銅工藝加工(銅的制造工藝)
銅的制造工藝
銅的密度8.89,熔點1083度。它的主要特性是:有良好的導(dǎo)電性,在各類金屬中僅次于銀,銅質(zhì)越純,導(dǎo)電性越好,電阻越?。挥辛己玫膶?dǎo)熱性,在這方面僅次于銀和金;在大氣、淡水、海水中有很好的耐蝕性,所以銅制水管和器皿能經(jīng)久不壞;塑性高,能很好地承受各種冷熱壓力加工。銅的缺點是強度和硬度較低,不能用做結(jié)構(gòu)零件。它在工業(yè)上的主要用途是制造電器工業(yè)的導(dǎo)線和導(dǎo)電零件,配制各種合金。
純銅可分為冶煉產(chǎn)品和加工產(chǎn)品兩大類。冶煉產(chǎn)品是從銅礦石中用還原的方法冶煉出來的,一般成錠狀和片狀供應(yīng)。純銅的加工產(chǎn)品分含氧銅、無氧銅、磷脫氧銅和銀銅四類。以板、棒、管、箔材半成品形式供應(yīng)。
由于氧對銅的力學(xué)性能和工藝性能都有不良影響,特別是含有氧的銅在還原氣氛中加熱時,氧向銅中擴散與氫形成水蒸氣,以一定壓力由銅中跑出,會造成顯微裂紋,即通常所說的"氫病"。因此,重要的電器用銅一般都采用無氧銅。
銅制工藝品加工
一、泥塑
設(shè)計雕塑造型,首先就是對于雕塑造型的整體構(gòu)造和效果進(jìn)行充分構(gòu)思而設(shè)計制作出圖紙,為下一步泥稿制作打下基礎(chǔ)。
每件產(chǎn)品的前身都需要一個泥塑原型,泥塑都是經(jīng)過雕塑師在原創(chuàng)設(shè)計稿的基礎(chǔ)上反復(fù)揣摩、推敲之后進(jìn)行的再創(chuàng)作,泥塑的造型好壞、神韻的體現(xiàn)與否、意圖的表達(dá)呈現(xiàn)直接影響今后的產(chǎn)品好壞,一件優(yōu)秀的銅雕成品離不開優(yōu)秀的雕塑師。銅藝世家將銅器與中華傳統(tǒng)文化完美融合,以傳承與創(chuàng)新的理念,契合當(dāng)代中國的時代氣息,或繁或簡,或華或素,承古創(chuàng)新。
泥塑具體操作步驟有,雕塑泥備料篩選、噴水醒泥、搭造骨架、托泥裝置、上大泥、塑形。從此階段開始泥塑必須經(jīng)常噴水保持不開裂,半途公休要覆蓋塑料薄膜進(jìn)行保濕直到雕塑模完成,這項工作由專業(yè)雕塑師來完成。
雕塑大型完成后,要通知客戶對泥塑造型進(jìn)行審核和提出意見或修改。繼續(xù)不斷的推敲調(diào)整和細(xì)節(jié)塑造達(dá)到完美,全部完成造型后使用刮片整體進(jìn)行刮光。
二、翻制模具
根據(jù)雕塑造型大小、精細(xì)程度等具體要求,采用不同的翻制工藝。雕塑造型較大,精細(xì)程度要求相對不高的采用石膏、玻璃鋼翻模;雕塑造型較小,精細(xì)程度要求相對較高的采用硅膠翻模。一般情況下,采用兩種工藝相結(jié)合的方式翻模。同一雕塑中轉(zhuǎn)折、起伏、紋路、細(xì)節(jié)相對簡單的大面積造型采用石膏、玻璃鋼翻模,局部細(xì)節(jié)特征、復(fù)雜紋路等造型采用硅膠翻模。
翻制石膏、玻璃鋼模具,在泥塑上用切片進(jìn)行區(qū)塊模具分割設(shè)計,然后噴灑脫模劑作為隔離防護(hù)。專業(yè)翻制技師配比石膏漿上于泥塑覆蓋,待石膏硬化干燥后開始脫模,脫模前要在區(qū)塊上固定抓手,抓手用石膏和麻纏繞木樁來制作。脫模后去掉分塊模具上的殘留泥,完畢后對石膏模進(jìn)行細(xì)致修模,打磨。玻璃鋼模具開模方法基本類同。
翻制硅膠模,在泥塑上按工藝刷上硅膠。硅膠加入硅膠油、固化劑等調(diào)配好。先刷一層,二層配合紗布一同刷,一般需要刷三到五層。要求刷的均勻,紗布貼的合理,防止變形。然后在硅膠外部附上石膏,固定其型。固化完成后,開模,整理。
三、制作石蠟原型(雕像蠟胎)
現(xiàn)在雕塑藝術(shù)鑄造常用的鑄造方法有“失蠟法”和“砂型鑄造”。
“失蠟法”是古代金屬鑄造的一種方法。用蠟制成胎模,外敷造型材料,成為整體鑄型。加熱將蠟化去,形成空腔鑄范,澆入液態(tài)金屬,冷卻后得到成型鑄件。此法屬于“熔模鑄造”范疇,一般用于鑄造非常精細(xì),形狀非常復(fù)雜的銅雕類藝術(shù)品。
