合金元素对黄铜性能的影响
镀镍黄铜成分含量-概述说明以及解释
镀镍黄铜成分含量-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在镀镍黄铜的制备过程中，我们通常会将黄铜表面镀上一层镍。
这样做的目的是为了赋予黄铜更好的耐腐蚀性和外观效果，同时也提高了其机械性能。
镀镍黄铜是一种常见的金属材料，被广泛应用于各个领域。
它在制造业中扮演着重要的角色，例如电子元件、仪器仪表、汽车零部件等。
镀镍黄铜除了能够保护基础材料免受腐蚀的侵害，还能够提供更加美观、耐磨的表面。
在分析镀镍黄铜的成分含量时，我们主要关注两个元素：铜（Cu）和镍（Ni）。
这两个元素的比例会直接影响到镀层的性能和质量。
一般情况下，黄铜中铜的含量为60-80，而镍的含量则为20-40。
不同的应用需要不同比例的镍与铜，以满足特定的要求。
除了铜和镍，镀镍黄铜中还可能含有少量的其他元素，如锌（Zn）、锡（Sn）和铅（Pb），这些元素的添加也有助于改善镀层的性能。
此外，还需要考虑到镀液的成分和温度等因素，它们同样会对镀层的成分含量产生一定影响。
总而言之，镀镍黄铜作为一种重要的金属材料，其成分含量对其性能和应用具有重要意义。
进一步研究镀层中各元素的含量和比例，将有助于优化镀层工艺，提高镀层质量，并推动其在各个领域的广泛应用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:本文将主要包括以下几个部分来讨论镀镍黄铜的成分含量。
首先，在引言部分概述镀镍黄铜的定义和用途，以便读者能够对此有一个基本的理解。
接下来，将详细介绍镀镍黄铜的成分含量，包括其主要成分和相应的含量范围。
重点介绍铜、锌和镍这三种主要成分的含量变化对镀镍黄铜性能的影响。
在结论部分，将对镀镍黄铜的成分含量进行总结，并强调其对材料性能的重要影响。
同时，还将展望镀镍黄铜在未来的应用前景，探讨其在各个领域的潜在应用价值。
通过这篇文章，读者将能够更加深入地了解镀镍黄铜的成分含量及其应用前景，为相关领域的研究和应用提供参考和指导。
1.3 目的本文旨在探讨镀镍黄铜的成分含量，以提供关于该材料的详尽了解。
黄铜金属材质参数
黄铜金属材质参数引言黄铜是一种常见的合金材料，由铜和锌两种金属元素组成。
由于其良好的可塑性、导电性和耐腐蚀性，黄铜被广泛应用于制造业、建筑业和电子行业等领域。
为了确保黄铜材料的质量和性能，对其材质参数进行深入研究和了解至关重要。
本文将介绍黄铜的主要材质参数，包括成分、力学性能和物理性质等方面。
1. 成分参数黄铜的成分参数主要指其含有的铜和锌的比例。
根据不同的用途，黄铜的成分比例也有所不同。
常见的黄铜合金有黄铜70-30、黄铜80-20和黄铜90-10等。
例如，黄铜70-30表示铜和锌的比例为70%和30%。
成分参数的不同会直接影响到黄铜的力学性能和物理性质。
2. 力学性能参数黄铜的力学性能参数主要包括抗拉强度、屈服强度和延伸率等。
抗拉强度指黄铜在拉力作用下的抵抗能力，通常以MPa为单位进行表示。
屈服强度指黄铜开始产生塑性变形时所受到的最大应力。
延伸率则是指黄铜在断裂前的延展能力，通常以百分比表示。
这些参数可以通过实验测试或者查阅相关文献获得。
3. 物理性质参数黄铜的物理性质参数包括密度、熔点、热导率和电导率等。
密度是指单位体积内黄铜的质量，通常以g/cm³表示。
熔点则是指黄铜转变为液态的温度，通常以摄氏度表示。
热导率是指黄铜导热的能力，通常以W/(m·K)表示。
电导率则是指黄铜导电的能力，通常以MS/m表示。
这些物理性质参数对于黄铜的应用和加工具有重要的影响。
