铜是人类最早使用的金属。早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,并用获取的铜制造武器、式具和其他器皿,铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。铜是一种存在于地壳和海洋中的金属。铜在地壳中的含量约为0.01%,在个别铜矿床中,铜的含量可以达到3%~5%。自然界中的铜,多数以化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石,开采出来的铜矿石,经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。是唯一的能大量天然产出的金属,也存在于各种矿石(例如黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、赤铜矿和孔雀石)中,能以单质金属状态及黄铜、青铜和其他合金的形态用于工业、工程技术和工艺上。
铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。铜是一种红色金属,同时也是一种绿色金属。说它是绿色金属,主要是因为它熔点较低,容易再熔化、再冶炼,因而回收利用相当地便宜。古代主要用于器皿、艺术品及武器铸造,比较有名的器皿及艺术品如司母戊鼎、四羊方尊。
铜密度的定义:铜的质量与铜体积的比值就叫作铜密度。
铜密度符号和单位:通常用“ρ”(读做rōu)表示,单位为g/cm3,正确读法是克每立方厘米。还有一种不常用的单位是kg/dm3,读作千克每立方分米。它们之间的换算关系:lg/cm3=1kg/dm3=103kg/m3。
铜密度的公式:
1.铜密度的公式:ρ=m/V,ρ=dm/dV(ρ表示密度、m表示质量、V表示体积)
2.铜密度公式变形:V=m/ρ,m=ρV,m=∫ρ(V)dV。
3.质量m可以用天平测量,液体和形状不规则的固体的体积v可以用量筒或量杯测量。
4.物质的密度是一定的,它不随体积和质量的变化而变化,不同牌号的铜密度也是不随体积变化而变化的。
纯铜密度、黄铜密度、青铜密度、白铜密度:
1.纯铜,无氧铜的密度是8.9(g/cm3),磷脱氧铜的密度是8.89(g/cm3)。
2.加工黄铜的密度是8.5-8.8(g/cm3),铸造黄铜的密度是7.7-8.55(g/cm3)。
3.加工青铜的密度是7.5-8.9(g/cm3),铸造青铜的密度是7.45-9.54(g/cm3)。
4.白铜的密度是8.4-8.9(g/cm3)。
纯铜
纯铜:中国俗称‘紫铜’,日本与台湾俗称‘红铜’。
红铜即纯铜,又名紫铜,纯铜密度为8.96,熔点为1083℃。具有很好的导电性和导热性,塑性极好,易于热压和冷压力加工,大量用于制造电线、电缆、电刷、电火花专用电蚀铜等要求导电性良好的产品。
因呈紫红色而得名。它不一定是纯铜,有时还加入少量脱氧元素或其他元素,以改善材质和性能,因此也归入铜合金。中国紫铜加工材按成分可分为:普通紫铜(T1、T2、T3、T4)、无氧铜(TU1、TU2和高纯、真空无氧铜)、脱氧铜(TUP、TUMn)、添加少量合金元素的特种铜(砷铜、碲铜、银铜)四类。
黄铜
黄铜:铜锌合金。
以锌作主要添加元素的铜合金,具有美观的黄色,统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。含锌低於36%的黄铜合金由固溶体组成,具有良好的冷加工性能,如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳,俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在36~42%之间的黄铜合金由和固溶体组成,其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。
白铜
白铜:铜、钴、镍合金。
以镍为主要添加元素的铜合金。铜镍二元合金称普通白铜;加有锰、铁、锌、铝等元素的白铜合金称复杂白铜。工业用白铜分为结构白铜和电工白铜两大类。结构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好,色泽美观。这种白铜广泛用於制造精密机械、化工机械和船舶构件。电工白铜一般有良好的热电性能。锰铜、康铜、考铜是含锰量不同的锰白铜,是制造精密电工仪器、变阻器、精密电阻、应变片、热电偶等用的材料。
