铜加工基本知识.docx
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铜加工基本知识
铜加工基本知识
烟
台
机
电
工
业
学
校
机电科
二○一三年三月
目 录
1、铜及其合金的基本知识
2、我国铜加工工业的现状
3、我国铜加工材的几个热点品种
4、铜板带、铜杆和铜合金线材产品主要生产工艺流程
5、近期国内铜板带和铜线杆技术改造项目情况
6、铜加工产业当前面临的形势和问题
7、产业政策
8、有色金属产业调整振兴规划提出的今后产业调整和振兴的几个问题
1、铜及其合金的基本知识
1.1铜的特性
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。
据考古学家证实，我国发现的铜制品，其年代之久，分布之广，数量之多，制作之精，在世界上是屈指可数的。
1978年在甘肃东乡出土的一把青铜刀，经测定，其年代为公元前2750年，它表明了我国人民在距今4750年多年前的原始社会就已掌握了铜及其合金的冶炼和加工工艺。
我国在刚刚进入奴隶社会的夏朝就已铸造铜器，到了夏朝晚期，又能用铜制作工具。
河南偃师二里头出土的青铜器，就有大量的生产工具，还有武器和礼器。
到了商殷时代，铜的冶炼、熔铸和造型艺术都达到了较高水平。
世界闻名的河南安阳出土的司母戊鼎，重达875公斤，高1.33米，制作精巧，花纹瑰丽，造型优美，在古代世界青铜文化中十分罕见。
鸦片战争以后，由于帝国主义的侵略与掠夺，统治阶级的腐朽没落，使我国沦为半封建半殖民地社会，铜工业与其它金属工业一样处于落后、停滞、凋敝的状态。
新中国成立后，在党和政府领导下，铜加工工业随着国民经济的发展，以崭新的姿态迅速崛起，尤其是改革开放以后取得了突飞猛进的发展。
从1949年到1983年，铜加工材产量由2102吨增加到259985吨，到2008年达到748.59万吨。
铜加工企业在解放前仅上海、烟台、沈阳寥寥几家以及重庆、武汉等地兵工厂，至目前大约有1300多家。
这些企业大部分分布在浙江、广东、上海、河北和安徽等省市。
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。
铜具有优良的导电率和热导率，抗腐蚀能力强，易于加工，抗拉强度和疲劳强度好，因此被广泛应用。
铜的导电性仅次于银，导热性在银和金之间，是工业中最广泛应用的导电、导热体材料。
铜及其合金通常是非磁性的，又易于被钎焊，还可以用各种气焊、电弧焊和电阻焊进行焊接。
具有特殊颜色的标准铜合金可用作装饰件，还可以被抛光和磨光成所要求的纹理和光泽。
铜及其合金还可以被电镀，用有机物涂层或化学着色。
1.2分类、用途及牌号和状态的表示方式
铜及其合金习惯上分为紫铜（纯铜）、黄铜、青铜和白铜四大类，以铸造和压力加工产品（板、带、箔、排、管、棒、线、型八大类）提供使用，广泛用于电气、电子、电讯、仪表、冶金、机械、交通、建筑、化工、海洋工程等几乎所有工业和民用部门。
据统计，在我国124个产业中，有113个产业使用铜产品。
铜的消费水平与国民经济GDP线性相关系数高达0.9。
1.2.1紫铜
实际上是工业纯铜，铜（Tong）的代号为“T”。
由于纯铜的新鲜表面呈玫瑰红色，表面氧化形成氧化铜（Cu2O）后呈紫红色，故又称紫铜。
铜是以纯状态应用的金属，约占2/3，主要用来加工成线材、排材、板带和管棒材，作为电导体和热导体。
（1）纯铜（含氧铜、韧铜）。
有T1、T2、T3等，特点是含适量氧，铜中的杂质被氧化而大部分被排除。
有利于电导和加工成型，但在高温还原性气氛中易出现氢脆病。
（2）无氧铜及脱氧铜。
有Tu1、Tu2、Tp1、Tp2等代号，特点是氧含量极少，无氢脆病，在脱氧铜中还残留少量脱氧剂元素。
无氧铜有高的电导率，广泛用于电真空仪器与玻璃封焊导线。
脱氧铜一般用磷或锰脱氧，通称为磷脱氧铜或锰脱氧铜，应严格其脱氧剂的残留量，多用于焊料。
（3）特种铜、有银铜、砷铜、碲铜、铁铜等。
