紫铜作为一种重要的工业金属,其应用广泛,尤其在电气工业中扮演着不可或缺的角色。每年,大约有50%的铜经过电解提纯,成为纯铜,用于各种电气设备的制造。紫铜的纯度要求极高,含铜量必须达到99.95%以上,唯有如此才能确保其良好的导电性。杂质的存在,例如磷、砷、铝等,都会对铜的导电能力造成显著影响,因此在电气工业中,通常使用的是无氧铜。
紫铜的特性非常显著,其熔点为1083℃,相对密度达到8.9,重约普通钢的15%。表面会形成氧化膜,呈现特有的紫红色,正因如此,人们将其称之为紫铜。尽管紫铜拥有良好的导电性与塑性,但其强度和硬度相对较低。
在中国,紫铜的加工材料种类繁多,主要分为四大类:包括普通紫铜(T1、T2、T3、T4)、无氧铜(TU1、TU2及高纯、真空无氧铜)、脱氧铜(TUP、TUMn)和含有少量合金元素的特种铜(砷铜、碲铜、银铜)。紫铜的电导率和热导率仅次于银,这使其在导电和导热材料的制造中占据重要地位。
紫铜展现出良好的耐腐蚀性,尤其在大气、海水以及某些非氧化性酸和有机酸中表现出色。因此,紫铜在化学工业中广泛应用。此外,紫铜的焊接性良好,可通过冷加工和热塑性加工制作成各种半成品和成品。在20世纪70年代,紫铜的产量更是超过了所有类型铜合金的总和。
值得注意的是,紫铜中的微量杂质对其导电性和导热性有显著影响。例如,钛、磷、铁和硅都会降低电导率,而镉和锌的影响则相对较小。氧、硫、硒和碲等杂质虽然在铜中的固溶度很低,但仍可以形成脆性化合物,从而对加工塑性造成影响。在还原性气氛中加热普通紫铜时,氢或一氧化碳容易与氧化亚铜发生反应,形成高压水蒸气或二氧化碳气体,导致铜的破裂,这种现象被称为铜的“氢病”。
总体而言,紫铜以其优异的导电、导热性、延展性和耐腐蚀性,广泛用于电工器材的生产,如发电机、变压器、电缆及热交换器等。在铜合金中,紫铜具有极高的价值与用途,是电气行业的“主角”。