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铜合金的成分及其用途1. 引言铜合金是一类由铜和其它金属或非金属元素组成的合金材料，其具有良好的导电、导热和耐腐蚀性能，广泛应用于各个领域。
2. 铜合金的成分铜合金的成分种类繁多，下面将介绍几种常见的铜合金及其主要成分。
2.1 青铜青铜是一种由铜和锡组成的合金，通常铜的含量在60%40%之间。
青铜90%之间，锡的含量在10%具有高强度、耐腐蚀、耐磨损等特点，常用于制作钟乐器、铜像、勋章等。
2.2 白铜白铜是一种由铜、锌和镍等元素组成的合金，其铜的含量一般在60%80%之间，锌的含量在40%之间，镍含量相对较少。
白铜具有白色光泽和良好的耐腐蚀性能，常用于制20%作珠宝、器皿等。
2.3 硬质铜5%之硬质铜是一种由铜和铝等元素组成的合金，其铜的含量在95%99.5%之间，铝的含量在0.5%间。
硬质铜具有高强度、耐腐蚀性能和耐磨损性能，常用于制造高速轴承、涡轮叶片等。
2.4 磷铜磷铜是一种由铜和磷组成的合金，其铜的含量在99%以上，磷的含量在0.01%~0.35%之间。
磷铜具有高导电性和高热导性，常用于制作电线、电缆、合金电极等。
2.5 铝青铜铝青铜是一种由铜、铝和铁等元素组成的合金，其铜的含量在80%12%95%之间，铝的含量在4%之间，铁含量相对较少。
铝青铜具有高强度和耐腐蚀性能，常用于制作船舶、汽车零部件等。
3. 铜合金的用途铜合金由于其良好的性能，被广泛应用于各个领域，下面将介绍几个常见的应用领域。
3.1 电气工业铜合金具有良好的导电性能，被广泛应用于电气工业。
例如，磷铜常用于制作导线、电缆，青铜常用于制作继电器、开关等。
铜合金的高导电性能可以减少能源损耗，并提供稳定的电流传输。
3.2 机械制造铜合金具有良好的耐磨损性能和强度，被广泛应用于机械制造领域。
例如，青铜常用于制作轴承、齿轮等。
铝青铜由于其高强度和良好的耐蚀性，常用于制作汽车引擎的零部件。
3.3 航空航天航空航天领域对材料的要求非常严苛，铜合金由于其高强度、低摩擦系数和良好的耐腐蚀性能，在航空航天领域得到广泛应用。
铜及铜合金的金相图谱（系列一）导读：130张高清铜及铜合金的金相图谱，收藏起来慢慢看，本期是第一系列。
于铜储量的第二梯队，在全斑岩型铜矿占比大、储量大、品位低。
全球铜矿铜按合金系分为四大类：紫铜（纯铜）、黄铜、青铜和白铜。
紫铜包括普通纯铜、无氧铜、磷脱氧铜、银铜等。
黄铜指以锌为主要添加元素的铜合金，分为普通黄铜和复杂黄铜。
复杂黄铜包括铅黄铜、铝黄铜、锡黄铜、铁黄铜、硅黄铜、锰黄铜、镍黄铜。
青铜指除锌和镍以外的其他元素作为主要添加元素的铜合金，包括锡黄铜、铍青铜、铝青铜、硅黄铜、镁青铜、钛青铜、铬青铜、锆青铜和镉青铜等。
白铜指以镍为主要添加元素的铜合金，包括普通白铜、铁白铜、锌白铜、铝白铜等。
为7.20亿吨，其中智利为铜储量最大的国家(2.1亿吨)，智利、澳大中国、俄罗斯、印尼纯铜Copper材料纯铜成分Cu 99.99% 产品-工艺-牌号-标尺~250 μm 属于铜储量的第二梯队，在全斑材料纯铜成分Cu 99.99% 产品线材工艺连铸，700℃退火30min，200℃退火2h牌号-标尺~25 μm备注纵剖面型铜矿占比大、储量大、品位低。
全球铜矿材料纯铜成分Cu 99.99%产品线材工艺连铸+热轧+未退火牌号-标尺~25 μm备注横切面矿合计储量占比约为85%，合计产量占比约为75%。
相比材料纯铜成分Cu 99.99%产品线材工艺连铸+热轧+未退火牌号-标尺~25 μm备注纵剖面斑岩型矿山品位低，但矿量大、规模经济效应显著;而沉积型铜矿品位材料纯铜成分Cu 99.99% 产品线材工艺连铸，700℃退火30min，200℃退火2h牌号-标尺~25 μm备注横切面况来看，智利赞比亚、波兰等地区以沉积岩矿为主，中材料无氧铜成分Cu 99.99%产品棒材工艺-牌号C10100标尺~125 μm全球矿山品位持续下滑，智利铜矿情况尤为突出。
