得更早、更凶。小小蓝藻一夜间打乱了数百万无锡市民的正常生活,超市内的纯净水被抢购一空,街头零售的桶装纯净水也价格猛涨。
进入6月份,巢湖、滇池也出现蓝藻。安徽巢湖西半湖出现了5平方公里左右的大面积蓝藻,随着持续高温,巢湖东半湖也出现蓝藻,威胁当地饮水安全。云南昆明滇池也因连日天气闷热,蓝藻大量繁殖。在滇池海埂一线的岸边,湖水如绿油漆一般,并伴有阵阵腥臭。
江苏沭阳水污染事件
2007年7月2日下午3时,江苏沭阳县地面水厂发现,短时间内,大流量的污水侵入到位于淮沭河的自来水厂取水口,水流出现明显异味。经检测,取水口的水氨氮含量为每升28毫克左右,远远超出国家取水口水质标准。由于被污染的水经处理后仍不能达到饮用水标准,城区供水系统被迫关闭,20万人口用水受到影响,整个沭阳县城停水超过40小时。
2008年
广州白水村“毒水”事件
2008年3月2日,广州白云区钟落潭镇白沙村41名村民在自家或在饭馆吃过饭后,不约而同出现了呕吐、胸闷、手指发黑及抽筋等中毒症状,被陆续送往医院救治。据调查,此次污染的原因是白沙村里一私营小厂使用亚硝酸盐不当,污染了该厂擅自开挖的位于厂区内的水井,而该水井的抽水管和自来水管非法私自接驳,又导致自来水污染。
云南阳宗海砷污染事件
2008年6月以来,云南九大高原湖泊之一的阳宗海被测出水体中的砷浓度严重超出饮用水安全标准,直接危及两万人的饮水安全。从7月8日起,沿湖周边民众及企业全面停止从中取水作为生活饮用水。9月12日,云南省政府决定对阳宗海实施“三禁”,即禁止饮用、禁止游泳、禁止捕捞水生产品。并决定采取措施查处污染企业,启动综合治污措施,争取用3年左右使阳宗海水质恢复正常。
因这起污染事件,云南省对26名政府工作人员实施了行政问责,其中12人予以免职处分。为强化环境执法,昆明市公安局成立了环境保护分局,这一机构设置在全国尚属首次。
2009年
江苏盐城水污染事件
2009年2月20日,因自来水水源受到酚类化合物污染,江苏盐城市大面积断水近67小时,20万市民生活受到影响,占该市市区人口的五分之二。据调查,制造这起污染事件的竟是被评为当地标兵企业的盐城市标新化工厂,该厂为减少治污成本,居然趁大雨天偷排了30吨化工废水,最终污染了水源地。事后,该厂两名负责人因“投放危险物质罪”分别被判处10年和6年有期徒刑,这也是我国首次以这一罪名对环境污染事件作出刑事处罚。
山东沂南砷污染事件
2009年4月,山东沂南县亿鑫化工有限公司在未获批相关手续的情况下,非法生产阿散酸,并将生产过程中产生的大量含砷有毒废水存放在一处蓄意隐藏的污水池中。7月20日、23日深夜,趁当地降雨,该公司用水泵将含砷量超标2.7254万倍的废水排放到涑河中,造成水体严重污染。事后,三名涉案负责人被分别判刑,并被判共同赔偿国家3714万元的经济损失。
陕西汉阴尾矿库塌陷事故
2009年8月29日、30日,陕西汉阴县黄龙金矿尾矿库排洪涵洞尾部相继发生两处塌陷,约八千立方米左右尾砂泄漏。险情导致尾矿库附近的青泥河水受到严重污染,并严重威胁与其通过涵洞相连的观音河水库水质,而后者是汉阴县城老城区自来水的主要水源地。
湖南浏阳镉污染事件
2003年,湖南省浏阳市镇头镇双桥村通过招商引资引进长沙湘和化工厂,次年4月,该厂未经审批建设了1条炼铟生产线,并长期排放工业废物,在周边形成了大面积的镉污染,进而导致植被大片枯死,部分村民因体内镉超标出现头晕、胸闷、关节疼痛等症状,两名村民因此死亡。2009年7月29日、30日,当地上千名村民因不堪污染之害,围堵镇政府、派出所。事后,与制造污染有关的企业负责人、政府官员等受到刑事追究、停职等处理。
多地爆发儿童血铅超标事件
2009年8月,陕西凤翔县接受检测的1016名儿童中,共查出851名儿童血铅超标,进而引发恶性群体性事件。随后,湖南武冈市被查出1354名儿童血铅超标,福建上杭县被查出121名儿童血铅超标。12月下旬,广东清远市数十名儿童也被集体查出铅中毒。经调查,这些铅中毒事件均与当地企业的污染排放有关,重金属污染问题由此引起有关部门高度重视。
“有色金属之乡”饮水告急
2009年有调查报告披露,被称为“有色金属之乡”的湖南,采选、冶炼、化工等企业多分布于湘江流域,由此导致了严重的重金属污染。多年以来,湖南的汞、镉、铬、铅排放量位居全国第一位,砷、二氧化硫和化学耗氧量(COD)的排放量居全国前列。湘江流域鱼类大幅减少,数以千亩的农田无法耕种,相当地域的鱼类、粮食、蔬菜不能食用,4000万人口的饮用水安全受到威胁。
2010年
紫金矿业铜酸水渗漏事故
2010年7月3日,福建省紫金矿业集团有限公司紫金山铜矿湿法厂发生铜酸水渗漏,9100立方米的污水顺着排洪涵洞流入汀江,导致汀江部分河段严重污染,当地渔民的数百万公斤网箱养殖鱼死亡,直接经济损失达3187.71万元人民币。但紫金矿业却将这起污染事故隐瞒9天才进行公告,并因应急处置不力,导致7月16日再次发生污水渗透。9月21日,位于茂名市的信宜紫金矿业有限公司银岩锡矿高旗岭尾矿库还发生溃坝事件,造成重大人员伤亡和财产损失。
事发后,当地多名官员被停职检查或责令辞职,相关企业负责人被刑事拘留。2010年10月8日,福建省环保局对紫金矿业作出罚款956.313万元人民币的行政处罚决定,创下对污染企业的最高罚款纪录。
大连新港原油泄漏事件
2010年7月16日下午,大连新港一艘利比里亚籍30万吨级的油轮在卸油附加添加剂时,导致陆地输油管线发生爆炸,并引起旁边5个同样为10万立方米的油罐泄漏。直到7月22日,泄漏才被基本堵死。据测算,此次事故至少污染了附近50平方公里的海域。
松花江化工桶事件
2010年7月28日,吉林省两家化工企业的仓库被洪水冲毁,7138只物料桶被冲入温德河,随后进入松花江。桶装原料主要为三甲基一氯硅烷、六甲基二硅氮烷等,污染带长5公里。为防止危机扩大,沿岸出动上万人拦截,城市供水管道被切断,几乎是5年前吉林石化爆炸的翻版。
河南铬废料堆积成城市毒瘤
2010年10月25日,有媒体报道,河南省在上世纪五十年代至八九十年代兴建了一批化工企业,并留下了六百多万吨废料铬渣,成堆存放在二十多个城市的周边,成为“城市毒瘤”。铬渣中含有致癌物铬酸钙和剧毒物六价铬,因这些铬渣堆大多没有防雨、防渗措施,经过几十年的雨水冲淋、渗透,已成为持久损害地下水和农田的污染扩散源。
2011年
血铅超标事件频发不止
2009年、2010年多地曝出的血铅超标事件,在2012年继续蔓延。1月,安徽怀宁县高河镇新山社区检测出228名儿童血铅超标;3月,浙江台州市路桥区峰江街道上陶村检测出172人血铅超标,其中儿童53人。浙江湖州市德清新市的海久电池股份有限公司被曝造成332人血铅超标,其中儿童99人;5月,广东省紫金县的三威电池有限公司被曝造成136人血铅超标,其中达到铅中毒判定标准的59人;9月,上海康桥地区25名儿童被测出血铅超标。
导致上述血铅超标的污染源,几乎全是蓄电池企业。环境保护部2011年3月对388家铅蓄电池企业进行督察发现,大多数中小企业存在各种环境违法问题,为此对铅蓄电池企业进行重点整治。其中因德清血铅事件,对湖州市实施全面区域限批。
渤海蓬莱油田溢油事故
2011年6月4日,中海油与康菲石油合作的蓬莱19-3油田发生漏油事故,截至12月29日,这起事故已造成渤海6200平方公里海水受污染,大约相当于渤海面积的7%,其中大部分海域水质由原一类沦为四类,所波及地区的生态环境遭严重破坏,河北、辽宁两地大批渔民和养殖户损失惨重。
事故发生后,中海油和康菲公司因信息披露不全、推诿卸责、处置不力等等而饱受舆论批评,索赔工作进展艰难,直到次年才有所突破,其中,国家海洋局于2012年4月27日宣布,康菲公司和中海油将支付总计16.83亿元的赔偿款,此数额创下了我国生态索赔的最高纪录。
哈药总厂陷“污染门”
2011年6月5日,中央电视台曝光哈药集团制药总厂长期违规排污:工厂周边废气排放严重超标,恶臭难闻;部分污水处理设施因检修没有完全启动,污水直排入河,导致河水变色;大量废渣要么不分地点简单焚烧,要么直接倾倒在河沟边上。对药厂相邻区域空气质量检测结果显示,硫化氢气体超标1150倍,氨气超标20倍。且这种“水陆空”立体式排污已非一日,周边居民曾多年投诉,但哈药总厂始终不愿投资解决问题。
浙江杭州水源污染事件
2011年6月5日上午,浙江杭州市余杭区余杭镇居民发现自来水有异味,当地水厂取水时也发现水体飘出一股类似松香水、油漆的气味。经检测,被污染的水体中出现了10种左右挥发性的苯烯类有机物质,污染源则来自青山湖附近的一个工业园区。因这起污染事件,当地部分地区停止供水。
云南曲靖铬渣污染事件
2011年8月,云南曲靖陆良化工实业有限公司将5222.38吨重毒化工废料铬渣非法倾倒,导致珠江源头南盘江附近水质受到严重污染,附近农村77头牲畜死亡,并对周围农村及山区留下长期的生态风险。
苹果公司中国代工厂被指污染环境
2011年9月,公众环境研究中心、自然之友等36家环保组织发布题为《苹果的另一面》的调查报告,披露苹果公司在中国大陆的27家疑似供应商存在严重环境问题。随后,环保组织与苹果公司展开了一系列关于净化产业链的谈判。该年10月,苹果中国江苏代工厂因污染环境被勒令停产整顿。这一事件引发了人们对国际大品牌环保责任的讨论。
甘肃徽县血镉超标事件
2011年10月23日,地处甘肃徽县的宝徽集团锌冶公司一名职工体检时查出体内血镉异常。随后对该公司869名职工的体检结果显示,共有266人血镉超标,71人住院治疗。经调查,该公司防护措施不到位是造成员工血铬异常的主要原因,相关责任人为此受到处理。
江西铜业排污祸及下游
2011年12月,江西铜业在江西德兴市下属的多家矿山公司被曝常年排污乐安河,祸及下游乐平市9个乡镇四十多万群众。乐平市政府的调查报告显示,自上世纪70年代开始,上游有色矿山企业每年向乐安河流域排放六千多万吨“三废”污水,废水中重金属污染物和有毒非金属污染物达二十余种。由此造成9269亩耕地荒芜绝收,1万余亩耕地严重减产,沿河9个渔村因河鱼锐减失去经济来源,当地民众重金属中毒病症和奇异怪病时有发生。而相关企业根据协议作出的赔偿金额,平均每年每人不足一元。
2012年
广西龙江河镉污染事件
2012年1月15日,因广西金河矿业股份有限公司、河池市金城江区鸿泉立德粉材料厂违法排放工业污水,广西龙江河突发严重镉污染,水中的镉含量约20吨,污染团顺江而下,污染河段长达约三百公里,并于1月26日进入下游的柳州,引发举国关注的“柳州保卫战”。这起污染事件对龙江河沿岸众多渔民和柳州三百多万市民的生活造成严重影响。截至2月2日,龙江河宜州拉浪至三岔段共有133万尾鱼苗、4万公斤成鱼死亡,而柳州市则一度出现市民抢购矿泉水情况。事发后,肇事企业的10名责任人因涉嫌污染环境罪被逮捕。
江苏镇江水污染事件
2012年2月3日中午开始,江苏镇江市自来水出现异味,镇江自来水公司最初的解释是“加大了自来水中氯气的投放量”,但其后两天,镇江发生了抢购饮用水风波。2月7日,镇江市政府承认:水源水受到苯酚污染是造成异味的主要原因。相关部门调查发现,曾停靠镇江的韩国籍“格洛里亚”号货轮有排放污染源的重大嫌疑。3月,镇江市自来水公司正式向法院起诉该货轮。
2013年
北京雾霾
