① 亞硫酸氫鈉是阻垢劑嗎
不是。阻垢劑主要成分有磷磺酸等。
亞硫酸氫鈉,是一種無機化合物,化學式為NaHSO3,為白色結晶性粉末,有二氧化硫的不愉快氣味,主要用作漂白劑、防腐劑、抗氧化劑、細菌抑制劑。
2017年10月27日,世界衛生組織國際癌症研究機構公布的致癌物清單初步整理參考,亞硫酸氫鹽在3類致癌物清單中。[2]
中文名
亞硫酸氫鈉
外文名
Sodium Hydrogen Sulfite
別名
酸式亞硫酸鈉
化學式
NaHSO3
分子量
104.061
基本信息
分子式:NaHSO3
分子量:104.0609
CAS號:7631-90-5
EINECS號:231-673-0
理化性質
密度:1.48g/cm3
熔點:150℃
外觀:白色結晶性粉末。有二氧化硫的氣味。具不愉快味
溶解性:易溶於水,水溶液呈酸性,難溶於醇[1]
計算化學數據
疏水參數計算參考值(XlogP):無
氫鍵供體數量:1
氫鍵受體數量:4
可旋轉化學鍵數量:0
互變異構體數量:0
拓撲分子極性表面積:79.6
重原子數量:5
表面電荷:0
復雜度:33.9
同位素原子數量:0
確定原子立構中心數量:0
不確定原子立構中心數量:0
確定化學鍵立構中心數量:0
不確定化學鍵立構中心數量:0
共價鍵單元數量:2[1]
毒理學數據
急性毒性:LD50:2000mg/kg(大鼠經口)。[1]
用途
主要用作漂白劑、防腐劑、抗氧化劑、細菌抑制劑。
急救措施
皮膚接觸:立即脫去污染的衣著,用大量流動清水沖洗。就醫。
眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鍾。就醫。
吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。
食入:飲足量溫水,催吐。就醫。
消防措施
危險特性:具有強還原性。接觸酸或酸氣能產生有毒氣體。受高熱分解放出有毒的氣體。具有腐蝕性。
有害燃燒產物:氧化硫、氧化鈉。
滅火方法:消防人員必須穿全身耐酸鹼消防服。滅火時盡可能將容器從火場移至空曠處。然後根據著火原因選擇適當滅火劑滅火。
泄露應急處理
隔離泄漏污染區,限制出入。建議應急處理人員戴防塵口罩,穿防酸服。不要直接接觸泄漏物。
小量泄漏:避免揚塵,小心掃起,收集於乾燥、潔凈、有蓋的容器中。
大量泄漏:收集回收或運至廢物處理場所處置。
防護措施
工程式控制制:密閉操作,局部排風。
呼吸系統防護:空氣中粉塵濃度超標時,必須佩戴自吸過濾式防塵口罩。緊急事態搶救或撤離時,應該佩戴空氣呼吸器。
眼睛防護:戴化學安全防護眼鏡。
身體防護:穿橡膠耐酸鹼服。
手防護:戴橡膠耐酸鹼手套。
其他防護:工作場所禁止吸煙、進食和飲水,飯前要洗手。工作完畢,淋浴更衣。保持良好的衛生習慣。
操作處置與儲存
操作注意事項:密閉操作,局部排風。防止粉塵釋放到車間空氣中。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩,戴化學安全防護眼鏡,穿橡膠耐酸鹼服,戴橡膠耐酸鹼手套。避免產生粉塵。避免與氧化劑、酸類、鹼類接觸。配備泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲存注意事項:儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。防止陽光直射。包裝密封。應與氧化劑、酸類、鹼類分開存放,切忌混儲。不宜久存,以免變質。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。
