電氣工業(yè)中的應(yīng)用

電力輸送：電力輸送中需要大量消耗高導(dǎo)電性的銅，主要用于動(dòng)力申．線電纜、匯流排、變壓器、開(kāi)關(guān)、接插元件和聯(lián)接器等。在電線電纜的輸電過(guò)程中，由于電阻發(fā)熱而白白浪費(fèi)電能。過(guò)去流行的標(biāo)準(zhǔn)，單純地從降低一次安裝投資的角度出發(fā)，為了盡量減小電纜截面，以在設(shè)計(jì)要求的額定電流下，不至出現(xiàn)危險(xiǎn)過(guò)熱，來(lái)確定電纜的較低允許尺寸。按這種標(biāo)準(zhǔn)鋪設(shè)的電纜，雖然安裝費(fèi)低了；但是在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，電阻能耗卻比較大。按照新的標(biāo)準(zhǔn)，電纜截面往往要比老標(biāo)準(zhǔn)加大一倍以上，可以獲得50%左右的節(jié)能效果。我國(guó)在過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)，由于鋼供不應(yīng)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采取以鋁代銅的措施。目前從環(huán)境保護(hù)考慮，空中輸電線將轉(zhuǎn)為鋪設(shè)地下電纜。在這種情況下，鋁與銅相比，存在導(dǎo)電性差和電纜尺寸較大的缺點(diǎn)，而相形見(jiàn)絀。

電機(jī)制造：在電機(jī)制造中，廣泛使用高導(dǎo)電和高強(qiáng)度的銅合金。主要用銅部位是定子、轉(zhuǎn)子和軸頭等。在大型電機(jī)中，繞組要用水或氫氣冷卻，稱為雙水內(nèi)冷或氫氣冷卻電機(jī)，這需要大長(zhǎng)度的中空導(dǎo)線。電機(jī)是使用電能的大戶，約占全部電能供應(yīng)的60%。一臺(tái)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)累計(jì)電費(fèi)很高，一般在最初工作5 00小時(shí)內(nèi)達(dá)到電機(jī)本易的成本，一年內(nèi)相當(dāng)于成本的4～ 16倍，在整個(gè)工作壽命期間可以達(dá)到成本的200倍。電機(jī)效率的少量提升，不但可以節(jié)能；而且可以獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。開(kāi)發(fā)和應(yīng)用電機(jī)，是當(dāng)前世界上的一個(gè)熱門(mén)課題。由于電機(jī)內(nèi)部的能量消耗，主要來(lái)源于繞組的電阻損耗；因此，增大銅線截面是發(fā)展電機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵措施。近年來(lái)己率先開(kāi)發(fā)出來(lái)的一些電機(jī)與傳統(tǒng)電機(jī)相比，銅繞組的使用量增加25～ 100%。目前，美國(guó)能源部正在資助一個(gè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，擬采用鑄入銅的技術(shù)生產(chǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子。

通訊電纜：80年代以來(lái)，由于光纖電纜載流容量大等優(yōu)點(diǎn)，在通訊干線上不斷取代銅電纜，而迅速推廣應(yīng)用。但是，把電能轉(zhuǎn)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(yè)的發(fā)展，人們對(duì)通訊的依賴越來(lái)越大，對(duì)光纖電纜和銅電線的需求都會(huì)不斷增加。

住宅電氣線路：近年來(lái)，隨著我國(guó)人民生活水平提升，家電迅速普及，住宅用電負(fù)荷增長(zhǎng)很快。如圖6.6所示，1987年居民用電量為 269.6億度（ l度=1千瓦·小時(shí)），10后年的 1996年猛升到 1131億度，增加 3.2倍。盡管如此，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有很大差距。例如，1995年美國(guó)的人均用電量是我國(guó)的14.6倍，日本是我國(guó)的8.6倍。我國(guó)居民用電量今后仍有很大發(fā)展。預(yù)計(jì)從 1996年到2005年，還要增長(zhǎng)l．4倍。

機(jī)械和冶金工業(yè)中的應(yīng)用：幾乎在所有的機(jī)器中都可以找到銅制品部件。除了電機(jī)、電路、油壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中大量用鋼以外，種類繁多用黃銅和青銅制造的傳動(dòng)件和固定件，如齒輪、蝸輪、蝸桿、聯(lián)結(jié)件、緊固件、扭擰件、螺釘、螺母等，比比皆是。幾乎在所有作機(jī)械相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件之間，都要使用減磨銅合金制作的軸承或軸套，特別是萬(wàn)噸級(jí)的大型擠壓機(jī)、鍛壓機(jī)的缸套、滑板幾乎都用青銅制成，鑄件重量可達(dá)數(shù)噸。許多彈性元件，幾乎都選用硅青銅和錫青銅作為材料。焊接工具、壓鑄模具等更離不開(kāi)銅合金，如此等等。

冶金設(shè)備：冶金工業(yè)是消耗電能的大戶，素有"電老虎"之稱。在冶金廠的建設(shè)中通常必須要有一個(gè)依靠銅來(lái)進(jìn)行工作的龐大的輸、配電系統(tǒng)和電力運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備。此外，在火法冶金中，連續(xù)鑄造技術(shù)已占據(jù)主導(dǎo)地位，其中的關(guān)鍵部件一結(jié)晶器，大都采用鉻銅、銀銅等高強(qiáng)度和高導(dǎo)熱性的銅合金。電冶金中的真空電弧爐和電渣爐水冷坩堝使用鋼管材制造，各種感應(yīng)加熱的感應(yīng)線圈都是用銅管或異型銅管繞制而成，內(nèi)中通水冷卻。

