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  "title": "铜及铜合金的金相分析",
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  "company": "Struers",
  "category": "Lapping, honing & superfinishing",
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    "Language": "中文"
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  "language": "zh",
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  "content_html": "<h2>铜和铜合金的金相制备</h2><p>铜广泛应用于各个行业。然而，其极高的延展性使其容易变形和划伤。在这里，您可以了解如何快速有效地制备任意铝产品样品以进行金相检查。</p><p><a href=\"/files/struers-file-a4cd5acdfb1137a789a325b0/copper.pdf\">下载完整的应用说明</a></p><img src=\"/files/struers-file-c3d668b5ca5b475e625e7023/copper-signifyer-1600x500px_1b3b8fa4.jpg\" alt=\"\" loading=\"lazy\"><h2>铝和铝合金的主要特点</h2><p>铜是一种柔韧的金属，很容易塑形。 它具有吸引人的颜色、耐腐蚀性以及高导电性和导热性，广泛用于电子、汽车、建筑、化工、食品和饮料行业。<br><br>随着纯度的提高，铜的导电性和导热性都会提高。 纯铜或不含氧的铜仅用于非常特殊的应用。<br><br>铜的一般工业用途包括：</p>\n<ul>\n<li>汽车行业的电缆、开关设备、变压器、电机绕组和发电机</li>\n<li>化工、食品和饮料行业的管道、容器和热交换器</li>\n<li>建筑行业的外墙、屋顶、饮用水管道和供暖装置</li>\n<li>低温和空调</li>\n<li>电子行业的半导体、真空技术开关和密封圈，以及电子管</li>\n</ul><h2>铜的生产工艺</h2><p>虽然有天然的金属铜，但它主要还是从硫化矿石中通过金属冶炼过程提取的。 有四个主要步骤。<br><br>1. 初始冶炼过程从铜精矿提取得到铜冰铜 (75% Cu)。<br>2. 在转炉中，将空气吹入液态冰铜，对硫化物进行氧化，得到泡铜 (96-98% Cu)。<br>3. 在阳极炉中对泡铜进行精炼，得到阳极铜 (99% Cu)。<br>4. 杂质（包括 Ni、Pb、Ag、Pd 和 Au）通过电解精炼去除，得到阴极铜 (99.99% Cu)。<br><br>少量的铜也可通过湿法冶金工艺生产。</p>\n<p><img src=\"/files/struers-file-990ae05a7cf034ced402540a/fig-1-copper-with-red-copper_ed33058f.jpg\" alt=\"Copper\" width=\"974\" height=\"732\" loading=\"lazy\"><br><em>图 1： 含有红色氧化铜的铜，暗场，500x</em></p>\n<p><img src=\"/files/struers-file-f3749027138008bd44e31776/fig-2-oxygen-fee-copper_dfede692.jpg\" alt=\"Copper\" width=\"974\" height=\"732\" loading=\"lazy\"><br><em>图 2： 不含氧的铜，使用过二硫酸铵蚀刻，100x</em></p>\n<p><img src=\"/files/struers-file-963bf3d1caee9aebfdc5b1eb/fig-3-copper-cathode-etched_f8684a61.jpg\" alt=\"Copper\" width=\"974\" height=\"732\" loading=\"lazy\"><br><em>图 3： 阴极铜，根据 Klemm 方法蚀刻，100x</em></p><h2>铜和铜合金</h2><p>铜合金很多，含锌（黄铜）和锡（青铜）的最常见。<br><br><em>黄铜（铜锌合金）</em><br>黄铜是含 5-45% 锌的铜合金。 由于铜对锌的溶解度很高，因此合金非常均一。 随着锌含量的增加，黄铜的颜色逐渐由红色变为黄色。 黄铜还会变得更硬，更容易加工。