4. 表面处理参数黄铜在制造过程中常常需要进行表面处理，以改善其外观和耐腐蚀性。
常见的黄铜表面处理方法包括镀镍、镀铬、喷砂和打磨等。
这些表面处理参数会影响到黄铜的外观质量、抗腐蚀能力和摩擦性能等。
5. 典型应用黄铜由于其良好的性能和耐用性，被广泛应用于各个领域。
在建筑业中，黄铜常用于制作门窗、把手和装饰品等。
在制造业中，黄铜常用于制作零件、工具和管道等。
在电子行业中，黄铜常用于制作接线端子和插头等。
黄铜的应用领域非常广泛，对于不同的应用场景，需要选择合适的黄铜材质和参数。
黄铜所含的元素
黄铜所含的元素
黄铜是一种以铜为主要成分的合金，其通常包含约70%至90%的铜和10%至30%的锌。
除了这两个主要元素外，黄铜合金还可能含有其他元素，如铝、锡、铅、铁、锑和硅等，这些元素可以影响该合金的化学和物理性质。
以下是黄铜中常见的元素及其作用的简要介绍：
1. 铜
铜是黄铜的主要成分，具有良好的导电、导热和可塑性，在航空、航天、电子、建筑等领域广泛应用。
2. 锌
锌是黄铜的另一主要成分，增加了黄铜的硬度和耐腐蚀性，可在制作机器零件、配件和家居装饰品等方面发挥重要作用。
3. 铝
铝是一种轻巧的金属，与铜和锌的合金能够提高其强度、硬度和耐蚀性等物理性能，通常用于制作飞机和汽车零件、硬件和工具等产品。
4. 锡
锡可以增加黄铜的流动性和裂纹抵抗性，用作电气和电子产品的重要材料，也可以用于食品包装和金属箔等产品。
5. 铅
铅可以提高黄铜的可切削性和良好的韧性，通常用于制作枪管、弹片和大炮等武器，并且也用于制作管道、阀门和水龙头等工业用途。
6. 铁
铁可以影响黄铜的硬度和抗腐蚀性，通常用于雕塑、钟表配件和家居装饰品等工艺品的制作。
7. 锑
锑可以提高黄铜的硬度和热处理性能，通常用于齿轮、螺钉和管道等机械零件的制作。
8. 硅
硅可以改变黄铜的结构并促进晶体生长，有助于提高其耐磨性和疲劳强度，通常用于制作轴承、齿轮和汽车部件等产品。
总的来说，黄铜合金的化学成分非常多样化，可以根据需求调配不同成分的比例以达到不同的物理和化学性质，从而满足各种工业和消费品的生产需求。
铜及铜合金性能数据
铜及铜合金性能数据1 概述由纯铜和其他合金元素组成的铜合金一般分为以下几类：1）纯铜；2）黄铜——铜和锌的合金；3）锡青铜——铜和锡的合金；4）特殊青铜——铜基合金中不含锡而含有铝、镍、锰、硅、铁、铍、铅等特殊元素（二元多元）组成的合金；5）白铜——铜和镍的合金。
现就纯铜、黄铜和锡青铜的特性和用途分别简介如下：纯铜外观呈紫红色，习惯上称为紫铜。
它具有很多有价值的性能，是一种主要的有色金属，广泛用于各个工业部门中。
铜的密度8.89，熔点1083ºC，它的主要特性是：（1）有良好的导电性，在各类金属中仅次于银；铜质愈纯，导电性愈高，即电阻愈小。
（2）有好的导热性，在这方面仅次于银和金。
（3）在大气、淡水、海水中有很好的耐蚀性，所以铜制的水管和器皿能经久不坏。
（4）塑性高，能很好地承受各种冷、热压力加工。
其主要缺点是强度和硬度较低，不能用作结构零件。
它在工业上主要用途是制造电气工业上的导线和导电零件，以及用于配制各种合金。
纯铜加工产品分含氧铜（即一般纯铜）、无氧铜、磷脱氧铜和银铜四类，以板、棒、管、箔材半成品形式供应。
由于氧对铜的力学性能和工艺性能都有不良影响，特别是含有氧的铜在还原性气氛中加热时（如退火），氢向铜中扩散与氧形成水蒸气，以一定压力由铜中跑出，会造成显微裂纹，即发生通常所说的“氢病”。
因此，重要的电气用铜，一般都采用无氧铜。
黄铜的颜色随含锌量的增加，由黄红色变到淡黄色。
如果合金只由铜和锌组成，称为普通黄铜或锌黄铜。
