Um item obrigatório para iniciantes na indústria do cobre ~ A definição, classificação e uso de cobre mais abrangente da história
Introdução: O cobre é utilizado pelas pessoas na forma de uma ampla variedade de metais, ligas e compostos. Também penetrou profundamente em todos os aspectos da produção e da vida, tornando-se um metal indispensável e importante para a humanidade alcançar um rápido desenvolvimento no século XXI.
Definição de cobre
O cobre é um elemento químico com símbolo químico Cu e número atômico 29. É um metal de transição. O uso mais comum do cobre é na fabricação de fios. Normalmente, os fios usados agora são feitos de cobre puro. Isso ocorre porque sua condutividade elétrica e condutividade térmica perdem apenas para a prata, mas é muito mais barata que a prata.
Classificação comum
Muitas pessoas pensam que existe apenas um tipo de cobre. É o único. Mas, na verdade, existem outros tipos diferentes de cobre. Por exemplo, liga de cobre; o latão é uma liga composta de cobre e zinco; o cobre branco é uma liga de cobre e níquel; bronze é uma liga formada por cobre e outros elementos além de zinco e níquel, principalmente bronze de estanho, bronze de alumínio, etc.; cobre vermelho é cobre com alto teor de cobre e o teor total de outras impurezas é inferior a 1%.
Classificação de materiais de processamento de cobre: sulfato de cobre, cloreto de cobre, barras de cobre, barras de cobre, lingotes de cobre, placas de cobre, fios de cobre, ligas de cobre, cobre bruto, tiras de cobre, óxido de cobre, folha de cobre, tubos de cobre, folha de cobre, lama de cobre , peças fundidas de cobre, cobre eletrolítico e outros materiais de liga de cobre.
Materiais de cobre feitos de cobre puro ou ligas de cobre em vários formatos, incluindo hastes, fios, placas, tiras, barras, tubos, folhas, etc., são coletivamente chamados de materiais de cobre. Os materiais de cobre são processados por laminação, extrusão e trefilação. As placas e barras de cobre são laminadas a quente e a frio; tiras e folhas são laminadas a frio; tubos e barras são divididos em produtos extrudados e trefilados; os fios são todos produtos trefilados.
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Cobre puro
O cobre puro é um metal vermelho-rosa, que fica roxo após a formação de uma película de óxido de cobre na superfície. Portanto, o cobre puro industrial é frequentemente chamado de cobre vermelho ou cobre eletrolítico. A densidade é de 8 ~ 9g/cm3 e o ponto de fusão é de 1083 graus. O cobre puro possui boa condutividade elétrica e é amplamente utilizado na fabricação de fios, cabos, escovas, etc.; possui boa condutividade térmica e é frequentemente utilizado na fabricação de instrumentos e medidores magnéticos que devem ser protegidos de interferências magnéticas, como bússolas, instrumentos de aviação, etc.; tem excelente plasticidade e é fácil de prensar a quente e processar a frio, podendo ser transformado em tubos, varetas, fios, tiras, tiras, placas, folhas e outros materiais de cobre. Os produtos de cobre puro são produtos fundidos e produtos processados.
Os materiais de processamento de cobre chineses podem ser divididos em quatro categorias de acordo com sua composição: cobre comum (T1, T2, T3, T4), cobre livre de oxigênio (TU1, TU2 e cobre livre de oxigênio a vácuo de alta pureza), cobre desoxidado ( TUP, TUMn) e cobre especial com pequena quantidade de elementos de liga (cobre arsênico, cobre telúrio, cobre prateado).
A condutividade elétrica e a condutividade térmica do cobre puro perdem apenas para a prata e é amplamente utilizada para fabricar equipamentos condutores e térmicos. O cobre tem boa resistência à corrosão na atmosfera, água do mar, certos ácidos não oxidantes (ácido clorídrico, ácido sulfúrico diluído), álcalis, soluções salinas e vários ácidos orgânicos (ácido acético, ácido cítrico), e é utilizado na indústria química. Além disso, o cobre tem boa soldabilidade e pode ser processado em vários produtos semiacabados e acabados por meio do processamento de plástico a frio e a quente. Na década de 1970, a produção de cobre excedeu a produção total de outros tipos de ligas de cobre.
Traços de impurezas no cobre puro têm um sério impacto na condutividade elétrica e térmica do cobre. Entre eles, titânio, fósforo, ferro, silício, etc. reduzem significativamente a condutividade elétrica, enquanto cádmio, zinco, etc. têm pouco efeito. Oxigênio, enxofre, selênio, telúrio, etc. têm solubilidade sólida muito baixa em cobre e podem formar compostos quebradiços com cobre, o que tem pouco efeito na condutividade, mas pode reduzir a plasticidade do processamento. Quando o cobre comum é aquecido em uma atmosfera redutora contendo hidrogênio ou monóxido de carbono, o hidrogênio ou monóxido de carbono reage facilmente com o óxido cuproso (Cu2O) no limite do grão para produzir vapor de água de alta pressão ou gás dióxido de carbono, que pode causar rachaduras no cobre. Este fenômeno é frequentemente chamado de “doença do hidrogênio” do cobre. O oxigênio é prejudicial à soldabilidade do cobre. O bismuto ou o chumbo formam um eutético de baixo ponto de fusão com o cobre, tornando o cobre quente e quebradiço; e quando o bismuto frágil é distribuído na forma de uma película fina na fronteira do grão, torna o cobre frio e quebradiço. O fósforo pode reduzir significativamente a condutividade do cobre, mas pode aumentar a fluidez do líquido de cobre e melhorar a soldabilidade. Quantidades adequadas de chumbo, telúrio, enxofre, etc. podem melhorar a usinabilidade.