是一種酸式鹽,1.用於棉織物及有機物的漂白; 2.在染料、造紙、製革、化學合成等工業中用作還原劑; 3.醫葯工業用於生產安乃近和氨基比林的中間體;4.食用級產品用作漂白劑、防腐劑、抗氧化劑; 5.用於含鉻廢水的處理,並用作電鍍添加劑。
阻垢劑(scale inhibitor):是具有能分散水中的難溶性無機鹽、阻止或干擾難溶性無機鹽在金屬表面的沉澱、結垢功能,並維持金屬設備有良好的傳熱效果的一類葯劑。
阻垢劑能除去垢和阻止水垢的形成,提高熱交換效率,減少電能或減少燃料的消耗;水處理還可減少排污,提高水的利用率,一般可節約60%以上,符合我國節能減排的新政策。[1]
中文名
阻垢劑
外文名
scale inhibitor
功能特性
適用於各種膜管材料
部分
鰲合、分散和晶格畸
政策支持
節能減排
作用機理
從作用機理上來講,阻垢劑的作用螯合增溶作用、凝聚與分散作用、靜電斥力作用、晶體畸變作用四部分。[1]且在實驗室評定試驗中,分散作用是鰲合作用的補救措施,晶格畸變作用是分散作用的補救措施。
螯合作用
由中心離子和某些合乎一定條件的同一多齒配位體的兩個或兩個以上配位原子鍵合而成的具有環狀結構的配合物的過程稱為螯合作用。鰲合作用的結果是使得成垢陽離子(如ca2+,Mg2+等)與螯合劑作用生成穩定的螯合物,從而阻止其與成垢陰離子(如 CO3 2-,SO42-,PO43-,和SiO32- 等)的接觸,使得成垢的幾率大大下降。[1]螯合作用是按化學計量進行的,如1個EDTA分子鰲合1個二價金屬離子。
螯合劑的鰲合能力可用鈣螯合值來表示。通常商品水處理劑的螯合能力(以下各葯劑活性組分質量分數均為50%,螯合能力以CaCO3計):氨基三亞甲基膦酸(ATMP)—300 mg/g;二乙烯三氨五亞甲基膦酸(DTPMP)—450 mg/g;乙二胺四乙酸(EDTA)—15om歲g;羥基亞乙基二膦酸(HEDP)—45om擴g。摺合算來,1 mg螯合劑只能螯合不足0.5 mgCaCO3垢。若需將總硬為smm0FL的鈣鎂離子穩定在循環水系統中,所需的螯合劑為l000m/L,這種投加量在經濟上是無法承受的。由此可見,阻垢劑螯合作用的貢獻只是其中很小一部分。但在中低硬度水中,起重要作用的仍是阻垢劑的螯合作用。
分散作用
分散作用的結果是阻止成垢粒子間的相互接觸和凝聚,從而可阻止垢的生長。[1]成垢粒子可以是鈣、鎂離子,也可以是由千百個CaCO3和MgCO3分子組成的成垢顆粒,還可以是塵埃、泥沙或其他水不溶物。分散劑是具有一定相對分子質量(或聚合度)的聚合物,分散性能的高低與相對分子質量(或聚合度)的大小密切相關。聚合度過低,則被吸附分散的粒子數少,分散效率低;聚合度過高,則被吸附分散的粒子數過多,水體變渾濁,甚至形成絮體(此時的作用與絮凝劑相近)。與螯合作用相比,分散作用是高效的。實驗表明,1 mg分散劑可使10一100 mg的成垢粒子穩定存在於循環水中,在中高硬度水中,阻垢劑的分散功能起主要作用。
晶格畸變作用
當系統的硬度、鹼度較高,所投入的鰲合劑、分散劑不足以完全阻止它們析出的時候,它們就不可避免地析出。如果沒有分散劑的存在,垢的生長將服從晶體生長的一般規律,[1]所形成的垢堅固地附著在熱交換器表面上。如果有足量的分散劑的存在,由於成垢粒子(由成百上千個CaCO3分子組成)被分散劑吸附、包圍,阻止了成垢粒子在其規則的晶格點陣上排列,從而使所生成的污垢松軟、易被水流的沖刷而帶走。
分類
按照阻垢劑的聚合成份,可將其分為天然聚合物阻垢劑和合成聚合物阻垢劑兩大類.而合成聚合物阻垢劑又可進一步分成羧酸類聚合物阻垢劑、磺酸類聚合物阻垢劑、含磷聚合物阻垢劑和環境友好型阻垢劑4種。[2]
