登陆注册
15662100000006

第6章 电气工业的“主角”——铜

人类最早是用石器制造工具,在历史上称为“石器时代”。接着,人们发明了炼铜并用铜制造工具,在历史上称为“铜器时代”或“红铜时代”。紧接着,人们又发明了炼制铜与锡的合金——青铜,大量用青铜制造工具,在历史上称为“青铜时代”。铜,是人类在古代便发现了的重要的化学元素。

据章鸿钊著《中国铜器铁器时代沿革考》考证,我国在炎黄之世,即公元前二十七世纪(距今近5000年)已开始使用铜器。我国早在黄帝的时候,便会铸青铜鼎了。夏禹时,用青铜铸造了9个很大的鼎。到了殷代,冶铸青铜的技术已很发达了。著名的青铜祭器——“司母戊大鼎”,是我国考古工作者1939年在河南安阳武官村发掘出来的殷代互鼎,高达133厘米,横为110厘米,宽78厘米,重875千克,内壁的一方有铭文“司母戊”三字。这样巨大的鼎,是世界少见的古代青铜器,也是我国3000多年前高度的炼铜技术水平的一个有力见证。

青铜的熔点此纯铜低,冶铸所需温度不太高,而且铸造性能比纯铜好,硬度大,所以它在古代比纯铜得到更普遍的应用。不过,由于铜矿、锡矿终究比较少,不能满足生产的大量需要。正如南朝江淹《铜剑赞序》中所说:“古者以铜为兵。春秋迄于战国,战国迄于秦时,攻争纷乱,兵革互兴,铜既不给,故以铁足之。铸铜既难,求铁甚易,故铜兵转少,铁兵转多。二汉之世,既见甚微。”随着生产的发展,铜与青铜逐渐被铁所代替,从而进入“铁器时代”。

纯净的铜是紫红色的金属,俗称“紫铜”、“红铜”或“赤铜”。纯铜富有延展性。像一滴水那么大小的纯铜,可拉成长达两公里的细丝,或压延成比床还大的几乎透明的箔。纯铜最可贵的性质是导电性能非常好,在所有的金属中仅次于银。但铜比银便宜得多,因此成了电气工业的“主角”。纯铜的用途比纯铁广泛得多,每年有50%的铜被电解提纯为纯铜,用于电气工业。这里所说的纯铜,确实要非常纯,含铜达99.95%以上才行。极少量的杂质,特别是磷、砷、铝等,会大大降低铜的导电率。铜中含氧(炼铜时容易混入少量氧)对导电率影响很大,用于电气工业的铜一般都必须是无氧铜。另外,铅、锑、铋等杂质会使铜的结晶不能结合在一起,造成热脆,也会影响纯铜的加工。这种纯度很高的纯铜,一般用电解法精制:把不纯铜(即粗铜)作阳极,纯铜作阴极,以硫酸铜溶液为电解液。当电流通过后,阳极上不纯的铜逐渐熔解,纯铜便逐渐沉淀在阴极上。这样精制而得的铜,纯度可达99.99%。

铜有许多种合金,最常见的是黄铜、青铜与白铜。

黄铜是铜与锌的合金,因色黄而得名。不过,这“黄色”只是“一般来说”罢了。严格地讲,随着含锌量的不同,黄铜的颜色也不同。如含锌量为18%~20%时,呈红黄色;含锌20%~30%,呈棕黄色;含锌30%~42%,呈淡黄色;含锌42%,呈红色;含锌50%,呈金黄色,含锌60%,呈银白色。现在工业上所用的黄铜,一般含锌量在45%以下,所以常见的黄铜大都是黄色。黄铜中加入锌,可以提高机械强度和耐腐蚀性。我国很早就会制造黄铜,早在两千多年前的汉朝,便有不准使用“伪黄金”的法律,其实这“伪黄金”便是指黄铜,因为它外表很像黄金。至今,一些“金”字、“金”箔,便常是用黄铜做的。黄铜敲起来音响很好,因此锣、钹、铃、号都是用黄铜做的,甚至连风琴、口琴的簧片也用黄铜做。黄铜耐腐蚀性好,特别是锡黄铜(俗称“海口用黄铜”),用来制造船舶零件。此外,在国防工业上,黄铜大量用于制造子弹壳与炮弹壳。

青铜是铜与锡的合金,因色青而得名。我国古代使用青铜制镜。据文献记载,唐太宗曾说过:“人以铜为镜,可以正衣冠;以古为镜,可以见兴替;以人为镜,可以知得失。”这“以铜为镜”便是指青铜镜。青铜很耐磨,青铜轴承是工业上著名的“耐磨轴承”,纺纱机里便有许多青铜轴承。青铜还有个反常的特性——“热缩冷胀”,因此用来铸造塑像,受冷膨胀,可以眉目清楚、轮廓正确。