合金添加劑：銅是鋼鐵和鋁等合金中的重要添加元素。少量銅（0.2～0.5%）加入低合金結(jié)構(gòu)用鋼中，可以提升鋼的強(qiáng)度及耐大氣和海洋腐蝕性能。在耐蝕鑄鐵和不銹鋼中加入銅，可以進(jìn)一步提升它們的耐蝕性。含銅30%左右的高鎳合金是高強(qiáng)度耐蝕"蒙乃爾合金"，在核工業(yè)中廣泛使用。在許多高強(qiáng)度鋁合金中都含有銅。通過(guò)淬火一時(shí)效熱處理，在合金中析出彌散分布的細(xì)小顆粒，而顯著提升其強(qiáng)度，稱為時(shí)效硬化鋁合金。其中有杜拉鋁或稱硬鋁，它是一種含銅、錳、鎂的鋁合金，是制造飛機(jī)和火箭的重要結(jié)構(gòu)材料。

建筑中的應(yīng)用

管道系統(tǒng)：由于鋼水管具有美觀耐用、安裝方便、防火、衛(wèi)生保健等諸多優(yōu)點(diǎn)，使它與鍍鋅鋼管和塑料管相比存在明顯優(yōu)越的價(jià)格性能比。在住宅和公用建筑中，用于供水、供熱、供氣以及防火噴淋系統(tǒng)，日益受到人們的青睞，成為當(dāng)前的材料。在發(fā)達(dá)國(guó)家中，銅制供水系統(tǒng)己占很大比重。美國(guó)紐約號(hào)稱世界第六高樓的曼哈頓大廈，其中僅供水系統(tǒng)一項(xiàng)，用去銅管6萬(wàn)英尺（l公里）。在歐洲，飲水用鋼管消耗量很大。英國(guó)的飲水用鋼管消耗量平均每人每年1.6公斤，日本為0.2公斤。由于鍍鋅鋼管容易銹蝕，許多國(guó)家己明令禁用。香港早于1996年 1月起禁止使用，上海也于 1998年5月起實(shí)行。我國(guó)在房屋建設(shè)中推廣使用銅管道系統(tǒng)，勢(shì)在必行。

房屋裝修：在歐洲采用鋼板制作屋頂和漏檐已有傳統(tǒng)。北歐國(guó)家中甚至用它作墻面裝飾。銅耐大氣腐蝕性能很好、經(jīng)久耐用、可以回收，它有良好的加工性可以方便地制作成復(fù)雜的形狀，而且它還有美觀的色彩；因而很適合于用做房屋裝修。它在教堂等古建筑物屋頂上的應(yīng)用己有悠久歷史，至今仍發(fā)出誘人的光彩；而且在現(xiàn)代大型建筑甚至公寓和住宅的建設(shè)上的應(yīng)用也越來(lái)越多。例如：在倫敦，代表現(xiàn)代英國(guó)建筑藝術(shù)的"英聯(lián)邦委員會(huì)"大廈，屋頂形狀復(fù)雜，用鋼板建造，重約 25噸；于 1966年開(kāi)放的水晶宮運(yùn)動(dòng)中心，用鋼60噸做成波浪形的屋頂?shù)鹊取?jù)統(tǒng)計(jì)，用做屋頂?shù)你~板，在德國(guó)平均每人每年消費(fèi)0.8公斤，美國(guó)為0.2公斤。此外，屋內(nèi)的裝修，如：門(mén)把手、鎖、百頁(yè)、按欄、燈具、墻飾以及廚房次具等等，使用鋼制品不但經(jīng)久耐用，消毒衛(wèi)生，而且裝點(diǎn)出高雅的氣息，深受人們喜愛(ài)。

銅的自然屬性：銅是人類較早發(fā)現(xiàn)的古老金屬之一，早在三千多年前人類開(kāi)始使用銅。自然界中的銅分為自然銅、氧化銅礦和硫化銅礦。自然銅及氧化銅的儲(chǔ)量少，現(xiàn)在世界上80%以上的銅是從硫化銅礦精煉出來(lái)的，這種礦石含銅量極低，一般在2--3%左右。金屬銅，元素符號(hào)Cu，原子量63.54，比重8.92,熔點(diǎn)1083Co。純銅呈淺玫瑰色或淡紅色。銅具有許多可貴的物理化學(xué)特性，例如其熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率都很高，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，抗張強(qiáng)度大，易熔接，具抗蝕性、可塑性、延展性。純銅可拉成很細(xì)的銅絲，制成很薄的銅箔。能與鋅、錫、鉛、錳、鈷、鎳、鋁、鐵等金屬形成合金，形成的合金主要分成三類：黃銅是銅鋅合金，青銅是銅錫合金，白銅是銅鈷鎳合金。銅冶金技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程，但至今銅的冶煉仍以火法冶煉為主，其產(chǎn)量約占世界銅總產(chǎn)量的85%，現(xiàn)代濕法冶煉的技術(shù)正在逐步推廣，預(yù)計(jì)本世紀(jì)末可達(dá)總產(chǎn)量的20%，濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低。