有機
膦系列阻垢劑
ATMP具有良好的螯合、低限抑制及晶格畸變作用。可阻止水中成垢鹽類形成水垢,特別是碳酸鈣垢的形成。ATMP在水中化學性質穩定,不易水解。在水中濃度較高時,有良好的緩蝕效果。
HEDP是一種有機膦酸類阻垢緩蝕劑,能與鐵、銅、鋅等多種金屬離子形成穩定的絡合物,能溶解金屬表面的氧化物。在250℃下仍能起到良好的緩蝕阻垢作用,在高pH下仍很穩定,不易水解,一般光熱條件下不易分解。耐酸鹼性、耐氯氧化性能較其它有機膦酸(鹽)好。
EDTMPS是含氮有機多元膦酸,屬陰極型緩蝕劑,與無機聚磷酸鹽相比,緩蝕率高3~5倍。能與水混溶,無毒無污染,化學穩定性及耐溫性好,在100℃下仍有良好的阻垢效果。EDTMPS在水溶液中能離解成8個正負離子,因而可以與多個金屬離子螯合,形成多個單體結構大分子網狀絡合物,鬆散地分散於水中,使鈣垢正常結晶被破壞。EDTMPS對硫酸鈣、硫酸鋇垢的阻垢效果好。
EDTMPA具有很強的螯合金屬離子的能力,與銅離子的絡合常數是包括EDTA在內的所有螯合劑中最大的。EDTMPA為高純試劑且無毒,在電子行業可作為半導體晶元的清洗劑用於製造集成電路;在醫葯行業作放射性元素的攜帶劑,用於檢查和治療疾病;EDTMPA的螯合能力遠超過EDTA和DTPA,幾乎在所有使用EDTA作螯合劑的地方都可用EDTMPA替代。
有機膦酸鹽阻垢劑
ATMP·Na4
是ATMP的中性鈉鹽,可阻止水中成垢鹽類形成水垢,特別是碳酸鈣垢的形成。 ATMP·Na4適用於火力發電廠、煉油廠的循環冷卻水、油田回注水系統。ATMP·Na4對於其他一些添加劑也有很好的相容性。ATMP·Na4特別適用於中性到酸性配方中,無氨味產生。
ATMP·Kx是ATMP的部分鉀鹽溶液,相對於等量的鈉鹽,ATMP·Kx具有更高的溶解度,可阻止水中成垢鹽類形成水垢,特別是碳酸鈣垢的形成。ATMP·Kx尤其適用於油田回注水系統。
HEDP·Na4廣泛應用於電力、化工、冶金、化肥等工業循環冷卻水、低壓鍋爐、油田注水及輸油管線的阻垢和緩蝕。
聚羧酸類阻垢分散劑
PAAS無毒,易溶於水,可在鹼性和中濃縮倍數條件下運行而不結垢。PAAS能將碳酸鈣、硫酸鈣等鹽類的微晶或泥沙分散於水中不沉澱,從而達到阻垢目的。
AA/AMPS為丙烯酸與2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)共聚而成。由於分子結構中含有阻垢分散性能好的羧酸基和強極性的磺酸基,能提高鈣容忍度,對水中的磷酸鈣、碳酸鈣、鋅垢等有顯著的阻垢作用,並且分散性能優良。與有機膦復配,增效作用明顯。特別適合高pH、高鹼度、高硬度的水質,是實現高濃縮倍數運行的最理想的阻垢分散劑之一。共聚物類阻垢劑作為水處理葯劑, 具有品種繁多, 合成方法較成熟, 適用水質范圍寬, 低毒無公害等優點, 是一類極具發展前途的綠色阻垢劑。[3]
PESA是一種無磷、非氮的「綠色」環保型多元阻垢緩蝕劑。PESA對水中的碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、氟化鈣和硅垢有良好的阻垢分散性能,阻垢效果優於常用有機膦類阻垢劑。PESA與膦酸鹽復配具有良好的協同增效作用。同時PESA具有一定的緩蝕作用,是一種多元阻垢劑。與其他葯劑復配可以形成性能較好的低磷或無磷緩蝕阻垢劑, 因而有著十分廣闊的應用前景。[3]
