铜
            铜
  铜是一种化学元素,它的化学符号是Cu(拉丁语:Cuprum),它的原子序数是29,是一种过渡金属。 铜呈紫红色光泽的金属密度8.92克/立方厘米。熔点1083.4±0.2℃,沸点2567℃。常见化合价+1和+2。电离能7.726电子伏特。铜是人类发现最早的金属之一,也是最好的纯金属之一,稍硬、极坚韧、耐磨损。还有很好的延展性。导热和导电性能较好。铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力,在干燥的空气里很稳定。但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3,这叫铜绿。可溶于硝酸和热浓硫酸,略溶于盐酸。容易被碱侵蚀。

简介

  
  铜是人类最早使用的金属。早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,并用获取的铜制造武器、式具和其他器皿,铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。铜是一种存在于地壳和海洋中的金属。铜在地壳中的含量约为0.01%,在个别铜矿床中,铜的含量可以达到3%~5%。自然界中的铜,多数以化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石,开采出来的铜矿石,经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。
  铜呈紫红色光泽的金属,密度8.92克/厘米3。熔点1083.4±0.2℃,沸点2567℃。常见化合价+1和+2(3价铜仅在少数不稳定的化合物中出现)。电离能7.726电子伏特。铜是人类发现最早的金属之一,也是最好的纯金属之一,稍硬、极坚韧、耐磨损。还有很好的延展性。导热和导电性能较好。铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力,在干燥的空气里很稳定。但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],这叫铜绿。可溶于硝酸和热浓硫 酸,略溶于盐酸。容易被碱侵蚀。
  1、化合物中以一价和二价形式存在为主的金属元素,有延性和展性,是热和电最佳导体之一,是唯一的能大量天然产出的金属,也存在于各种矿石(例如黄铜矿辉铜矿斑铜矿赤铜矿孔雀石)中,能以金属状态及黄铜、青铜和其他合金的形态用于工业、工程技术和工艺上。如:铜山(出产铜矿的山);铜花(铜屑);铜金(赤铜);铜粉(铜屑。铜和其他金属熔融在一起所做出来的黄金色粉状合金,可当作颜料);铜陵(产铜的山);铜落(铜屑,可入药);铜腥(铜的腥臭味)。
  2、铜制的[器物]。如铜鼎:铜鼎是用来烹煮食物,后主要用于祭祀和宴享,是商周时期最重要的礼器之一。上,下有铜丸(铜铸的小球);铜牙(弩上钩弦的钩叫牙,以铜制者称铜牙);铜瓦(铜制的瓦);铜史(漏刻铜壶上的铜人像);铜印(铜铸的印章。也称“铜章”);铜兵(铜制的兵器);铜狄(铜铸的人。即“铜人”。或称“金人”);铜洗(铜制的盥洗用具);铜柱(铜制的柱子);铜荷(铜制的烛台。形似荷叶);铜猊(铜制的狮形香炉);铜浑(铜制的浑天仪。又叫“铜仪”);铜鼻(古代官印上铜制的鼻状纽孔)。
  3、铜铸的货币。也用以泛指金钱 。
  4、喻坚固的。如:铜郭(形容城郭的坚固,如同铜铸一般);铜堞(像铜铁般坚固的城堞。堞是城上的女墙);铜楼(华美坚固的楼房);铜山铁壁(比喻风节的坚毅刚正);铜头铁额(比喻人非常勇猛强悍)
  5、喻坚强,强大有力的。如:铜豌豆(喻有经验的老狎妓者) (元朝关汉卿曾说:“我是个蒸不烂煮不熟捶不破炒不爆响当当的一粒铜豌豆”)  

基本信息

  
  元素名称:铜
  元素符号:Cu
  英文名称:Copper
  元素原子量:63.546
  元素类型:金属元素  

物理属性

  
  外观:紫红色光泽的金属
铜盐的焰色反应
   铜盐的焰色反应
  密度:8.92克/厘米3
  熔点:1083.4±0.2℃
  沸点:2567℃
  常见化合价:+1和+2
  元素在太阳中的含量:(ppm) 0.7
  晶体结构:等轴晶系,结构中铜原子按立方最紧密方式排列,又称铜型结构。
  原子体积:(立方厘米/摩尔) 7.1
  元素在海水中的含量:(ppm)太平洋表面 0.00008
  氧化态:
  Main Cu+2
用铜做的门
    用铜做的门
  Other Cu-1,Cu0, Cu+1, Cu+3, Cu+4
  晶胞参数:
  a = 361.49 pm
  b = 361.49 pm
  c = 361.49 pm
  α = 90°
  β = 90°
  γ = 90°
  地壳中含量:(ppm)50
  质子数:29
  中子数:35
  原子序数:29
  所属周期:3
  所属族数:IB
  电子层分布:2-8-18-1
  莫氏硬度:3
  声音在其中的传播速率:3810(m/S)
  一般状况下的密度:8.9×10^3kg/m^3  