普通黄铜的力学性能比纯铜高，价格也便宜得多，在一般情况下是不生锈也不会被腐蚀的；同时塑性好，能很好地承受热压和冷压加工，故广泛用于机器制造业中各种结构零件。
为了改善普通黄铜的性质，在铜锌合金中再加入锡、镍、锰、铅、硅、铝、铁等元素，变成为特殊黄铜。
各种元素对特殊黄铜的性能影响如下：锡能提高黄铜的强度并能显著提高其对海水的抗蚀性能，故有海军黄铜之称。
镍也能提高强度和抗蚀性，但因镍太贵，所以镍黄铜用得不多。
微量合金元素对铜合金组织的影响
微量合金元素对铜合金组织的影响
1.磷（P）：磷是一种常见的微量合金元素，对纯铜和铜合金都有很大的影响。
磷的加入可以提高铜合金的强度和硬度，同
时还能够提高铜合金的耐腐蚀性能。
磷与铜形成的磷化铜溶解
度很低，可以细化铜合金的晶粒结构，从而提高合金的强度。
2.锡（Sn）：锡是一种广泛应用于铜合金中的微量合金元素。
锡的加入可以提高铜合金的耐蚀性，尤其是在海水中具有良好
的抗腐蚀性能。
此外，锡还能够改善铜合金的润滑性能和耐磨
性能。
锡与铜形成的固溶体可以使铜合金晶粒细化，进而提高
合金的强度和硬度。
3.硼（B）：硼是一种强过渡元素，对铜合金具有很强的固溶强化作用。
硼的加入可以显著提高铜合金的强度和硬度，并且
还能够改善其耐腐蚀性能。
硼与铜形成的固溶体具有高的固溶度，可以细化铜合金的晶粒结构，从而提高合金的强度。
4.锌（Zn）：锌是一种常见的微量合金元素，通常与铜形成
黄铜合金。
锌的加入可以显著提高铜合金的强度和硬度，并且
还可以改善合金的耐磨性能和耐腐蚀性能。
锌与铜形成的固溶
体可以细化铜合金的晶粒结构，并且还可以改变合金的相变温
度和熔点。
合金元素对金属性能的影响
合金元素对金属性能的影响合金是由两种或以上的金属元素和非金属元素组成的混合物。
合金的形成使得材料的性质和性能发生变化，并且通常具有比纯金属更优越的特性。
金属性能是指金属材料所具有的良好的导电性、导热性和可塑性等特性。
合金元素对金属性能的影响主要体现在以下几个方面：1.电导性能：合金元素的加入会影响合金的电导性能。
合金中添加一些具有较高电导性的金属元素（如银、铜等），可以提高合金的导电性能。
这是因为这些金属元素可以形成导电路径，促进电子的流动。
例如，黄铜是由铜和锌组成的合金，其电导性能比纯铜稍差。
然而，黄铜仍然具有良好的导电性能。
2.导热性能：合金元素的添加对合金的导热性能也有一定影响。
一些具有较高导热性的金属元素（如铝、银等）的添加可以提高合金的导热性能。
这是因为这些元素可以增加合金的热导率。
例如，铝合金由铝和其他金属元素（如铜、镁等）组成，可以具有较好的导热性能，广泛用于制造散热器等热传导设备。
3.可塑性：合金元素的存在对金属材料的可塑性也会产生一定的影响。
一些合金元素的加入可以提高金属材料的可塑性，使其更容易加工成各种形状。
例如，钢是由铁和一定量的碳组成的合金，碳的添加可以使钢具有更好的可塑性，可以通过锻造、拉伸等工艺加工成各种形式。
4.强度和硬度：合金元素的添加还会对合金的强度和硬度产生影响。
有些合金元素的加入可以增强合金的结晶能力，形成强耐蚀的晶界，从而提高合金的强度和硬度。
例如，不锈钢是一种由铁、铬、镍等元素组成的合金，具有较高的强度和硬度，同时具有良好的耐腐蚀性能。
5.耐蚀性：一些合金元素的加入可以提高合金的耐腐蚀性能。
例如，将铜合金中添加一定量的锡可以形成青铜，具有较好的耐腐蚀性能，广泛用于制造船舶、化工设备等。
总之，合金元素的加入可以对金属材料的金属性能产生重要的影响。
通过选择合适的合金元素和合金配比，可以制备出具有良好导电性、导热性、可塑性、耐蚀性等优秀特性的金属合金。