特点是分别加入了不同的微量元素，以取得其特有的性能。
近期将铜中添加少于3%的其它元素所组成的应用于电子工业作引线框架和连接器的高性能铜合金均包含在这一类特种铜中，对此，又称高铜合金。
表1加工铜化学成分
组别
序号
牌名
化学成分（质量）%
产品形状-
名称
代号
Cu+Ag
P
Ag
Bi
Sb
As
Fe
Ni
Pb
Sn
S
Zn
O
纯铜
1
一号铜
T1
99.95
板、带、箔、管
2
二号铜
T2
99.90
板、带、箔、管、棒、线、型
3
三号铜
T3
99.70
板、带、箔、管、棒、线
无氧铜
4
零号无氧铜
Tu0（10100）
Cu99.9
板、带、箔、管、棒、线
Se:
0.0003Te:
0.0002Mn:
0.00005Cd:
0.0001
5
一号无氧铜
Tu1
99.97
0.002
0.001
0.002
0.002
0.004
0.002
0.003
0.002
0
0.003
0.002
板、带、箔、管、棒、线
6
二号无氧铜
Tu2
99.97
0.002
0.001
0.002
0.002
0.004
0.002
0.004
0.002
0
0.003
0.003
板、带、管、棒、线
磷脱氧铜
7
一号脱氧铜
TP1（C12000）
99.90
0.004~0.012
板、带、管
8
二号脱氧铜
TP2（C12200）
99.9
0.015~0.040
板、带、管、棒、线
银铜
9
0.1银铜
TAg0.1
Cu99.5
0.06~0.12
0.002
0.005
0.01
0.05
0.02
0.01
0.05
0.01
0.1
板、管、线
注1经双方协商，可限制表1中未规定磷元素或要求加严限制表中规定的元素；
②砷、铋、锑可不分析，但供方必须保证不大于界限值；
③经双方协商，可供应P小于或等于0.001%的导电用T2铜；
④TU0［C10100］铜量为差减法所得。
1.2.2黄铜
黄铜是以铜为基体，以锌为主要加入元素的铜合金，一般呈金黄色或淡黄色，黄（Huang）铜的代号为“H”。
铜锌二元合金称简单（或普通）黄铜，再加入其它元素称复杂（或特殊）黄铜，按第三组元素命名，用元素符号表示，主要有铅黄铜（Hpb）、锡黄铜、铝黄铜、铁黄铜、镍黄铜、锰黄铜、硅黄铜等。
黄铜具有良好的工艺性能、机械性能和耐蚀性，有的还有较高的导电性和导热性，特别是具有金黄色的光泽，是重要的装饰材料。
黄铜是应用最广泛，使用量最大的铜合金材料。
表2加工黄铜化学成分
组号
序号
牌号
化学成分/%
名称
代号
Cu
Fe①
Pb
Al
Mn
Sn
Ni④
Zn
杂质总和
普通黄铜
1
96黄铜
H96
95.0-97.0
0.10
0.03
0.5
余量
0.2
2
90黄铜
H90
88.0-91.0
0.10
0.03
0.5
余量
0.2
3
85黄铜
H85
84.0-86.0
0.10
0.03
0.5
余量
0.3
4
80黄铜
H80②
79.0-81.0
0.10
0.03
0.5
余量
0.3
5
70黄铜
H70②
68.5-71.5
0.10
0.03
0.5
余量
0.3
6
68黄铜
H68
67.0-70.0
0.10
0.03
0.5
余量
0.3
7
65黄铜
H65
63.5-68.0
0.10
0.03
0.5
余量
0.3
8
63黄铜
H63
62.0-65.0
0.15
0.08
0.5
余量
0.5
9
62黄铜
H62
60.5-63.5
0.15
0.08
0.5
余量
0.5
10
59黄铜
H59
57.0-60.0
0.3
0.5
0.5
余量
1
1.2.3青铜
青铜在历史上出现最早，原指铜锡合金，现在除以锌和镍作主要加入元素的铜合金（黄铜和白铜）外的其它铜合金，都称之为青铜。
按主要合金元素命名，也是用元素符号表示，主要有锡青铜（Qsn）、铝青铜、铍青铜、硅青铜、锰青铜、铬青铜、镉青铜、锆青铜等。
青铜由于添加的元素不同，具有不同的特性。
例如：
锡青铜具有良好的弹性、耐磨性和耐蚀性，是重要的弹性铜合金材料。