至于白铜,则是铜与镍的合金,因色白而得名。它银光闪闪,不易锈蚀,常用于制造精密仪器。

铜受潮,易生成绿色的“铜绿”——碱式碳酸铜,是有毒的,因此铜锅内壁常镀锡,以防生铜绿。

对于成年人来说,每天约需吸收5毫克的铜。如果进入人体的铜量不足,将会引起血红素减少,易患贫血症。在人体中,铜主要聚集在肝脏以及其他组织的细胞中。瘤细胞中含铜量极少。孕妇的血液中,含铜量比一般人高1倍。植物同样需要少量的铜。铜化合物(如硫酸铜),是微量元素肥料——铜肥。铜肥施在沼泽地区,能显著提高作物产量。

据测定,在1千克干燥的谷物中,约含有5毫克~14毫克铜;1千克豆类,含铜18毫克~20毫克;瓜类为30毫克,面包为3毫克~5毫克。在食物中,含铜量最多的是牛奶,以及章鱼、牡蛎等。

在大自然中,常见的铜矿是孔雀石。此外,黄铜矿和辉铜矿也是很重要的铜矿。在世界上,产铜较多的国家是赞比亚与智利。天然的纯铜,在大自然中不多。到目前为止,发现最重的一块纯铜为420吨。铜在地壳中含量为十万分之三。

近年来,虽然铜在某些方面,逐渐被铝代替,但铜仍不失为一种重要的金属。据统计,现在工业上生产100万吨钢铁,大约需要生产1吨铜来配合。20世纪70年代以来,世界铜的年产量每年都有增长。据不完全统计,1971年世界精铜年产量达571.13万吨。

重要的铜的化合物是硫酸铜与氧化铜,硫酸铜俗称“蓝矾”。不过,纯净的无水硫酸铜,并不是蓝色的,而是白色的粉末。含结晶水硫酸铜,才是天蓝色的晶体。在化学上,常用无水硫酸铜来鉴别有机溶液中是否含水。例如,判断酒精是否是无水酒精,只需放进一点无水硫酸铜。如果硫酸铜变蓝了,就说明这酒精中含水。在农业上,硫酸铜是著名的无机农药。常将硫酸铜与石灰混合配制成波尔多液使用。硫酸铜主要用来杀菌,而不是杀虫。

氧化铜是黑色的粉末。近年来,我国普遍推广使用氧化铜无机粘结剂。这种无机粘结剂是把磷酸与氢氧化铝混合,加热制成甘油股的粘稠液体,然后倒到氧化铜粉末中,不断搅拌,调成黑色的“浆糊”。把这种黑“浆糊”涂在需粘结的金属表面,然后压紧,过两三天后,两块金属就紧紧地粘在一起了。氧化铜无机粘结剂能把金属与金属、陶瓷与陶瓷、金属与陶瓷牢牢地粘合。过去,刀具上的刀刃——硬质合金,是用焊接的方法焊上去,焊接时温度很高,往往会降低刀具的硬度,缩短使用寿命。改用氧化铜无机粘结剂粘合,不用加热,粘合很牢,使用寿命可延长1倍左右。用它粘结红宝石挤压器、弹簧夹片、玻璃仪器等效果也很好。氧化铜无机粘结剂成本低廉,只及铜焊成本的1/10。这种粘结技术,是一项多快好省的新技术。我国各地化工厂已成批生产氧化铜粘结剂,使铜这个古老的元素又有了新用途。

同类推荐
  • 走进科学丛书:开拓进取的大科学家

    走进科学丛书:开拓进取的大科学家

    本书介绍了42位科学家的生平事迹,包括推动18世纪化学革命的拉瓦锡、给元素王国立法的门捷列夫、发现大气压力的托里拆利、被命名为频率单位的科学家赫兹、星学之王第谷以及发现海王星的天文双杰等内容。
  • 探索未知丛书-卫生保健01

    探索未知丛书-卫生保健01

    探索未知,追求新知,创造未来。本丛书包括:地理世界、动物乐园、海洋与天空、化学天地、计算机王国、历史趣闻、美术沙龙、农业科学、少年楷模、物理城堡、艺术天地、音乐之声、幼儿教育、语文大观、植物之谜、走遍天下、祖国在我心中等书籍。
  • 走进科学丛书:不懈追求的大科学家

    走进科学丛书:不懈追求的大科学家

    本书包括观测天文学大师第谷、开创钢铁时代的发明家、一个新元素的诞生、不懈追求的科学伉俪、萨哥拉贫困潦倒、培根遭祸两次入狱以及布鲁诺至死不渝等内容。
  • 必知的战机舰艇