2013年,“雾霾”成为年度关键词。这一年的1月,4次雾霾过程笼罩30个省(区、市),在北京,仅有5天不是雾霾天。有报告显示,中国最大的500个城市中,只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准,与此同时,世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。
上海松江死猪事件
2013年3月上海黄浦江松江段水域大量漂浮死猪的情况,2013年3月10日向上海市农委及松江区相关部门了解了最新进展:已打捞的死猪数量超过了1200头。这些死猪基本来源于上海的上游地区。上海正加紧协调黄浦江上游周边地区,调查死猪来源,以从源头上制止死猪不规范处置行为。上海市水务局表示,松江当地的自来水水质“数据正常”,符合相关标准。黄浦江死猪事件中的死猪数量又有增加,截止3月20日,上海相关区水域内打捞起漂浮死猪累计已达10395头。
河南“污水灌溉麦田”村民笑答:都卖给你们了
河南新乡造纸厂污水灌溉麦田,面对采访提问:“这水浇出来的小麦,你们自己敢吃吗?”村民的回答让人无语:“(嘿嘿)都卖给你们了。”
河南新乡市一家造纸厂违规排污污染麦田,当地政府已经对受污的麦田进行实地丈量,确保麦子不流入市场。
河南省环保厅近期在对部分地区涉水企业进行暗访中发现,河南新乡一家造纸厂违规将部分未经处理的废水直接用于灌溉麦田,造成环境污染。目前,这家企业已被责令关停整顿。当地政府也对受污染麦田进行实地丈量,确保麦子单独收割,不流入市场。
青岛输油管道爆炸事件
2013年11月22日凌晨3点,位于黄岛区秦皇岛路与斋堂岛路交汇处,中石化输油储运公司潍坊分公司输油管线破裂,事故发现后,约3点15分关闭输油,斋堂岛街约1000平方米路面被原油污染,部分原油沿着雨水管线进入胶州湾,海面过油面积约3000平方米。黄岛区立即组织在海面布设两道围油栏。处置过程中,当日上午10点30分许,黄岛区沿海河路和斋堂岛路交汇处发生爆燃,同时在入海口被油污染海面上发生爆燃。
由于原油泄漏到发生爆炸达8个多小时,受海水倒灌影响,泄漏原油及其混合气体在排水暗渠内蔓延、扩散、积聚,最终造成大范围连续爆炸。事故造成62人死亡、136人受伤,直接经济损失75172万元。
中石油长庆油田分公司水污染
6月20日,据报道,中石油长庆油田号5-15-27AH苏气井污水直接排入额日克淖尔湖,导致当地数百牲畜暴死。嘎鲁图镇镇长那日苏说:“待牲畜死亡证据收集齐后,将与污染企业进行接触。”
污染事故发生后,中国环境科学研究院研究员赵章元曾专门赴当地进行调研。赵章元告诉本报记者,在考察中,发现“鄂尔多斯乌审旗和鄂托克旗等地的数万亩草场上,水源及其植被有正在遭受污染的迹象,大片羊群出现死亡和明显病症,地下水受到威胁。有牧民已经反映身体也开始出现不适之感”。
2014年
2014年4月23日4时,湖北省汉江武汉段入境断面出现氨氮浓度超标情况。23日16时30分起,武汉市的白鹤嘴水厂、余氏墩水厂、国棉水厂因出厂水质氨氮超标,先后停止供水。
2014年4月 ,江苏省南通市如皋市东陈镇双马化工有限公司发生硬脂酸粉尘爆炸事故,造成8人死亡,9人受伤。
2014年5月 ,广东溢达纺织有限公司辅料包装厂车纽车间除尘室发生粉尘爆炸事故,造成5人受伤。
2014年6月 ,乌苏市新疆天玉生物科技有限公司一个生产车间发生粉尘爆炸,引发该车间失火,所幸未造成人员伤亡。
2014年8月 ,江苏昆山市开发区中荣金属制品有限公司汽车轮毂抛光车间在生产过程中发生爆炸,造成75人死亡,185人受伤
元素名称:镍
元素原子量:58.69
元素类型:金属
原子序数:28
元素符号:Ni
元素中文名称:镍
元素英文名称:Nickel
相对原子质量:58.69
核内质子数:28
核外电子数:28
核电核数:28
质子质量:4.6844E-26
质子相对质量:28.196
所属周期:4
所属族数:VIII
摩尔质量:59
氢化物:NiH3
氧化物:NiO
最高价氧化物化学式:Ni2O3
密度:8.902
熔点:1453.0
沸点:2732.0
外围电子排布:3d8 4s2
核外电子排布:2,8,16,2
颜色和状态:银白色金属
原子半径:1.62
常见化合价:+2,+3
发现人:克朗斯塔特
发现时间和地点:1751 瑞典
元素来源:镍黄铁矿[(Ni,Fe)9S8]
元素用途:具有铁磁性的金属元素,它能够高度磨光和抗腐蚀。主要用于合金(如镍钢和镍银)及用作催化剂(如拉内镍,尤指用作氢化的催化剂) ,可用来制造货币等,镀在其他金属上可以防止生锈。
发现人:克郎斯塔特发现年代:1751年
发现过程:
1751年,瑞典的克郎斯塔特,用红砷镍矿表面风化后的晶粒与木炭共热,而制得镍。
元素描述:
银白色金属,密度8.9克/厘米3。熔点1455℃,沸点2730℃。化合价2和3。电离能为7.635电子伏特。质坚硬,具有磁性和良好的可塑性。有好的耐腐蚀性,在空气中不被氧化,又耐强碱。在稀酸中可缓慢溶解,释放出氢气而产生绿色的正二价镍离子Ni2+;对氧化剂溶液包括硝酸在内,均不发生反应。镍是一个中等强度的还原剂。
元素来源:
矿石经煅烧成氧化物后,用水煤气或碳还原而制得。
元素用途:
主要用来制造不锈钢和其他抗腐蚀合金,如镍钢、铬镍钢及各种有色金属合金,含镍成分较高的铜镍合金,就不易腐蚀。也作加氢催化剂和用于陶瓷制品、特种化学器皿、电子线路、玻璃着绿色以及镍化合物制备等等。
元素辅助资料:
镍在地壳中含量不小,大于常见金属铅、锡等,但明显比铁少得多,而且镍和铁的熔点不相上下,因此注定它比铁发现得晚。
17世纪末,欧洲人开始注意镍砒(砷)矿。当时德国用它来制造青色玻璃,采矿工人称它为kupfernickel。“kupfer”在德文中是“铜”;“nickel”是骂人的话,大意是“骗人的小鬼”。因此这一词可以义译为“假铜”。当时人们认为它是铜和砷的混合物。
瑞典化学家克隆斯特研究了这个矿物,他得到了少量与铜不同的金属。他在1751年发表研究报告,认为这是一种新金属,就称它为nickel,这也就是镍的拉丁名称niccolum和符号Ni的来源。镍在欧洲被发现后,德国人首先把它掺入铜中,制成所谓日耳曼银,或称德国银,也就是我国的白铜。
铜
1.以一价和二价为主的金属元素,有延性和展性,是热和电最佳导体之一,是唯一的能大量天然产出的金属,也存在于各种矿石(例如黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、赤铜矿和孔雀石)中,能以金属状态及黄铜、青铜和其他合金的形态用于工业、工程技术和工艺上。如:铜山(出产铜矿的山)铜花(铜屑)铜金(赤铜)铜粉(铜屑。铜和其他金属熔融在一起所做出来的黄金色粉状合金,可当作颜料)铜陵(产铜的山)铜落(铜屑。可入药)铜腥(铜的腥臭味)
2.铜制的[器物]。如:铜丸(铜铸的小球)铜牙(弩上钩弦的钩叫牙,以铜制者称铜牙)铜瓦(铜制的瓦)铜史(漏刻铜壶上的铜人像)铜印(铜铸的印章。也称“铜章”)铜兵(铜制的兵器)铜狄(铜铸的人。即“铜人”。或称“金人”)铜洗(铜制的盥洗用具)铜柱(铜制的柱子)铜荷(铜制的烛台。形似荷叶)铜猊(铜制的狮形香炉)铜浑(铜制的浑天仪。又叫“铜仪”)铜鼻(古代官印上铜制的鼻状纽孔)
3.铜铸的货币。也用以泛指金钱 。
4. 喻坚固的。如:铜郭(形容城郭的坚固,如同铜铸一般)铜堞(像铜铁般坚固的城堞。堞是城上的女墙)铜楼(华美坚固的楼房)铜山铁壁(比喻风节的坚毅刚正)铜头铁额(比喻人非常勇猛强悍)
5.喻坚强,强大有力的。如:铜豌豆(喻有经验的老狎妓者)
元素名称:铜
元素原子量:63.55
元素类型:金属
发现人:发现年代:
发现过程:
在古代就发现有铜存在。
元素描述:
呈紫红色光泽的金属,密度8.92克/厘米3。熔点1083.4±0.2℃,沸点2567℃。常见化合价+1和+2(3价铜仅在少数不稳定的化合物中出现)。电离能7.726电子伏特。铜是人类发现最早的金属之一,也是最好的纯金属之一,稍硬、极坚韧、耐磨损。还有很好的延展性。导热和导电性能较好。铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力,在干燥的空气里很稳定。但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],这叫铜绿。可溶于硝酸和热浓硫酸,略溶于盐酸。容易被碱侵蚀。
元素来源:
黄铜矿、辉铜矿、赤铜矿和孔雀石是自然界中重要的铜矿。把硫化物矿石煅烧后,再与少量二氧化硅和焦炭共熔得粗炼铜,再还原成泡铜,最后电解精制,即可得到铜。一个新的提取铜的方法正在研究中,就是把地下的低品位矿用原子能爆破粉碎,以稀硫酸原地浸取,再把浸取液抽到地表,在铁屑上将铜沉淀出来。
元素用途:
铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。
铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大,占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线,电机和变压器的绕阻,开关以及印刷线路板等。
在机械和运输车辆制造中,用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。
在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。
在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等,每生产100万发子弹,需用铜13--14吨。
在建筑工业中,用做各种管道、管道配件、装饰器件等。
以下是各行业铜消费占铜总消费量的比例: 行业 铜消费量占总消费量的比例
电子(包括通讯) 48%
建筑 24%
一般工程 12%
交通 7%
其他 9%
※ 铜性能的应用
导电性:64%,耐蚀性:23%,结构强度:12%,装饰性:1%
元素辅助资料:
自然界中获得的最大的天然铜重420吨.在古代,人们便发现了天然铜,用石斧将其砍下来,用锤打的方法把它加工成物件。于是铜器挤进了石器的行列,并且逐渐取代了石器,结束了人类历史上的新石器时代。
在我国,距今4000年前的夏朝已经开始使用红铜,即天然铜。它的特点是锻锤出来的。1957年和1959年两次在甘肃武威皇娘娘台的遗址发掘出铜器近20件,经分析,铜器中铜含量高达99.63%~99.87%,属于纯铜。
当然,天然铜的产量毕竟是稀少的。生产的发展促进人们找到从铜矿中取得铜的方法。铜在地壳中总含量并不大,不超过0.01%,但是含铜的矿物是比较多见的,它们大多具有各种鲜艳而引人注目的颜色,招至人们的注意。例如鲜绿色的孔雀石CuCO3.Cu(OH)2,深蓝色的石青2CuCO3.Cu(OH)2等。这些矿石在空气中燃烧后得到铜的氧化物,再用碳还原,就得到金属铜。
1933年,河南省安阳县殷虚发掘中,发现重达18.8千克的孔雀石,直径在1寸以上的木炭块、陶制炼铜用的将军盔以及重21.8千克的煤渣,说明3000多年前我国古代劳动人民从铜矿取得铜的过程。
但是,炼铜制成的物件太软,容易弯曲,并且很快就钝。接着人们发现把锡掺到铜里去制成铜锡合金——青铜。青铜器件的熔炼和制作比纯铜容易的多,比纯铜坚硬(假如把锡的硬度值定为5,那么铜的硬度就是30,而青铜的硬度则是100~150),历史上称这个时期为青铜时代。