铝青铜有好的机械性能，高的耐磨性和抗蚀性，是制作高强度零件，耐磨、耐蚀元件的重要材料。
铍青铜具有高的强度、硬度和弹性，且弹性稳定性好，耐疲劳、耐磨、耐蚀、耐寒，无磁性，导电，导热，受冲击不发生火花，是工业中具有良好的综合性能的最重要的金属材料之一。
表3锡青铜的化学成分
合金
元素
Sn
Al
Zn
Mn
Fe
Pb
Ni
As
Si
P
Cu
杂质总和
Qsn1.5-0.2
（C50500）
最大值
最小值
1.0
1.7
—
—
—
0.3
—
—
—
0.1
—
0.05
—
0.2
—
—
—
—
0.03
0.05
余量
—
—
Qsn4-3
最大值
最小值
3.5
4.5
—
0.002
2.7
3.3
—
—
—
0.05
—
0.02
—
0.2
—
—
—
—
—
0.03
余量
—
0.2
Qsn4-4-2.5
最大值
最小值
3.0
5.0
—
0.002
3
5
—
—
—
0.05
1.5
3.5
—
0.2
—
—
—
—
—
0.03
余量
—
0.2
Qsn4-4-4
最大值
最小值
3.0
5.0
—
0.002
3
5
—
—
—
0.05
3.5
4.5
—
0.2
—
—
—
—
—
0.03
余量
—
0.2
Qsn6.5-0.1
最大值
最小值
6.0
7.0
—
0.002
—
0.3
—
—
—
0.05
—
0.02
—
0.2
—
—
—
—
0.1
0.25
余量
—
0.1
Qsn6.5-0.4
最大值
最小值
6.0
7.0
—
0.002
—
0.3
—
—
—
0.02
—
0.02
—
0.2
—
—
—
—
0.26
0.4
余量
—
0.1
Qsn7-0.2
最大值
最小值
6.0
8.0
—
0.01
—
0.3
—
—
—
0.05
—
0.02
—
0.2
—
—
—
—
0.1
0.25
余量
—
0.15
Qsn4-0.3
（C51100）
最大值
最小值
3.5
4.9
—
—
—
0.3
—
—
—
0.01
—
0.05
—
0.2
—
0.002
—
—
0.03
0.35
余量
—
—
Qsn8-0.3
（C52100）
最大值
最小值
7.0
9.0
—
—
—
0.2
—
—
—
0.1
—
0.05
—
0.2
—
—
—
—
0.03
0.35
余量
—
—
1.2.4白铜
铜为基体，以镍为主要加入元素的合金，称为白铜，白（Bai）铜的代号为“B”。
铜镍二元合金称简单（或普通）白铜，再加入第三组元素，称复杂（或特殊）白铜，按第三组元素命名。
主要有锌白铜、铝白铜、锰白铜、铁白铜等。
镍能显著提高铜的力学性能、耐蚀性能、电阻和热电势。
工业上应用的白铜主要分为耐蚀结构用的白铜和精密电阻用白铜两大类。
我们主要从事耐蚀结构用白铜的生产，而精密电阻用白铜由电工行业归口。
表4加工白铜化学成分及产品形状
组别
序号
牌号
代号
化学成分（质量）%
杂质总和
Ni+Co
Fe
Mn
Zn
Pb
Al
Si
P
S
C
Mg
Bi
As
Sb
Cu
-
锌白铜
12
18-18锌白铜
BZn18-18
（C75200）
16.5-19.5
0.25
0.50
余量
0.05
-
-
-
--
-
-
-
-
-
63.5-66.5
-
13
18-26锌白铜
BZn18-26
（C77000）
16.5-19.5
0.25
0.50
余量
0.05
-
-
-
--
-
-
-
-
-
53.5-56.5
-
14
15-20锌白铜
BZn15-20
13.5-16.5
0.5
0.3
余量
0.02
-
0.2
0.01
0.01
0.03
0.05
0.002
0.01
0.002
62.0-65.0
0.9
15
15-21-1.8加铅锌白铜
BZn15-21-1.8
14.0-16.0
0.3
0.5
余量
1.5-20
-
0.15
-
--
-
-
-
-
-
60.0-63.0
0.9
16
15-24-1.5加铅锌白铜