化学性质

  
   加热1373K:
以铜作为内芯的导线
以铜作为内芯的导线
  2Cu+O2==2CuO    4Cu+O2==2Cu2O
  2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3
  2Cu+4HCl+O2=2CuCl2+2H2O
  Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
  3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
  点燃:Cu+Cl2==CuCl2
  Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 

铜的化合物

  
  (1)氢氧化铜氧化铜
  4CuO==Cu2O+O2↑(加热>1237k)
  加热353K:Cu(OH)2==CuO+H2O
  Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O
  Cu 2+ + 2OH- =Cu(OH)2
  (2)硫酸铜
  (a)硫酸铜俗名胆矾或蓝矾,其水溶液呈蓝色
  (b)硫酸铜的制备
  加热:Cu+2H2SO4(浓)====CuSO4+SO2↑+2H2O
  加热:2Cu+2H2SO4(稀)+O2====2CuSO4+2H2O
  (c) 硫酸铜的加热
  无水硫酸铜加热到923K时,分解成CuO
  加热:CuSO4====CuO+SO3
  或者
  加热:2CuSO4====2CuO+2SO2↑+O2
  (d)硫酸铜的用途
  ① 高中化学用无水硫酸铜检验水蒸气的存在。
  ② 高中生物检验蛋白质时常在蛋白质中加入碱,再加入硫酸铜溶液,此时溶液会变为紫色,这个反应被称为双缩脲反应。
  ③ 高中生物检验还原性糖时用硫酸铜、氢氧化钠制成斐林试剂,与还原性糖经沸水浴后作用生成砖红色沉淀。
  ④ 应用领域无机工业用于制造其他饲盐如氯化亚铜、氯化铜、焦磷酸铜、氧化亚铜、醋酸铜、碳酸铜等。染料和颜料工业用于制造含铜单偶氮染料如活性艳蓝、活性紫等。有机工业用作合成香料和染料中间体的催化剂,甲基丙烯酸甲酯的阻聚剂。涂料工业用作生产船底防污漆的杀菌剂。电镀工业用作全光亮酸性镀铜主盐和铜离子添加剂。印染工业用作媒染剂和精染布的助氧剂。农业上作为杀菌剂。
  (3)硫化铜
  Cu 2+ +H2S=CuS+2H+
  加热:3CuS+2NO3-+8H+ ==3Cu 2+ +2NO+3S+4H2O      2CuS+10CN-==2[Cu(CN-)4]3- +2S 2- +(CN)2
  (4)铜的配合物
  (a)配阳离子:[Cu(NH3)4]2+
  (b)配阴离子:[Cu(OH)4]2-
  (c)配阳离子:[Cu(NH3)2]+ 

发现简史

  
  铜是古代就已经知道的金属之一。随着生产的发展,只是使用天然铜制造的生产工具就不敷应用了,生产的发展促使人们找到了从铜矿中取得铜的方法。含铜的矿物比较多见,大多具有鲜艳而引人注目的颜色,例如:金黄色的黄铜矿CuFeS2,鲜绿色的孔雀石CuCO3·Cu(OH)2或者Cu2(OH)2CO3,深蓝色的石青2CuCO3Cu(OH)2等,把这些矿石在空气中焙烧后形成氧化铜CuO,再用碳还原,就得到金属铜。纯铜制成的器物太软,易弯曲。人们发现把锡掺到铜里去,可以制成铜锡合金──青铜。铜,COPPER,源自Cuprum,是以产铜闻名的塞浦路斯岛的古名,早为人类所熟知。它和金是仅有的两种带有除灰白黑以外颜色的金属。铜与金的合金,可制成各种饰物和器具。加入锌则为黄铜;加入锡即成青铜。 