</p>\n<ul>\n<li>锌含量低于 28% 的黄铜称为红黄铜，特别适合加工</li>\n<li>锌含量不超过 37% 的合金由 α 固溶体组成，适合进行冷成形</li>\n<li>如果锌含量等于或高于 38%，合金将显示 α-β 两相微观结构，适合进行热成形</li>\n</ul>\n<p>通过加入铝、锰、铁、镍、锡，甚至少量的铅，可以生成具有特定化学或机械性能的特殊类型的黄铜。</p>\n<p><img src=\"/files/struers-file-250b3d094ffc641f2b079ebc/fig-4-a-brass-color-etched_8cf928e9.jpg\" alt=\"Copper\" width=\"974\" height=\"732\" loading=\"lazy\"><br><em>图 4：α 黄铜，彩色蚀刻，200x</em></p>\n<p><img src=\"/files/struers-file-c08f3951fd9672bec9ec3376/fig-5-a-b-brass-cast_f14a6916.jpg\" alt=\"Copper\" width=\"974\" height=\"732\" loading=\"lazy\"><br><em>图 5：α-β 黄铜铸件 (CuZn40Pb2)，含有灰蓝色的铅，未经过蚀刻，500x</em></p>\n<p><img src=\"/files/struers-file-214417aaad4655f51b50f859/fig-6-a-b-brass-cast-etched_133744ba.jpg\" alt=\"Copper\" width=\"974\" height=\"732\" loading=\"lazy\"><br><em>图 6：α-β 黄铜铸件，根据 Klemm 方法蚀刻，浅色的 α 固溶体分布在深色的 β 固溶体中，100x</em></p>\n<p><em>青铜（铜锡合金）</em><br>青铜分为三类：锻造合金、铸造合金和钟形铸件。 根据要求的性能，可以加入少量的锌、磷、铅、镍或铁。</p>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td>一些特定的黄铜合金及其属性</td>\n</tr>\n<tr>\n<td>焊枪金属（Cu-Sn-Zn）</td>\n<td>良好的耐腐蚀性；摩擦系数低</td>\n</tr>\n<tr>\n<td>铝青铜（高达 11% 的铝）</td>\n<td>高温下强度高；耐腐蚀性极佳</td>\n</tr>\n<tr>\n<td>硼青铜</td>\n<td>高强度；高硬度；与其他金属碰撞时不会产生火花</td>\n</tr>\n<tr>\n<td>铜镍合金</td>\n<td>出色的耐腐蚀性</td>\n</tr>\n<tr>\n<td>铜镍锌合金（德国银）</td>\n<td>高强度；良好的耐腐蚀性；易于成形</td>\n</tr>\n</tbody>\n</table>\n<p><img src=\"/files/struers-file-238f26f2abfcb75ad169ac29/fig-7-aluminum-bronze-color-etched_cfb040cb.jpg\" alt=\"Copper\" width=\"974\" height=\"732\" loading=\"lazy\"><br><em>图 7： 铝青铜，根据 Klemm 方法进行彩色蚀刻，偏振光，200x</em></p><h2>铝和铝合金的金相</h2><p>使用铜和铜合金时，通常使用金相进行晶粒尺寸测量，并通过氧化铜的定性和定量进行纯度检查。<br><br>对于某些黄铜，可能需要确定铅的分布，因为这可能会影响加工过程。<br><br>对于铸造合金，金相常用于一般结构评估，可评估共晶或铅的分布，并确定是否存在缩孔或多孔。</p>\n<p><img src=\"/files/struers-file-a09659885fdefbcfc0ad3420/fig-8-aluminum-bronze-showing-dendritic-structure_c68a0b81.jpg\" alt=\"Copper\" width=\"974\" height=\"732\" loading=\"lazy\"><br><em>图 8： 青铜铸件 (CuSn10)，经过氯化铁 (III) 蚀刻，α-δ 共晶枝晶结构，200x</em></p><h2>铝和铝合金的金相挑战</h2><p>纯铜柔软且延展性好，因此容易出现变形和划痕。 甚至青铜和一些较硬的黄铜也可能会出现或轻或重的划痕。 这会给金相学家带来麻烦。 