PASP為水溶性聚合物,是一種新型綠色水處理劑,具有無磷、無毒、無公害和可完全生物降解的特性。對離子有極強的螯合能力,具有緩蝕與阻垢雙重功效,對碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、磷酸鈣等成垢鹽類具有良好的阻垢效果,對碳酸鈣的阻垢率可達80%。
復合阻垢劑
鍋爐專用緩蝕阻垢劑
是由有機膦酸和聚羧酸等高聚物組成的復合品,具有很高的緩蝕和阻垢性能,其耐溫性特別好,可有效地應用於低壓鍋爐的爐內水處理。
熱網專用阻垢劑
主要由高效分散劑、酚羥基、磺酸基團等組成,對水中的碳酸鈣、硫酸鈣等成垢因子具有晶格畸變作用,使垢不易牢固地吸附在器壁上,鬆散地分散在水中,顯示出優良的阻垢作用。
緩蝕阻垢劑
由有機膦酸、聚羧酸、碳鋼緩蝕劑等組成,對水中的碳酸鈣、磷酸鈣等均有很好的螯合分散作用並且對碳鋼具有良好的緩蝕效果,主要用於鋼鐵廠循環冷卻水系統的緩蝕阻垢,其緩蝕效果好、阻垢力強。
緩蝕阻垢劑
由有機膦酸、聚羧酸、碳鋼緩蝕劑及銅緩蝕劑復配而成,對水中的碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣等均有很好的螯合分散作用並且對碳鋼、銅具有良好的緩蝕效果。
本品主要由多種有機膦羧酸、聚羧酸、含磺酸鹽共聚物、緩蝕劑、特殊界面活性劑等組成,適用於循環水中Ca2++鹼度要求達到1500 ppm的高濃縮倍率的循環冷卻水系統。
RO阻垢劑
反滲透阻垢劑、分散劑是一種高效阻垢分散劑,特別適用於反滲透給水中鋇、鍶含量高,硫酸鋇、硫酸鍶結垢傾向嚴重的反滲透系統。它可以在結垢物質很寬的濃度范圍內有效地阻止結垢的發生。在反滲透系統(RO)、納濾系統(NF)或超濾系統(UF)中使用反滲透阻垢劑。反滲透膜結垢是制約RO 在水處理推廣應用的關鍵因素。膜系統一旦大面積結垢,清洗膜和更換反滲透膜是唯一的解決辦法。[4]
專用阻垢劑
苯駢三氮唑鈉(BTA):
BTA(Na)可以吸附在金屬表面形成一層很薄的膜,保護銅及其它金屬免受大氣及有害介質的腐蝕;BTA(Na)在循環冷卻水系統中可與多種阻垢劑、殺菌滅藻劑配合使用,對循環冷卻水系統緩蝕效果良好,在循環水中用量為2-4mg/L。BTA(Na)也可以作為銅銀的防變色劑、汽車冷卻液、潤滑油添加劑。
巰基苯駢噻唑鈉(MBT):
MBT(Na)可以作為循環冷卻水系統中的銅緩蝕劑。MBT(Na)緩蝕作用主要依靠和金屬銅表面上的活性銅原子或銅離子產生一種化學吸附作用;或進而發生螯合作用從而形成一層緻密而牢固的保護膜,使銅材設備得到良好的保護,使用量一般為4mg/L,MBT(Na)也可以用作增塑劑、酸性鍍銅光度劑等使用。
甲基苯駢三氮唑(TTA):
TTA 可以作為有色金屬銅和銅合金的緩蝕劑,對黑色金屬也有緩蝕作用。TTA吸附在金屬表面形成一層很薄的膜,保護銅及其它金屬免受大氣及水中有害介質的腐蝕。本品成膜更均勻,和巰基苯駢噻唑鈉復合使用效果更佳。TTA用醇或鹼溶解後加入到循環水中,水中本品濃度為2—10mg/L,若水系統中的有色金屬已嚴重腐蝕,可以按正常濃度5—10倍加入本品以使系統迅速鈍化。
濃縮阻垢劑
濃縮阻垢劑就是把以上出現的類型的阻垢劑再經過針對企業運營情況的實驗分析進行濃縮得出的復合配方的阻垢劑。濃縮阻垢劑的特點就是:1、效率更高;2、使用更方便;3、用量更小;4、更節約經濟;5、節省人力;6、節省倉儲空間;7、更加安全。
無磷阻垢劑
無磷阻垢劑可適用於不同水源,該產品採用無磷聚合物及分散性高分子聚合物來防止硬度及氧化鐵沉積。是一種高效能的液體阻垢分散劑,有效控制碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鍶結垢,碳酸鈣的LSI高達+3.0尚不致結垢。可用於控制膜分離系統結垢沉澱及減少微粒堵塞。