这些具有改善金属性能的合金在工业生产和科学研究中得到了广泛的应用。
各杂质元素对铜的影响——检测中心
硬态铜：σb≥350～400MPa，硬度110～130HB，δ≈6%。
铜为面心立方晶格，滑移系多，变形易，退火态铜不经中间退火可压缩85～ 95%而不产生裂纹。纯铜在500～600℃呈现“中温脆性”，热加工需在高于脆性区 温度下进行。 所有杂质和加入元素，不同程度降低铜的导电、导热性能。固溶于铜的元素 （除Ag、Cd外）对铜的导电、导热性降低较多，而呈第二相析出的元素则对铜的 导电、导热性降低较少。
固溶于铜 的杂质及 微量元素
元素
铬、锰、 铁、钴、镍、 银、锌、镉、硅、锡、 磷、锑、砷等
组织特性
对铜性能的影响 ①都不同程度地提高铜的硬度和强度，
同时实际不降低铜的加工塑性；
②都不同程度地降低铜的导电性和导热
其中镍、锰还与铜无限 固溶。
α固溶体
性；其中以磷、铁、硅、砷等降低最多， 锑、锰、镍等次之，而银、铬、镉、锌 等降低较少。降低电导率较少的元素， 有的还常用作高强、耐磨、耐热的导电 铜材。
冷拉铜（加 工率36％
600℃退火 1h
二、各杂质元素对铜的影响
4、硒Se的影响 硒在铜中的溶解度极小，以Cu2Se化合物形式存在。硒对铜的电导率及热导率的 影响很小，但显著降低铜的塑性，并大幅度提高铜的可切削性能。硒对铜的各种性 能影响见下表。
材料状态 硒含量/% 0.00 0.11 0.26 0.48 1.01 1.44 0.00 0.11 0.26 0.48 1.01 1.44 屈服点/MPa 355 360 363 358 351 365 61 59 62 56 50 71
材料状态 硫含量 /% 0.00 0.15 0.23 0.54 0.78 0.97 0.00 0.15 0.23 0.54 0.78 0.97 屈服点 /MPa 355 348 361 369 397 398 610 570 550 630 77 77 抗拉强度 /MPa 366 367 369 382 397 398 228 230 232 236 244 245 伸长率 /% 21.4 14.3 15.0 12.1 7.9 8.6 60.0 53.6 51.4 50.7 45.7 45.7 电导率 /%LACS 99.7 97.8 97.6 95.1 91.6 90.9 100 99.3 99.6 96.7 92.5 91.4
各杂质元素对铜的影响——检测中心
—
铸造铜
— — 170 — — 400 — — 1570
7
T1、TU1牌号铜线坯的化学成分（GB/T 3952-2008）
元素组
杂质元素
质量分数/%，不大于
元素组总质量分数/%，不大于
Se硒
1
Te碲
0.000 2 0.000 2
0.000 30
0.000 3
Bi铋
0.000 2
Cr铬
晶格常数，10-10m 密度（0℃），g/cm3
熔点， ℃
数值
名称
数值
63.64
体积电阻率（20 ℃）， 105·Ω·cm
1.673
面心立方 电阻温度系数（20 ℃），1/ ℃
0.0043
3.6147 8.93
导电率（20 ℃），%IACS 抗拉强度，N/mm2
软：100～102 硬：96～98
软：195以上 硬：345以上
纯 铜
T2
99.90
—
— 0.001 0.002 0.002 0.005 — 0.005
—
0.005
—
—
T3 99.70
—
— 0.002
—
—
—
—
0.01
—
—
—
—
无 TU1 99.97 0.002 — 氧 铜
TU2 99.97 0.002 —
0.001 0.002 0.002 0.004 0.002 0.003 0.002 0.004 0.003 0.002