“砂型鑄造”是在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。由于砂型鑄造所用的造型材料價廉易得,鑄型制造簡便,對鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng),長期以來,一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。一般用于大型鑄件,精細(xì)度相對不高?,F(xiàn)在鑄銅雕塑一般采用兩種方式相互平配合完成。
四、掛殼
掛殼的目的就是為了在蠟?zāi)M饷嫘纬设T造型腔。一般采用水玻璃掛殼。這是比較傳統(tǒng)的工藝。要把做好的蠟?zāi)し旁谒AР蹆?nèi)一定時間,然后用精致石英砂一層一層把制作好的蠟型掛上細(xì)沙包覆起來。每掛一遍,要晾透。然后再掛一遍。沙殼制成9mm(5-7層)厚,掛沙遍數(shù)和雕塑大小有一定關(guān)系。大點的要掛十幾遍到二十遍。占用時間比較長。形成比較堅硬的鑄造型腔。
這種工藝好處就是藝術(shù)品的表面處理細(xì)膩,不破壞雕塑家制作的筆觸。基本保持雕塑原型的原貌,缺點就是周期長,成本高。
有的商家有用石膏等方法做鑄造型腔的,周期短,但表面處理稍差,極易出現(xiàn)常見鑄造缺陷。再簡單一點的作品如平面浮雕,大銅錢,銅佛像的背面等作品沒有過于復(fù)雜的工藝光面可采取“樹脂砂箱制作”。
掛殼完畢后,放入高熱140-160℃烘箱或高壓蒸氣鍋內(nèi)把殼里面的石蠟燒凈直到形成中空型腔。再將中空型腔放入燒結(jié)爐以800℃-1000℃燒結(jié)備用。這樣鑄造型腔就做好了。
五、鑄造
1、材料選擇
目前、常用鑄造用銅主要是黃銅、錫青銅、純銅三種。
黃銅是含一定鋅元素的銅。一般鋅含量在30-40%左右的黃銅常用來做藝術(shù)鑄造。黃銅有良好的力學(xué)性能,熱態(tài)下、冷態(tài)下塑性良好,切削性較易,易釬焊和焊接,耐腐蝕。光澤度、細(xì)膩度、藝術(shù)表現(xiàn)力豐富。此外黃銅價格相對便宜,是現(xiàn)代銅雕工藝最常用的一種材料。
除黃銅、白銅外的銅合金統(tǒng)稱為青銅。錫青銅是應(yīng)用最古老的一種合金。我國古代常用來制作鼎、鐘、武器、銅鏡等器物。錫青銅耐腐蝕性好,韌性好,易加工,硬度高,收縮小,耐久性好,也是常用的藝術(shù)鑄造材料。
2、工藝澆鑄
銅雕的工藝澆鑄過程復(fù)雜,涉及方方面面的專業(yè)操作知識及步驟,這里就不一一贅述。簡要介紹如下。
將的燒結(jié)備用中空型腔備好。按比例稱取適量銅和鋅、錫等金屬,放入坩堝內(nèi),加熱至1100-1500℃。直至坩堝內(nèi)的銅及其他金屬完全融化、混合。然后將化好的銅液立刻注入型腔,冷卻后將外層沙殼震破,剝離出來的就是銅質(zhì)的產(chǎn)品粗胚體。
需特別指出的是,由于個別廠商為追求低成本,惡性競爭,往往使用不純雜銅,劣質(zhì)廢銅等等不合格原材料,加上工藝技術(shù)不過關(guān),工藝方案不合理,會使鑄銅件產(chǎn)生各種鑄造缺陷。
六、清冒口打磨
凡新鑄造的銅雕,銅雕件均需清沙、清理冒口、打磨等工序,使銅雕外表更加光潔細(xì)膩,銅雕品相更顯高貴,這就需要輔工認(rèn)真負(fù)責(zé)、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工藝操作。打磨操作直接決定了成品銅雕、銅雕塑品相好壞。
七、拼接清理焊口
把已經(jīng)打磨好的銅雕分割鑄塊,拼縫焊接在一起成為一個完整的整體。這一步做完基本就能看出我們的鑄銅雕塑大致樣子了。接下來開始清理焊口,把拼接好的銅雕焊接部位都處理的如泥搞一摸一樣。
八、表面作色
銅雕基本完成后,然后我們就可以進(jìn)行表面著色處理。銅雕著色是要根據(jù)客戶要求來定,主要是該銅雕作品是反映什么時期的,如果是古代的一般適合青銅色,近代的適用于古銅色。當(dāng)然,現(xiàn)代就很多了,鑄銅人物雕塑,有的貼金,也有鍍金的,還有彩繪的。
九、上油、封蠟
著色完后就是最后一道工序上油、封蠟。經(jīng)過這么多步驟后一件銅雕藝術(shù)品就算鑄造完成了。上油、封蠟可以讓我們的鑄銅雕塑長久保持最新。