    必知的战机舰艇

    军事战争既有保卫和平反对侵略的正义战争,也有进行武力占领践踏正义的侵略战争,但不论什么战争,都具有极大的破坏性,我们都应当避免发生。军事人物既有和平的护卫者,也有发动战争的恶魔。无论是军事领袖,还是元帅将领或英雄,他们都是人类和平的守护神,是人类正义的化身和良知的体现,他们的聪明才智和大无畏的精神是人类宝贵的精神财富,我们必须不断学习和发扬,让其精神永垂不朽。军事历史是我们了解人类发展的主要窗口。军事与政治向来是相伴相随的,军事历史是政治历史的演绎,也是政治历史发展的高潮。
  • 求知文库-伫立在森林草场

    求知文库-伫立在森林草场

    生态学(Ecology)一词最早是由德国生物学家黑格尔(ErnstHaeckel)在1869年提出的,名词的英文词首和经济学(Economics)是相同的,都是Eco,起源于希腊文Oikos,是家庭居处或环境的意思,可见生态学和经济学、家庭、环境等,从词源和词义上说是有密切关系的。
热门推荐
  • 全城超神

    全城超神

    当广场上不再是大妈们在跳广场舞而是锐雯大战诺手之时,当图书馆里不再是小情侣偷偷幽会而是亚索在秀盲僧之时,当英雄联盟走进现实之时,对于你意味着什么呢?对于陈浩来说,这是他第一次感到真正的活着。第一次感到热血,第一次感到心动,如同一个沉溺在残酷现实汪洋中的旅行者第一次抱起救命的浮木。这是属于我们的时代!
  • 我和女友在异界

    我和女友在异界

    天空一个炸雷,叶飞和女主角意外穿越到了异界,由于随身带了一块空间玉佩,发现在里面种植药草一天的时间,等于外界一年的时间,有着这个BUG,叶飞......请原谅我是一个狂放不羁的人。
  • 穿越奇遇:我要的生活

    穿越奇遇:我要的生活

    人生说长不算长,说短,人人都会嫌短吧。女主在人生最美好年纪离开,却又在另一个时空延续自己未完成的人生。
  • 新农村十万个怎么办·新技术·如何办好兔养殖场

    新农村十万个怎么办·新技术·如何办好兔养殖场

    本书用一问一答的方式介绍了兔养殖场、兔舍的相关知识,也介绍了兔饲料、管理各类兔群的方式和方法,还介绍了各种兔病的防治方法。
  • 咱们来个约定

    咱们来个约定

    本书是著名作家高军的一本小小说精选集,题材广泛,内容引人入胜,艺术形式多种多样,都是多次被转载及获奖的作品。高军善于为自己的小小说设计缜密的细节和适合人物的对话,他总能找准一个合适的切入点,特别是故事结局的设计,总能达到出人意料的效果,引人深思。高军的小说语言质朴理性,平实中见功力。他喜欢运用带有地域特色的叙述语言和人物语言,都为他的小小说增色不少。本书中的一些作品被选进语文课本,进入多个经典选本,被很多省市设计为中考、高考现代文阅读试题,深受广大读者喜爱。
  • 一屋子烟味儿

    一屋子烟味儿

    故事发生于八十年代末的一所大学校园,女主人公梅影性格倔强、偏执,豪情不羁,骨子里生就一种江湖情结,她至情至情,却又淡泊人生。她历经了早恋、堕胎、结婚、离婚,一次彻骨的爱和一段轮回之恋。她在改革的时代毅然辞职,受尽了艰辛与磨难。婚姻的失败,真爱的男人死去,后流落异乡,与她十二年前迷恋过的男人相遇,十二年前的丑小鸭变成了天鹅,他想起了十二年前递给她的那支烟,于是一段痴缠绝恋由此展开。
  • 外科跌打金刃竹木破伤虫兽伤门

    外科跌打金刃竹木破伤虫兽伤门

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 不世天殺

    不世天殺

    我曾对自己说过,哪怕只有一个人,或者没有人看我的书,我都会坚持写下去。因为,这是我的梦想!武侠可能会死,但武侠的精神永远不死!写给心中永远的武侠!当她在我身边的时候,我不能爱她。当我可以爱她了,她却不在我身边了····责任与爱情,坚持与放弃,到底该如何抉择?
  • 剑天战神

    剑天战神

    战魂大陆,妖孽满地走,天才不如狗,废物云轩,逆天而起,踢天才,踩妖孽,一柄金峰,劈山断河,无上伟力,拔地为峰,永旭之巅,如同旭日东升,金光照耀天下,成就一代土豪金无敌传说。“江天一色无纤尘,鱼龙潜跃观道身;天人焉有两般义?道不虚行只在人。”
  • 杞国春秋

    杞国春秋

    搭上“春秋”的末班车,迎面即是“战国”。所以,杞敕不敢懈怠。