注意事項
無毒,吸入:轉移至新鮮空氣處,如出現呼吸短促,吸氧,症狀持續惡化,立即就醫。皮膚接觸:立即脫掉污染的衣服和鞋子,用大量的水沖洗。眼睛接觸:用洗眼器沖洗至少15分鍾,如果眼部刺激持續或惡化,給予醫療護理,脫下隱形眼鏡。食入:沒有醫生的建議,不要催吐。切勿給失去知覺者餵食,如有必要送醫治療。
展望
根據可持續發展的戰略, 綠色化無疑是 21 世紀阻垢劑的發展方向。因此, 今後的工作應當圍繞性能、經濟、環境三大目標, 在進一步完善現有產品, 提高質量的基礎上,應加強機理研究和復配研究, 降低成本, 減小污染;加快具有我國資源優勢的鉑系、鎢系水處理劑的研究及推廣應用; 在新產品的合成方面, 必須突破現有思路, 積極利用綠色化學技術, 首先將目標分子綠色化, 採用清潔工藝, 合成無磷、非氮、不含有毒物質、易於生物降解。
亞硫酸氫鈉的物理和化學性質
亞硫酸氫鈉 分子式:NaHSO3
分子量:104.06
產品的理化性質 成品為白色單斜晶體式粉末,濕時帶有強烈的SO2氣味。乾燥後無其它氣味,相對密度1.48極易溶於水,加熱時易分解,微溶於乙醇,水溶性呈酸性,還原性較強,在空氣中易被氧化。
1.與鹼作用:NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O
2.與酸作用:2NaHSO3+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2SO2
3.與氧化劑作用:Cl2+NaHSO3+H2O=NaCl+H2SO4+HCl
② 銅合金都有哪些應用領域
銅合金應用:
一、電氣工業
1、電力輸送
力輸送中需要大量消耗高導電性的銅,主要用於動力電線電纜、匯流排、變壓器、開關、接插元件和聯接器等。
在電線電纜的輸電過程中,由於電阻發熱而白白浪費電能。從節能和經濟的角度考慮,目前世界上正在推廣""最佳電纜截面""標准。過去流行的標准,單純地從降低一次安裝投資的角度出發,為了盡量減小電纜截面,以在設計要求的額定電流下,不至出現危險過熱,來確定電纜的最低允許尺寸。按這種標准鋪設的電纜,雖然安裝費低了;但是在長期使用過程中,電阻能耗卻比較大。""最佳電纜截面""標准,則兼顧一次安裝費用和電能消耗這兩個因素,適當放大電纜尺寸,以達到節能和最佳綜合經濟效益的目的。按照新的標准,電纜截面往往要比老標准加大一倍以上,可以獲得50%左右的節能效果。
我國在過去一段時間內,由於鋼供不應求,考慮到鋁的比重只有銅的30%,在希望減輕重量的架空高壓輸電線路中曾採取以鋁代銅的措施。地下電纜。在這種情況下,鋁與銅相比,存在導電性差和電纜尺寸較大的缺點,而相形見絀。
同樣的原因,以節能高效的銅繞組變壓器,取代舊的鋁繞組變壓器,也是明智的選擇。
2、電機製造
在電機製造中,廣泛使用高導電和高強度的銅合金。主要用銅部位是定子、轉子和軸頭等。在大型電機中,繞組要用水或氫氣冷卻,稱為雙水內冷或氫氣冷卻電機,這就需要大長度的中空導線。
電機是使用電能的大戶,約佔全部電能供應的60%。一台電機運轉累計電費很高,一般在最初工作500小時內就達到電機本易的成本,一年內相當於成本的4~16倍,在整個工作壽命期間可以達到成本的200倍。電機效率的少量提高,不但可以節能;而且可以獲得顯著的經濟效益。開發和應用高效電機,是當前世界上的一個熱門課題。由於電機內部的能量消耗,主要來源於繞組的電阻損耗;因此,增大銅線截面是發展高效電機的一個關鍵措施。和率先開發出來的一些高效電機與傳統電機相比,銅繞組的使用量增加25~100%。美國能源部正在資助一個開發項目,擬採用鑄入銅的技術生產電機轉子。