但是，也有一些简单的解决方案：<br><br>- 避免使用粗磨料进行研磨<br>- 使用软布进行彻底的金刚石抛光<br>- 进行化学-机械精细抛光<br><br>阅读详细说明，了解如何制备铜和铜合金，以便快速、准确地进行金相分析，而不产生划痕或变形。</p>\n<p><img src=\"/files/struers-file-e508cda78a61437da7e0e78a/fig-9-pure-cupper-wire_dc93776c.jpg\" alt=\"Fig 9 Pure cupper wire\" loading=\"lazy\"><br><em>图 9： 纯铜线，使用 <a href=\"https://e-shop.struers.com/US/EN/products/Polishing/Silica_Oxide/OP-S_025_m_1_l(40700000).aspx\" rel=\"noopener noreferrer\">OP-S</a> 进行最终抛光，DIC，200x</em></p>\n<p><img src=\"/files/struers-file-823146cb7deb39c5df45ddea/fig-10-final-polish-of-op-s_5f9c48b1.jpg\" alt=\"Fig 10 Final polish of OP S\" loading=\"lazy\"><br><em>图 10： 与图 9 相同的样品，使用 <a href=\"https://e-shop.struers.com/US/EN/products/Polishing/Silica_Oxide/OP-S_025_m_1_l(40700000).aspx\" rel=\"noopener noreferrer\">OP-S-氨</a>/水/过氧化氢混合物进行最终抛光，DIC，200x</em></p><h2>铝和铝合金样品的制备：切割和镶样</h2><p>铜和铜合金的切割和镶样很简单。</p>\n<ul>\n<li>切割铜或铜合金时，使用适合有色金属的硬质<a href=\"https://e-shop.struers.com/US/EN/products/Cutting/Silicon_carbide_cut-off_wheels\" rel=\"noopener noreferrer\">碳化硅切割轮</a></li>\n<li>镶嵌铜或铜合金时，大多数情况下使用酚醛树脂就足够了</li>\n</ul>\n<p><em>了解更多</em></p>\n<ul>\n<li>在我们的<a href=\"https://www.struers.com/zh-CN/Knowledge/Cutting\" rel=\"noopener noreferrer\">切割</a> 和<a href=\"https://www.struers.com/zh-CN/Knowledge/Mounting\" rel=\"noopener noreferrer\">镶样</a> 部分获取更多知识、专家意见和见解</li>\n<li>查看我们的<a href=\"https://www.struers.com/zh-CN/Products/Cutting/Cutting-equipment\" rel=\"noopener noreferrer\">切割设备</a> 和<a href=\"https://www.struers.com/zh-CN/Products/Cutting/Cutting-consumables\" rel=\"noopener noreferrer\">耗材</a>系列</li>\n<li>查看我们的<a href=\"https://www.struers.com/zh-CN/Products/Mounting/Mounting-equipment\" rel=\"noopener noreferrer\">镶样设备</a> 和<a href=\"https://www.struers.com/zh-CN/Products/Mounting/Mounting-consumables\" rel=\"noopener noreferrer\">耗材</a>系列</li>\n</ul><h2>铝和铝合金样品的制备：机械研磨和金刚石抛光</h2><p>随着纯度的提高，铜会变得更软，更容易出现机械变形和划痕。 因此，研磨可能会导致纯度高的铜严重变形，而研磨和抛光磨料则可能压入表面。<br><br>铜合金较硬，但仍有产生划痕的倾向。 对于某些青铜，这些划痕可能只出现在个别晶粒中。<br><br>注： 下面给出的制备数据是直径为 30 mm、夹在夹具座中进行自动研磨和抛光的 6 个镶嵌样品的数据。</p>\n<h2>机械研磨</h2>\n<p>为避免任何过度的机械变形，应使用尽可能细的磨料进行平面研磨。</p>\n<ul>\n<li>应考虑样品的硬度、尺寸和数量。 