銅制品有哪些工藝
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廢銅可以分為:工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一次廢銅,加工過程中產(chǎn)生的新廢銅,消費者使用后產(chǎn)生的舊廢銅三類:
1.一次廢銅如不合規(guī)格的陽極、陰極和坯料,陽極廢品。這些廢料不能進(jìn)行深加工或出售,通常是將其返回上一步工序,不合規(guī)格的銅通常重新返回轉(zhuǎn)爐或陽極爐進(jìn)行電(解)精煉,有缺陷的坯料則進(jìn)行重熔和重鑄。一次廢銅一般不用“走出家門”就已經(jīng)被回收利用,一般不進(jìn)入廢銅市場。
2.新廢銅新廢銅是指新的邊角料或工廠內(nèi)部產(chǎn)生的廢銅。這種廢銅是在加工過程中產(chǎn)生的,它與一次廢銅的主要區(qū)別在于其在合金化或加覆蓋物過程中可能已被摻雜。新廢銅的數(shù)量和銅制品的數(shù)量差不多,因為沒有哪一種生產(chǎn)的過程效率能達(dá)到百分之百。處理新廢銅的方法取決于其化學(xué)成分和它與其他材料的結(jié)合程度,最簡單的方法是內(nèi)部回收,這是鑄造過程中較普遍的做法,僅需重熔和重新澆鑄。直接回收利用有如下優(yōu)點:維持著所添加的合金元素(比如鋅或錫)量。假如將其送入熔爐,則合金元素將會有所損失。降低了去除合金元素的成本。如果金屬銅在熔爐里進(jìn)行重新處理,則必需要去除合金元素。對于廢銅管和沒有涂層的銅線也用類似的處理方法。
3.舊廢銅舊廢銅是指廢棄的、用過的或(生產(chǎn)企業(yè))外部產(chǎn)生的廢銅。它來自已經(jīng)達(dá)到其使用期限的產(chǎn)品。舊廢銅是可回收利用的巨大潛在資源,但它也比較難處理。處理舊廢銅面臨的挑戰(zhàn)包括:含銅量低,舊廢銅通常與其他材料混合在一起并且必須將其從這些廢料中分離出來;不可預(yù)知性,材料的供應(yīng)天天變化,這樣處理起來就比較困難;舊廢銅分散在各個地方,而不像原始礦石或新廢銅那樣集中于某一特定地點。這樣一來,舊廢銅通常是被當(dāng)作垃圾掩埋而不是被回收。不過,一直高居不下的銅價正在為從廢棄物中收集銅的增加動力。
就目前而言,廢棄的電纜和電線是數(shù)量較多且回收利用率較高的一種舊廢銅,相比之下,廢棄電器和汽車中的舊廢銅回收利用率較低就要低得多。
銅的制造工藝品
說白了就是景泰藍(lán)景泰藍(lán),又名“銅胎掐絲琺瑯”,是一種瓷銅結(jié)合的獨特工藝品,制造歷史可追溯到元朝,明代景泰年間(1450年-1456年)最為盛行,又因當(dāng)時多用藍(lán)色,故名景泰藍(lán)。
景泰藍(lán)以紫銅作坯,制成各種造型,再用金線或銅絲掐成各種花,中充琺瑯釉,經(jīng)燒制、磨光、鍍金等工序制成。景泰藍(lán)造型特異,制作精美,圖案莊重,色彩富麗,金碧輝煌,具有鮮明的民族特色,是我國傳統(tǒng)出口工藝品。
銅的制造工藝流程圖
線路板的生產(chǎn)工藝很復(fù)雜,從最開始的排板到最終的成品入庫加起來總共有35個步驟,分別是:線路排板——開料——鉆孔——沉銅——磨板。清洗——線路油墨——烘烤——線路貼片致抗蝕刻膜——曝光——顯影。清洗——檢測——蝕刻——去膜——磨板。清洗——檢測——阻焊——高溫烘烤——焊盤貼片致抗蝕刻膜——曝光——顯影。清洗——檢測——字符——固化——清洗——(沉。鍍金---噴。鍍錫或其他)——清洗——數(shù)控成型或模沖——(V割?注單片交貨無需此工序或其他連接方式))——清洗——電測——終檢——點數(shù)分包——入庫。
在這些流程當(dāng)中它又可以分為兩大步驟,分別是:“成型”與“檢測”;成型的步驟:開料——鉆孔——沉銅——圖形轉(zhuǎn)移——圖形電鍍——退膜——蝕刻——綠油——字符——鍍金手指——鍍錫板——成型;其中的流程如下:
開料——大板料→按MI要求切板→鋦板→啤圓角\磨邊→出板;
鉆孔——疊板銷釘→上板→鉆孔→下板→檢查\修理;