目前全球约有一半的铜矿山材料纯铜成分Cu 99.90产品铸件工艺铸造牌号C11000标尺~50 μm出，前十大在产铜矿中处于智利地区的大型矿山Escondida、ElTeni材料纯铜成分Cu 99.90产品铸件工艺铸造牌号C11000标尺~125 μm位以平均每年减少0.02%~0.04%的速度变化。
青铜分类及成分含量细述
青铜：青铜可分为两⼤类
（1）锡青铜：含锡20%－30%。
若含锡在于20－30%则钱呈银⽩⾊，俗称“⽩铜”钱。
含锡量少则钱呈淡棕⾊，俗称青黄⾊。
古代锡青铜都含有铅，⼀般在3－8%，相当现代锡青铜的化学成份。
（2）铅青铜：含锡2－10%，含铅9－60%。
若含锡、铅量多，则钱呈灰⽩⾊，若含锡、铅量少，则钱呈黄青⾊。
在先秦时期青铜钱的含量都较多，⼀般都在7－56%，个别⾼达62%。
到汉代含铅量≈9%。
若铅量在≈33%，则相当现代铅青铜的化学成份。
黄铜：黄铜在明清时期就⽤于铸造铜钱了。
明嘉靖年间就⽤黄铜⼤量铸钱。
古代称“锌”为“倭铅”。
⽤炉⽢⽯熔炼⽽成（即菱锌矿ZnCO3）。
元代就有：“⾚铜⼊`炉⽢⽯`炼为黄铜，其⾊如⾦”的记载。
在明代后期我国的锌已向国外出⼝，锌锭含锌量达98%以上。
黄铜⼜可分为：
（1）黄铜：含锌3－40%。
若含锌量在10－20%称为红铜（新疆地区），俄国称为丹铜。
（2）铅黄铜：含锌35－43%，含铅0.3－3%。
明清时期的铜钱中有的含铅量还要多些。
含锌量有时会少些在20－40%。
（3）锡黄铜：含锌9－40%，含锡0.2－2%。
有时也含有少量的铅。
第三章中国古代冶金技术与青铜文化之谜在我国古代科技成就中，冶金技术是令世界瞩目的，本章主要介绍中国古代冶金技术中的一些主要成就，并对我国青铜文化的起源之谜作简要解读。
第一节中国古代冶金技术成就概述中国古代冶金技术主要包括青铜冶炼技术、铸铁冶炼技术、钢铁冶炼技术以及其它合金的冶炼技术。
本节简要介绍前三种冶炼技术的主要成就。
一中国古代的青铜冶炼技术目前现有史料表明，我国冶铜技术要比西亚和欧洲晚1000多年。
但是，我国早在夏代，就已经掌握了红铜的冷锻和铸造技术，夏末商初时期就能进行青铜冶炼和铸造。
商代中期以后就进入了高度发展的青铜文化时期，这对于同一时期的西亚和欧洲的青铜文化来说就显得相形见绌，根本无法与之相比较。
在我国河南的商代遗址中出土了大量的青铜器，其中主要是礼器、兵器、日用器皿和部分生产工具（包括手工工具和农具），浑厚、庄重、质朴的司母戊大方鼎，是目前所发现的世界上现存的远古时期的最大青铜器（见图3—1）。
它重875公斤，高133厘米，长118厘米，宽75厘米，其后发现的司母辛大方鼎（安阳妇好墓出土）重805公斤，是仅次于前者的大方鼎。
此外还有四羊尊等青铜器精品（见图3—2）。
春秋战国时期，我国古代的青铜冶炼技术达到了高峰。
冶金工人已经掌握了冶炼青铜的关键技术——铜锡等金属的比例配方和冶炼温度的判定方法。
成书于春秋末期的《考工记》一书中对冶炼锡青铜提出了六种不同的配比方式——即“六齐”之术：“金有六齐，六分其金而锡居其一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分之金而锡居二，谓之削杀矢之齐；金锡半，谓之鉴燧之齐。
”这六种配比有两种分析结果，其一为16.7%，20%，25%，33.3%，40%，50%或者为14.3%，20%，25%，28.6%，33.3%。
前一种结果与实际情况要相符合一些。
因为含锡量为17%左右的青铜呈橘黄色，很美观，声音也很好，这正是铸造钟鼎之类所需要的双重效果。
青铜,黄铜,白铜的主要成分
青铜、黄铜和白铜都是常见的合金材料，它们各自拥有独特的性质和用途。
以下是它们的主要成分：
青铜：主要由铜和锡组成，锡含量通常在5%至30%之间。
