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【材质工艺】铜的制作工艺介绍

时间 :2022-05-08 作者 : 来源: 浏览 :17193 分类 :
铜的特点 我国是世界上最早开发和使用铜的国家之一,距今已有近五千年历史。我国也是世界上最早记载铜合金性能和成分之间关系的国家。在冶炼和加工技术方面创造了举世闻名的成就,在冶金史上起到了不可磨灭的推动作用。  我们伟大的祖国,对以铜为代表的金属与合金的发现和使用,历史悠久,源远流长。早在原始社会,就使用了青铜器,到了商殷时代,达到鼎盛时期,成为世界青铜文化史中的宝藏。以后历代的冶炼和加工技术又不断改...

铜的特点                                                                                                                          JAPANUNIX焊锡器人

我国是世界上最早开发和使用铜的国家之一,距今已有近五千年历史。我国也是世界上最早记载铜合金性能和成分之间关系的国家。在冶炼和加工技术方面创造了举世闻名的成就,在冶金史上起到了不可磨灭的推动作用。

我们伟大的祖国,对以铜为代表的金属与合金的发现和使用,历史悠久,源远流长。早在原始社会,就使用了青铜器,到了商殷时代,达到鼎盛时期,成为世界青铜文化史中的宝藏。以后历代的冶炼和加工技术又不断改进和提高,曾在世界上处于领先地位。

在金属材料中,铜及其合金的应用仅次于钢铁和铝,是重要的金属材料。金属铜,元素符号Cu,原子量63.54,纯铜比重8.93,熔点1084.5℃,呈玫瑰红或淡红色。铜矿资源主要来自斑岩铜矿,以硫化铜矿为主。品位低,一般为0.5~1.5%,经采选得到15~40%铜精矿,经火法或湿法冶炼而得到粗铜,再经电解得到纯铜。

1. 导热、导电性

铜最优异的品质是具有极高的导电、电热性,其导电率为58m/(Ω·mm²)热导率为386W/(m·K),仅次于银,但铜比金、银储量丰富,价格便宜。铜被制成电缆、接插件、端子、汇流排、引线框架等,从而广泛用于电力、电气、电讯和电子行业。铜是各种换热设备如热交换器、冷凝器、散热器的关键材料,被广泛应用于电站辅机、空调、制冷、汽车水箱、太阳能集热男器栅板、海水淡化以及医药、化工、冶金等各种换热场合。

2.耐蚀性

铜具有良好的耐蚀性能,优于普通钢材,在碱性气氛中优于铝。铜的电信在正常电位序中是+0.34V,比氢高,是电位较正的金属,铜及耐大气腐蚀,因在其表面可形成一层主要由碱式硫酸铜组成的保护薄膜。不含C02,和O的凝结水对铜实际不起作用。铜在淡水中的腐蚀速度很低(约0.05mm/a)。因些,铜材被用于建筑屋面板、雨水管、上下水管道、管件、化工和医药容器、反应釜、纸浆滤网;舰船设备、螺旋浆、生活和消防管网;冲制各类币(耐蚀耐磨性)、装饰、奖牌、奖杯、雕塑和工艺器(耐蚀性和色泽典雅)等。

3. 易加工成形性

铜是面心立方晶体结构(fcc),有12个滑移系,塑性变形能力强(抗拉强度为220Mpa、疲劳强度为70Mpa、断裂韧性在室温时为80~140J/cm2),可以在冷、热状态下进行各种压力加工成形,如挤压、轧制、拉伸、冲压、模锻等,可加工成板、带、箔、管、棒、型、线及各种形状的构件如螺母、螺栓、销钉、支架、罩壳、轴承保持器等,广泛用于所有工业领域,是世界上最重要的金属材料之一。

4. 其他特性

其他特性包括:

(1)可焊性:可进行软钎焊和其了方式的焊接

(2)可镀性:表面可以作机构抛光,电镀其他各种金属,进行有机物涂层或化学着色

(3)抑菌性:铜离子的溶度超过0.02mg/L时,即可抑制细菌的生长,因此铜常用作生活管道、炊具、餐具等

(4)装饰性:纯铜本身为紫红色、亦称古铜色,庄严、高贵、典雅、常用作雕塑、奖杯、纪念器等。

铜的生产流程及主要工艺

铜冶金技术的发展是个漫长的过程,目前冶炼方法主要有火法冶炼与湿法冶炼,前者多用于硫化矿的冶炼,后者一般用于氧化矿的冶炼。

⒈ 阴极铜火法冶炼过程

火法冶炼主要分采矿、选矿、熔炼、电解等步骤。

采矿就是将矿石与废石分离的过程。分离后的矿石运往选矿厂进行选矿。

选矿就是将采矿得到的矿石进行破碎、筛选获得品位较高的铜精矿的过程,包括破碎、浮选、分离、浓缩、脱水等步骤。矿石经过旋回破碎机、中细碎圆锥破碎机进行三级破碎后变成细颗粒状,再经球磨机碾磨成粉状进入浮选池。浮选池内加入药剂,经浮选机不断搅拌,金属吸附在搅拌后形成的泡沫上,泡沫悬浮在池的表面,金属随泡沫流入浮选池边上的槽内得到分离。分离后的矿浆经浓缩和过滤相结合的脱水手段,最后形成铜精矿。通过此过程,含铜量可由原矿的0.5%提高到30%(在干燥状态下)。

