銅在工業上的應用(第二頁)

能源及石化工業

海洋工業

海洋占地球表面面積70%以上，合理地開發利用海洋資源日益受到人們的重視。海水中含確"容易造成腐蝕的氯離子，鋼鐵、鋁、甚至不鏽鋼等許多工程金屬材料均不耐海水腐蝕。此外在這些材料，以及木材、玻璃等非金屬材料的表面上還會形成海洋生物汙損。銅則一枝獨秀，不但耐海水腐蝕；而且溶入水中的銅離子有殺菌作用，可以防止海洋生物汙損。因而，銅和銅合金是海洋工業中十分重要的材料，業已在海水淡化工廠、海洋采油采氣平臺、以及其它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、泵和閥門，以及采油采氣平臺上使用的設備，包括飛濺區和水下用的螺栓、鑽孔日，抗生物汙損包套、泵閥和管路系統等等。關於銅和銅合金在船舶中的應用情況，將在後節中介紹。

交通工業

船舶

由於良好的耐海水腐蝕性能，許多銅合金，如：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）己成為造船的標准材料。一般在軍艦和商船的自重中，銅和銅合金占2～3%。軍艦和大部分大型商船的螺旋槳都用鋁青銅或黃銅制造。大船的螺旋槳每支重20～ 25噸。伊麗莎白皇後號和瑪麗皇後號航母的螺旋槳每支重達35噸。大船沉重的尾軸常用"海軍上將"炮銅，舵和螺旋漿的錐形螺栓也用同樣材料。引擎和鍋爐房內也大量用銅和銅合金。世界上第一艘核動力商船，使用了30噸白銅冷凝管。近來用鋁黃銅管作油罐的大型加熱線圈。在10萬噸級的船上就有12個這種儲油罐，相應的加熱系統規模相當大。船上的電氣設備也很複雜，發動機、電動機、通訊系統等幾乎完全依靠銅和銅合金來工作。大小船只的船艙內經常用銅和銅合金來裝飾。甚至木制小船，也最好用銅合金（通常是矽青銅）的螺絲和釘子來固定木結構，這種螺絲可以用滾軋大量生產出來。為了防止船殼被海生物汙損影響航行，過去經常采用包覆銅加以保護；現在，則普遍用刷含銅油漆的辦法來解決。二次世界大戰中，為禦防德國磁性水雷對艦船的襲擊，曾發展了抗磁性水雷裝置，在鋼船殼周圍附一圈銅帶，通上電流以中和船的磁場，這樣就可以不引爆水雷。從1944年以後，盟軍的所有船只，共計約18，000艘，都裝上了這種去磁裝置而得到了保護。一些大型主力艦為此需用大量的銅，例如其中一艘用去銅線長 28英裏，重約 30噸。

汽車

汽車用銅每輛10～2I公斤，隨汽車類型和大小而異，對於小轎車約占自重的6～9%%。銅和銅合金主要用於散熱器、制動系統管路、液壓裝置、齒輪、軸承、刹車摩擦片、配電和電力系統、墊圈以及各種接頭、配件和飾件等。其中用銅量比較大的是散熱器。現代的管帶式散熱器，用黃銅帶焊接成散熱器管子，用薄的銅帶折曲成散熱片。

近年來為了進一步提高銅散熱器的性能，增強它對鋁散熱器的競爭力，作了許多改進。在材質方面，向銅中添加微量元素，以達到在不損失導熱性的前提下，提高其強度和軟化點，從而減薄帶材的厚度，節省用銅量；在制造工藝方面，采用高頻或激光焊接銅管，並用銅釺焊代替易受鉛汙染的軟焊組裝散熱器芯體。這些努力的結果示於表6.2，與釺焊鋁散熱器相比，在相同的散熱條件下，即在相同的空氣和冷卻劑的壓力降下，新型銅散熱器的重量更輕，尺寸顯著縮小；再加上銅的耐蝕性好、使用壽命長，銅散熱器的優勢就更明顯。