但是，即使是大的纯铜样品，使用 <a href=\"https://e-shop.struers.com/US/EN/products/Grinding/SiC_Grinding_Foils/SiC_Foil_Grit_1000_(US_500)_200_mm_(8)_dia_100_pcs(40400207).aspx\" rel=\"noopener noreferrer\">500# 碳化硅箔</a>/<a href=\"https://e-shop.struers.com/US/EN/products/Grinding/SiC_Grinding_Papers?sortById=1&amp;filter=#500\" rel=\"noopener noreferrer\">砂纸</a>进行平面研磨也足够了</li>\n<li>尽管使用较小的研磨力以避免严重变形很重要，但大的铜合金铸件还是可以使用 <a href=\"https://e-shop.struers.com/US/EN/products/Grinding/SiC_Grinding_Foils/SiC_Foil_Grit_220_(US_220)_250_mm_(10)_dia_50_pcs(40400223).aspx\" rel=\"noopener noreferrer\">220#</a> 或 <a href=\"https://e-shop.struers.com/US/EN/products/Grinding/SiC_Grinding_Foils/SiC_Foil_Grit_320_(US_320)_250_mm_(10)_dia_100_pcs(40400224).aspx\" rel=\"noopener noreferrer\">320#</a> 进行研磨</li>\n<li>软合金应使用较细磨料（不超过 4000#）的<a href=\"https://e-shop.struers.com/US/EN/products/Grinding/SiC_Grinding_Foils\" rel=\"noopener noreferrer\">碳化硅箔</a>/<a href=\"https://e-shop.struers.com/US/EN/products/Grinding/SiC_Grinding_Papers?sortById=1&amp;filter=#500\" rel=\"noopener noreferrer\">砂纸</a>进行精磨</li>\n<li>对于较硬的合金，可以使用 <a href=\"https://e-shop.struers.com/US/EN/Pages/Search.aspx?sortById=1&amp;search=MD-largo\" rel=\"noopener noreferrer\">MD-Largo</a> 和金刚石，以确保更好的平整度和边缘保护</li>\n</ul>\n<h2>纯铜和合金含量较低的铜合金</h2>\n<p><img src=\"/files/struers-file-d954dd6293223776565612df/skema-copper-grinding-skema_c505c4f6.jpg\" alt=\"Copper\" loading=\"lazy\"><br><br><img src=\"/files/struers-file-dffbaf4e8bbccb54f40c568e/skema-copper-polishing-skema_56d06878.jpg\" alt=\"Copper\" loading=\"lazy\"></p><h2>金刚砂抛光</h2><p>铜和铜合金应进行金刚石抛光，直至机械研磨产生的所有变形和嵌入磨料消失。 使用二氧化硅进行化学-机械精细抛光应该会得到几乎没有划痕的表面。</p>\n<ul>\n<li>对于纯铜，使用含硝酸铁的溶液进行最终的金刚石抛光。</li>\n<li>对于铜合金，建议使用过氧化氢和氨水与 <a href=\"https://e-shop.struers.com/US/EN/products/Polishing/Silica_Oxide/OP-S_NonDry_025_m_1_l(40700064).aspx\" rel=\"noopener noreferrer\">OP-S 不干型悬浮液</a>的混合物。</li>\n</ul>\n<p>纯铜和铜合金的最终抛光： 抛光/检查顺序</p>\n<ul>\n<li>开始抛光。 