青铜的硬度、韧性和耐腐蚀性都比铜更好，因此广泛用于制造武器、器具和装饰品。
黄铜：主要由铜和锌组成，锌含量通常在5%至45%之间。
黄铜的硬度、磨损性和导电性都比铜更好，因此广泛用于制造家具、管道、钟表和乐器等。
白铜：主要由铜、锌和镍组成，其中铜含量通常在55%至70%之间，锌和镍的含量各在15%至25%之间。
白铜的色泽白银般明亮，因此常用于制造餐具、珠宝和光学仪器等。
总之，青铜、黄铜和白铜的主要成分虽然各有不同，但都以铜为基础材料，通过添加其他金属元素来改善其性能和用途。
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铜及其合金的分类和性能铜及其合金的分类和性能铜及铜合金具有优良的导电性能、导热性能、抗腐蚀性能和良好的成形性能，在电气、化工、机械、动力、交通等工业部门得到广泛的应用。
铜及铜合金可按其化学成分和颜色的不同分为紫铜、黄铜、青铜和白铜。
根据制造方法不同，铜及其合金可分为变形铜及其合金和铸造铜及其合金。
紫铜紫铜是工业钝铜，外观呈紫红色。
紫铜具有极好的导电性（仅次于银）、导热性和良好的塑性，具有良好的耐腐蚀性，还具有良好的低温性能。
紫铜广泛用于制造电缆、散热器、冷凝器以及热交换器等。
但由于紫铜的力学性能不高，故在机械、结构零件中使用的铜都是铜合金。
紫铜具有面心立方晶格，无同素异构转变，因此，具有优良的加工成形性。
紫铜的牌号用字母“T”加序号表示，无氧铜用“TU”加序号表示，用磷（P）脱氧的无氧铜“TUP”可用于制造重要的焊接结构。
紫铜的牌号、化学成分及用途详见表5—16.黄铜黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金，它的颜色随含锌量的增加由黄红色变成淡黄色。
铜、锌合金称为普通黄铜，在铜锌合金的基础上加入其他合金元素（如硅、铝、铅、锡、锰等）的黄铜称为特殊黄铜。
黄铜的导电性能比紫铜差，但强度、硬度和耐腐蚀性能均比紫铜高，又能承受热加工和冷加工，广泛用于制造各种结构零件，如散热器、冷凝器管道、船舶、汽车和拖拉机零件、齿轮、垫圈、弹簧、螺纹零件等。
黄铜的牌号用字母“H”加铜含量百分数表示，特殊黄铜用“H”加主添元素化学符号再加铜含量和添加元素含量表示，余量为锌，铸造用黄铜在“H”前加字母“z”表示。
黄铜根据性能和用途不同，可分为压力加工黄铜和铸造黄铜两类。
黄铜的牌号、化学成分详见表5—17.青铜青铜最早是指铜锡合金，颜色呈青灰色。
现在青铜是指铜锡合金、铜铝合金、铜硅合金、铜铍合金等的通称。
通常分别称为锡青铜、铝青铜、硅青铜、铍青铜等。
青铜具有很高的耐腐蚀性、良好的机械性能、铸造性能和耐磨性能，用于制造各种耐磨零件和与酸、碱、蒸汽等腐蚀介质接触的零件。
青铜，是指红铜和其他化学元素的合金。
由纯铜和锡形成的合金成为锡青铜，铜与铅的合金就是铅青铜，而铜、锡、铅形成的合金，则锡铅青铜。
古代青铜主要指铜与锡、铅的合金。
按其铜锡铅的比例，把它分为：纯铜型、铜锡型、铜铅型、铜锡铅型这四类。
纯铜型含铜量大于90%，含锡量小于2%，含铅量小于3%。
铜锡型含锡量大于3%，含铅量小于2%。
铜锡铅型含锡量大于2%，含铅量大3%。
铜铅型含锡量少于2%，含铅量小于23%。
红铜也成纯铜。
因为其含铜量高达98%-99%,具有红色的金属光泽，所以叫红铜。
红铜硬度较低，布氏硬度为35，可以直接捶打成器。
青铜是红铜加入锡铅制成的，成金黄色，生锈后呈青绿色，因此叫青铜。
加锡的青铜合金有较高的硬度和光亮的色泽。
把铅加入铜中，能使铜液在浇筑时具有较好的流动性。
与纯铜相比，青铜熔点较低，硬度增高，金属光泽和耐腐蚀性好。
纯铜的熔点为1083℃，若加15%的锡，熔点降低到960℃，若加25%的锡，熔点降低到800℃。
就硬度来说，纯铜的布氏硬度为35，若加5%-7%的锡就增高到50-65，若加7%-9%的锡就增高到65-70，若加,9%-10%的锡就增高到70-100
