電氣工業(yè)中的應用

電力輸送：電力輸送中需要大量消耗高導電性的銅，主要用于動(dòng)力申．線(xiàn)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(xiàn)電纜的輸電過(guò)程中，由于電阻發(fā)熱而白白浪費電能。過(guò)去流行的標準，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，以在設計要求的額定電流下，不至出現危險過(guò)熱，來(lái)確定電纜的較低允許尺寸。按這種標準鋪設的電纜，雖然安裝費低了；但是在長(cháng)期使用過(guò)程中，電阻能耗卻比較大。按照新的標準，電纜截面往往要比老標準加大一倍以上，可以獲得50%左右的節能效果。我國在過(guò)去一段時(shí)間內，由于鋼供不應求，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(xiàn)路中曾采取以鋁代銅的措施。目前從環(huán)境保護考慮，空中輸電線(xiàn)將轉為鋪設地下電纜。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(diǎn)，而相形見(jiàn)絀。

電機制造：在電機制造中，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(chēng)為雙水內冷或氫氣冷卻電機，這需要大長(cháng)度的中空導線(xiàn)。電機是使用電能的大戶(hù)，約占全部電能供應的60%。一臺電機運轉累計電費很高，一般在最初工作5 00小時(shí)內達到電機本易的成本，一年內相當于成本的4～ 16倍，在整個(gè)工作壽命期間可以達到成本的200倍。電機效率的少量提升，不但可以節能；而且可以獲得顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。開(kāi)發(fā)和應用電機，是當前世界上的一個(gè)熱門(mén)課題。由于電機內部的能量消耗，主要來(lái)源于繞組的電阻損耗；因此，增大銅線(xiàn)截面是發(fā)展電機的一個(gè)關(guān)鍵措施。近年來(lái)己率先開(kāi)發(fā)出來(lái)的一些電機與傳統電機相比，銅繞組的使用量增加25～ 100%。目前，美國能源部正在資助一個(gè)開(kāi)發(fā)項目，擬采用鑄入銅的技術(shù)生產(chǎn)電機轉子。

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(xiàn)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(hù)的線(xiàn)路仍需使用大量的銅。隨著(zhù)通訊事業(yè)的發(fā)展，人們對通訊的依賴(lài)越來(lái)越大，對光纖電纜和銅電線(xiàn)的需求都會(huì )不斷增加。

住宅電氣線(xiàn)路：近年來(lái)，隨著(zhù)我國人民生活水平提升，家電迅速普及，住宅用電負荷增長(cháng)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。我國居民用電量今后仍有很大發(fā)展。預計從 1996年到2005年，還要增長(cháng)l．4倍。

機械和冶金工業(yè)中的應用：幾乎在所有的機器中都可以找到銅制品部件。除了電機、電路、油壓系統、氣壓系統和控制系統中大量用鋼以外，種類(lèi)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)結件、緊固件、扭擰件、螺釘、螺母等，比比皆是。幾乎在所有作機械相對運動(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)噸級的大型擠壓機、鍛壓機的缸套、滑板幾乎都用青銅制成，鑄件重量可達數噸。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。

冶金設備：冶金工業(yè)是消耗電能的大戶(hù)，素有"電老虎"之稱(chēng)。在冶金廠(chǎng)的建設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、配電系統和電力運轉設備。此外，在火法冶金中，連續鑄造技術(shù)已占據主導地位，其中的關(guān)鍵部件一結晶器，大都采用鉻銅、銀銅等高強度和高導熱性的銅合金。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，各種感應加熱的感應線(xiàn)圈都是用銅管或異型銅管繞制而成，內中通水冷卻。

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%）加入低合金結構用鋼中，可以提升鋼的強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度耐蝕"蒙乃爾合金"，在核工業(yè)中廣泛使用。在許多高強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小顆粒，而顯著(zhù)提升其強度，稱(chēng)為時(shí)效硬化鋁合金。其中有杜拉鋁或稱(chēng)硬鋁，它是一種含銅、錳、鎂的鋁合金，是制造飛機和火箭的重要結構材料。

建筑中的應用

管道系統：由于鋼水管具有美觀(guān)耐用、安裝方便、防火、衛生保健等諸多優(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，日益受到人們的青睞，成為當前的材料。在發(fā)達國家中，銅制供水系統己占很大比重。美國紐約號稱(chēng)世界第六高樓的曼哈頓大廈，其中僅供水系統一項，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。我國在房屋建設中推廣使用銅管道系統，勢在必行。

房屋裝修：在歐洲采用鋼板制作屋頂和漏檐已有傳統。北歐國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雜的形狀，而且它還有美觀(guān)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用己有悠久歷史，至今仍發(fā)出誘人的光彩；而且在現代大型建筑甚至公寓和住宅的建設上的應用也越來(lái)越多。例如：在倫敦，代表現代英國建筑藝術(shù)的"英聯(lián)邦委員會(huì )"大廈，屋頂形狀復雜，用鋼板建造，重約 25噸；于 1966年開(kāi)放的水晶宮運動(dòng)中心，用鋼60噸做成波浪形的屋頂等等。據統計，用做屋頂的銅板，在德國平均每人每年消費0.8公斤，美國為0.2公斤。此外，屋內的裝修，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(lèi)較早發(fā)現的古老金屬之一，早在三千多年前人類(lèi)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量少，現在世界上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，例如其熱導率和電導率都很高，化學(xué)穩定性強，抗張強度大，易熔接，具抗蝕性、可塑性、延展性。純銅可拉成很細的銅絲，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(lèi)：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(cháng)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%，現代濕法冶煉的技術(shù)正在逐步推廣，預計本世紀末可達總產(chǎn)量的20%，濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低。