一分钟后，在显微镜下检查样品</li>\n<li>如有必要，继续抛光一分钟，并再次检查样品</li>\n<li>按此顺序继续进行，直至达到要求的质量</li>\n<li>如果发现抛光速度过快或力度过强，则用水稀释混合物</li>\n<li>在抛光结束前约 30 秒，将水倒在抛光布上，对样品和抛光布进行冲洗</li>\n<li>最后，再次用清水冲洗样品，然后干燥</li>\n</ul>\n<p><img src=\"/files/struers-file-462c0d596c22305488a9b212/fig-11-a-b-brass-cast-mechanically-polished_6cf7ea86.jpg\" alt=\"Fig 11 a b brass cast mechanically polished\" loading=\"lazy\"><br><em>图 11：α-β 黄铜铸件，经过机械抛光，经过蚀刻，200x</em></p>\n<p><img src=\"/files/struers-file-59665c9bec438e732cf9f72a/fig-12-electrolytically_24cd9c86.jpg\" alt=\"Fig 12 Electrolytically\" loading=\"lazy\"><br><em>图 12： 与图 11 相同的试样，经过电解抛光，经过蚀刻，200x。 夹杂的铅被带出，因此显得更大且更多</em></p>\n<h2>铜合金</h2>\n<p><img src=\"/files/struers-file-a230464862b160859b308538/skema-copper-alloys-grinding_259ceab8.jpg\" alt=\"Copper\" loading=\"lazy\"></p><h2>电解抛光</h2><p>电解抛光适合用于纯铜和 α 黄铜锻造合金。 两相的 α-β 黄铜也可以进行电解抛光，但结果不适合进行定量分析，尤其是当合金中含有铅时。 铸造合金由于不同的相，不适合进行电解抛光。<br><br>电解抛光前，必须用不超过 2400# 或 4000# 的碳化硅箔/砂纸进行精磨。<br><br>在<a href=\"/files/struers-file-a4cd5acdfb1137a789a325b0/copper.pdf\" rel=\"noopener noreferrer\">此处</a>我们的应用说明中了解铜电解抛光的参数</p>\n<ul>\n<li>在我们的<a href=\"https://www.struers.com/zh-CN/Knowledge/Grinding-and-polishing\" rel=\"noopener noreferrer\">研磨和抛光部分</a>获得更多知识、专家意见和见解</li>\n<li>查看我们的研磨与<a href=\"https://www.struers.com/zh-CN/Products/Grinding-and-Polishing\" rel=\"noopener noreferrer\">抛光设备和产品</a>系列</li>\n<li>获取金相研磨和抛光的<a href=\"https://www.struers.com/zh-CN/Products/Grinding-and-Polishing/Grinding-and-polishing-consumables\" rel=\"noopener noreferrer\">耗材</a> 和<a href=\"https://www.struers.com/zh-CN/Products/Grinding-and-Polishing/Accessories\" rel=\"noopener noreferrer\">配件</a> </li>\n</ul><h2>铝和铝合金的蚀刻</h2><p>有多种适合用于铜和铜合金的蚀刻剂，使用起来相对容易。 大多数铸造合金的蚀刻都不难。 但是，要为一些锻造合金找到适当的蚀刻溶液可能很难，尤其是如果它们已经经过深度冷加工。 这些情况下，彩色蚀刻可能会比较有用。<br><br>值得注意的是，铅被蚀刻剂侵蚀后，只会留下黑色的空洞。 因此，在蚀刻之前，必须用显微镜照片记录铅的数量和分布。 纯铅的颜色是灰蓝色的。<br><br><img src=\"/files/struers-file-a7aae5ff9cbb2bb659de035a/fig-13-bronze-cast-unetched_97b267b5.jpg\" alt=\"Fig 13 Bronze cast unetched\" loading=\"lazy\"><br><em>图 13： 青铜铸件 (CuSn<sub>8</sub>Pb)，未经过蚀刻，呈现或大或小的蓝灰色铅夹杂物，可辨认淡蓝色的 α-δ 共晶，500x</em><br><br><img src=\"/files/struers-file-20332bb839f3646a4ffb8b13/fig-14-same-specimen_e3b13353.jpg\" alt=\"Fig 14 Same specimen\" loading=\"lazy\"><br><em>图 14： 与图 13 中相同的试样，根据 Klemm 方法进行了彩色蚀刻。 