3、通訊電纜
80年代以來,由於光纖電纜載流容量大等優點,在通訊干線上不斷取代銅電纜,而迅速推廣應用。但是,把電能轉化為光能,以及輸入用戶的線路仍需使用大量的銅。隨著通訊事業的發展,人們對通訊的依賴越來越大,對光纖電纜和銅電線的需求都會不斷增加。
4、住宅電氣線路
隨著我國人民生活水平提高,家電迅速普及,住宅用電負荷增長很快。1987年居民用電量為269.6億度(l度=1千瓦?小時),10後年的1996年猛升到1131億度,增加3.2倍。盡管如此,與發達國家相比仍有很大差距。例如,1995年美國的人均用電量是我國的14.6倍,日本是我國的8.6倍。我國居民用電量今後仍有很大發展。預計從1996年到2005年,還要增長l.4倍。
5、電子工業
電子工業是新興產業,在它蒸蒸日上的發展過程中,不斷開發出鋼的新產品和新的應用領域。它的應用己從電真空器件和印刷電路,發展到微電子和半導體集成電路中。
6、電真空器件
電真空器件主要是高頻和超高頻發射管、波導管、磁控管等,它們需要高純度無氧銅和彌散強化無氧銅。
7、印刷電路
銅印刷電路,是把銅箔作為表面,粘貼在作為支撐的塑料板上;用照相的辦法把電路布線圖印製在銅版上;通過浸蝕把多餘的部分去掉而留下相互連接的電路。然後,在印刷線路板上與外部的連接處沖孔,把分立元件的接頭或其它部分的終端插入,焊接在這個口路上,這樣一個完整的線路便組裝完成了。如果採用浸鍍法,所有接頭的焊接可以一次完成。這樣,對於那些需要精細布置電路的場合,如無線電、電視機,計算機等,採用印刷電路可以節省大量布線和固定迴路的勞動;因而得到廣泛應用,需要消費大量的銅箔。此外,在電路的連接中還需用各種價格低廉、熔點低、流動性好的銅基釺焊材料。
8、集成電路
微電子技術的核心是集成電路。集成電路是指以半導體晶體材料為基片(晶元),採用專門的工藝技術將組成電路的元器件和互連線集成在基片內部、表面或基片之上的微小型化電路。這種微電路在結構上比最緊湊的分立元件電路在尺寸和重量上小成千上萬倍。它的出現引起了計算機的巨大變革,成為現代信息技術的基礎。己開發出的超大規模集成電路,在比小姆指甲還小的單個晶元面積上,能做出的晶體管數目,己達十萬甚至百萬以上。國際著名的計算機公司IBM(國際商業機器公司),己採用銅代替硅晶元中的鋁作互連線,取得了突破性進展。這種用銅的新型微晶元,可以獲得30%的效能增益,電路的線尺寸可以減小到0.12微米,可使在單個晶元上集成的晶體管數目達到200萬個。這就為古老的金屬銅,在半導體集成電路這個最新技術領域中的應用,開創了新局面。
9、引線框架
為了保護集成電路或混合電路的正常工作,需要對它進行封裝;並在封裝時,把電路中大量的接頭從密封體內引出來。這些引線要求有一定的強度,構成該集成封裝電路的支承骨架,稱為引線框架。實際生產中,為了高速大批量生產,引線框架通常在一條金屬帶上按特定的排列方式連續沖壓而成。框架材料占集成電路總成本的1/3~l/4,而且用量很大;因此,必須要有低的成本。
銅合金價格低廉,有高的強度、導電性和導熱性,加工性能、針焊性和耐蝕性優良,通過合金化能在很大范圍內控制其性能,能夠較好地滿足引線框架的性能要求,己成為引線框架的一個重要材料。它是目前銅在微電子器件中用量最多的一種材料。
二、交通工業
1、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)、白鋼以及鎳銅合金(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,銅和銅合金佔2~3%。