沉銅——粗磨→掛板→沉銅自動線→下板→浸1%稀H2SO4→加厚銅;
圖形轉(zhuǎn)移——磨板→印第一面→烘干→印第二面→烘干→爆光→沖影→檢查;
圖形電鍍——上板→除油→水洗二次→微蝕→水洗→酸洗→鍍銅→水洗→浸酸→鍍錫→水洗→下板;
退膜——插架→浸堿→沖洗→擦洗→過機;干膜:放板→過機;
綠油——磨板→印感光綠油→鋦板→曝光→沖影;磨板→印第一面→烘板→印第二面→烘板;
字符——綠油終鋦后→冷卻靜置→調(diào)網(wǎng)→印字符→后鋦;
鍍金手指——上板→除油→水洗兩次→微蝕→水洗兩次→酸洗→鍍銅→水洗→鍍鎳→水洗→鍍金;
鍍錫板——微蝕→風(fēng)干→預(yù)熱→松香涂覆→焊錫涂覆→熱風(fēng)平整→風(fēng)冷→洗滌風(fēng)干;
最終成型,之后是檢測,檢測分別為測試與終檢,它的流程是:
測試——上膜→放板→測試→合格→FQC目檢→不合格→修理→返測試→檢測合格→REJ→報廢;
終檢——來料→查看資料→目檢→合格→FQA抽查→合格→包裝→不合格→處理→檢查合格。
銅器制造工藝
中國古代青銅器的鑄造方法主要為范鑄法和失蠟法。
范鑄法
以范鑄法為青銅器的制作方法多集中于夏代(二里頭文化遺址)至東周早期,按所用材料的不同,分為石范、(陶范)泥范、銅范、鐵范。
青銅器最早是以石范鑄造,石范雖能反復(fù)使用多次,但不容易加工制作且不耐高溫,因此進(jìn)入商代中期后,便被(陶范)泥范所替代。
范鑄法(泥范)工藝流程:
1
塑制泥模。用泥土按照器物原型塑造成泥模。
2
翻外范。將調(diào)合均勻的泥土拍打成平泥片,按在泥模的外面,用力拍壓,使泥模上的紋飾反印在泥片上。等泥片半干后,按照器物的耳、足、鋬、底、邊、角或器物的對稱點,用刀劃成若干塊范,然后將相鄰的兩泥范做好相拼接的三角形榫卯,而后晾干,或用微火烘烤,修整剔補范內(nèi)面的花紋,這就成了鑄造所用的外范。
3
制內(nèi)范。將制外范使用過的泥模,趁濕刮去一薄層,再用火烤干,制成內(nèi)范。刮去的厚度就是所鑄銅器的厚度。
4
合范。將內(nèi)范倒置于底座上,再將外范塊置于內(nèi)范周圍。外范合攏后,上面有封閉的范蓋,范蓋上至少留下一個澆注孔。
5
澆鑄。將熔化的青銅溶液沿澆注孔注入,等銅液冷卻后,打碎外范,掏出內(nèi)范,將所鑄的銅器取出,再打磨修整,制作完成。
失蠟法
失蠟法最早出現(xiàn)于春秋時期,是從東周晚期春秋戰(zhàn)國沿用至的青銅器制作方法,它是一種精密鑄造法,是以失蠟澆鑄的方法,也稱“熔模法”、“脫蠟法”。
失蠟法工藝流程:
1
塑泥制內(nèi)范、貼蠟。先以泥制作出內(nèi)范,便于外部貼蠟。
2
雕刻蠟?zāi)!⑺柚谱鞯慕饘倨鞣植考窨坛上災(zāi)!?/p>
3
組裝蠟?zāi)Ec制外范。將每一個部件蠟?zāi)_M(jìn)行澆口組裝成器物整體模型,外部以泥填充加固,制成外范。
4
烘烤脫蠟與澆注銅液。通過加溫使蠟質(zhì)熔出,形成型腔,再向型腔內(nèi)注入金屬溶液。
5
脫范修整得到成品。等澆注的銅液凝固冷卻后,打去填充的泥,便可得到與蠟?zāi)O嗤慕饘倨鳌?/p>
隨著青銅技術(shù)的發(fā)展和繁榮,以及青銅器的普遍使用,在歷史上出現(xiàn)了以青銅器藝術(shù)為主導(dǎo)的工藝美術(shù),即“青銅文化”。
以失蠟法鑄造的器物可以做出鏤空等更為精準(zhǔn)、細(xì)致的效果。
銅的制造工藝有哪些
一、從銅礦石中提取銅的方法
對于含銅品位較低的礦石,需要經(jīng)過選礦,使品位富集成為銅精礦(按冶金部1976年頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn),銅精礦要求含銅品位為8~28%。在實踐生產(chǎn)中含銅品位一般10~20%,個別有達(dá)30%者),然后將精礦冶煉成冰銅(為硫化銅與硫化鐵的合金,含銅品位一般30~45%),冰銅經(jīng)過吹煉而成為粗銅(含銅品位97~99%),粗銅再經(jīng)過火法精煉或電解精煉而得到精銅(含銅品位99.9%以上)。有少量富銅礦石(一般含銅大于5%)可以不經(jīng)過選礦,而與銅精礦混合直接入爐冶煉。
二、銅礦石的選礦方法和對銅礦石的質(zhì)量要求