我国战国时代的著作《周礼·考工记》总结了熔炼青铜的经验,讲述青铜铸造各种不同物件采用铜和锡的不同比例:“金有六齐(方剂)。六分其金(铜)而锡居一,谓之钟鼎之齐;五分其金而锡居一,谓之斧斤之齐;四分其金而锡居一,谓之戈戟之齐;三分其金而锡居一,谓之大刃之齐;五分其金而锡居二,谓之削杀矢(箭)之齐;金锡半,谓之鉴(镜子)燧(利用镜子聚光取火)之齐。”这表明在3000多年前,我国劳动人民已经认识到,用途不同的青铜器所要求的性能不同,用以铸造青铜器的金属成分比例也应有所不同。
青铜由于坚硬,易熔,能很好的铸造成型,在空气中稳定,因而即使在青铜时代以后的铁器时代里,也没有丧失它的使用价值。例如在公元前约280年,欧洲爱琴海中罗得岛上罗得港口矗立的青铜太阳神,高达46米,手指高度超过成人。
我国古代劳动人民更最早利用天然铜的化合物进行湿法炼铜,这是湿法技术的起源,是世界化学史上的一项发明。这种方法用现代化学式表示就是:
CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
西方传说,古代地中海的CYPRUS岛是出产铜的地方,因而由此得到它的拉丁名称CUPRUM和它的元素符号Cu。英文中的COPPER,拉丁文中的CUIVRE、都源于此。
铜具有独特的导电性能,是铝所不能代替的,在今天电子工业和家用电器发展的时代里,这个古老的金属有恢复了它的青春。铜导线正在被广泛的应用。从国外的产品来看,一辆普通家用轿车的电子和电动附件所须铜线长达1公里,法国高速火车铁轨每公里用10吨铜,波音747-200型飞机总重量中铜占2%。
1. 电气工业中的应用
※ 电力输送
电力输送中需要大量消耗高导电性的铜,主要用于动力申.线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。
在电线电缆的输电过程中,由于电阻发热而白白浪费电能。从节能和经济的角度考虑,目前世界上正在推广"最佳电缆截面"标准。过去流行的标准,单纯地从降低一次按装投资的角度出发,为了尽量减小电缆截面,以在设计要求的额定电流下,不至出现危险过热,来确定电缆的最低允许尺寸。按这种标准铺设的电缆,虽然按装费低了;但是在长期使用过程中,电阻能耗却比较大。"最佳电缆截面"标准,则兼顾一次按装费用和电能消耗这两个因素,适当放大电缆尺寸,以达到节能和最佳综合经济效益的目的。按照新的标准,电缆截面往往要比老标准加大一倍以上,可以获得50%左右的节能效果。
我国在过去一段时间内,由于钢供不应求,考虑到铝的比重只有铜的 30%,在希望减轻重量的架空高压输电线路中曾采取以铝代铜的措施。目前从环境保护考虑,空中输电线将转为铺设地下电缆。在这种情况下,铝与铜相比,存在导电性差和电缆尺寸较大的缺点,而相形见绌。
同样的原回,以节能高效的铜绕组变压器,取代!日的铝绕组变压器,也是明智的选择。
※ 电机制造
在电机制造中,广泛使用高导电和高强度的铜合金。主要用铜部位是定子、转子和轴头等。在大型电机中,绕组要用水或氢气冷却,称为双水内冷或氢气冷却电机,这就需要大长度的中空导线。
电机是使用电能的大户,约占全部电能供应的60%。一台电机运转累计电费很高,一般在最初工作5 00小时内就达到电机本易的成本,一年内相当于成本的4~ 16倍,在整个工作寿命期间可以达到成本的200倍。电机效率的少量提高,不但可以节能;而且可以获得显著的经济效益。开发和应用高效电机,是当前世界上的一个热门课题。由于电机内部的能量消耗,主要来源于绕组的电阻损耗;因此,增大铜线截面是发展高效电机的一个关键措施。近年来己率先开发出来的一些高效电机与传统电机相比,铜绕组的使用量增加25~ 100%。目前,美国能源部正在资助一个开发项目,拟采用铸入铜的技术生产电机转子。
※ 通讯电缆
80年代以来,由于光纤电缆载流容量大等优点,在通讯干线上不断取代铜电缆,而迅速推广应用。但是,把电能转化为光能,以及输入用户的线路仍需使用大量的铜。随着通讯事业的发展,人们对通讯的依赖越来越大,对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。
※ 住宅电气线路
近年来,随着我国人民生活水平提高,家电迅速普及,住宅用电负荷增长很快。如图6.6所示,1987年居民用电量为 269.6亿度( l度=1千瓦·小时),10后年的 1996年猛升到 1131亿度,增加 3.2倍。尽管如此,与发达国家相比仍有很大差距。例如,1995年美国的人均用电量是我国的14.6倍,日本是我国的8.6倍。我国居民用电量今后仍有很大发展。预计从 1996年到2005年,还要增长l.4倍。
2.电子工业中的应用
电子工业是新兴产业,在它蒸蒸日上的发展过程中,不断开发出钢的新产品和新的应用领域。目前它的应用己从电真空器件和印刷电路,发展到微电子和半导体集成电路中。
※ 电真空器件
电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等,它们需 要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。
※ 印刷电路
铜印刷电路,是把铜箔作为表面,粘贴在作为支撑的塑料板上;用照相的办法把电路布线图印制在铜版上;通过浸蚀把多余的部分去掉而留下相互连接的电路。然后,在印刷线路板上与外部的连接处冲孔,把分立元件的接头或其它部分的终端插入,焊接在这个口路上,这样一个完整的线路便组装完成了。如果采用浸镀法,所有接头的焊接可以一次完成。这样,对于那些需要精细布置电路的场合,如无线电、电视机,计算机等,采用印刷电路可以节省大量布线和固定回路的劳动;因而得到广泛应用,需要消费大量的铜箔。此外,在电路的连接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的铜基钎焊材料。
※ 集成电路
微电子技术的核心是集成电路。集成电路是指以半导体晶体材料为基片(芯片),采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化电路。这种微电路在结构上比最紧凑的分立元件电路在尺寸和重量上小成千上万倍。它的出现引起了计算机的巨大变革,成为现代信息技术的基?D壳凹嚎�⒊龅某�蠊婺<�傻缏罚�诒刃∧分讣谆剐〉牡ジ鲂酒�婊�希�茏龀龅木�骞苁�浚�捍锸�蛏踔涟偻蛞陨稀W罱���手��募扑慊��绸BM(国际商业机器公司),己采用钢代替硅芯片中的铝作互连线,取得了突破性进展。这种用铜的新型微芯片,可以获得30%的效能增益,电路的线尺寸可以减小到0.12微米,可使在单个芯片上集成的晶体管数目达到200万个。这就为古老的金属铜,在半导体集成电路这个最新技术领域中的应用,开创了新局面。
※ 引线框架
为了保护集成电路或混合电路的正常工作,需要对它进行封装;并在封装时,把电路中大量的接头从密封体内引出来。这些引线要求有一定的强度,构成该集成封装电路的支承骨架,称为引线框架。实际生产中,为了高速大批量生产,引线框架通常在一条金属带上按特定的排列方式连续冲压而成。框架材料占集成电路总成本的1/3~ l/4,而且用量很大;因此,必须要有低的成本。
铜合金价格低廉,有高的强度、导电性和导热性,加工性能、针焊性和耐蚀性优良,通过合金化能在很大范围内控制其性能,能够较好地满足引线框架的性能要求,己成为引线框架的一个重要材料。它是目前钢在微电子器件中用量最多的一种材料。
3.能源及石化工业中的应用
※ 能源工业
火力及原子能发电都要依靠蒸气作功。蒸气的回路如下:
锅炉发生蒸气- 蒸气推动汽轮机作功- 作功后的蒸汽送至冷凝器- 冷却成水- 回到锅炉重新变成蒸汽。
其间主冷凝器由管板和冷凝管组成。由于钢导热性好并能抗水的腐蚀,所以它们均使用锅黄铜、铝黄铜或白铜制造。根据资料介绍,每万千瓦装机容量需要5吨冷凝管。一个60万千瓦的发电厂就需要3 00吨冷凝管材。
太阳能的利用也要使用许多铜管。例如:英国伦敦附近某旅馆的一个游泳池,装备了太阳能加热器,在夏季可以将水温保持在18~24℃。在该太阳能加热器中含有784磅(3 56公斤)铜管。
※ 石化工业
铜和许多铜合金,在水溶液、盐酸等非氧化性酸、有机酸(如:醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸等)、除氨以外的各种碱及非氧化性的有机化合物(如:油类、酚、醇等)中,均有良好的耐蚀性;因而,在石化工业中大量用于制造接触腐蚀性介质的各种容器、管道系统、过滤器、泵和阀门等器件。还利用它的导热性,制造各种蒸发器、热交换器和冷凝器。由于铜的塑性很好,特别适合于制造现代化工工业中结构错综复杂、铜管交叉编制的热交换器。此外在石油精炼工厂中都使用青铜生产工具;原回是冲击时不迸出火花,可以防止火灾发生。
※ 海洋工业
海洋占地球表面面积70%以上,合理地开发利用海洋资源日益受到人们的重视。海水中含确"容易造成腐蚀的氯离子,钢铁、铝、甚至不锈钢等许多工程金属材料均不耐海水腐蚀。此外在这些材料,以及木材、玻璃等非金属材料的表面上还会形成海洋生物污损。铜则一枝独秀,不但耐海水腐蚀;而且溶入水中的铜离子有杀菌作用,可以防止海洋生物污损。因而,铜和铜合金是海洋工业中十分重要的材料,业己在海水淡化工厂、海洋采油采气平台、以及其它海岸和海底设施中广泛应用。例如,海水淡化过程中使用的管路系统、泵和阀门,以及采油采气平台上使用的设备,包括飞溅区和水下用的螺栓、钻孔日,抗生物污损包套、泵阀和管路系统等等。关于铜和铜合金在船舶中的应用情况,将在后节中介绍。
4.交通工业中的应用
※ 船舶
由于良好的耐海水腐蚀性能,许多铜合金,如:铝青铜、锰青铜、铝黄铜、炮铜(锡锌青铜)、白钢以及镍铜合金(蒙乃尔合金)己成为造船的标准材料。一般在军舰和商船的自重中,铜和铜合金占2~3%。
军舰和大部分大型商船的螺旋浆都用铝青铜或黄铜制造。大船的螺旋浆每支重 20~ 25吨。伊丽莎白皇后号和玛丽皇后号航母的螺旋浆每支重达3 5吨。大船沉重的尾轴常用"海军上将"炮铜,舵和螺旋浆的锥形螺栓也用同样材料。引擎和锅炉房内也大量用钢和铜合金。世界上第一艘核动力商船,使用了30吨白铜冷凝管。近来用铝黄铜管作油罐的大型加热线圈。在10万吨级的船上就有12个这种储油罐,相应的加热系统规模相当大。船上的电气设备也很复杂,发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜和铜合金来工作。大小船只的船舱内经常用钢和铜合金来装饰。甚至木制小船,也最好用钢合金(通常是硅青铜)的螺丝和钉子来固定木结构,这种螺丝可以用滚轧大量生产出来。
为了防止船壳被海生物污损影响航行,过去经常采用包覆铜加以保护;现在,则普遍用刷含铜油漆的办法来解决。
二次世界大战中,为御防德国磁性水雷对舰船的袭击,曾发展了抗磁性水雷装置,在钢船壳周围附一圈铜带,通上电流以中和船的磁场,这样就可以不引爆水雷。从1944年以后,盟军的所有船只,共计约18,000艘,都装上了这种去磁装置而得到了保护。一些大型主力舰为此需用大量的铜,例如其中一艘用去铜线长 28英里,重约 30吨。
※ 汽车