熔炼就是将铜精矿冶炼成合格的阳极铜,包括预干燥、闪速熔炼、转炉吹炼、阳极炉精炼及阳极浇铸等工序。

经过预干燥,矿的水分降至13%以下;干燥后,矿的水分降至3%以下。经闪速炉熔炼后的产物称“冰铜”,液体状,铜含量50%–75%,与硫混合。“冰铜”经转炉吹炼后的产物是“粗铜”,铜含量98.5%左右。粗铜再经阳极炉精炼并经过圆盘浇铸机浇铸,即形成阳极铜。阳极铜外型与阴极铜相似,但表面缺少光泽,厚度一般为阴极铜的2―3倍,是下一道工序电解中的阳极。

电解就是利用氧化-还原反应原理,阳极的铜电解进入电解液成为Cu离子,Cu离子带正电,流向阴极,在阴极富集,还原为金属铜,吸附在阴极上,阴极铜的纯度高于阳极。一般经过12天(阴极的反应周期)的电解反应,阴极上的铜就是所谓的“阴极铜”。阳极的反应周期24天。刚出炉的阴极铜呈砖红色,表面平整而光亮,铜的含量达99.95%以上。而阳极铜含多种其他元素,经电解后,这些元素在阳极沉淀下来,成为“阳极泥”。阳极泥再经处理可以得到金、银、粗硒和精碲等副产品。

电解的阴极,又称“始极片”,由专门的加工厂生产。始极片有三种:①由阴极铜制成,这种始极片电解后成为阴极铜的一部分;②钛板;③不锈钢板。后两种可以重复使用,又称“永久阴极”。

⒉ 火法冶炼的主要工艺

20世纪70年代以前,火法冶炼普遍采用的炼铜设备是鼓风炉、反射炉和电炉。这几种工艺的共同缺点是能耗高、硫利用率低和污染环境。由于全球性的能源和环境问题突出,促使铜冶金技术从80年代起获得飞速发展。传统的冶炼方法逐渐被淘汰,随之兴起的是以闪速熔炼和熔池熔炼为代表的强化冶炼技术,其中最重要的突破是氧气的广泛应用。

⑴ 闪速熔炼

包括国际镍公司闪速炉、奥托昆普闪速炉和旋涡顶吹熔炼3种。

奥托昆普闪速炉自1949年在芬兰Harjavalta冶炼厂投产以来,至今已投产42座。用此法生产的粗铜约占世界粗铜产量的45%左右,居各熔炼方法之首。该法特点是:熔炼速度高、能耗低、可连续而稳定地产出适宜于制酸的高浓度S02烟气,冰铜品位可达60%~70%等。 高铜炉渣(含Cu达2.5%)经浮选后可降到0.3%~0.5%。

⑵ 熔池熔炼

包括特尼恩特炼铜法、三菱法、瓦纽柯夫炼钢法、艾萨熔炼法、诺兰达法、顶吹旋转转炉法(TBRC)、白银炼铜法、水口山炼铜法(富氧底吹熔池熔炼)等8种。

⑶ 湿法冶炼过程

由于铜矿石品位不断下降,难处理的复杂矿增加等原因,人们对湿法冶炼越来越重视。溶剂萃取电积法(SX―EW)提取铜的技术已在美国、智利、赞比亚、秘鲁、澳大利亚和墨西哥等地推广应用,大大提高了铜的回收率并降低了生产成本。现代湿法炼铜技术有硫酸化焙烧–浸出–电积,浸出–萃取–电积、细菌浸出法等,适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼的工序可简单地分为三个步骤:浸出、萃取、电解。

①浸出:就是将矿石中铜元素以离子形式分离出来的过程。

用于浸出的矿石也许是较深的矿床(就地浸出),但这种情况很少。比较普遍的是采取堆浸的方式,浸出的对象是低品位矿。

铜灯的介绍

定义:灯具的一种,是以铜作为灯具的主要零部件。

特点:有质感、美观、具有一定收藏价值、一般以欧式铜灯为主要流行趋势。

主要指青铜灯具。……“镫”,“镫”字偏旁从“金”,与所用质料有关。从出土文物证实,在战国秦汉时期,灯具多由青铜制作。铜灯的造型种类十分丰富,制作精巧。尤以连枝灯最为华贵。隋唐以后,铜灯逐渐减少。

铜件灯具的生产工艺

铜件灯具产品介绍

市场品种繁多的灯具产品中,铜件灯具是最为普遍的灯具,它造型美观,适合于商用和家用,比如酒店大厅的吊灯多数用铜件大吊灯,铜件灯具的台灯、壁灯、吊灯、落地灯一直是大型灯具企业点主要市场的产品。其实铜件灯具在古代青铜器时代以用做油灯。