元素用途

  
  铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次于
  铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大,占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线,电机和变压器的绕阻,开关以及印刷线路板等。
  在机械和运输车辆制造中,用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。
  在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。
  在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等,每生产100万发子弹,需用铜13--14吨。
  在建筑工业中,用做各种管道、管道配件、装饰器件等。
  最近几十年,人们还发现铜有非常好的医学用途。20世纪70年代,我国医学发明家刘同庆、刘同乐研究发现,铜元素具有极强的抗癌功能,并成功研制出相应的抗癌药物“克癌7851”,在临床上获得成功。后来,墨西哥科学家也发现铜有抗癌功能。最近,英国研究人员又发现,铜元素有很强的杀菌作用。相信不久的将来,铜元素将为提高人类健康水平做出巨大贡献。  

性能特征

  
  导电性:64%
  耐蚀性:23%
  结构强度:12%
  装饰性:1% 

铜的应用 

·电气工业

  电力输送
  电力输送中需要大量消耗高导电性的铜,主要用于动力申.线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。
  我国在过去一段时间内,由于铜供不应求,考虑到铝的比重只有铜的 30%,在希望减轻重量的架空高压输电线路中曾采取以铝代铜的措施。目前从环境保护考虑,空中输电线将转为铺设地下电缆。在这种情况下,铝与铜相比,存在导电性差和电缆尺寸较大的缺点,而相形见绌。
  同样的原因,以节能高效的铜绕组变压器,取代铝绕组变压器,也是明智的选择。
   电机制造
  在电机制造中,广泛使用高导电和高强度的铜合金。主要用铜部位是定子、转子和轴头等。在大型电机中,绕组要用水或氢气冷却,称为双水内冷或氢气冷却电机,这就需要大长度的中空导线。
  电机是使用电能的大户,约占全部电能供应的60%。一台电机运转累计电费很高,一般在最初工作500小时内就达到电机本易的成本,一年内相当于成本的4~16倍,在整个工作寿命期间可以达到成本的200倍。电机效率的少量提高,不但可以节能;而且可以获得显着的经济效益。开发和应用高效电机,是当前世界上的一个热门课题。由于电机内部的能量消耗,主要来源于绕组的电阻损耗;因此,增大铜线截面是发展高效电机的一个关键措施。近年来己率先开发出来的一些高效电机与传统电机相比,铜绕组的使用量增加25~ 100%。目前,美国能源部正在资助一个开发项目,拟采用铸入铜的技术生产电机转子。
  通讯电缆
  80年代以来,由于光纤电缆载流容量大等优点,在通讯干线上不断取代铜电缆,而迅速推广应用。但是,把电能转化为光能,以及输入用户的线路仍需使用大量的铜。随着通讯事业的发展,人们对通讯的依赖越来越大,对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。
  住宅电气线路
  近年来,随着我国人民生活水平提高,家电迅速普及,住宅用电负荷增长很快。1987年居民用电量为 269.6亿度(l度=1千瓦·小时),10后年的 1996年猛升到 1131亿度,增加3.2倍。尽管如此,与发达国家相比仍有很大差距。例如,1995年美国的人均用电量是我国的14.6倍,日本是我国的8.6倍。我国居民用电量今后仍有很大发展。预计从 1996年到2005年,还要增长1.4倍。 

·电子工业

  电子工业是新兴产业,在它蒸蒸日上的发展过程中,不断开发出铜的新产品和新的应用领域。目前它的应用己从电真空器件和印刷电路,发展到微电子和半导体集成电路中。
   电真空器件
  电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等,它们需 要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。
   印刷电路
  铜印刷电路,是把铜箔作为表面,粘贴在作为支撑的塑料板上;用照相的办法把电路布线图印制在铜版上;通过浸蚀把多余的部分去掉而留下相互连接的电路。然后,在印刷线路板上与外部的连接处冲孔,把分立元件的接头或其它部分的终端插入,焊接在这个口路上,这样一个完整的线路便组装完成了。如果采用浸镀法,所有接头的焊接可以一次完成。这样,对于那些需要精细布置电路的场合,如无线电、电视机,计算机等,采用印刷电路可以节省大量布线和固定回路的劳动;因而得到广泛应用,需要消费大量的铜箔。此外,在电路的连接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的铜基钎焊材料。
   集成电路
  微电子技术的核心是集成电路。集成电路是指以半导体晶体材料为基片(芯片),采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化电路。这种微电路在结构上比最紧凑的分立元件电路在尺寸和重量上小成千上万倍。它的出现引起了计算机的巨大变革,成为现代信息技术的基础,IBM(国际商业机器公司),己采用铜代替硅芯片中的铝作互连线,取得了突破性进展。这种用铜的新型微芯片,可以获得30%的效能增益,电路的线尺寸可以减小到0.12微米,可使在单个芯片上集成的晶体管数目达到200万个。这就为古老的金属铜,在半导体集成电路这个最新技术领域中的应用,开创了新局面。
   引线框架
  为了保护集成电路或混合电路的正常工作,需要对它进行封装;并在封装时,把电路中大量的接头从密封体内引出来。这些引线要求有一定的强度,构成该集成封装电路的支承骨架,称为引线框架。实际生产中,为了高速大批量生产,引线框架通常在一条金属带上按特定的排列方式连续冲压而成。框架材料占集成电路总成本的1/3~ l/4,而且用量很大;因此,必须要有低的成本。
  铜合金价格低廉,有高的强度、导电性和导热性,加工性能、针焊性和耐蚀性优良,通过合金化能在很大范围内控制其性能,能够较好地满足引线框架的性能要求,己成为引线框架的一个重要材料。它是目前铜在微电子器件中用量最多的一种材料。 