夏代中期人们就能铸造锡青铜，稍晚使就能够铸造高铅的铅锡青铜。
商代时，青铜铸造工艺发展到了有意识控制铜、锡、铅的比例来冶炼不同种类青铜器的较高阶段。
西周时期青铜容器中，高锡和含锡量中等偏高的锡青铜，以及高锡或含锡量中等偏高的铜锡铅三元青铜。
成为青铜合金中的主要部分。
我国各个时期的青铜合金成分
作者：霍雪松徐作芳
来源：《文物鉴定与鉴赏》2016年第01期
青铜是金属中最早的合金。
人类用两种或两种以上的金属，经过高温使它熔合在一起，成为另一种金属，从而具备了新的物理和化学性能，这就是合金。
1.夏代晚期青铜器合金成分其合金成分的分析如表一。
表中第1、第4、第5、第7都可以认为是锡青铜，有的含有少量的铅。
而第2、第6铅、锡含量相近，是铅锡青铜。
第3接近纯铜。
（本文相关数据来源由合肥中普艺术品检测中心提供）
2.商代早期青铜器合金成分如表二所示。
在表二中，青铜器含铅量在4%以上的为五件，其中含铅量在10%以上的为三件。
可以判定为锡青铜和铅锡青铜两类，且以后者为多。
此次检测的样品青铜器器壁甚薄，采用含铅量比较高的青铜，铜液流动性能好，浇铸的成功率高。
3.商代晚期和西周早期青铜器合金成分
晚期青铜铸造业的发展已臻于高峰，合金成分的配比已相当进步，就目前合肥中普艺术品检测中心检测的样品，列表如表三所示。
以上情况可注意两点：
（1）表中第1-第7合金成分相当稳定，铜含量在84.77%～80.02%之间，锡含量在
14.95%～11.85%之间，铅含量在0.5%～4.42%之间，多数不到2%，6的铅含量为0.5%。
由于成分分配比较接近，说明当时的标准是相同的，而且可能没有回炉的旧铜掺杂在里面。
第9、第10也是同样的情形。
（2）表中第11-第15铜含量79.7%-76.3%，锡含量在18.1%～13.6%，铅含量在6.9%～2%。
其中第3、第10、第13、第15的含铅量达到6.9%-4.42%，比例较高，可能是下料配比的误差或火候掌握不当之故。
但第11-第15总的来看比例还是合理的。
说明在商代中期，尚有采用早期配比标准的。
4.西周青铜礼器的合金成分，据现有几项分析来看，与商代晚期的水平相似，列表如表四所示。
表中第1、第2是同组同时所铸器，其下料配比应该相同，两者有微小的差别，可能是火候掌握稍有出入之故。
这反映了当时配比和冶铸水平是不低的。
全数八器分两种情形，一类是铜含量在80%以上，一类是铜含量在80%以下，这和商代晚期青铜合金二类配比的情形是相似的，大致反映了商代晚期和西周早期铸造有差别的成分配比系统。
东周青铜礼器的合金成分分析不多，这里有检测的样本若干，列表如表五所示。
通过以上分析，发现了一个奇怪的现象，不论是一般的器或少重器，铜含量竞降低到66.78%～74.1%，锡含量9.76%-13.6%，铅含量则猛增，从10.8%以至20.22%。
这几个分析数据，既不能说明是铜料或锡料来源匮乏，也不能说明这样的成分配比在技术上有何进步。
降低铜含量和大幅度提高铅含量这一现象的可能解释，是由于铸造纹饰极其精细器物的需要，因为只有掺人大量的铅才能大大地增加铜液的流动性而像翻制石膏似的铸出精细的纹饰。
这些器从工艺美术的水平来说，是达到了设计的效果，以合金的配比而言，只是已被淘汰的冶铸技术的重复。
一问一答
问：具备哪些工作基础和条件才具备开展古陶瓷科学检测的能力？
答：在没有社会化共享的具有代表性和权威性的古陶瓷胎、釉和色料中全元素数据库之前，建立了以下工作基础和实验条件才具备开展古陶瓷科学检测的能力：
建立了窑址考古发掘和出土的、产地和年代明确的古陶瓷标准样品库；在严格的质量控制条件下，建立了具有统计性和代表性的古陶瓷胎、釉、色料中主量和微量成分的参考数据库；研究并掌握了化学成分组成的产地和年代特征；熟悉主量和微量成分数据的合理波动区间；建立了无损定量分析方法，应用特定的数据统计分析和处理方法；购置了设备，了解仪器性能，建立了严格的测量操作规程。