1990年后,中山古镇一些灯具厂也纷纷投资生产铜件灯具,满足我国的内销需求,一些灯饰龙头企业都有专门的铜件灯具生产线和铜灯的专用展厅。

铜件吊灯结构

铜件灯的结构中,主要骨架是铜件组成,它是由一系列的配件连接而成。主要配件有吸顶盘、中柱、灯碟、弯臂、框、饰头等组成。

铜件灯配件生产工艺方法

1、完整的设计图与施工图

要生产一个灯具配件,首先得有一张立体感强、线条准确的平面素描图。雕刻模时,以图为依据,最终结果就是把平面图变为实体模型。

2、雕制模型

黄石膏制模方法:先用粉状原材料渗水溶为泥浆。干硬后便可用木雕工具进行雕刻。此材料软硬适中,是快速人面做模的好方法,多数灯具企业采用。一些圆型的底座、吸顶盘、中柱、是锣床车出来的。中柱模要求两半要平均分,边车边用游标卡尺量。

3、铝制中板模

有了木模或石膏模,就得制作标准的模具,模具用铝材料为合适,一是重量轻,造模成型便于生产,再则硬度适中,便于加工。

4、砂芯模制作

空芯的配件采用砂芯来制作,浇注铜水后,砂芯用手工振动打落,也可以用专用的滚筒设备完成,就会得到空芯的零件。空芯是用走电源线所用,用时配件重量得以减轻。砂芯有专用的砂心机器来完成。

5、造模与浇注

造模就是用模具与型砂制成模型,外有浇口。造模有手工造模机,造模箱,主要是用空压机的气压来机辅助完成造模。把模箱与模具配合好后,填满型砂,用气压紧,在模型上面用木棒来开水口孔。把压紧的模平放在地上,拆除模箱,用两块重量较大的金属压在上面,以防浇注时铜水膨胀面损坏模型,可以倒铜水完成。

6、打沟槽,雕铣花饰

铜件灯具配件的打磨,又称打沙,还有的企业叫打沟槽,也就是把一些花纹凹处缝隙磨亮,主要是把抛光抛不到位的部位磨亮,只有磨亮了才能表面处理。

7、钻孔攻牙

铣床钻孔攻牙,把要钻孔的面铣平,然后钻孔或攻牙。配件的连接主要是通过牙杆与牙接相连接。

8、焊接

很多复杂的配件,一次性模具生产是无法办到。可以分解成多个配件焊接组成。焊接主要有风焊与亚弧焊。

9、抛光工段

加工完成的配件。要经过抛光工段来完成表面光亮,光亮的目的是为了电镀或者说喷漆和烤漆处理,才能组装成灯具产品。

10、电镀

电镀工艺是把抛亮的铜配件电镀处理,让产品更加美观,华丽。从表面色分有:镀K金、镀银、镀铬等。

11、烤漆工艺

为了让灯具产品表面色彩更为丰富。多数灯具产品用烤漆工艺完成。

12、配电源线

电源产品有灯头、灯泡、开关线等、也就是照明需要来选配,台灯采购手动微调开关较好,吊灯配有摇控开关更方便使用,灯泡采购要选用品牌好些的企业。质量上才能经久耐用。电源采购要选用通过安全规定和相关认证的。

13、组装灯具产品

组灯车间应十分干净,以免灰尘粘在产品上。安装人员操作时,戴干净布手套。组装车间灯光照明要好,通风干燥,安全防火设施齐全。

全铜灯工艺与镀铜工艺的区别

很多人在选购全铜灯时会发现许多的灯具明明样式都是一样的,但是价格确实相差非常大的,往往几千块的灯具却几百块钱都可以买到,这里面会有许多的猫腻。

一、看表面

如果灯体或配件表面有细小的不太规则纹路(如同真正古铜),就越接近越好。而一些高仿的表面看上去会比较光滑细腻,颜色鲜艳亮度较高,感觉很好实则是镀铜。

二、掂重量

全铜灯的配件拿在手中感觉是比较沉甸甸的,而假的会比较轻飘飘的,这也可以分辨一些灯具是全铜灯但是使用的材料不足的情况。

三、实验

1、必要时可以在不影响美观的前提下将铜件表面用锉刀锉开一点,观察锉下的粉末,若是金黄色或金白色就是铜的,若是其他的就要注意了。(注:根据铜灯行业标准在一些主要连接的地方会使用铁或其他的材料,如螺丝螺母等)

2、将5%的盐酸或硫酸溶液,涂于灯体表面,如果8小时内灯体无变化,说明这是一个合格的全铜灯。(注意安全)

3、一般家庭的话可以取食盐50克,加入500克水,取一灯具配件完全浸入盐水中,12小时后表面无发生变化说明处理到位。

铜灯的优缺点

铜灯优点:铜制品 耐绣 使用长 用10-50年没问题

铜灯缺点:价格高昂               

                                                                                                                                  JAPANUNIX焊锡机器人