各杂质元素对铜的影响
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1
主要内容
一、纯铜的简单介绍 二、各杂质元素对铜的影响
精选ppt
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合金元素对黄铜性能的影响
【摘要】针对目前机械制造业普遍使用的易切削黄铜所含铅元素对环境造成的危害，分析铅黄铜的易切削原理，选取适当的合金元素加入到无铅黄铜中，通过多次试验不断改良切削性能，检测其耐蚀性能。
结果表明，加入适量的合金元素取代铅，也可实现其易切削性能，同时改善其耐蚀性能。
【关键词】合金元素黄铜性能
中图分类号： p57 文献标识码： a 文章编号：
传统含铅黄铜有较好的切削性能、冷热加工性能、耐腐蚀性能等，故其应用范围涉及很广，例如电子电器接插件、仪表零件、饮水系统的水管、水龙头、阀门、管接头以及汽车、消防和飞机上使用的液压阀件等。
铅黄铜之所以有优良的切削性能，主要是因为铅元素在组织中的存在形式。
铅几乎不溶于铜，在合金凝固后期在晶界上或微孔中析出成细小球状铅质点，经压力加工后，以单质游离态均匀分布在晶内和晶界上。
从微观组织看出，铅的这种存在方式可视为合金基体中产生了很多微小的空间，从而割断了基体的连续性，故而其切削性能好。
但由于铅黄铜制品使用后对人体和环境均有害，寻找其替代品已成趋势。
通过对铅黄铜易切削机理的研究，要寻找新型无铅易切削黄铜，关键是要找出使得黄铜具有与铅黄铜具有相似切削机理的合金元素。
一、铅黄铜切削性能原理分析
hpb59-1中的细小颗粒铅，由于其本身没有什么强度，故可看作
在（α+β）黄铜的基体上存在许许多多细小且均匀分布的小孔洞，经变质处理后的（α+β）两相黄铜，γ相均匀细小分布在相对软的基体上，利用philips-xl30型扫描电镜观察γ相的形貌发现γ
相的周围与β相的交界处有一黑色边界，γ相与β相之间存在很小的间隙空间，这是在结晶以后温度下降时由于β相与γ相的收缩所致，可以这样认为，在β相的基体上存在着许许多多的微小孔洞，但这些微小孔洞中填充的不是铅，而是较基体β相更硬的与微小孔洞形状相似的γ相。
这些微小孔洞可以起到切削加工时的断屑作用。
二、合金元素对无铅铋黄铜切削性能的影响
国内外在寻找铅的替代元素过程中，研究的合金元素主要可分为三类，如表1所示。
最早的研究是以铋代铅的易切削黄铜，且已经取得了成果，并形成了标准牌号。
铋在元素周期表中的位置与铅临近，它们有很多相似的性质。
铋本身性脆，其熔点为271.4℃，比铅的熔点(327.5℃) 低。
铋和铅一样不固溶于铜，是替代铅的理想元素。
表1 替代铅的合金元素
1、铋元素对无铅铋黄铜组织及性能的影响
(1)当铋含量较少时，铋单质以细小的颗粒分布在α晶界、α和β相的相界上。
随着铋含量的增加，铋颗粒除了在α和β相的相界上，也开始在α相内出现。
当铋含量继续增加时，铋颗粒增大、增
多，进而相互连接形成薄膜，薄膜逐渐将晶粒覆盖。
(2)铋元素以细小的颗粒均匀分布在合金基体时，基体中产生了微小的空间，从而割断了基体的连续性，成为应力集中源，产生所谓的“切口效应”，构成许多弱化微区。
切削过程中，在刀刃的接触线上就有大量脆而不硬的铋粒存在，减小了切削层面积，所以使得刀具磨损减小，切削温度和切削力降低。
这些铋粒分割基体后，促使剪切滑移变得容易，故剪切角增大，切削呈短小的螺旋状，切削接触长度因此减小。
所以说铋可类似铅起到润滑、断削作用，添加适量铋的黄铜具有较好的切削性能。
(3)铋元素的存在形式，对黄铜的热加工性能影响很大。