青铜
青铜:铜锡合金
原指铜锡合金,后除黄铜、白铜以外的铜合金均称青铜,并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。锡青铜的铸造性能、减摩性能好和机械性能好,适合於制造轴承、蜗轮、齿轮等。铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高,耐磨性和耐蚀性好,用於铸造高载荷的齿轮、轴套、船用螺旋桨等。铍青铜和磷青铜的弹性极限高,导电性好,适於制造精密弹簧和电接触元件,铍青铜还用来制造煤矿、油库等使用的无火花工具。
铜的吸收
一般情况下,铜的摄入量婴幼儿期为0.4~1.0mg/日,成人为1.5~3.omg/日,吸收率30~40%。胃、十二指肠和小肠上部是铜的主要吸收部位,其肠吸收是主动吸收过程。膜内外铜离子的转运体为ATP酶,依靠天冬氨酸残基磷酸化供能,能将主动吸收的铜与门静脉侧枝循环中的白蛋白结合,运至肝脏进一步参与代谢。
在人体的应用
铜是人体健康不可缺少的微量营养素,对于血液、中枢神经和免疫系统,头发、皮肤和骨骼组织以及脑子和肝、心等内脏的发育和功能有重要影响。铜主要从日常饮食中摄入。世界卫生组织建议,为了维持健康,成人每公斤体重每天应摄入0.03毫克铜。孕妇和婴幼儿应加倍。缺铜会引起各种疾病,可以服用含铜补剂和药丸来加以补充。
铜在人体内含量约100~150mg,血清铜正常值100~120μg/dl,是人体中含量位居第二的必需微量元素。含铜的酶有酪氨酸酶、单胺氧化酶、超氧化酶、超氧化物歧化酶、血铜蓝蛋白等。铜对血红蛋白的形成起活化作用,促进铁的吸收和利用,在传递电子、弹性蛋白的合成、结缔组织的代谢、嘌呤代谢、磷脂及神经组织形成方面有重要意义。
铜缺乏可引起如下疾病:
1.贫血
一般最常见的临床表现为头晕、乏力、易倦、耳鸣、眼花。皮肤黏膜及指甲等颜色苍白,体力活动后感觉气促、心悸。严重贫血时,即使在休息时也出现气短和心悸,在心尖和心底部可听到柔和的收缩期杂音。
2.骨骼改变
临床表现为骨质疏松,易发生骨折。
3.铜与冠心病
4.铜与白癜风病
5.女性不孕症
利用铜制品的相关属性来生产铜制品
1、导线的线心:用铜做导线即是导体,导体的性质是具有导电性。
2、各种电器中的散热器:散热器的作用是用来散热的,所以利用的是铜的导热性。
3、各种装饰的铜箔:能制成各种形状铜箔,这是利用了铜的延展性。
铜及其合金加工材
板材、带材、箔材、排材、管材、棒材、线材和型材
铜工艺品
铜工艺品是一种手工艺的产品,即通过手工将原料或半成品加工而成的产品,是对一组价值艺术品的总称。铜工艺品来源与生活,却又创造了高于生活的价值。
铜乐器
铜管乐器:是一种将气流吹进吹嘴之后,造成嘴唇振动的乐器。
青铜乐器:是夏商周三代音乐文化中最具代表性、最重要的历史遗存。青铜乐器主要有铜铃、钲、铙、鎛、编甬钟、编钮钟等。
水洗、除尘、药洗、涂层要得当。铜制品大部分都需要进行清洁处理,主要是除掉铜制品上的污垢,如土斑、锈斑、油垢、汗渍等,因为这些东西不但损害铜制品,还可能对身体不好。
1、除尘:笨重铜制品可利用吸尘器清除铜制品上的灰尘要用软布、软毛刷、软毛掸子等。对体积较大、笨重且不规则的铜制品,可采用吸尘器等机械进行除尘;对有镂空结构或缝隙的铜制品,在吸尘的同时也可以使用高压气泵,将吸尘器不易吸除的尘土吹落。
2、药洗:倍半碳酸钠洗去青铜病要经常观察青铜制品的变化,一旦发现青铜病症发生,要及时处理,可以使用倍半碳酸钠(5%碳酸钠+碳酸氢钠)清洗;遇到一些锈腐严重的铜制品,以及混有其他杂物的铜制品,应请专业人员进行清洗。
3、涂层:涂层有机硅比涂石蜡好干净的铜制品,传统保存方法是涂上一层石蜡,但这样容易堆积灰尘,就不美观了。对此,可在铜制品上涂一层有机硅将其密封,这样能更有效地防止有害气体、灰尘。总的来说,存放和陈列古玩的房间要保持干净,保持空气清洁;同时注意远离厕所、污水坑、锅炉房、煤厂等易产生污染与灰尘的地方;最后室内最好用暖气设备取暖,暖气片要远离铜制品收藏柜。