BZn15-24-1.5
12.5-15.5
0.25
0.05-0.5
余量
1.4-1.7
-
0.02
0.005
-
-
-
-
-
58.0-60.0
0.75
a）铋、锑和砷可不分析，但供方必须保证不大于界限值；
②特殊用途的B19白铜带，可供应硅含量不大于0.05%的材料；
③BMn3-12合金、作热电偶用的BMn43-0.5合金，为保证电学性能，对规定有最大值和最小值的成分，允许略微超出表4的规定；
④Cu+所列出的元素总和≥99.5%；
1.3品种和状态
铜及其合金加工材按其外形分为板材、带材、箔材、排材、管材、棒材、线材和型材等八种品种（俗称八大类）。
一般来讲，当带材的厚度小于0.1毫米时称为箔材（我国海关称厚度小于0.15毫米为箔材），棒材和线材的划分除了直条和卷盘外，通常将直径小于5毫米的卷盘状称为线材，而以直条供应的称为小棒。
状态及表示方法
加工铜及其合金习惯上是以轧制或拉拔的冷变形量的大小来规定和表示其材料的状态。
对可热处理的铜合金，为补救这一情况，对外制定了一套标准代码，对每一种状态都作了标准化说明。
表5中国有色金属加工产品状态名称及代号
名称
采用的汉字及汉字拼音
代号
汉字
汉语拼音
热加工
热
RE
R
退火（焖火）
焖（软）
MEN
M
淬火
淬
CUI
C
淬火后冷轧（冷作硬化）
粹、硬
CUIYING
CY
淬火（自然时效）
硬、自
CUIXI
CZ
淬火（人工时效）
淬、时
CUISHI
CS
硬
硬
YING
Y
3/4硬、1/2硬、1/3硬、1/4硬
硬
YING
Y1、Y2、Y3、Y4
特硬
特
TE
T
淬火后冷轧、人工时效
淬、硬、时
CUIYINGSHI
CYS
热加工、人工时效
热、时
RESHI
RS
淬火、自然时效，冷作硬化
淬、自、硬
CUIZIYING
CZY
淬火、人工时效、冷作硬化
淬、时、硬
CUISHIYING
CSY
2、我国铜加工工业的现状
2.1重复建设现状有所遏制，生产能力增长过快。
改革开放以来，我国经济发展驰入快车道，国民经济的高速发展，促使了对铜加工材的巨大需求。
市场需求及经济利益的驱动，促使各地纷纷上项目、建工厂。
表现在“七五”末到“八五”间盲目上项目，低水平重复建设现象严重，铜加工材的产能从1990年的78万吨锰增到1995年的252万吨。
企业数量也快速从500多家增长到1000多家。
“九五”期间，特别是后期，国家相继出台了一些产业政策和法规，如“当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录”、“当前工商领域固定资产投资重点”以及“淘汰落后生产能、工艺和产品目录”、”工商领域制止重复建设目录”等有效地制止铜加工业的重复建设。
使生产能力的增长明显趋缓。
1999年底仅比1995年增加了3.5万吨。
可进入21世纪以后，特别是近几年，各地由于地方经济发展，利益的驱动，各部门、各地区对国家政策宏观指导文件执行不力，又上了不少项目。
有些大项目体现了技术进步是发展的需要，但过多的大项目建设也促使产能过剩、利用率的下降。
与此同时，各地中小企业纷纷相继进行技术改造，进一步扩大产能，还有不少地方低水平的重复建设又有所抬头，也进一步增大了产能。
2008年全国铜材产量达748.59万吨，同比增长19.05％，进一步巩固了在世界范围内的大国地位，已连续六年居世界第一位，产量已占世界总产量的二分之一；2008年产量之所以再创历史新高，是因为中国国民经济快速发展，为铜材生产提供了宽广的市场，主要铜材产地仍然是浙江、江苏、广东等沿海地区；全国铜带材总消费量达790.33万吨，成为世界上最大的铜材市场。
随着世界经济危机漫延，2009年中国铜材产量将明显下滑。
中国铜材产量、主要产区及2008年全国前12位铜板带生产企业产量分别是表6、7、8。
表6中国铜加工材产量与消费量（万吨）
项目
2000年
2001年
2002年
2003年
2004年
2005年
2006年
2007年
