4.3.2　铜及铜合金

1. 分类

（1）按成分划分：黄铜、青铜、白铜。

（2）按材料形成方法划分：铸造铜合金和变形铜合金。事实上，许多铜合金既可以用于铸造，又可以用于变形加工。通常变形铜合金可以用于铸造，而许多铸造铜合金却不能进行锻造、挤压、深冲和拉拔等变形加工。铸造铜合金和变形铜合金又可以细分为铸造用紫铜、黄铜、青铜和白铜。

（3）按功能划分：导电导热用铜合金（只有非合金化铜和微合金化铜）、结构用铜合金（几乎包括所有铜合金）、耐蚀铜合金（主要有锡黄铜、铝黄铜、各种白铜、铝青铜、钛青铜等）、耐磨铜合金（主要有含铅、锡、铝、锰等元素的复杂黄铜、铝青铜等）、易切削铜合金（铜-铅、铜-碲、铜-锑等合金）、弹性铜合金（主要有锑青铜、铝青铜、铍青铜、钛青铜等）、阻尼铜合金（高锰铜合金等）、艺术铜合金（纯铜、简单铜、锡青铜、铝青铜、白铜等）。显然，许多铜合金都具有多种功能。

2. 耐蚀性

1）纯铜

纯铜有良好的耐大气腐蚀能力。当纯铜暴露在大气中时，先在表面生成紫红色的Cu2O和CuO，在潮湿的工业大气中进一步腐蚀形成碱性碳酸铜CuCO3·Cu（OH）2和碱式硫酸铜CuSO4·3Cu（OH）2的绿色薄膜，又称“铜绿”，在海洋大气中形成CuCl2·3Cu（OH）2等表面保护膜。这种薄膜可以防止铜基体继续氧化腐蚀。铜在潮湿且含有SO2、H2S和Cl2的气体介质中会被强烈腐蚀。铜在淡水、海水或中性盐的水溶液中由于氢化膜的作用而出现钝态，是耐蚀的。

2）黄铜

黄铜的耐腐性并不是很好，通常采用加入硅、铝、锡、镍等合金元素的方法，改善黄铜的耐蚀性。例如，在黄铜中加入质量分数为2%～4%的锰，形成的锰铁黄铜具有很好的耐海水腐蚀性能。

在海水、含氧中性盐的水溶液、氧化性酸溶液中，黄铜常常会产生脱锌腐蚀，是一种典型的成分选择性腐蚀。

锌质量分数大于20%的二元黄铜在有拉应力存在的条件下，在大气，特别是在含有氨、二氧化硫的大气中，或者含有汞盐、铵盐、硫酸、硝酸等潮湿的环境中，具有较大的应力腐蚀开裂敏感性。

3）青铜

与黄铜相比，青铜具有更高的强度和耐蚀性。它主要用于制造结构件、耐磨件、耐蚀弹簧件等。锡青铜中加入锡后，减弱了腐蚀电池的作用；另一方面，在大气中锡青铜表面生成一层致密的二氧化锡膜，使耐蚀性提高。

青铜的锈（碱式氯化铜）呈绿粉状，疏松膨胀，会像“瘟疫”一样在铜器中传播和蔓延，俗称为“青铜病”。“青铜病”是一种使青铜器腐蚀加快的现象。

铝青铜是以铝为主要合金元素的铜合金，是工业中常用的一种无锡青铜。铝青铜能在表面形成一层致密、稳定的Al2O3保护膜，在一般氧化条件下具有稳定性，在还原性条件下也具有一定的耐蚀性，因此铝青铜具有良好的耐蚀性。

4）白铜

白铜是以镍为主要合金元素的铜合金，白铜在海水、有机酸、各种盐溶液等腐蚀介质中均具有良好的耐蚀性，在白铜中加入少量铁或锰可明显提高耐蚀性。由于白铜具有优异的耐蚀性，所以常用于制造高耐蚀性的结构和构件。

各种铜合金在大气环境中的腐蚀试验如表4-10所示。

表4-10　各种铜合金在大气环境中的腐蚀试验

续表