銅是與人類關系非常密切的有色金屬,被廣泛地應用于電氣、輕工、機械制造、建筑工業(yè)、國防工業(yè)等領域,在我國有色金屬材料的消費中僅次于鋁。
(1) 銅在電力工業(yè)中的應用
電力輸送 線電纜、匯流排、變壓器、開關、接插元件和連接器等。
電機制造 定子、轉子和軸頭、中空導線等。
通訊電纜及住宅電氣線路需使用大量的銅導線。
(2) 銅在電子工業(yè)中的應用
電真空器件 高頻和超高頻發(fā)射管、渡導管、磁控管等,它們需要高純度無氧銅和彌散強化無氧銅。
印刷電路 銅印刷電路需要大量的銅箔和銅基釬焊材料。
集成電路 以銅代替硅芯片中的鋁作互連線和引線框架,可以獲得 30 %的效能增益。
(3) 銅在能源及石化工業(yè)中的應用
能源工業(yè) 火力發(fā)電廠的主拎凝器管板和冷凝管均使用黃銅、青銅或白銅制造。每萬千瓦裝機容量需要 5t 冷凝管。太陽能加熱器也常使用銅管制造。
石化工業(yè) 銅和許多銅合金,大量用于制造接觸腐蝕性介質的各種容器、管道系統(tǒng)、過濾器、泵和閥門、各種蒸發(fā)器、熱交換器和冷凝器等。
海洋工業(yè) 由于銅不但耐海水腐蝕,而且溶入水中的銅離子有殺菌作用,可以防止海洋生物污損,因此,銅及其銅合金是海洋工業(yè)中十分重要的材料,業(yè)已在海水淡化工廠、海洋采油采氣平臺以及其他海岸和海底設施中廣泛應用。例如,海水淡化過程中使用的管路系統(tǒng)、泵和閥門以及采油采氣平臺上使用的設備,包括飛濺區(qū)和水下用的螺栓、抗生物污損包套、泵閥和管路系統(tǒng)等。
(4) 銅在交通工業(yè)中的應用
船舶 銅合金,包括鋁青銅、錳青銅、鋁黃銅、炮銅 ( 錫鋅青銅 ) ,白銅以及鎳銅合金 ( 蒙乃爾合金 ) ,是造船的標準材料之一。在軍艦和商船的自重中銅和銅合金一般占 2 %~ 3 %,如鋁青銅螺旋漿、螺栓、鉚釘、冷凝管、含銅包覆油漆等。
汽車 銅和銅合金主要用于散熱器、制動系統(tǒng)管路、液壓裝置、齒輪、軸承、剎車摩擦片、配電和電力系統(tǒng)、墊圈以及各種接頭、配件和飾件等,每輛汽車用銅 10 ~ 20kg ,小轎車用銅約占自重的 6 %~ 9 %。
鐵路 列車上的電機、整流器以及控制、制動、電氣和信號系統(tǒng)等都要依靠銅和銅合金來工作。此外,鐵路的電氣化對銅和銅合金的需要量很大,每公里的架空導線需用 2t 以上的異型銅線。
飛機 飛機中的配線、液壓、冷卻和氣動系統(tǒng)需使用銅材,軸承保持器和起落架軸承采用鋁青銅管材,導航儀表應用抗磁銅合金。
(5) 銅在機械和冶金工業(yè)中的應用
機械工程 除了電機、電路、油壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中大量用銅以外,各種傳動件和固定件,如缸套、齒輪、蝸輪、蝸桿、連接件、緊固件、扭擰件、螺釘、螺母等,都需要以銅或銅合金減磨和潤滑。
冶金設備 連續(xù)鑄造技術中的關鍵部件??結晶器。大都采用鉻銅、銀銅等高強度和高導熱性的銅合金制造,電冶金中的真空電弧爐和電渣爐水冷坩堝使用銅管材制造,各種感應加熱的感應線圈都是用銅管或異型銅管繞制而成,內中通水冷卻。
合金添加劑 銅是鋼鐵和鋁等合金中的重要添加元素。少量銅( 0.2 %~ 0.5 %)加入低合金結構用鋼中,可以提高鋼的強度及耐大氣和海洋腐蝕性能。在耐蝕鑄鐵和不銹鋼中加入銅,可以進一步提高它們的耐蝕性。含銅 30 %左右的高鎳合金是著名的高強度耐蝕“蒙乃爾合金”,在核工業(yè)中廣泛使用。
輕工業(yè)中,銅及銅合金可用于制造空調器的熱交換器、鐘表機芯、造紙機的網布、輥輪、印刷銅版、發(fā)酵罐內襯、蒸餾鍋、建筑裝飾構件等。
銅不但在傳統(tǒng)工業(yè)中有廣泛應用,而且在新興產業(yè)以及高科技領域中也發(fā)揮著重要作用,例如超導合金的包套、超低溫介質的容器與管路、火箭發(fā)動機的冷卻內村、高能加速器的磁體繞組等。
從銅的總體應用來看,電氣、機械工業(yè)和建筑業(yè)是銅的消費大戶。據(jù)統(tǒng)計,美國、日本和西歐國家 20 世紀 80 年代中期的精銅消費中,電氣工業(yè)占 47.8% ,機械制造業(yè)占 23 . 8 %,建筑業(yè)占 15. 8 %,運輸業(yè)占 8 .8 %,其他占 8 %。 20 世紀 90 年代后,西方國家銅消費的行業(yè)分布發(fā)生了巨大變化。以美國為例, 1998 年銅消費中,建筑業(yè)占 41. 4 %,電器電子產品占 26 .0 %,運輸設備 12 .4 %,機械制造 11. 2 %,其他 9 .0 %。
與發(fā)達國家相比,我國的電子、電氣行業(yè)與機械制造業(yè)消費的銅占總消費的比例偏高,而建筑業(yè)及交通運輸業(yè)消費銅相對較少。 2002 年,中國的銅消費量達到了 250 萬噸,占全球銅消費量的 17 %,從而取代美國,成為世界第一大銅消費國。
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