2008年
2009年1~2月同比增长%
产量
159.7
185.8
251.2
319.5
416.5
466.8
532.4
628.8
748.59
6.79
进口量
73.7
74.1
91.8
105.6
119.5
118.7
109.2
105.3
93.49
-48.54
出口量
13.7
12.4
11.2
23.3
39.0
46.4
55.9
49.9
51.75
-38.54
消费量
219.7
247.5
325.8
401.8
497.0
539.1
585.7
619.3
790.33
表7中国铜材产地产量（万吨）
序号
地区名称
2007年产量
同期比%
2008年产量
同期比%
2009年1~2月同比增长%
1
江苏
143.59
29.48
139.21
-3.04
15.83
2
浙江
138.49
2.89
151.16
9.15
-5.86
3
广东
95.7
14.15
113.25
18.34
-32.08
4
江西
55.80
112.90
108.73
94.83
39.14
5
安徽
43.08
13.45
56.76
31.76
41.64
6
河南
40.07
18.03
43.52
6.92
-21.57
7
天津
22.47
101.02
26.47
17.81
32.54
8
辽宁
17.34
11.94
18.92
9.09
60.26
9
上海
14.61
9.97
14.15
-3.11
7.69
10
山东
14.68
22.81
17.38
18.37
60.40
总计
628.80
24.14
748.59
19.05
6.79
表808年国内大型铜加工企业铜板带材产量（吨）
企业
名称
精诚铜业
中铝洛铜
五星集团
宁波兴业
中铝上铜
安徽鑫科
金田铜业
沈阳星海
大沥华鸿
广铜
山西春雷
菏泽广源
08年
总产量
72824
65920
55000
44031
38476
38109
30891
30632
27000
24000
17200
15000
2.2一些铜加工材产品尚不能满足国民经济发展需要，进口量还很大
我国铜加工业生产能力大，但利用率低，产品满足不了国民经济发展的需要，主要是由产品结构、技术结构等不合理造成的。
首先是我国铜加工业小型企业多、规模小、能够投入到技术改造的资金少，只能生产档次不高的普通铜加工材产品，而这些产品的市场需求增长不快，特别是随着各方面的技术进步，日益显现出这些普通加工产品生产能力过剩较多；其次，国民经济发展需求的高技术含量、高精度、高质量产品，由于其工业技术、装备水平等要求高，相对投资又较大，许多企业承担不了，因而造成了要大量进口的局面；第三是由于我国的铜加工材产品质量水平不高，许多用户、尤其是三资企业采用进料或来料加工的方式，大量进口铜加工材，而其产品大多销售到国内的企业。
表9中国铜加工材进出口量（万吨）
项目
2001年
2002年
2003年
2004年
2005年
2006年
2007年
2008年
2009年1~2月同比增长%
板带进口
16.3
20.2
23.7
27.3
27.3
27.0
24.3
20.00
-63.52
板带出口
2.0
2.7
3.1
4.3
5.0
4.9
3.89
3.86
-64.82
管材进口
4.7
3.5
3.2
3.3
3.2
3.1
3.34
3.04
-19.56
管材出口
1.8
2.6
5.3
9.8
13.1
17.6
18.4
21.77
-26.25
棒型进口
10.1
10.6
10.5
12.4
12.0
11.2
10.3
9.10
-49.82
棒型出口
0.3
0.7
0.7
1.4
1.2
0.96
0.98
0.83
-52.15
线材进口
29.2
38.6
43.0
45.2
28.4
33.2
32.6
31.7
-39.48
线材出口
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