軍艦和大部分大型商船的螺旋漿都用鋁青銅或黃銅製造。大船的螺旋漿每支重20~25噸。伊麗莎白皇後號和瑪麗皇後號航母的螺旋漿每支重達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鋼和銅合金。世界上第一艘核動力商船,使用了30噸白銅冷凝管。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復雜,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。大小船隻的船艙內經常用鋼和銅合金來裝飾。甚至木製小船,也最好用鋼合金(通常是硅青銅)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污損影響航行,經常採用包覆銅加以保護;或用刷含銅油漆的辦法來解決。
二次世界大戰中,為御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,盟軍的所有船隻,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英里,重約30噸。
2、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、剎車摩擦片、配電和電力系統、墊圈以及各種接頭、配件和飾件等。其中用鋼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。
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,節省用鋼量;在製造工藝方面,採用高頻或激光焊接銅管,並用鋼釺焊代替易受鉛污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;再加上鋼的耐蝕性好、使用壽命長,銅散熱器的優勢就更明顯。此外,為了環保,大力推廣和發展電動汽車,每輛汽車的用鋼量將成倍增加。
3、鐵路
鐵路的電氣化對銅和銅合金的需要量很大。每公里的架空導線需用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。
4、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採用鋁青銅管材,導航儀表應用抗磁鋼合金,眾多儀表中使用破銅彈性元件等等。
5、輕工業
輕工業產品與人民生活密切相關,品種繁多、五花八門。由於銅具有良好綜合性能,到處可以看到它大顯身手的蹤影。現僅舉數例如下:
6、空調器和冷凍機
空調器和冷凍機的控溫作用,主要通過熱交換器銅管的蒸發及冷凝作用來實現。熱交換傳熱管的尺寸和傳熱性能,在很大程度上決定了整個空調機和製冷裝置的效能和小型化。在這些機器上採用的都是高導熱性能的異型銅管。利用鋼的良好加工性能,開發和生產出帶有內槽和高翅片的散熱管,用於製造空調器、冷凍機、化工及余熱口收等裝置中的熱交換器,可使新型熱交換器的總熱傳導系數提高到用普通管的2~3倍,和用普通低翅片管的1.2~1.3倍,己在國內使用,可節省40%的銅,並使熱交換器體積縮小1/3以上。
7、鍾表