汽车用铜每辆10~2I公斤,随汽车类型和大小而异,对于小轿车约占自重的6~9%%。铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用钢量比较大的是散热器。现代的管带式散热器,用黄铜带焊接成散热器管子,用薄的铜带折曲成散热片。
近年来为了进一步提高铜散热器的性能,增强它对铝散热器的竞争力,作 了许多改进。在材质方面,向铜中添加微量元素,以达到在不损失导热性的前 提下,提高其强度和软化点,从而减薄带材的厚度,节省用钢量;在制造工艺 方面,采用高频或激光焊接铜管,并用钢钎焊代替易受铅污染的软焊组装散热 器芯体。这些努力的结果示于表6.2,与钎焊铝散热器相比,在相同的散热条件 下,即在相同的空气和冷却剂的压力降下,新型铜散热器的重量更轻,尺寸显 著缩小;再加上钢的耐蚀性好、使用寿命长,铜散热器的优势就更明显。
※ 铁路
铁路的电气化对铜和铜合金的需要量很大。每公里的架空导线需用2 吨以上的异型铜线。为了提高它的强度,往往加入少量的铜(约1%)或银 (约of%)。此外,列车上的电机、整流器、以及控制、制动、电气和信 号系统等都要依靠铜和铜合金来工作。
※ 飞机
飞机的航行也离不开铜。例如:飞机中的配线、液压、冷却和气动系统需使用铜材,轴承保持器和起落架轴承采用铝青铜管材,导航仪表应用抗磁钢合金,众多仪表中使用破铜弹性元件等等。
5.机械和冶金工业中的应用
※ 机械工程
几乎在所有的机器中都可以找到铜制品部件。除了电机、电路、油压系统、气压系统和控制系统中大量用钢以外,种类繁多用黄铜和青铜制造的传动件和固定件,如齿轮、蜗轮、蜗杆、联结件、紧固件、扭拧件、螺钉、螺母等,比比皆是。几乎在所有作机械相对运动的部件之间,都要使用减磨铜合金制作的轴承或轴套,特别是万吨级的大型挤压机、锻压机的缸套、滑板几乎都用青铜制成,铸件重量可达数吨。许多弹性元件,几乎都选用硅青铜和锡青铜作为材料。焊接工具、压铸模具等更离不开铜合金,如此等等。
※ 冶金设备
冶金工业是消耗电能的大户,素有"电老虎"之称。在冶金厂的建设中通常必须要有一个依靠铜来进行工作的庞大的输、配电系统和电力运转设备。此外,在火法冶金中,连续铸造技术已占据主导地位,其中的关键部件一结晶器,大都采用铬铜、银铜等高强度和高导热性的铜合金。电冶金中的真空电弧炉和电渣炉水冷坩埚使用钢管材制造,各种感应加热的感应线圈都是用铜管或异型铜管绕制而成,内中通水冷却。
※ 合金添加剂
铜是钢铁和铝等合金中的重要添加元素。少量铜(0.2~0.5%)加入低合金结构用钢中,可以提高钢的强度及耐大气和海洋腐蚀性能。在耐蚀铸铁和不锈钢中加入铜,可以进一步提高它们的耐蚀性。含铜30%左右的高镍合金是著名的高强度耐蚀"蒙乃尔合金",在核工业中广泛使用。
在许多高强度铝合金中都含有铜。通过淬火 一 时效热处理,在合金中析出弥散分布的细小颗粒,而显著提高其强度,称为时效硬化铝合金。其中著名的有杜拉铝或称硬铝,它是一种含铜、锰、镁的铝合金,是制造飞机和火箭的重要结构材料。
6.轻工业中的应用
轻工业产品与人民生活密切相关,品种繁多、五花八门。由于钢具有良好综合性能,到处可以看到它大显身手的踪影。现仅举数例如下:
※ 空调器和冷冻机
空调器和冷冻机的控温作用,主要通过热交换器铜管的蒸发及冷凝作 用来实现。热交换传热管的尺寸和传热性能,在很大程度上决定了整个空 调机和制冷装置的效能和小型化。在这些机器上采用的都是高导热性能的异型铜管。利用钢的良好加工性能,最近开发和生产出带有内槽和高翅片的散热管,用于制造空调器、冷冻机、化工及余热口收等装置中的热交换器,可使新型热交换器的总热传导系数提高到用普通管的2~3倍,和用普通低翅片管的 1.2~1.3倍,己在国内使用,可节省 40%的铜,并使热交换器体积缩小 1/3以上。
※ 钟表
目前生产的钟表,计时器和有钟表机构的装置,其中大部分的工作部件都用"钟表黄铜"制造。合金中含1.5-2%的铅,有良好加工性能,适合于大规模生产。例如,齿轮由长的挤压黄铜棒切出,平轮由相应厚度的带材冲出,用黄铜或其它铜合金制作搂刻的钟表面以及螺丝和接头等等。大量便宜的手表用炮铜(锡锌青铜)制造,或镀以镍银(白铜)。一些著名的大钟都用钢和铜合金制作。英国"大笨钟"的时针用的是实心炮铜杆,分针用的是14英尺长的铜管。
一个现代化的钟表厂,以铜合金为主要材料,用压力机和精确的模具加工,每天可以生产一万到三万只钟表,费用很低。
※ 造纸
在当前信息万变的社会里,纸张消费量很大。纸张表面看来简单,但是造纸工艺却很复杂,需要通过许多步骤,应用很多机器,包括冷却器、蒸发器、打浆器、造纸机等等。其中许多部件,如:各种热交换管、辊轮、打击棒、半液体泵和丝网等,大部分都用钢合金制作。
例如,目前采用的长网造纸机,它要将制好的纸浆喷到快速运动的具有细小网孔( 40~60目)的网布上。网布由黄铜和磷青铜丝编织而成,它的宽度很大,一般在20英尺(6米)以上,要求保持完全平直。网布在一系列小的黄铜或铜辊子上运动,当带着喷附其上的纸浆通过时,湿气从下面空吸出去。网子同时振动以使纸浆中的小纤维粘结在一起。大型造纸机的网布尺寸很大,可以达到宽26英尺8英寸( 8. l米)和长100英尺( 3 0. 5米)。湿纸浆不但含水,而且含有造纸过程中使用的化学药剂,腐蚀性很强。为了保证纸张质量,对网布材料要求很严,不但要有高的强度和弹性;而且要抗纸浆腐蚀,铜合金完全可以胜任。
※ 印刷
印刷中用铜版进行照相制版。表面抛光的铜版用感光乳胶敏化后,在它上面照相成像。感光后的铜版需加热使胶硬化。为避免受热软化,铜中往往含有少量的银或砷,以提高软化温度。然后,对版子进行腐蚀,形成分布着凹凸点子图形的印刷表面。
在自动排字机上,要通过黄铜字型块的编排,来制造版型,这是铜在印刷中的另一个重要用途。字型块通常用的是含铅黄铜,有时也用铜或青铜。
※ 酿酒
在世界的啤酒酿造中,铜起重要作用。经常用铜作麦芽桶和发酵罐的内村。在一些著名的啤酒厂中备有十余个容量超过2万加仑的这种大桶。在发酵缸中,为了降温,常用钢管通水冷却。还用钢管通水蒸汽在酿造啤酒时进行加热,以及用钢管输送酒液等。
蒸馏威士忌和其它烈性酒时,通常用钢制蒸馏锅。威士忌麦芽酒需蒸馏两次,要用两个大铜蒸馏锅。
※ 医药
制药工业中,
1.以一价和二价为主的金属元素,有延性和展性,是热和电最佳导体之一,是唯一的能大量天然产出的金属,也存在于各种矿石(例如黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、赤铜矿和孔雀石)中,能以金属状态及黄铜、青铜和其他合金的形态用于工业、工程技术和工艺上。如:铜山(出产铜矿的山)铜花(铜屑)铜金(赤铜)铜粉(铜屑。铜和其他金属熔融在一起所做出来的黄金色粉状合金,可当作颜料)铜陵(产铜的山)铜落(铜屑。可入药)铜腥(铜的腥臭味)
2.铜制的[器物]。如:铜丸(铜铸的小球)铜牙(弩上钩弦的钩叫牙,以铜制者称铜牙)铜瓦(铜制的瓦)铜史(漏刻铜壶上的铜人像)铜印(铜铸的印章。也称“铜章”)铜兵(铜制的兵器)铜狄(铜铸的人。即“铜人”。或称“金人”)铜洗(铜制的盥洗用具)铜柱(铜制的柱子)铜荷(铜制的烛台。形似荷叶)铜猊(铜制的狮形香炉)铜浑(铜制的浑天仪。又叫“铜仪”)铜鼻(古代官印上铜制的鼻状纽孔)
3.铜铸的货币。也用以泛指金钱 。
4. 喻坚固的。如:铜郭(形容城郭的坚固,如同铜铸一般)铜堞(像铜铁般坚固的城堞。堞是城上的女墙)铜楼(华美坚固的楼房)铜山铁壁(比喻风节的坚毅刚正)铜头铁额(比喻人非常勇猛强悍)
5.喻坚强,强大有力的。如:铜豌豆(喻有经验的老狎妓者)
元素名称:铜
元素符号:Cu
元素原子量:63.55
元素类型:金属元素
质子数:29
中子数:35
原子序数:29
所属周期:3
所属族数:IB
电子层分布:2-8-18-1
发现人:发现年代:
发现过程:
在古代就发现有铜存在。
元素描述:
呈紫红色光泽的金属,密度8.92克/厘米3。熔点1083.4±0.2℃,沸点2567℃。常见化合价+1和+2(3价铜仅在少数不稳定的化合物中出现)。电离能7.726电子伏特。铜是人类发现最早的金属之一,也是最好的纯金属之一,稍硬、极坚韧、耐磨损。还有很好的延展性。导热和导电性能较好。铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力,在干燥的空气里很稳定。但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],这叫铜绿。可溶于硝酸和热浓硫酸,略溶于盐酸。容易被碱侵蚀。
元素来源:
黄铜矿、辉铜矿、赤铜矿和孔雀石是自然界中重要的铜矿。把硫化物矿石煅烧后,再与少量二氧化硅和焦炭共熔得粗炼铜,再还原成泡铜,最后电解精制,即可得到铜。一个新的提取铜的方法正在研究中,就是把地下的低品位矿用原子能爆破粉碎,以稀硫酸原地浸取,再把浸取液抽到地表,在铁屑上将铜沉淀出来。
元素用途:
铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。
铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大,占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线,电机和变压器的绕阻,开关以及印刷线路板等。
在机械和运输车辆制造中,用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。
在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。
在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等,每生产100万发子弹,需用铜13--14吨。
在建筑工业中,用做各种管道、管道配件、装饰器件等。
以下是各行业铜消费占铜总消费量的比例: 行业 铜消费量占总消费量的比例
电子(包括通讯) 48%
建筑 24%
一般工程 12%
交通 7%
其他 9%
※ 铜性能的应用
导电性:64%,耐蚀性:23%,结构强度:12%,装饰性:1%
元素辅助资料:
自然界中获得的最大的天然铜重420吨.在古代,人们便发现了天然铜,用石斧将其砍下来,用锤打的方法把它加工成物件。于是铜器挤进了石器的行列,并且逐渐取代了石器,结束了人类历史上的新石器时代。
在我国,距今4000年前的夏朝已经开始使用红铜,即天然铜。它的特点是锻锤出来的。1957年和1959年两次在甘肃武威皇娘娘台的遗址发掘出铜器近20件,经分析,铜器中铜含量高达99.63%~99.87%,属于纯铜。
当然,天然铜的产量毕竟是稀少的。生产的发展促进人们找到从铜矿中取得铜的方法。铜在地壳中总含量并不大,不超过0.01%,但是含铜的矿物是比较多见的,它们大多具有各种鲜艳而引人注目的颜色,招至人们的注意。例如鲜绿色的孔雀石CuCO3.Cu(OH)2,深蓝色的石青2CuCO3.Cu(OH)2等。这些矿石在空气中燃烧后得到铜的氧化物,再用碳还原,就得到金属铜。
1933年,河南省安阳县殷虚发掘中,发现重达18.8千克的孔雀石,直径在1寸以上的木炭块、陶制炼铜用的将军盔以及重21.8千克的煤渣,说明3000多年前我国古代劳动人民从铜矿取得铜的过程。