可见浅蓝色共晶和蓝色铅夹杂物的枝晶结构，但小的铅夹杂物无法清晰区分，500x</em></p>\n<p><img src=\"/files/struers-file-0ef1c8f6f78fa5802b1a8989/fig-15-bronze-cast-etched-with-iron_702710d9.jpg\" alt=\"Fig 15 Bronze cast etched with iron\" loading=\"lazy\"><br><em>图 15： 青铜铸件 (CuSn<sub>10</sub>)，经过氯化铁 (III) 蚀刻，α-δ 共晶枝晶结构，200x</em></p>\n<table>\n<tbody>\n<tr>\n<td>应用</td>\n<td>蚀刻剂：</td>\n</tr>\n<tr>\n<td>铜、黄铜和青铜的粒度区域蚀刻</td>\n<td>100 ml 水10 g 过氧化二硫酸铵。使用新鲜产品！</td>\n</tr>\n<tr>\n<td>所有类型的铜</td>\n<td>100-120 ml 水或乙醇。20-50 ml 盐酸5-10 g 氯化铁 (III) 。 （可变浓度）</td>\n</tr>\n<tr>\n<td><br><br>晶界 <br><br>晶粒区域</td>\n<td>25 ml 蒸馏水25 ml 氨水。5-25毫升3%过氧化氢 <br><br>更少的过氧化氢 <br><br>更多的过氧化氢</td>\n</tr>\n<tr>\n<td>α 黄铜</td>\n<td>120 ml 水10 g 氯化铜 (II) 铵。加入氨水，直至沉淀物溶解</td>\n</tr>\n<tr>\n<td>用于纯铜的快速优质抛光</td>\n<td>100 ml 水100 ml 乙醇19 g 硝酸铁 (III)</td>\n</tr>\n<tr>\n<td>根据 Klemm 进行彩色蚀刻</td>\n<td>100 ml 冷饱和硫酸钠。40 g 亚二硫酸钾</td>\n</tr>\n</tbody>\n</table>\n<p> </p><h2>总结</h2><p>铜因其良好的可成形性、出色的导电性、导热性和耐腐蚀性，在包括电气工程以及食品和饮料行业的各种行业和应用中广泛使用。<br><br>铜和铜合金的金相用于质量控制，主要用于检查纯度和确定晶粒尺寸。 此外，还要对铸造合金进行检查，以进行一般结构评估。 由于铜柔软且延展性好，它特别容易出现机械变形。 因此，在第一步机械研磨中，必须使用尽可能细的磨料。<br><br>为了通过机械研磨成功制备铜和铜合金样品，建议：</p>\n<ul>\n<li>避免在研磨过程中使用粗磨料</li>\n<li>应在较软至中软的布上进行金刚石抛光</li>\n<li>为确保无划痕的表面，有必要进行最终的化学-机械抛光</li>\n</ul>\n<h2>获取完整的应用说明</h2>\n<p>想要阅读有关铜和铜合金金相制备的完整应用说明？<span> </span><a href=\"/files/struers-file-a4cd5acdfb1137a789a325b0/copper.pdf\" rel=\"noopener noreferrer\">请点击此处下载</a><br><br></p>\n<h2>深入了解其他材料</h2>\n<p>如果您想要详细了解其他金属和材料的材相特性，请查看<a href=\"https://www.struers.com/zh-CN/Knowledge/Materials\" rel=\"noopener noreferrer\">我们的材料页面</a>。</p>\n<p> </p><p>所有图片均由丹麦应用专家 Birgitte Nielsen 提供<br><a></a></p>\n<p>有关铜金相制备的具体信息，<a></a><a href=\"https://www.struers.com/zh-CN/Knowledge/Application-specialists\" rel=\"noopener noreferrer\">请联系我们的应用专家</a>。</p><h2>铜及铜合金的金相分析 | Struers.com</h2><p>利用全球领先的材相和金相专家 Struers 的专业知识和洞察力，了解有关高合金工具钢金相所需知道的一切，包括如何制备高合金工具钢以进行金相分析。</p>",
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  "updated_at": "2026-10-17"
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