銅礦石的選礦主要用浮選法,有的配合使用磁選法、重選法或濕法冶煉等。
為正確選用各種選礦方法,要研究銅礦石的物質(zhì)組份和結(jié)構(gòu)構(gòu)造;查明銅礦石的自然類型和工業(yè)類型;還要了解礦石中難選礦物的含量及其大致分布情況等。
銅礦石的自然類型一般按其含氧化銅和硫化銅的比例不同,分為硫化礦石(含氧化銅在10%以下)、混合礦石(含氧化銅10~30%)和氧化礦石(含氧化銅在30%以上)三種?,F(xiàn)將不同類型銅礦石常用的選礦方法簡介如下:
1.單一硫化銅礦石的選礦。一般采用浮選法選礦。
2.多金屬硫化礦石的選礦。一般根據(jù)其主要組份而形成的不同加工技術(shù)特性,分別采用混合浮選法、優(yōu)先浮選法、混合優(yōu)先浮選法、浮選和重選聯(lián)合選礦法、浮選和磁選聯(lián)合選礦法,以及浮選和濕法冶煉聯(lián)合進(jìn)行處理等。
3.混合礦石選礦。一般均可采用浮選法,它可以單獨處理,或與硫化礦石一起處理;也可采用浮選和濕法冶煉聯(lián)合處理,即先用浮選法選出銅精礦,再將浮選后的尾礦用濕法冶煉處理。
4.氧化礦石的選礦。一般用浮選與濕法冶煉聯(lián)合處理或用離析法與浮選聯(lián)合處理;含結(jié)合式氧化銅高的礦石,一般用濕法冶煉處理。
三、銅礦石的冶煉方法和對銅礦石的質(zhì)量要求
銅礦石的冶煉方法主要是火法冶煉,其次是濕法冶煉。冶煉方法的選擇主要取決于礦石的性質(zhì)和物質(zhì)組份。所以要求認(rèn)真研究礦石類型、物質(zhì)成分、難熔的礦物和有害組份鋅、砷、氟、鎂等的含量、賦存狀態(tài)及其分布范圍。
1.火法冶煉是最常用的銅礦冶煉方法,又分鼓風(fēng)爐熔煉、反射爐熔煉、電爐熔煉、閃速爐熔煉、諾蘭達(dá)連續(xù)煉銅法等。鼓風(fēng)爐熔煉效率較低,電爐熔煉耗電量大,反射爐熔煉采用的較多,而后兩種是較新的冶煉方法。
反射爐熔煉主要是處理浮選后的銅精礦,-般要求精礦的含銅品位不得低于8%,最好為15~20%。
銅精礦中的有害雜質(zhì)砷、氟、鋅、鎂等,影響冶煉工藝和污染環(huán)境衛(wèi)生,在礦料入爐時要進(jìn)行控制,或在冶煉中加以回收處理。
砷:以氧化狀態(tài)存在,在冶煉過程中容易揮發(fā),進(jìn)入煙塵后污染大氣,對人體有害;冰銅中的砷通過轉(zhuǎn)爐吹煉后,進(jìn)入制酸系統(tǒng)的砷在轉(zhuǎn)化器里使觸媒逐漸失去活性而降低轉(zhuǎn)化率。因此,一般要求銅精礦中砷的含量小于0.3%。
氟:以氟化氫(HF)狀態(tài)進(jìn)入爐氣,帶入制酸車間,腐蝕破壞生產(chǎn)設(shè)備。一般要求銅精礦中氟的含量小于0.1%。
鋅:在冶煉過程中一部份以氧化鋅(ZnO)狀態(tài)進(jìn)入渣中,增大渣的粘度,夾雜銅和影響銅的熔解;一部份以硫化鋅(ZnS)的狀態(tài)進(jìn)入冰銅中,使冰銅呈粘滯或泡沫狀,不利與渣分離。另外,當(dāng)冰銅溫度低于1200℃時,硫化鋅(ZnS)結(jié)晶析出,形成爐結(jié)阻塞放銅口。因此,一般要求銅精礦中鋅的含量小于6%;否則,要進(jìn)行優(yōu)先浮選。
鎂:以氧化鎂(MgO)狀態(tài)存在于含鎂礦物中,銅礦石中含有滑石、蛇紋石、綠泥石、橄欖石等含鎂高的礦物,易泥化,采用浮選時,多與銅礦物一起浮出,分選困難,而且容易形成泥餅,使磨礦流程不暢通。此外,含氧化鎂(MgO)高的銅精礦入爐后使?fàn)t渣產(chǎn)生粘性,熔點增高并導(dǎo)致熄爐。因此,一般要求銅精礦中氧化鎂(MgO)的含量小于5%。
2.濕法冶煉主要適用于處理氧化礦石或含自然銅不高的單一礦石。由于使用的浸出劑不同,又分:
硫酸浸出法——用以處理二氧化硅含量很高的酸性氧化礦石 ;
氨浸出法——用以處理含多量堿性礦物的氧化礦石或自然銅貧礦;
細(xì)菌浸出法——用以處理低品位硫化礦石。
銅的工藝特點
1、紫銅紅銅即純銅,又名紫銅,純銅密度為8.96,熔點為1083℃。具有很好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,塑性極好,易于熱壓和冷壓力加工,大量用于制造電線、電纜、電刷、電火花專用電蝕銅等要求導(dǎo)電性良好的產(chǎn)品。因呈紫紅色而得名。