但是,炼铜制成的物件太软,容易弯曲,并且很快就钝。接着人们发现把锡掺到铜里去制成铜锡合金——青铜。青铜器件的熔炼和制作比纯铜容易的多,比纯铜坚硬(假如把锡的硬度值定为5,那么铜的硬度就是30,而青铜的硬度则是100~150),历史上称这个时期为青铜时代。
我国战国时代的著作《周礼·考工记》总结了熔炼青铜的经验,讲述青铜铸造各种不同物件采用铜和锡的不同比例:“金有六齐(方剂)。六分其金(铜)而锡居一,谓之钟鼎之齐;五分其金而锡居一,谓之斧斤之齐;四分其金而锡居一,谓之戈戟之齐;三分其金而锡居一,谓之大刃之齐;五分其金而锡居二,谓之削杀矢(箭)之齐;金锡半,谓之鉴(镜子)燧(利用镜子聚光取火)之齐。”这表明在3000多年前,我国劳动人民已经认识到,用途不同的青铜器所要求的性能不同,用以铸造青铜器的金属成分比例也应有所不同。
青铜由于坚硬,易熔,能很好的铸造成型,在空气中稳定,因而即使在青铜时代以后的铁器时代里,也没有丧失它的使用价值。例如在公元前约280年,欧洲爱琴海中罗得岛上罗得港口矗立的青铜太阳神,高达46米,手指高度超过成人。
我国古代劳动人民更最早利用天然铜的化合物进行湿法炼铜,这是湿法技术的起源,是世界化学史上的一项发明。这种方法用现代化学式表示就是:
CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
西方传说,古代地中海的CYPRUS岛是出产铜的地方,因而由此得到它的拉丁名称CUPRUM和它的元素符号Cu。英文中的COPPER,拉丁文中的CUIVRE、都源于此。
铜具有独特的导电性能,是铝所不能代替的,在今天电子工业和家用电器发展的时代里,这个古老的金属有恢复了它的青春。铜导线正在被广泛的应用。从国外的产品来看,一辆普通家用轿车的电子和电动附件所须铜线长达1公里,法国高速火车铁轨每公里用10吨铜,波音747-200型飞机总重量中铜占2%。
1. 电气工业中的应用
※ 电力输送
电力输送中需要大量消耗高导电性的铜,主要用于动力申.线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。
在电线电缆的输电过程中,由于电阻发热而白白浪费电能。从节能和经济的角度考虑,目前世界上正在推广"最佳电缆截面"标准。过去流行的标准,单纯地从降低一次安装投资的角度出发,为了尽量减小电缆截面,以在设计要求的额定电流下,不至出现危险过热,来确定电缆的最低允许尺寸。按这种标准铺设的电缆,虽然安装费低了;但是在长期使用过程中,电阻能耗却比较大。"最佳电缆截面"标准,则兼顾一次安装费用和电能消耗这两个因素,适当放大电缆尺寸,以达到节能和最佳综合经济效益的目的。按照新的标准,电缆截面往往要比老标准加大一倍以上,可以获得50%左右的节能效果。
我国在过去一段时间内,由于钢供不应求,考虑到铝的比重只有铜的 30%,在希望减轻重量的架空高压输电线路中曾采取以铝代铜的措施。目前从环境保护考虑,空中输电线将转为铺设地下电缆。在这种情况下,铝与铜相比,存在导电性差和电缆尺寸较大的缺点,而相形见绌。
同样的原回,以节能高效的铜绕组变压器,取代!日的铝绕组变压器,也是明智的选择。
※ 电机制造
在电机制造中,广泛使用高导电和高强度的铜合金。主要用铜部位是定子、转子和轴头等。在大型电机中,绕组要用水或氢气冷却,称为双水内冷或氢气冷却电机,这就需要大长度的中空导线。
电机是使用电能的大户,约占全部电能供应的60%。一台电机运转累计电费很高,一般在最初工作5 00小时内就达到电机本易的成本,一年内相当于成本的4~ 16倍,在整个工作寿命期间可以达到成本的200倍。电机效率的少量提高,不但可以节能;而且可以获得显著的经济效益。开发和应用高效电机,是当前世界上的一个热门课题。由于电机内部的能量消耗,主要来源于绕组的电阻损耗;因此,增大铜线截面是发展高效电机的一个关键措施。近年来己率先开发出来的一些高效电机与传统电机相比,铜绕组的使用量增加25~ 100%。目前,美国能源部正在资助一个开发项目,拟采用铸入铜的技术生产电机转子。
※ 通讯电缆
80年代以来,由于光纤电缆载流容量大等优点,在通讯干线上不断取代铜电缆,而迅速推广应用。但是,把电能转化为光能,以及输入用户的线路仍需使用大量的铜。随着通讯事业的发展,人们对通讯的依赖越来越大,对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。
※ 住宅电气线路
近年来,随着我国人民生活水平提高,家电迅速普及,住宅用电负荷增长很快。如图6.6所示,1987年居民用电量为 269.6亿度( l度=1千瓦·小时),10后年的 1996年猛升到 1131亿度,增加 3.2倍。尽管如此,与发达国家相比仍有很大差距。例如,1995年美国的人均用电量是我国的14.6倍,日本是我国的8.6倍。我国居民用电量今后仍有很大发展。预计从 1996年到2005年,还要增长l.4倍。
2.电子工业中的应用
电子工业是新兴产业,在它蒸蒸日上的发展过程中,不断开发出钢的新产品和新的应用领域。目前它的应用己从电真空器件和印刷电路,发展到微电子和半导体集成电路中。
※ 电真空器件
电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等,它们需 要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。
※ 印刷电路
铜印刷电路,是把铜箔作为表面,粘贴在作为支撑的塑料板上;用照相的办法把电路布线图印制在铜版上;通过浸蚀把多余的部分去掉而留下相互连接的电路。然后,在印刷线路板上与外部的连接处冲孔,把分立元件的接头或其它部分的终端插入,焊接在这个口路上,这样一个完整的线路便组装完成了。如果采用浸镀法,所有接头的焊接可以一次完成。这样,对于那些需要精细布置电路的场合,如无线电、电视机,计算机等,采用印刷电路可以节省大量布线和固定回路的劳动;因而得到广泛应用,需要消费大量的铜箔。此外,在电路的连接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的铜基钎焊材料。
※ 集成电路
微电子技术的核心是集成电路。集成电路是指以半导体晶体材料为基片(芯片),采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化电路。这种微电路在结构上比最紧凑的分立元件电路在尺寸和重量上小成千上万倍。它的出现引起了计算机的巨大变革,成为现代信息技术的基?D壳凹嚎�⒊龅某�蠊婺<�傻缏罚�诒刃∧分讣谆剐〉牡ジ鲂酒�婊�希�茏龀龅木�骞苁�浚�捍锸�蛏踔涟偻蛞陨稀W罱���手��募扑慊��绸BM(国际商业机器公司),己采用钢代替硅芯片中的铝作互连线,取得了突破性进展。这种用铜的新型微芯片,可以获得30%的效能增益,电路的线尺寸可以减小到0.12微米,可使在单个芯片上集成的晶体管数目达到200万个。这就为古老的金属铜,在半导体集成电路这个最新技术领域中的应用,开创了新局面。
※ 引线框架
为了保护集成电路或混合电路的正常工作,需要对它进行封装;并在封装时,把电路中大量的接头从密封体内引出来。这些引线要求有一定的强度,构成该集成封装电路的支承骨架,称为引线框架。实际生产中,为了高速大批量生产,引线框架通常在一条金属带上按特定的排列方式连续冲压而成。框架材料占集成电路总成本的1/3~ l/4,而且用量很大;因此,必须要有低的成本。
铜合金价格低廉,有高的强度、导电性和导热性,加工性能、针焊性和耐蚀性优良,通过合金化能在很大范围内控制其性能,能够较好地满足引线框架的性能要求,己成为引线框架的一个重要材料。它是目前钢在微电子器件中用量最多的一种材料。
3.能源及石化工业中的应用
※ 能源工业
火力及原子能发电都要依靠蒸气作功。蒸气的回路如下:
锅炉发生蒸气- 蒸气推动汽轮机作功- 作功后的蒸汽送至冷凝器- 冷却成水- 回到锅炉重新变成蒸汽。
其间主冷凝器由管板和冷凝管组成。由于钢导热性好并能抗水的腐蚀,所以它们均使用锅黄铜、铝黄铜或白铜制造。根据资料介绍,每万千瓦装机容量需要5吨冷凝管。一个60万千瓦的发电厂就需要3 00吨冷凝管材。
太阳能的利用也要使用许多铜管。例如:英国伦敦附近某旅馆的一个游泳池,装备了太阳能加热器,在夏季可以将水温保持在18~24℃。在该太阳能加热器中含有784磅(3 56公斤)铜管。
※ 石化工业
铜和许多铜合金,在水溶液、盐酸等非氧化性酸、有机酸(如:醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸等)、除氨以外的各种碱及非氧化性的有机化合物(如:油类、酚、醇等)中,均有良好的耐蚀性;因而,在石化工业中大量用于制造接触腐蚀性介质的各种容器、管道系统、过滤器、泵和阀门等器件。还利用它的导热性,制造各种蒸发器、热交换器和冷凝器。由于铜的塑性很好,特别适合于制造现代化工工业中结构错综复杂、铜管交叉编制的热交换器。此外在石油精炼工厂中都使用青铜生产工具;原回是冲击时不迸出火花,可以防止火灾发生。
※ 海洋工业
海洋占地球表面面积70%以上,合理地开发利用海洋资源日益受到人们的重视。海水中含确"容易造成腐蚀的氯离子,钢铁、铝、甚至不锈钢等许多工程金属材料均不耐海水腐蚀。此外在这些材料,以及木材、玻璃等非金属材料的表面上还会形成海洋生物污损。铜则一枝独秀,不但耐海水腐蚀;而且溶入水中的铜离子有杀菌作用,可以防止海洋生物污损。因而,铜和铜合金是海洋工业中十分重要的材料,业己在海水淡化工厂、海洋采油采气平台、以及其它海岸和海底设施中广泛应用。例如,海水淡化过程中使用的管路系统、泵和阀门,以及采油采气平台上使用的设备,包括飞溅区和水下用的螺栓、钻孔日,抗生物污损包套、泵阀和管路系统等等。关于铜和铜合金在船舶中的应用情况,将在后节中介绍。
4.交通工业中的应用
※ 船舶
由于良好的耐海水腐蚀性能,许多铜合金,如:铝青铜、锰青铜、铝黄铜、炮铜(锡锌青铜)、白钢以及镍铜合金(蒙乃尔合金)己成为造船的标准材料。一般在军舰和商船的自重中,铜和铜合金占2~3%。
军舰和大部分大型商船的螺旋浆都用铝青铜或黄铜制造。大船的螺旋浆每支重 20~ 25吨。伊丽莎白皇后号和玛丽皇后号航母的螺旋浆每支重达3 5吨。大船沉重的尾轴常用"海军上将"炮铜,舵和螺旋浆的锥形螺栓也用同样材料。引擎和锅炉房内也大量用钢和铜合金。世界上第一艘核动力商船,使用了30吨白铜冷凝管。近来用铝黄铜管作油罐的大型加热线圈。在10万吨级的船上就有12个这种储油罐,相应的加热系统规模相当大。船上的电气设备也很复杂,发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜和铜合金来工作。大小船只的船舱内经常用钢和铜合金来装饰。甚至木制小船,也最好用钢合金(通常是硅青铜)的螺丝和钉子来固定木结构,这种螺丝可以用滚轧大量生产出来。
为了防止船壳被海生物污损影响航行,过去经常采用包覆铜加以保护;现在,则普遍用刷含铜油漆的办法来解决。
二次世界大战中,为御防德国磁性水雷对舰船的袭击,曾发展了抗磁性水雷装置,在钢船壳周围附一圈铜带,通上电流以中和船的磁场,这样就可以不引爆水雷。从1944年以后,盟军的所有船只,共计约18,000艘,都装上了这种去磁装置而得到了保护。一些大型主力舰为此需用大量的铜,例如其中一艘用去铜线长 28英里,重约 30吨。