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Latão
Latão é uma liga de cobre e zinco. O latão mais simples é uma liga binária de cobre e zinco, chamada latão simples ou latão comum. Alterar o teor de zinco no latão pode produzir latão com propriedades mecânicas diferentes. Quanto maior o teor de zinco no latão, maior será sua resistência e menor será sua plasticidade. O teor de zinco do latão utilizado na indústria não ultrapassa 45%. Maior teor de zinco causará fragilidade e deteriorará o desempenho da liga. O latão pode ser dividido em duas categorias: fundição e processamento sob pressão.
O latão é dividido em:
1) Latão comum
É uma liga composta de cobre e zinco. Quando o teor de zinco é inferior a 39%, o zinco pode se dissolver no cobre para formar uma fase única, chamada latão monofásico, com boa plasticidade e adequada para processamento sob pressão a quente e a frio. Quando o teor de zinco é superior a 39%, existe uma solução sólida b à base de cobre-zinco monofásica, chamada latão duplex. b torna a plasticidade pequena e a resistência à tração aumenta, o que só é adequado para processamento de pressão a quente.
O código é representado por “H+número”, H representa latão e o número representa a fração mássica de cobre. Por exemplo, H68 representa latão com teor de cobre de 68% e teor de zinco de 32%; latão fundido tem um "Z" antes do código, como ZH62.
H90 e H80 são monofásicos e amarelos dourados, por isso são chamados coletivamente de ouro, chamados de chapeamento, decorações, medalhas, etc. H68 e H59 pertencem ao latão duplex, que são amplamente utilizados em peças estruturais elétricas, como parafusos, porcas, arruelas, molas, etc.
Em geral, o latão monofásico é usado para processamento de deformação a frio e o latão duplex é usado para processamento de deformação a quente.
2) Latão especial
A liga multielementar composta por outros elementos de liga adicionados ao latão comum é chamada de latão. Os elementos comumente adicionados incluem chumbo, estanho, alumínio, etc., que podem ser chamados de latão de chumbo, latão de estanho e latão de alumínio. O objetivo de adicionar elementos de liga. É principalmente para melhorar a resistência à tração e a processabilidade.
Código: “H + símbolo do principal elemento adicionado (exceto zinco) + fração mássica de cobre + fração mássica do elemento principal adicionado + fração mássica de outros elementos”.
Por exemplo: HPb59-1 significa latão de chumbo com uma fração de massa de 59% de cobre, uma fração de massa de 1% do principal elemento adicionado, chumbo, e o restante é zinco.
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Bronze
O bronze é a liga mais antiga usada na história. Originalmente refere-se à liga de cobre-estanho. Por causa de sua cor cinza-azulada, é chamado de bronze. A fim de melhorar o desempenho do processo e as propriedades mecânicas da liga, a maioria dos bronzes também são adicionados com outros elementos de liga, como chumbo, zinco, fósforo, etc. Como o estanho é um elemento escasso, muitos bronzes Wuxi sem estanho ainda são usados na industria. Eles não são apenas baratos, mas também possuem as propriedades especiais necessárias. O bronze também é dividido em duas categorias: processamento sob pressão e produtos de fundição.
Código: O método de representação é composto por “Q+símbolo e fração de massa do elemento principal adicionado+fração de massa dos demais elementos”. Para produtos fundidos, acrescenta-se “Z” antes do código, como: Qal7 representa bronze de alumínio com 5% de alumínio e o restante de cobre; ZQsn10-1 representa bronze de estanho fundido com 10% de estanho, 1% de outros elementos de liga e o restante de cobre. O bronze pode ser dividido em duas categorias: bronze de estanho e bronze especial (ou seja, bronze Wuxi).
(1) Liga de cobre-estanho com estanho como principal elemento adicionado, também conhecida como bronze de estanho
Quando o teor de estanho é inferior a 5~6%, o estanho se dissolve no cobre para formar uma solução sólida e a plasticidade aumenta. Quando o teor de estanho é superior a 5~6%, devido ao aparecimento de uma solução sólida à base de Cu31Sb8, a resistência à tração diminui. Portanto, o teor de estanho do bronze de estanho está principalmente entre 3 e 14%. Quando o teor de estanho é inferior a 5%, é adequado para processamento de deformação a frio, e quando o teor de estanho é de 5 a 7%, é adequado para processamento de deformação a quente. Quando o teor de estanho é superior a 10%, é adequado para fundição.