它不一定是純銅,有時還加入少量脫氧元素或其他元素,以改善材質(zhì)和性能,因此也歸入銅合金。
中國紫銅加工材按成分可分為:普通紫銅(T1、T2、T3、T4)、無氧銅(TU1、TU2和高純、真空無氧銅)、脫氧銅(TUP、TUMn)、添加少量合金元素的特種銅(砷銅、碲銅、銀銅)四類。
紫銅的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率僅次于銀,廣泛用于制作導(dǎo)電、導(dǎo)熱器材。紫銅在大氣、海水和某些非氧化性酸(鹽酸、稀硫酸)、堿、鹽溶液及多種有機酸(醋酸、檸檬酸)中,有良好的耐蝕性,用于化學(xué)工業(yè)。
另外,紫銅有良好的焊接性,可經(jīng)冷、熱塑性加工制成各種半成品和成品。
20世紀(jì)70年代,紫銅的產(chǎn)量超過了其他各類銅合金的總產(chǎn)量。紫銅中的微量雜質(zhì)對銅的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能有嚴(yán)重影響。其中鈦、磷、鐵、硅等顯著降低電導(dǎo)率,而鎘、鋅等則影響很小。
氧、硫、硒、碲等在銅中的固溶度很小,可與銅生成脆性化合物,對導(dǎo)電性影響不大,但能降低加工塑性。
普通紫銅在含氫或一氧化碳的還原性氣氛中加熱時,氫或一氧化碳易與晶界的氧化亞銅(Cu2O)作用,產(chǎn)生高壓水蒸氣或二氧化碳?xì)怏w,可使銅破裂。這種現(xiàn)象常稱為銅的"氫病"。氧對銅的焊接性有害。
鉍或鉛與銅生成低熔點共晶,使銅產(chǎn)生熱脆;而脆性的鉍呈薄膜狀分布在晶界時,又使銅產(chǎn)生冷脆。磷能顯著降低銅的導(dǎo)電性,但可提高銅液的流動性,改善焊接性。適量的鉛、碲、硫等能改善可切削性。
2、黃銅以鋅作主要添加元素的銅合金,具有美觀的黃色,統(tǒng)稱黃銅。銅鋅二元合金稱普通黃銅或稱簡單黃銅。三元以上的黃銅稱特殊黃銅或稱復(fù)雜黃銅。
含鋅低於36%的黃銅合金由固溶體組成,具有良好的冷加工性能,如含鋅30%的黃銅常用來制作彈殼,俗稱彈殼黃銅或七三黃銅。含鋅在36~42%之間的黃銅合金由和固溶體組成,其中最常用的是含鋅40%的六四黃銅。
為了改善普通黃銅的性能,常添加其他元素,如鋁、鎳、錳、錫、硅、鉛等。
鋁能提高黃銅的強度、硬度和耐蝕性,但使塑性降低,適合作海輪冷凝管及其他耐蝕零件。
錫能提高黃銅的強度和對海水的耐腐性,故稱海軍黃銅,用作船舶熱工設(shè)備和螺旋槳等。
鉛能改善黃銅的切削性能;這種易切削黃銅常用作鐘表零件。黃銅鑄件常用來制作閥門和管道配件等。最簡單的黃銅是銅-鋅二元合金,稱為簡單黃銅或普通黃銅,改變黃銅中鋅的含量可以得到不同機械性能的黃銅。黃銅中鋅的含量越高,其強度也較高,塑性稍低。工業(yè)中采用的黃銅含鋅量不超過45%,含鋅量再高將會產(chǎn)生脆性,使合金性能變壞。
在黃銅中加1%的錫能顯著改善黃銅的抗海水和海洋大氣腐蝕的能力,因此稱為"海軍黃銅"。錫能改善黃銅的切削加工性能。
鉛黃銅即我們通常所說的易削國標(biāo)銅。加鉛的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性,鉛對黃銅的強度影響不大。雕刻銅也是鉛黃銅的一種。
多數(shù)黃銅具有良好色澤、加工性、延展性,易于電鍍或涂裝。黃銅又分:
1)普通黃銅它是由銅和鋅組成的合金。
當(dāng)含鋅量小于39%時,鋅能溶于銅內(nèi)形成單相a,稱單相黃銅,塑性好,適于冷熱加壓加工。
當(dāng)含鋅量大于39%時,有a單相還有以銅鋅為基的b固溶體,稱雙相黃銅,b使塑性小而抗拉強度上升,只適于熱壓力加工。
代號用"H+數(shù)字"表示,H表示黃銅,數(shù)字表示銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。如H68表示含銅量為68%,含鋅量為32%,的黃銅,鑄造黃銅則在代號前"Z"字,如ZH62。H90、H80單相,金黃色,故有金色共稱之,稱為鍍層,裝飾品,獎?wù)碌取?/p>