※ 汽车
汽车用铜每辆10~2I公斤,随汽车类型和大小而异,对于小轿车约占自重的6~9%%。铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用钢量比较大的是散热器。现代的管带式散热器,用黄铜带焊接成散热器管子,用薄的铜带折曲成散热片。
近年来为了进一步提高铜散热器的性能,增强它对铝散热器的竞争力,作 了许多改进。在材质方面,向铜中添加微量元素,以达到在不损失导热性的前 提下,提高其强度和软化点,从而减薄带材的厚度,节省用钢量;在制造工艺 方面,采用高频或激光焊接铜管,并用钢钎焊代替易受铅污染的软焊组装散热 器芯体。这些努力的结果示于表6.2,与钎焊铝散热器相比,在相同的散热条件 下,即在相同的空气和冷却剂的压力降下,新型铜散热器的重量更轻,尺寸显 著缩小;再加上钢的耐蚀性好、使用寿命长,铜散热器的优势就更明显。
※ 铁路
铁路的电气化对铜和铜合金的需要量很大。每公里的架空导线需用2 吨以上的异型铜线。为了提高它的强度,往往加入少量的铜(约1%)或银 (约of%)。此外,列车上的电机、整流器、以及控制、制动、电气和信 号系统等都要依靠铜和铜合金来工作。
※ 飞机
飞机的航行也离不开铜。例如:飞机中的配线、液压、冷却和气动系统需使用铜材,轴承保持器和起落架轴承采用铝青铜管材,导航仪表应用抗磁钢合金,众多仪表中使用破铜弹性元件等等。
5.机械和冶金工业中的应用
※ 机械工程
几乎在所有的机器中都可以找到铜制品部件。除了电机、电路、油压系统、气压系统和控制系统中大量用钢以外,种类繁多用黄铜和青铜制造的传动件和固定件,如齿轮、蜗轮、蜗杆、联结件、紧固件、扭拧件、螺钉、螺母等,比比皆是。几乎在所有作机械相对运动的部件之间,都要使用减磨铜合金制作的轴承或轴套,特别是万吨级的大型挤压机、锻压机的缸套、滑板几乎都用青铜制成,铸件重量可达数吨。许多弹性元件,几乎都选用硅青铜和锡青铜作为材料。焊接工具、压铸模具等更离不开铜合金,如此等等。
※ 冶金设备
冶金工业是消耗电能的大户,素有"电老虎"之称。在冶金厂的建设中通常必须要有一个依靠铜来进行工作的庞大的输、配电系统和电力运转设备。此外,在火法冶金中,连续铸造技术已占据主导地位,其中的关键部件一结晶器,大都采用铬铜、银铜等高强度和高导热性的铜合金。电冶金中的真空电弧炉和电渣炉水冷坩埚使用钢管材制造,各种感应加热的感应线圈都是用铜管或异型铜管绕制而成,内中通水冷却。
※ 合金添加剂
铜是钢铁和铝等合金中的重要添加元素。少量铜(0.2~0.5%)加入低合金结构用钢中,可以提高钢的强度及耐大气和海洋腐蚀性能。在耐蚀铸铁和不锈钢中加入铜,可以进一步提高它们的耐蚀性。含铜30%左右的高镍合金是著名的高强度耐蚀"蒙乃尔合金",在核工业中广泛使用。
在许多高强度铝合金中都含有铜。通过淬火 一 时效热处理,在合金中析出弥散分布的细小颗粒,而显著提高其强度,称为时效硬化铝合金。其中著名的有杜拉铝或称硬铝,它是一种含铜、锰、镁的铝合金,是制造飞机和火箭的重要结构材料。
6.轻工业中的应用
轻工业产品与人民生活密切相关,品种繁多、五花八门。由于钢具有良好综合性能,到处可以看到它大显身手的踪影。现仅举数例如下:
※ 空调器和冷冻机
空调器和冷冻机的控温作用,主要通过热交换器铜管的蒸发及冷凝作 用来实现。热交换传热管的尺寸和传热性能,在很大程度上决定了整个空 调机和制冷装置的效能和小型化。在这些机器上采用的都是高导热性能的异型铜管。利用钢的良好加工性能,最近开发和生产出带有内槽和高翅片的散热管,用于制造空调器、冷冻机、化工及余热口收等装置中的热交换器,可使新型热交换器的总热传导系数提高到用普通管的2~3倍,和用普通低翅片管的 1.2~1.3倍,己在国内使用,可节省 40%的铜,并使热交换器体积缩小 1/3以上。
※ 钟表
目前生产的钟表,计时器和有钟表机构的装置,其中大部分的工作部件都用"钟表黄铜"制造。合金中含1.5-2%的铅,有良好加工性能,适合于大规模生产。例如,齿轮由长的挤压黄铜棒切出,平轮由相应厚度的带材冲出,用黄铜或其它铜合金制作搂刻的钟表面以及螺丝和接头等等。大量便宜的手表用炮铜(锡锌青铜)制造,或镀以镍银(白铜)。一些著名的大钟都用钢和铜合金制作。英国"大笨钟"的时针用的是实心炮铜杆,分针用的是14英尺长的铜管。
一个现代化的钟表厂,以铜合金为主要材料,用压力机和精确的模具加工,每天可以生产一万到三万只钟表,费用很低。
※ 造纸
在当前信息万变的社会里,纸张消费量很大。纸张表面看来简单,但是造纸工艺却很复杂,需要通过许多步骤,应用很多机器,包括冷却器、蒸发器、打浆器、造纸机等等。其中许多部件,如:各种热交换管、辊轮、打击棒、半液体泵和丝网等,大部分都用钢合金制作。
例如,目前采用的长网造纸机,它要将制好的纸浆喷到快速运动的具有细小网孔( 40~60目)的网布上。网布由黄铜和磷青铜丝编织而成,它的宽度很大,一般在20英尺(6米)以上,要求保持完全平直。网布在一系列小的黄铜或铜辊子上运动,当带着喷附其上的纸浆通过时,湿气从下面空吸出去。网子同时振动以使纸浆中的小纤维粘结在一起。大型造纸机的网布尺寸很大,可以达到宽26英尺8英寸( 8. l米)和长100英尺( 3 0. 5米)。湿纸浆不但含水,而且含有造纸过程中使用的化学药剂,腐蚀性很强。为了保证纸张质量,对网布材料要求很严,不但要有高的强度和弹性;而且要抗纸浆腐蚀,铜合金完全可以胜任。
※ 印刷
印刷中用铜版进行照相制版。表面抛光的铜版用感光乳胶敏化后,在它上面照相成像。感光后的铜版需加热使胶硬化。为避免受热软化,铜中往往含有少量的银或砷,以提高软化温度。然后,对版子进行腐蚀,形成分布着凹凸点子图形的印刷表面。
在自动排字机上,要通过黄铜字型块的编排,来制造版型,这是铜在印刷中的另一个重要用途。字型块通常用的是含铅黄铜,有时也用铜或青铜。
※ 酿酒
在世界的啤酒酿造中,铜起重要作用。经常用铜作麦芽桶和发酵罐的内村。在一些著名的啤酒厂中备有十余个容量超过2万加仑的这种大桶。在发酵缸中,为了降温,常用钢管通水冷却。还用钢管通水蒸汽在酿造啤酒时进行加热,以及用钢管输送酒液等。
蒸馏威士忌和其它烈性酒时,通常用钢制蒸馏锅。威士忌麦芽酒需蒸馏两次,要用两个大铜蒸馏锅。
※ 医药
制药工业中,各类蒸、煮、真空装置等都用纯铜制作。在医疗器械中则 广泛使用锌白铜。铜合金还是眼镜架的常用材料等等
7.建筑和艺术用铜
※ 管道系统
由于钢水管具有美观耐用、安装方便、安全防火、卫生保健等诸多优点,使它与镀锌钢管和塑料管相比存在明显优越的价格性能比。在住宅和公用建筑中,用于供水、供热、供气以及防火喷淋系统,日益受到人们的青睐,成为当前的首选材料。在发达国家中,铜制供水系统己占很大比重。美国纽约号称世界第六高楼的曼哈顿大厦,其中仅供水系统一项,就用去铜管 6万英尺 (l公里)。在欧洲,饮水用钢管消耗量很大。英国的饮水用钢管消耗量平均每人每年1.6公斤,日本为0.2公斤。由于镀锌钢管容易锈蚀,许多国家己明令禁用。香港早于1996年 1月起禁止使用,上海也于 1998年5月起实行。我国在房屋建设中推广使用铜管道系统,势在必行。
※ 房屋装修
在欧洲采用钢板制作屋顶和漏檐已有传统。北欧国家中甚至用它作墙面装饰。铜耐大气腐蚀性能很好、经久耐用、可以回收,它有良好的加工性可以方便地制作成复杂的形状,而且它还有美观的色彩;因而很适合于用做房屋装修。它在教堂等古建筑物屋顶上的应用己有悠久历史,至今仍发出诱人的光彩;而且在现代大型建筑甚至公寓和住宅的建设上的应用也越来越多。例如:在伦敦,代表现代英国建筑艺术的"英联邦委员会"大厦,屋顶形状复杂,用钢板建造,重约 25吨;于 1966年开放的水晶宫运动中心,用钢 60吨做成波浪形的屋顶等等。据统计,用做屋顶的铜板,在德国平均每人每年消费0.8公斤,美国为0.2公斤。
此外,屋内的装修,如:门把手、锁、百页、按栏、灯具、墙饰以及厨房次具等等,使用钢制品不但经久耐用,消毒卫生,而且装点出高雅的气息,深受人们喜爱。
※ 塑像和工艺品
世界上没有那一种金属,能够像钢那样广泛应用于制造各种工艺品,从古至今,经久不衰。今天城市建设中,各种纪念物、铸钟、宝鼎、雕像、佛像、仿古制品等等,大量使用铸造铜合金。现代乐器,如长笛使用白钢制成,萨克斯管用的是黄铜材料。各种精美的艺术品,价廉物美的镀金以及仿金、仿银首饰也都需要使用各种成分的铜合金。
1996年建成的香港天坛大佛,使用锡、锌、铅青铜铸造拼接而成,高26米,重206吨。1997年建成的浙江普陀山南海观音大佛,高20米,重 70吨,是世界上第一座使用仿金材料建成的巨型铜像。嗣后在无锡落成了高88米的青铜释迹牟尼佛像。更高的佛像正在我国的海南岛和九华山以及日本印度等地筹建中。
1.以一价和二价为主的金属元素,有延性和展性,是热和电最佳导体之一,是唯一的能大量天然产出的金属,也存在于各种矿石(例如黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、赤铜矿和孔雀石)中,能以金属状态及黄铜、青铜和其他合金的形态用于工业、工程技术和工艺上。如:铜山(出产铜矿的山)铜花(铜屑)铜金(赤铜)铜粉(铜屑。铜和其他金属熔融在一起所做出来的黄金色粉状合金,可当作颜料)铜陵(产铜的山)铜落(铜屑。可入药)铜腥(铜的腥臭味)
2.铜制的[器物]。如:铜丸(铜铸的小球)铜牙(弩上钩弦的钩叫牙,以铜制者称铜牙)铜瓦(铜制的瓦)铜史(漏刻铜壶上的铜人像)铜印(铜铸的印章。也称“铜章”)铜兵(铜制的兵器)铜狄(铜铸的人。即“铜人”。或称“金人”)铜洗(铜制的盥洗用具)铜柱(铜制的柱子)铜荷(铜制的烛台。形似荷叶)铜猊(铜制的狮形香炉)铜浑(铜制的浑天仪。又叫“铜仪”)铜鼻(古代官印上铜制的鼻状纽孔)
3.铜铸的货币。也用以泛指金钱 。
4. 喻坚固的。如:铜郭(形容城郭的坚固,如同铜铸一般)铜堞(像铜铁般坚固的城堞。堞是城上的女墙)铜楼(华美坚固的楼房)铜山铁壁(比喻风节的坚毅刚正)铜头铁额(比喻人非常勇猛强悍)
5.喻坚强,强大有力的。如:铜豌豆(喻有经验的老狎妓者)
元素名称:铜
元素原子量:63.55
元素类型:金属
发现人:发现年代:
发现过程:
在古代就发现有铜存在。
元素描述:
呈紫红色光泽的金属,密度8.92克/厘米3。熔点1083.4±0.2℃,沸点2567℃。常见化合价+1和+2(3价铜仅在少数不稳定的化合物中出现)。电离能7.726电子伏特。铜是人类发现最早的金属之一,也是最好的纯金属之一,稍硬、极坚韧、耐磨损。还有很好的延展性。导热和导电性能较好。铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力,在干燥的空气里很稳定。但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],这叫铜绿。可溶于硝酸和热浓硫酸,略溶于盐酸。容易被碱侵蚀。
元素来源:
黄铜矿、辉铜矿、赤铜矿和孔雀石是自然界中重要的铜矿。把硫化物矿石煅烧后,再与少量二氧化硅和焦炭共熔得粗炼铜,再还原成泡铜,最后电解精制,即可得到铜。一个新的提取铜的方法正在研究中,就是把地下的低品位矿用原子能爆破粉碎,以稀硫酸原地浸取,再把浸取液抽到地表,在铁屑上将铜沉淀出来。
元素用途:
铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。
铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大,占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线,电机和变压器的绕阻,开关以及印刷线路板等。
在机械和运输车辆制造中,用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。
在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。
在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等,每生产100万发子弹,需用铜13--14吨。
在建筑工业中,用做各种管道、管道配件、装饰器件等。
以下是各行业铜消费占铜总消费量的比例: 行业 铜消费量占总消费量的比例
电子(包括通讯) 48%
建筑 24%
一般工程 12%
交通 7%
其他 9%
※ 铜性能的应用
导电性:64%,耐蚀性:23%,结构强度:12%,装饰性:1%
元素辅助资料:
自然界中获得的最大的天然铜重420吨.在古代,人们便发现了天然铜,用石斧将其砍下来,用锤打的方法把它加工成物件。于是铜器挤进了石器的行列,并且逐渐取代了石器,结束了人类历史上的新石器时代。
在我国,距今4000年前的夏朝已经开始使用红铜,即天然铜。它的特点是锻锤出来的。1957年和1959年两次在甘肃武威皇娘娘台的遗址发掘出铜器近20件,经分析,铜器中铜含量高达99.63%~99.87%,属于纯铜。
当然,天然铜的产量毕竟是稀少的。生产的发展促进人们找到从铜矿中取得铜的方法。铜在地壳中总含量并不大,不超过0.01%,但是含铜的矿物是比较多见的,它们大多具有各种鲜艳而引人注目的颜色,招至人们的注意。例如鲜绿色的孔雀石CuCO3.Cu(OH)2,深蓝色的石青2CuCO3.Cu(OH)2等。这些矿石在空气中燃烧后得到铜的氧化物,再用碳还原,就得到金属铜。
1933年,河南省安阳县殷虚发掘中,发现重达18.8千克的孔雀石,直径在1寸以上的木炭块、陶制炼铜用的将军盔以及重21.8千克的煤渣,说明3000多年前我国古代劳动人民从铜矿取得铜的过程。
但是,炼铜制成的物件太软,容易弯曲,并且很快就钝。接着人们发现把锡掺到铜里去制成铜锡合金——青铜。青铜器件的熔炼和制作比纯铜容易的多,比纯铜坚硬(假如把锡的硬度值定为5,那么铜的硬度就是30,而青铜的硬度则是100~150),历史上称这个时期为青铜时代。
我国战国时代的著作《周礼·考工记》总结了熔炼青铜的经验,讲述青铜铸造各种不同物件采用铜和锡的不同比例:“金有六齐(方剂)。六分其金(铜)而锡居一,谓之钟鼎之齐;五分其金而锡居一,谓之斧斤之齐;四分其金而锡居一,谓之戈戟之齐;三分其金而锡居一,谓之大刃之齐;五分其金而锡居二,谓之削杀矢(箭)之齐;金锡半,谓之鉴(镜子)燧(利用镜子聚光取火)之齐。”这表明在3000多年前,我国劳动人民已经认识到,用途不同的青铜器所要求的性能不同,用以铸造青铜器的金属成分比例也应有所不同。
青铜由于坚硬,易熔,能很好的铸造成型,在空气中稳定,因而即使在青铜时代以后的铁器时代里,也没有丧失它的使用价值。例如在公元前约280年,欧洲爱琴海中罗得岛上罗得港口矗立的青铜太阳神,高达46米,手指高度超过成人。
我国古代劳动人民更最早利用天然铜的化合物进行湿法炼铜,这是湿法技术的起源,是世界化学史上的一项发明。这种方法用现代化学式表示就是:
CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
西方传说,古代地中海的CYPRUS岛是出产铜的地方,因而由此得到它的拉丁名称CUPRUM和它的元素符号Cu。英文中的COPPER,拉丁文中的CUIVRE、都源于此。
铜具有独特的导电性能,是铝所不能代替的,在今天电子工业和家用电器发展的时代里,这个古老的金属有恢复了它的青春。铜导线正在被广泛的应用。从国外的产品来看,一辆普通家用轿车的电子和电动附件所须铜线长达1公里,法国高速火车铁轨每公里用10吨铜,波音747-200型飞机总重量中铜占2%。
1. 电气工业中的应用
※ 电力输送
电力输送中需要大量消耗高导电性的铜,主要用于动力申.线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。
在电线电缆的输电过程中,由于电阻发热而白白浪费电能。从节能和经济的角度考虑,目前世界上正在推广"最佳电缆截面"标准。过去流行的标准,单纯地从降低一次按装投资的角度出发,为了尽量减小电缆截面,以在设计要求的额定电流下,不至出现危险过热,来确定电缆的最低允许尺寸。按这种标准铺设的电缆,虽然按装费低了;但是在长期使用过程中,电阻能耗却比较大。"最佳电缆截面"标准,则兼顾一次按装费用和电能消耗这两个因素,适当放大电缆尺寸,以达到节能和最佳综合经济效益的目的。按照新的标准,电缆截面往往要比老标准加大一倍以上,可以获得50%左右的节能效果。
我国在过去一段时间内,由于钢供不应求,考虑到铝的比重只有铜的 30%,在希望减轻重量的架空高压输电线路中曾采取以铝代铜的措施。目前从环境保护考虑,空中输电线将转为铺设地下电缆。在这种情况下,铝与铜相比,存在导电性差和电缆尺寸较大的缺点,而相形见绌。
同样的原回,以节能高效的铜绕组变压器,取代!日的铝绕组变压器,也是明智的选择。
※ 电机制造
在电机制造中,广泛使用高导电和高强度的铜合金。主要用铜部位是定子、转子和轴头等。在大型电机中,绕组要用水或氢气冷却,称为双水内冷或氢气冷却电机,这就需要大长度的中空导线。
电机是使用电能的大户,约占全部电能供应的60%。一台电机运转累计电费很高,一般在最初工作5 00小时内就达到电机本易的成本,一年内相当于成本的4~ 16倍,在整个工作寿命期间可以达到成本的200倍。电机效率的少量提高,不但可以节能;而且可以获得显著的经济效益。开发和应用高效电机,是当前世界上的一个热门课题。由于电机内部的能量消耗,主要来源于绕组的电阻损耗;因此,增大铜线截面是发展高效电机的一个关键措施。近年来己率先开发出来的一些高效电机与传统电机相比,铜绕组的使用量增加25~ 100%。目前,美国能源部正在资助一个开发项目,拟采用铸入铜的技术生产电机转子。
※ 通讯电缆
80年代以来,由于光纤电缆载流容量大等优点,在通讯干线上不断取代铜电缆,而迅速推广应用。但是,把电能转化为光能,以及输入用户的线路仍需使用大量的铜。随着通讯事业的发展,人们对通讯的依赖越来越大,对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。
※ 住宅电气线路
近年来,随着我国人民生活水平提高,家电迅速普及,住宅用电负荷增长很快。如图6.6所示,1987年居民用电量为 269.6亿度( l度=1千瓦·小时),10后年的 1996年猛升到 1131亿度,增加 3.2倍。尽管如此,与发达国家相比仍有很大差距。例如,1995年美国的人均用电量是我国的14.6倍,日本是我国的8.6倍。我国居民用电量今后仍有很大发展。预计从 1996年到2005年,还要增长l.4倍。
2.电子工业中的应用
电子工业是新兴产业,在它蒸蒸日上的发展过程中,不断开发出钢的新产品和新的应用领域。目前它的应用己从电真空器件和印刷电路,发展到微电子和半导体集成电路中。
※ 电真空器件
电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等,它们需 要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。
※ 印刷电路
铜印刷电路,是把铜箔作为表面,粘贴在作为支撑的塑料板上;用照相的办法把电路布线图印制在铜版上;通过浸蚀把多余的部分去掉而留下相互连接的电路。然后,在印刷线路板上与外部的连接处冲孔,把分立元件的接头或其它部分的终端插入,焊接在这个口路上,这样一个完整的线路便组装完成了。如果采用浸镀法,所有接头的焊接可以一次完成。这样,对于那些需要精细布置电路的场合,如无线电、电视机,计算机等,采用印刷电路可以节省大量布线和固定回路的劳动;因而得到广泛应用,需要消费大量的铜箔。此外,在电路的连接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的铜基钎焊材料。
※ 集成电路
微电子技术的核心是集成电路。集成电路是指以半导体晶体材料为基片(芯片),采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化电路。这种微电路在结构上比最紧凑的分立元件电路在尺寸和重量上小成千上万倍。它的出现引起了计算机的巨大变革,成为现代信息技术的基?D壳凹嚎�⒊龅某�蠊婺<�傻缏罚�诒刃∧分讣谆剐〉牡ジ鲂酒�婊�希�茏龀龅木�骞苁�浚�捍锸�蛏踔涟偻蛞陨稀W罱���手��募扑慊��绸BM(国际商业机器公司),己采用钢代替硅芯片中的铝作互连线,取得了突破性进展。这种用铜的新型微芯片,可以获得30%的效能增益,电路的线尺寸可以减小到0.12微米,可使在单个芯片上集成的晶体管数目达到200万个。这就为古老的金属铜,在半导体集成电路这个最新技术领域中的应用,开创了新局面。
※ 引线框架
为了保护集成电路或混合电路的正常工作,需要对它进行封装;并在封装时,把电路中大量的接头从密封体内引出来。这些引线要求有一定的强度,构成该集成封装电路的支承骨架,称为引线框架。实际生产中,为了高速大批量生产,引线框架通常在一条金属带上按特定的排列方式连续冲压而成。框架材料占集成电路总成本的1/3~ l/4,而且用量很大;因此,必须要有低的成本。
铜合金价格低廉,有高的强度、导电性和导热性,加工性能、针焊性和耐蚀性优良,通过合金化能在很大范围内控制其性能,能够较好地满足引线框架的性能要求,己成为引线框架的一个重要材料。它是目前钢在微电子器件中用量最多的一种材料。
3.能源及石化工业中的应用
※ 能源工业
火力及原子能发电都要依靠蒸气作功。蒸气的回路如下:
锅炉发生蒸气- 蒸气推动汽轮机作功- 作功后的蒸汽送至冷凝器- 冷却成水- 回到锅炉重新变成蒸汽。
其间主冷凝器由管板和冷凝管组成。由于钢导热性好并能抗水的腐蚀,所以它们均使用锅黄铜、铝黄铜或白铜制造。根据资料介绍,每万千瓦装机容量需要5吨冷凝管。一个60万千瓦的发电厂就需要3 00吨冷凝管材。
太阳能的利用也要使用许多铜管。例如:英国伦敦附近某旅馆的一个游泳池,装备了太阳能加热器,在夏季可以将水温保持在18~24℃。在该太阳能加热器中含有784磅(3 56公斤)铜管。
※ 石化工业
铜和许多铜合金,在水溶液、盐酸等非氧化性酸、有机酸(如:醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸等)、除氨以外的各种碱及非氧化性的有机化合物(如:油类、酚、醇等)中,均有良好的耐蚀性;因而,在石化工业中大量用于制造接触腐蚀性介质的各种容器、管道系统、过滤器、泵和阀门等器件。还利用它的导热性,制造各种蒸发器、热交换器和冷凝器。由于铜的塑性很好,特别适合于制造现代化工工业中结构错综复杂、铜管交叉编制的热交换器。此外在石油精炼工厂中都使用青铜生产工具;原回是冲击时不迸出火花,可以防止火灾发生。