鐵路

鐵路的電氣化對銅和銅合金的需要量很大。每公裏的架空導線需用2 噸以上的異型銅線。為了提高它的強度，往往加入少量的銅（約1%）或銀（約of%）。此外，列車上的電機、整流器、以及控制、制動、電氣和信號系統等都要依靠銅和銅合金來工作。

飛機

飛機的航行也離不開銅。例如：飛機中的配線、液壓、冷卻和氣動系統需使用銅材，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，眾多儀表中使用破銅彈性元件等等。

能源工業

火力及原子能發電都要依靠蒸氣作功。蒸氣的回路如下：
鍋爐發生蒸氣- 蒸氣推動汽輪機作功- 作功後的蒸汽送至冷凝器- 冷卻成水- 回到鍋爐重新變成蒸汽。
其間主冷凝器由管板和冷凝管組成。由於銅導熱性好並能抗水的腐蝕，所以它們均使用鍋黃銅、鋁黃銅或白銅制造。根據資料介紹，每萬千瓦裝機容量需要5噸冷凝管。一個60萬千瓦的發電廠就需要3 00噸冷凝管材。
太陽能的利用也要使用許多銅管。例如：英國倫敦附近某旅館的一個遊泳池，裝備了太陽能加熱器，在夏季可以將水溫保持在18～24℃。在該太陽能加熱器中含有784磅（3 56公斤）銅管。

石化工業

銅和許多銅合金，在水溶液、鹽酸等非氧化性酸、有機酸（如：醋酸、檸檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸等）、除氨以外的各種堿及非氧化性的有機化合物（如：油類、酚、醇等）中，均有良好的耐蝕性；因而，在石化工業中大量用於制造接觸腐蝕性介質的各種容器、管道系統、過濾器、泵和閥門等器件。還利用它的導熱性，制造各種蒸發器、熱交換器和冷凝器。由於銅的塑性很好，特別適合於制造現代化工工業中結構錯綜複雜、銅管交叉編制的熱交換器。此外在石油精煉工廠中都使用青銅生產工具；原回是沖擊時不迸出火花，可以防止火災發生。

機械和冶金工業

冶金設備

冶金工業是消耗電能的大戶，素有"電老虎"之稱。在冶金廠的建設中通常必須要有一個依靠銅來進行工作的龐大的輸、配電系統和電力運轉設備。此外，在火法冶金中，連續鑄造技術已占據主導地位，其中的關鍵部件一結晶器，大都采用鉻銅、銀銅等高強度和高導熱性的銅合金。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。

機械工程

幾乎在所有的機器中都可以找到銅制品部件。除了電機、電路、油壓系統、氣壓系統和控制系統中大量用銅以外，種類繁多用黃銅和青銅制造的傳動件和固定件，如齒輪、蝸輪、蝸杆、聯結件、緊固件、扭擰件、螺釘、螺母等，比比皆是。幾乎在所有作機械相對運動的部件之間，都要使用減磨銅合金制作的軸承或軸套，特別是萬噸級的大型擠壓機、鍛壓機的缸套、滑板幾乎都用青銅制成，鑄件重量可達數噸。許多彈性元件，幾乎都選用矽青銅和錫青銅作為材料。焊接工具、壓鑄模具等更離不開銅合金，如此等等。

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。在耐蝕鑄鐵和不鏽鋼中加入銅，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"，在核工業中廣泛使用。
在許多高強度鋁合金中都含有銅。通過淬火一時效熱處理，在合金中析出彌散分布的細小顆粒，而顯著提高其強度，稱為時效硬化鋁合金。其中著名的有杜拉鋁或稱硬鋁，它是一種含銅、錳、鎂的鋁合金，是制造飛機和火箭的重要結構材料。

相關鏈接 >>

1：銅的用途

2：銅的分類

3：銅的冶煉工藝

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