若铋元素以粒状形式存在，则热加工性能良好；若铋元素以块状形式存在，致使材料产生严重的热脆性，同时大大降低黄铜的热轧性能。
(4)根据pickering等提出的理论，在腐蚀过程中，表面的锌首先通过阳极溶解产生双空位，然后由于浓度梯度的影响，双空位向合金内部扩散，而锌原子向表面扩散，从而产生锌的优先溶解。
铋原子在黄铜中能填充到双空位处，对锌的扩散通道有阻隔作用，同时强化了黄铜的晶界，使晶界的腐蚀敏感性大大降低，从而使其脱锌得到抑制，耐蚀性得到提高。
增加铋含量可以减少合金组织中β相的体积百分数，能提高其抗腐蚀断裂性能。
2、稀土及其他少量元素对无铅铋黄铜组织与性能的影响
稀土(镧、铈)的加入可以大大细化晶粒，增大晶界面积，从而增加了锌的扩散阻力，提高了合金的耐脱锌腐蚀性能。
微量的硒与铜、锌、铋元素生成了一种脆性的金属间化合物相，可视为合金基体中产生了微小的空间，从而割断了基体的连续性，成为应力集中源，产生所谓的“切口效应”，从而构成许多弱化微区，提高合金的切削性能。
加入一定量的锰元素(1％～2％)可降低铜的使用量，从而降低材料成本。
锰通过影响铋在合金中的分布状态，从而提高合金的切削性能。
锰的锌当量系数低，可调剂铜的含量，使“锌当量”在40％～42％，又因为锰不但对黄铜的冷热加工性能都有利，且可抑制脱锌，从而提高其耐蚀性。
添加少量的铝(0.3％～0.8％，)能明显改善无铅铋黄铜的切削性能，使切屑更细小，切削表面光洁度更高。
其作用在于添加少量的铝能使铋颗粒在合金中的分布更细小弥散，从而减小切削力和起到润滑刀具的作用。
少量铝对无铅铋黄铜切削性能的改善效果甚至比相同量的稀土铈产生的效果还要好。
微量元素的抑制脱锌作用都是通过抑制锌的扩散实现的，集中表现在两个方面：一是参与形成保护膜层，阻止锌的扩散和流失；二是填充到双空位处阻碍锌的扩散通道。
三、铋黄铜的合金力学性能及硬度
挤压态铋黄铜的拉伸和硬度测试实验结果如表2，由表可以看出，合金的抗拉强度变化不大，屈服强度随着铋含量的增加而增大。
表2 铋黄铜挤压态的主要力学性能和硬度
合金的延伸率随着铋含量的增加而降低，这是由于颗粒状的铋的增加，在拉伸时更易形成断裂源，降低材料的塑性。
合金的硬度随着铋含量的增加而增大，因为颗粒状的铋在基体中增多，而这种弥散分布的颗粒强化了基体，颗粒越多，这种强化作用越明显，从而使合金的硬度升高。
铋和铅一样都是在熔融状态下和铜无限相溶，但在固态时却几乎不固溶的元素。
铋脆且熔点较低，在合金中形成脆、软且弥散的小质点，因此铋的存在可以视为合金基体中产生的微小空间，从而割断了基体的连续性，成为应力集中源，产生所谓的“切口效应”，构成许多弱化微区。
在温度较高的剪切区，这些铋粒是很好的内部固体断裂剂。
切削时在刀刃的接触面上就有大量脆而不硬的铋粒存在，相当于减小了切削层面积，使得刀具磨损减小，切削温度和切削力降低，加工表面粗糙度也减小，达到易切削的目的。
0.3bi和0.6bi的车屑成螺旋状和小片状，而0.6bi的切屑更加细小，而0.9bi的切屑均成小片状，颗粒较前两种均细小。
随着颗粒状的铋含量的增加，切口效应越明显，在切削时更易形成细且小的切屑，螺旋状的切屑减少，切削性能提高。
结束语
随着铋含量的增加黄铜的强度变化不明显，而塑性下降，添加了0.6％的铋的黄铜其力学性能适中，且切削性能与铅黄铜相当，铋作为无毒的铅的替代物具有广阔的应用前景。
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注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。