Como a está próximo do potencial do eletrodo e o estanho na composição forma uma densa película de dióxido de estanho após a nitretação, a resistência à corrosão na atmosfera e na água do mar aumenta, mas a resistência ao ácido é fraca.
Como a faixa de temperatura de cristalização do bronze de estanho é ampla, a fluidez é baixa, não é fácil formar cavidades de contração concentradas, mas é fácil formar segregação dendrítica e cavidades de contração dispersas, e a taxa de contração de fundição é pequena, o que é propício para a obtenção de peças fundidas com tamanhos muito próximos do molde de fundição. Portanto, é adequado para condições de fundição com formas complexas e paredes espessas, mas não é adequado para peças fundidas que exigem alta densidade e boa vedação. O bronze de estanho tem boa redução de atrito, antimagnetismo e resistência a baixas temperaturas. O bronze de estanho pode ser dividido em duas categorias de acordo com o método de produção: bronze de estanho processado sob pressão e bronze de estanho fundido.
A. Bronze de estanho processado sob pressão
O teor de estanho é geralmente inferior a 8% e é adequado para processamento sob pressão a frio e a quente em perfis como placas, tiras, hastes e tubos. Após o endurecimento, sua resistência à tração e dureza aumentam, enquanto sua plasticidade diminui. Após o recozimento, pode manter uma alta resistência à tração enquanto melhora a plasticidade, obtendo principalmente um alto limite elástico. Qsn4-3Qsn6.5~0.1 são comumente usados para peças resistentes à corrosão e ao desgaste, peças elásticas, peças antimagnéticas e rolamentos e luvas deslizantes em máquinas.
B. Bronze de estanho fundido
É fornecido na forma de lingotes e fundido em peças fundidas pela fundição. É adequado para fundir peças fundidas com formas complexas, mas com requisitos de baixa densidade, como rolamentos deslizantes e engrenagens. Os comumente usados são ZQsn10-1ZQsn6-6-3.
2) Bronze especial
Adicione outros elementos para substituir o estanho ou é bronze sem estanho. A maioria dos bronzes especiais tem propriedades mecânicas, resistência ao desgaste e resistência à corrosão mais altas do que o bronze de estanho. Os comumente usados são bronze de alumínio (QAL7QAL5) e bronze de chumbo (ZQPB30).
A liga à base de cobre com níquel como principal elemento adicionado é branco prateado e é chamada de cobre branco. O teor de níquel é geralmente 10%, 15% e 20%. Quanto maior o conteúdo, mais branca é a cor. A liga binária de cobre-níquel é chamada de cobre branco comum, e a liga de cobre-níquel com manganês, ferro, zinco e alumínio é chamada de cobre branco complexo. O cobre puro mais o níquel podem melhorar significativamente a resistência, a resistência à corrosão, a resistência e as propriedades termoelétricas. O cobre branco industrial é dividido em cobre branco estrutural e cobre branco elétrico de acordo com suas características de desempenho e usos, que atendem diversas resistências à corrosão e propriedades elétricas e térmicas especiais, respectivamente.
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Cobre branco
A liga à base de cobre com níquel como principal elemento adicionado é branco prateado e é chamada de cobre branco. A liga binária de cobre-níquel é chamada de cobre branco comum, e a liga de cobre-níquel com manganês, ferro, zinco e alumínio é chamada de cobre branco complexo. O cobre puro mais o níquel podem melhorar significativamente a resistência, a resistência à corrosão, a resistência e as propriedades termoelétricas. O cobre branco industrial é dividido em cobre branco estrutural e cobre branco elétrico de acordo com suas características de desempenho e usos, que atendem diversas resistências à corrosão e propriedades elétricas e térmicas especiais, respectivamente.
Método de identificação
Cobre branco, latão, cobre vermelho (também chamado de "cobre vermelho") e bronze (azul-cinza ou cinza-amarelo) são diferenciados pela cor. Entre eles, o cobre branco e o latão são muito fáceis de distinguir; cobre vermelho é cobre puro (impurezas<1%) and bronze (other alloy components about 5%) is slightly difficult to distinguish. When not oxidized, red copper is brighter than bronze, and bronze is slightly blue or dark yellow; after oxidation, red copper turns black, and bronze is blue-green (harmful oxidation due to high water content) or chocolate color.
O cobre é o metal mais antigo usado pelos ancestrais humanos. Possui muitas propriedades excelentes e funções maravilhosas, que não apenas deram uma contribuição indelével ao progresso da sociedade humana; mas também desenvolveu continuamente novos usos com o desenvolvimento da civilização humana. O cobre é um metal antigo e um material de engenharia moderno, cheio de vitalidade e vigor. Actualmente, os seres humanos entraram numa sociedade colorida e altamente civilizada, caracterizada pela electrificação e pela informação electrónica, o que abriu um terreno mais amplo para a aplicação do cobre.