生產的鍾表,計時器和有鍾表機構的裝置,其中大部分的工作部件都用""鍾表黃銅""製造。合金中含1.5-2%的鉛,有良好加工性能,適合於大規模生產。例如,齒輪由長的擠壓黃銅棒切出,平輪由相應厚度的帶材沖出,用黃銅或其它銅合金製作摟刻的鍾表面以及螺絲和接頭等等。大量便宜的手錶用炮銅(錫鋅青銅)製造,或鍍以鎳銀(白銅)。一些著名的大鍾都用鋼和銅合金製作。英國""大笨鍾""的時針用的是實心炮銅桿,分針用的是14英尺長的銅管。
一個現代化的鍾表廠,以銅合金為主要材料,用壓力機和精確的模具加工,每天可以生產一萬到三萬只鍾表,費用很低。
8、造紙
在當前信息萬變的社會里,紙張消費量很大。紙張表面看來簡單,但是造紙工藝卻很復雜,需要通過許多步驟,應用很多機器,包括冷卻器、蒸發器、打漿器、造紙機等等。其中許多部件,如:各種熱交換管、輥輪、打擊棒、半液體泵和絲網等,大部分都用鋼合金製作。
例如,採用的長網造紙機,它要將制好的紙漿噴到快速運動的具有細小網孔(40~60目)的網布上。網布由黃銅和磷青銅絲編織而成,它的寬度很大,一般在20英尺(6米)以上,要求保持完全平直。網布在一系列小的黃銅或銅輥子上運動,當帶著噴附其上的紙漿通過時,濕氣從下面空吸出去。網子同時振動以使紙漿中的小纖維粘結在一起。大型造紙機的網布尺寸很大,可以達到寬26英尺8英寸(8.l米)和長100英尺(30.5米)。濕紙漿不但含水,而且含有造紙過程中使用的化學葯劑,腐蝕性很強。為了保證紙張質量,對網布材料要求很嚴,不但要有高的強度和彈性;而且要抗紙漿腐蝕,銅合金完全可以勝任。
9、印刷
印刷中用銅版進行照相製版。表面拋光的銅版用感光乳膠敏化後,在它上面照相成像。感光後的銅版需加熱使膠硬化。為避免受熱軟化,銅中往往含有少量的銀或砷,以提高軟化溫度。然後,對版子進行腐蝕,形成分布著凹凸點子圖形的印刷表面。
在自動排字機上,要通過黃銅字型塊的編排,來製造版型,這是銅在印刷中的另一個重要用途。字型塊通常用的是含鉛黃銅,有時也用銅或青銅。
10、醫葯
制葯工業中,各類蒸、煮、真空裝置等都用純銅製作。在醫療器械中則廣泛使用鋅白銅。銅合金還是眼鏡架的常用材料等。
三、建築業
由於r銅水管具有美觀耐用、安裝方便、安全防火、衛生保健等諸多優點,使它與鍍鋅鋼管和塑料管相比存在明顯優越的價格性能比。在住宅和公用建築中,用於供水、供熱、供氣以及防火噴淋系統,日益受到人們的青睞,成為當前的首選材料。在發達國家中,銅制供水系統己占很大比重。美國紐約號稱世界第六高樓的曼哈頓大廈,其中僅供水系統一項,就用去銅管6萬英尺(l公里)。在歐洲,飲水用鋼管消耗量很大。英國的飲水用銅管消耗量平均每人每年1.6公斤,日本為0.2公斤。由於鍍鋅鋼管容易銹蝕,許多國家己明令禁用。香港早於1996年1月起禁止使用,上海也於1998年5月起實行。我國在房屋建設中推廣使用銅管道系統,勢在必行。
四、航天
最近發現了一些臨界溫度更高的材料,稱為""高溫超導材料"",它們大多是復合氧化物。較早發現和比較著名的一種是含鉛的銅基氧化物(YB2Cu3O7),臨界溫度為90K,可以在液氮溫度下工作。但還沒有獲得臨界溫度在室溫附近的材料;而且這些材料難於做成大塊物體,它們能通過可保持超導性的電流密度也不夠高。因此,還未能在強電的場合下應用,有待進一步研究開發。
航天技術、火箭、衛星和太空梭中,除了微電子控制系統和儀器、儀表設備以外,許多關鍵性的部件也要用到銅和銅合金。例如:火箭發動機的燃燒室和推力室的內村,可以利用鋼的優良導熱性來進行冷卻,以保持溫度在允許的范圍內。亞里安那5號火箭的燃燒室內襯,用的是銅一銀一結合金,在這個內襯內加工出360個冷卻通道,火箭發射時通入液態氫進行冷卻。
此外,銅合金也是衛星結構中承載構件用的標准材料。衛星上的太陽翼板通常是由銅與其它幾個元素的合金製成的。銅合金屬於金屬材料。