※ 海洋工业
海洋占地球表面面积70%以上,合理地开发利用海洋资源日益受到人们的重视。海水中含确"容易造成腐蚀的氯离子,钢铁、铝、甚至不锈钢等许多工程金属材料均不耐海水腐蚀。此外在这些材料,以及木材、玻璃等非金属材料的表面上还会形成海洋生物污损。铜则一枝独秀,不但耐海水腐蚀;而且溶入水中的铜离子有杀菌作用,可以防止海洋生物污损。因而,铜和铜合金是海洋工业中十分重要的材料,业己在海水淡化工厂、海洋采油采气平台、以及其它海岸和海底设施中广泛应用。例如,海水淡化过程中使用的管路系统、泵和阀门,以及采油采气平台上使用的设备,包括飞溅区和水下用的螺栓、钻孔日,抗生物污损包套、泵阀和管路系统等等。关于铜和铜合金在船舶中的应用情况,将在后节中介绍。
4.交通工业中的应用
※ 船舶
由于良好的耐海水腐蚀性能,许多铜合金,如:铝青铜、锰青铜、铝黄铜、炮铜(锡锌青铜)、白钢以及镍铜合金(蒙乃尔合金)己成为造船的标准材料。一般在军舰和商船的自重中,铜和铜合金占2~3%。
军舰和大部分大型商船的螺旋浆都用铝青铜或黄铜制造。大船的螺旋浆每支重 20~ 25吨。伊丽莎白皇后号和玛丽皇后号航母的螺旋浆每支重达3 5吨。大船沉重的尾轴常用"海军上将"炮铜,舵和螺旋浆的锥形螺栓也用同样材料。引擎和锅炉房内也大量用钢和铜合金。世界上第一艘核动力商船,使用了30吨白铜冷凝管。近来用铝黄铜管作油罐的大型加热线圈。在10万吨级的船上就有12个这种储油罐,相应的加热系统规模相当大。船上的电气设备也很复杂,发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜和铜合金来工作。大小船只的船舱内经常用钢和铜合金来装饰。甚至木制小船,也最好用钢合金(通常是硅青铜)的螺丝和钉子来固定木结构,这种螺丝可以用滚轧大量生产出来。
为了防止船壳被海生物污损影响航行,过去经常采用包覆铜加以保护;现在,则普遍用刷含铜油漆的办法来解决。
二次世界大战中,为御防德国磁性水雷对舰船的袭击,曾发展了抗磁性水雷装置,在钢船壳周围附一圈铜带,通上电流以中和船的磁场,这样就可以不引爆水雷。从1944年以后,盟军的所有船只,共计约18,000艘,都装上了这种去磁装置而得到了保护。一些大型主力舰为此需用大量的铜,例如其中一艘用去铜线长 28英里,重约 30吨。
※ 汽车
汽车用铜每辆10~2I公斤,随汽车类型和大小而异,对于小轿车约占自重的6~9%%。铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用钢量比较大的是散热器。现代的管带式散热器,用黄铜带焊接成散热器管子,用薄的铜带折曲成散热片。
近年来为了进一步提高铜散热器的性能,增强它对铝散热器的竞争力,作 了许多改进。在材质方面,向铜中添加微量元素,以达到在不损失导热性的前 提下,提高其强度和软化点,从而减薄带材的厚度,节省用钢量;在制造工艺 方面,采用高频或激光焊接铜管,并用钢钎焊代替易受铅污染的软焊组装散热 器芯体。这些努力的结果示于表6.2,与钎焊铝散热器相比,在相同的散热条件 下,即在相同的空气和冷却剂的压力降下,新型铜散热器的重量更轻,尺寸显 著缩小;再加上钢的耐蚀性好、使用寿命长,铜散热器的优势就更明显。
※ 铁路
铁路的电气化对铜和铜合金的需要量很大。每公里的架空导线需用2 吨以上的异型铜线。为了提高它的强度,往往加入少量的铜(约1%)或银 (约of%)。此外,列车上的电机、整流器、以及控制、制动、电气和信 号系统等都要依靠铜和铜合金来工作。
※ 飞机
飞机的航行也离不开铜。例如:飞机中的配线、液压、冷却和气动系统需使用铜材,轴承保持器和起落架轴承采用铝青铜管材,导航仪表应用抗磁钢合金,众多仪表中使用破铜弹性元件等等。
5.机械和冶金工业中的应用
※ 机械工程
几乎在所有的机器中都可以找到铜制品部件。除了电机、电路、油压系统、气压系统和控制系统中大量用钢以外,种类繁多用黄铜和青铜制造的传动件和固定件,如齿轮、蜗轮、蜗杆、联结件、紧固件、扭拧件、螺钉、螺母等,比比皆是。几乎在所有作机械相对运动的部件之间,都要使用减磨铜合金制作的轴承或轴套,特别是万吨级的大型挤压机、锻压机的缸套、滑板几乎都用青铜制成,铸件重量可达数吨。许多弹性元件,几乎都选用硅青铜和锡青铜作为材料。焊接工具、压铸模具等更离不开铜合金,如此等等。
※ 冶金设备
冶金工业是消耗电能的大户,素有"电老虎"之称。在冶金厂的建设中通常必须要有一个依靠铜来进行工作的庞大的输、配电系统和电力运转设备。此外,在火法冶金中,连续铸造技术已占据主导地位,其中的关键部件一结晶器,大都采用铬铜、银铜等高强度和高导热性的铜合金。电冶金中的真空电弧炉和电渣炉水冷坩埚使用钢管材制造,各种感应加热的感应线圈都是用铜管或异型铜管绕制而成,内中通水冷却。
※ 合金添加剂
铜是钢铁和铝等合金中的重要添加元素。少量铜(0.2~0.5%)加入低合金结构用钢中,可以提高钢的强度及耐大气和海洋腐蚀性能。在耐蚀铸铁和不锈钢中加入铜,可以进一步提高它们的耐蚀性。含铜30%左右的高镍合金是著名的高强度耐蚀"蒙乃尔合金",在核工业中广泛使用。
在许多高强度铝合金中都含有铜。通过淬火 一 时效热处理,在合金中析出弥散分布的细小颗粒,而显著提高其强度,称为时效硬化铝合金。其中著名的有杜拉铝或称硬铝,它是一种含铜、锰、镁的铝合金,是制造飞机和火箭的重要结构材料。
6.轻工业中的应用
轻工业产品与人民生活密切相关,品种繁多、五花八门。由于钢具有良好综合性能,到处可以看到它大显身手的踪影。现仅举数例如下:
※ 空调器和冷冻机
空调器和冷冻机的控温作用,主要通过热交换器铜管的蒸发及冷凝作 用来实现。热交换传热管的尺寸和传热性能,在很大程度上决定了整个空 调机和制冷装置的效能和小型化。在这些机器上采用的都是高导热性能的异型铜管。利用钢的良好加工性能,最近开发和生产出带有内槽和高翅片的散热管,用于制造空调器、冷冻机、化工及余热口收等装置中的热交换器,可使新型热交换器的总热传导系数提高到用普通管的2~3倍,和用普通低翅片管的 1.2~1.3倍,己在国内使用,可节省 40%的铜,并使热交换器体积缩小 1/3以上。
※ 钟表
目前生产的钟表,计时器和有钟表机构的装置,其中大部分的工作部件都用"钟表黄铜"制造。合金中含1.5-2%的铅,有良好加工性能,适合于大规模生产。例如,齿轮由长的挤压黄铜棒切出,平轮由相应厚度的带材冲出,用黄铜或其它铜合金制作搂刻的钟表面以及螺丝和接头等等。大量便宜的手表用炮铜(锡锌青铜)制造,或镀以镍银(白铜)。一些著名的大钟都用钢和铜合金制作。英国"大笨钟"的时针用的是实心炮铜杆,分针用的是14英尺长的铜管。
一个现代化的钟表厂,以铜合金为主要材料,用压力机和精确的模具加工,每天可以生产一万到三万只钟表,费用很低。
※ 造纸
在当前信息万变的社会里,纸张消费量很大。纸张表面看来简单,但是造纸工艺却很复杂,需要通过许多步骤,应用很多机器,包括冷却器、蒸发器、打浆器、造纸机等等。其中许多部件,如:各种热交换管、辊轮、打击棒、半液体泵和丝网等,大部分都用钢合金制作。
例如,目前采用的长网造纸机,它要将制好的纸浆喷到快速运动的具有细小网孔( 40~60目)的网布上。网布由黄铜和磷青铜丝编织而成,它的宽度很大,一般在20英尺(6米)以上,要求保持完全平直。网布在一系列小的黄铜或铜辊子上运动,当带着喷附其上的纸浆通过时,湿气从下面空吸出去。网子同时振动以使纸浆中的小纤维粘结在一起。大型造纸机的网布尺寸很大,可以达到宽26英尺8英寸( 8. l米)和长100英尺( 3 0. 5米)。湿纸浆不但含水,而且含有造纸过程中使用的化学药剂,腐蚀性很强。为了保证纸张质量,对网布材料要求很严,不但要有高的强度和弹性;而且要抗纸浆腐蚀,铜合金完全可以胜任。
※ 印刷
印刷中用铜版进行照相制版。表面抛光的铜版用感光乳胶敏化后,在它上面照相成像。感光后的铜版需加热使胶硬化。为避免受热软化,铜中往往含有少量的银或砷,以提高软化温度。然后,对版子进行腐蚀,形成分布着凹凸点子图形的印刷表面。
在自动排字机上,要通过黄铜字型块的编排,来制造版型,这是铜在印刷中的另一个重要用途。字型块通常用的是含铅黄铜,有时也用铜或青铜。
※ 酿酒
在世界的啤酒酿造中,铜起重要作用。经常用铜作麦芽桶和发酵罐的内村。在一些著名的啤酒厂中备有十余个容量超过2万加仑的这种大桶。在发酵缸中,为了降温,常用钢管通水冷却。还用钢管通水蒸汽在酿造啤酒时进行加热,以及用钢管输送酒液等。
蒸馏威士忌和其它烈性酒时,通常用钢制蒸馏锅。威士忌麦芽酒需蒸馏两次,要用两个大铜蒸馏锅。
※ 医药
制药工业中,各类蒸、煮、真空装置等都用纯铜制作。在医疗器械中则 广泛使用锌白铜。铜合金还是眼镜架的常用材料等等
7.建筑和艺术用铜
※ 管道系统
由于钢水管具有美观耐用、安装方便、安全防火、卫生保健等诸多优点,使它与镀锌钢管和塑料管相比存在明显优越的价格性能比。在住宅和公用建筑中,用于供水、供热、供气以及防火喷淋系统,日益受到人们的青睐,成为当前的首选材料。在发达国家中,铜制供水系统己占很大比重。美国纽约号称世界第六高楼的曼哈顿大厦,其中仅供水系统一项,就用去铜管 6万英尺 (l公里)。在欧洲,饮水用钢管消耗量很大。英国的饮水用钢管消耗量平均每人每年1.6公斤,日本为0.2公斤。由于镀锌钢管容易锈蚀,许多国家己明令禁用。香港早于1996年 1月起禁止使用,上海也于 1998年5月起实行。我国在房屋建设中推广使用铜管道系统,势在必行。
※ 房屋装修
在欧洲采用钢板制作屋顶和漏檐已有传统。北欧国家中甚至用它作墙面装饰。铜耐大气腐蚀性能很好、经久耐用、可以回收,它有良好的加工性可以方便地制作成复杂的形状,而且它还有美观的色彩;因而很适合于用做房屋装修。它在教堂等古建筑物屋顶上的应用己有悠久历史,至今仍发出诱人的光彩;而且在现代大型建筑甚至公寓和住宅的建设上的应用也越来越多。例如:在伦敦,代表现代英国建筑艺术的"英联邦委员会"大厦,屋顶形状复杂,用钢板建造,重约 25吨;于 1966年开放的水晶宫运动中心,用钢 60吨做成波浪形的屋顶等等。据统计,用做屋顶的铜板,在德国平均每人每年消费0.8公斤,美国为0.2公斤。
此外,屋内的装修,如:门把手、锁、百页、按栏、灯具、墙饰以及厨房次具等等,使用钢制品不但经久耐用,消毒卫生,而且装点出高雅的气息,深受人们喜爱。
※ 塑像和工艺品
世界上没有那一种金属,能够像钢那样广泛应用于制造各种工艺品,从古至今,经久不衰。今天城市建设中,各种纪念物、铸钟、宝鼎、雕像、佛像、仿古制品等等,大量使用铸造铜合金。现代乐器,如长笛使用白钢制成,萨克斯管用的是黄铜材料。各种精美的艺术品,价廉物美的镀金以及仿金、仿银首饰也都需要使用各种成分的铜合金。
1996年建成的香港天坛大佛,使用锡、锌、铅青铜铸造拼接而成,高26米,重206吨。1997年建成的浙江普陀山南海观音大佛,高20米,重 70吨,是世界上第一座使用仿金材料建成的巨型铜像。嗣后在无锡落成了高88米的青铜释迹牟尼佛像。更高的佛像正在我国的海南岛和九华山以及日本印度等地筹建中。
※ 钱币
自从人类祖先使用钱币进行交易以来,就用铜和铜合金来制造钱币,历代相传,沿袭至今。随着现代自动投币电话、乘车和