H68、H59屬于雙相黃銅,廣泛用于電器上的結(jié)構(gòu)件,如螺栓,螺母,墊圈、彈簧等。一般情況下,冷變形加工用單相黃銅熱變形加工用雙相黃銅。
2)特殊黃銅在普通黃銅中加入其它合金元素所組成的多元合金稱為黃銅。
常加入的元素有鉛、錫、鋁等,相應(yīng)地可稱為鉛黃銅、錫黃銅、鋁黃銅。加合金元素的目的。主要是提高抗拉強度改善工藝性。
代號:為"H+主加元素符號(除鋅外)+銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)+主加元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)+其它元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)"表示。如:HPb59-1表示銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59%,含主加元素鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,余量為鋅的鉛黃銅。
3、白銅以鎳為主要添加元素的銅合金。銅鎳二元合金稱普通白銅;加有錳、鐵、鋅、鋁等元素的白銅合金稱復(fù)雜白銅。
工業(yè)用白銅分為結(jié)構(gòu)白銅和電工白銅兩大類。
結(jié)構(gòu)白銅的特點是機械性能和耐蝕性好,色澤美觀。這種白銅廣泛用於制造精密機械、化工機械和船舶構(gòu)件。
電工白銅一般有良好的熱電性能。錳銅、康銅、考銅是含錳量不同的錳白銅,是制造精密電工儀器、變阻器、精密電阻、應(yīng)變片、熱電偶等用的材料。
4、青銅原指銅錫合金,后除黃銅、白銅以外的銅合金均稱青銅,并常在青銅名字前冠以第一主要添加元素的名。
錫青銅的鑄造性能、減摩性能好和機械性能好,適合於制造軸承、蝸輪、齒輪等。
鉛青銅是現(xiàn)代發(fā)動機和磨床廣泛使用的軸承材料。鋁青銅強度高,耐磨性和耐蝕性好,用於鑄造高載荷的齒輪、軸套、船用螺旋槳等。
鈹青銅和磷青銅的彈性極限高,導(dǎo)電性好,適於制造精密彈簧和電接觸元件,鈹青銅還用來制造煤礦、油庫等使用的無火花工具。
代號:表示方法為"Q+主加元素符號及質(zhì)量分?jǐn)?shù)+其它元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)"所組成。鑄造產(chǎn)品則在代號前加"Z"字,如:Qal7表示含鋁為5%,其余為銅的鋁青銅ZQsn10-1表示含錫量為10%,其它合金元素含量為1%,余量為銅的的鑄造錫青銅。
青銅又可分為錫青銅和特殊青銅(即無錫青銅)兩類。
(1)是由錫為主加元素的銅錫合金,也稱為錫青銅當(dāng)含錫量小于5~6%,錫溶于銅中形成a固溶體,塑性上升,當(dāng)含錫量大于5~6%時,由于出現(xiàn)了Cu31sb8為基的固溶體,抗拉強度下降,所以秤的錫青銅含錫量大多在3~14%之間,當(dāng)含錫量小于5%,適用于冷變形加工,當(dāng)含錫量為5~7%時的適用于熱變形加工。當(dāng)含錫量大于10%時,適用于鑄造。
由于a與&電極電位相近,且成分中的錫氮化后生成致密的二氧化錫薄膜,耐大氣、耐海水等的耐蝕性上升,只是耐酸性較差。因為錫青銅結(jié)晶溫度范圍較寬,流動性差,不易形成集中縮孔,而易形成枝晶偏析和分散縮孔,鑄造收縮率小,有利于得尺寸極接近于鑄型的鑄件,所以適于鑄造形狀復(fù)雜。壁厚較大的條件,而不適宜鑄造要求致密度高和密封性好的鑄件。
錫青銅有良好的減摩性,抗磁性及低溫韌性。錫青銅按生產(chǎn)方法可分為壓力加工錫青銅與鑄造錫青銅兩大類。
A、壓力加工錫青銅含錫量一般小于8%,宜冷熱壓力加工成板、帶、棒、管等型材供應(yīng),經(jīng)加工硬化后,其抗拉強度、硬度上升、而塑性下降。再退火后可保持較高抗拉強度下改善塑性、尤其是獲得高的彈性極限。適制儀表上要求耐蝕及耐磨件,彈性件,抗磁件及機器中滑動軸承,軸套等常用的有Qsn4-3 Qsn6.5~0.1。
B、鑄造錫青銅以鑄錠供應(yīng),由鑄造車間鑄成鑄件使用,適宜鑄造形狀復(fù)雜但致密度要求不高的鑄件,如滑動軸承、齒輪等。常用的有ZQsn10-1 ZQsn6-6-3。
(2)特殊青銅加入其它元素以取代錫,或為無錫青銅,多數(shù)特殊青銅都比錫青銅具有更高的機性,耐磨性與耐蝕性,常用的有鋁青銅(QAL7 QAL5)鉛青銅(ZQPB30)等。
以鎳為主要添加元素的銅基合金呈銀白色,稱為白銅。鎳含量通常為10%、15%、20%,含量越高,顏色越白。銅鎳二元合金稱普通白銅,加錳、鐵、鋅和鋁等元素的銅鎳合金稱為復(fù)雜白銅,純銅加鎳能顯著提高強度、耐蝕性、電阻和熱電性。
工業(yè)用白銅根據(jù)性能特點和用途不同分為結(jié)構(gòu)用白銅和電工用白銅兩種,分別滿足各種耐蝕和特殊的電、熱性能。
銅的成型工藝
因為自己熔的銅是鑄銅,鑄銅那是先要將銅熔煉成符合一定要求的金屬液體,然后通過模具澆灌銅水,冷卻成型的。鑄成型是把金屬材料融化后澆鑄到模具中,冷卻固化后得到所需形狀。鑄銅那是利用型腔澆注成型,脆而塑性差。
鍛銅的敲起來感覺薄一些,鑄銅工藝要復(fù)雜的多,藝術(shù)創(chuàng)作的復(fù)原性要好
銅的加工工藝
古代煉銅方法主要有火法和濕法兩種。
1、火法煉銅: 例如以孔雀石(堿式碳酸銅CuCO3.Cu(OH)2,或?qū)懽鰿u2(OH)2CO3)為原料煉銅。殷墟考古發(fā)現(xiàn),3000多年前我國古代勞動人民已用此法。孔雀石與點燃的木炭接觸而被分解為氧化銅,繼而被還原為金屬銅: 方程式CuCO3.Cu(OH)2=2CuO+CO2+H2O C+2CuO=2Cu+CO2 或CuCO3.Cu(OH)2+C==2Cu+2CO2+H2O 2、濕法煉銅: 中國人最早利用天然銅的化合物進(jìn)行濕法煉銅,西漢時先用硫酸與氧化銅反應(yīng),再用鐵置換出銅。劉安《淮南萬畢術(shù)》“曾青得鐵則化為銅”,“曾青”指可溶性銅鹽,即銅鹽遇到鐵時,就有銅生成。CuSO4+Fe=FeSO4+Cu銅的制作工藝
鎏金是我國傳統(tǒng)的鍍金方法,戰(zhàn)國時期已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。
鎏金需要的主要材料有純金箔汞硝酸。
鎏金的主要工具有磨銅炭(松木炭)和白木炭(杉木炭),剪子,鐵砧,開錘,坩鍋,長柄鐵鉗,木炭棍,鎏金棍,棕栓,豬鬃刷子,銅絲刷,皂角水,瑪瑙軋子,瓷盤瓷盆或木盆等。具體工序如下:
其一,鎏金預(yù)處理。無論是銅器還是銀器,其待鎏金表面在鎏金前一定要處理干凈,+能有一點銹垢和油污。否則,達(dá)不到鎏金的質(zhì)量要求。
其二,"殺金"。即熔煉金汞合劑(金汞劑),先用剪刀將金箔剪成金絲,越細(xì)越好(約有1毫米寬即可)。剪完后用手將其揉成一團。如果沒有金箔,可用金塊將其打成金箔剪成金絲揉團。將金絲閉放在坩鍋里,然后將坩鍋放在熔爐上加熱。坩鍋燒紅后金絲團也慢慢燒紅了。這時將汞倒入坩鍋中,"殺金"時金和汞的重最比是17。
在"殺金"時特別要注意當(dāng)金絲熔在汞中后應(yīng)立即將坩鍋從熔爐中夾出,因汞在髙溫下蒸發(fā)很快,不及時夾出"殺金"可能失敗。
其三,"抹金"。先在工作臺上鋪上潔凈的髙麗紙,把預(yù)處理好的待鎏金器物置于臺案上;將硝酸和金泥分別置入小瓷盤里。在鎏金棍的禿頭小鏟上蘸上硝酸后再摳塊金泥再蘸點硝酸在待鎏金面上涂抹,要一片緊挨一片地涂抹,片與片之間不要留有空隙。
其四,"烤黃"。先備好白木炭火,火旺后白木炭紅亮無煙。用長柄鐵鉗夾著抹上金泥的器物在炭火上方烘烤。
其五,后處理。開金后的器件表面用酸梅水杏干水等弱酸分別進(jìn)行清洗。再用銅絲刷子蘸皂角水在鎏金層上輕輕刷洗。最奸用細(xì)紅銅絲刷,這種刷了不傷鎏金層。經(jīng)過刷洗后,鎏金層由暗黃色逐漸變成黃色,然后沖洗干凈。
形圍成的頂,三角形中間嵌有綠松石,形狀極似歐洲古代的王冠。遼寧北票北燕馮素弗墓出土的金冠飾為一件實用器,高26厘米,是罩在某種冠上的花飾。上面置六枝形頂花,每枝繞有三環(huán),每環(huán)穿一金葉,枝干鉚在一個仰缽形座上。下面穿過一個空體扁球,和作字交義的兩條金片相連,金片上有針眼,當(dāng)是釘在冠上的。