·能源及石化工业

   能源工业
  火力及原子能发电都要依靠蒸气作功。蒸气的回路如下:
  锅炉发生蒸气- 蒸气推动汽轮机作功- 作功后的蒸汽送至冷凝器- 冷却成水- 回到锅炉重新变成蒸汽。
  其间主冷凝器由管板和冷凝管组成。由于铜导热性好并能抗水的腐蚀,所以它们均使用锅黄铜、铝黄铜或白铜制造。根据资料介绍,每万千瓦装机容量需要5吨冷凝管。一个60万千瓦的发电厂就需要3 00吨冷凝管材。
  太阳能的利用也要使用许多铜管。例如:英国伦敦附近某旅馆的一个游泳池,装备了太阳能加热器,在夏季可以将水温保持在18~24℃。在该太阳能加热器中含有784磅(3 56公斤)铜管。
  石化工业
  铜和许多铜合金,在水溶液、盐酸等非氧化性酸、有机酸(如:醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸等)、除氨以外的各种碱及非氧化性的有机化合物(如:油类、酚、醇等)中,均有良好的耐蚀性;因而,在石化工业中大量用于制造接触腐蚀性介质的各种容器、管道系统、过滤器、泵和阀门等器件。还利用它的导热性,制造各种蒸发器、热交换器和冷凝器。由于铜的塑性很好,特别适合于制造现代化工工业中结构错综复杂、铜管交叉编制的热交换器。此外在石油精炼工厂中都使用青铜生产工具;原回是冲击时不迸出火花,可以防止火灾发生。
  海洋工业
  海洋占地球表面面积70%以上,合理地开发利用海洋资源日益受到人们的重视。海水中含确"容易造成腐蚀的氯离子,钢铁、、甚至不锈钢等许多工程金属材料均不耐海水腐蚀。此外在这些材料,以及木材、玻璃等非金属材料的表面上还会形成海洋生物污损。铜则一枝独秀,不但耐海水腐蚀;而且溶入水中的铜离子有杀菌作用,可以防止海洋生物污损。因而,铜和铜合金是海洋工业中十分重要的材料,业已在海水淡化工厂、海洋采油采气平台、以及其它海岸和海底设施中广泛应用。例如,海水淡化过程中使用的管路系统、泵和阀门,以及采油采气平台上使用的设备,包括飞溅区和水下用的螺栓、钻孔日,抗生物污损包套、泵阀和管路系统等等。关于铜和铜合金在船舶中的应用情况,将在后节中介绍。  

·交通工业

  船舶
  由于良好的耐海水腐蚀性能,许多铜合金,如:铝青铜、锰青铜、铝黄铜、炮铜(锡锌青铜)、白铜以及镍铜合金(蒙乃尔合金)己成为造船的标准材料。一般在军舰和商船的自重中,铜和铜合金占2~3%。 军舰和大部分大型商船的螺旋桨都用铝青铜或黄铜制造。大船的螺旋桨每支重20~ 25吨。伊丽莎白皇后号和玛丽皇后号航母的螺旋桨每支重达35吨。大船沉重的尾轴常用"海军上将"炮铜,舵和螺旋浆的锥形螺栓也用同样材料。引擎和锅炉房内也大量用铜和铜合金。世界上第一艘核动力商船,使用了30吨白铜冷凝管。近来用铝黄铜管作油罐的大型加热线圈。在10万吨级的船上就有12个这种储油罐,相应的加热系统规模相当大。船上的电气设备也很复杂,发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜和铜合金来工作。大小船只的船舱内经常用铜和铜合金来装饰。甚至木制小船,也最好用铜合金(通常是硅青铜)的螺丝和钉子来固定木结构,这种螺丝可以用滚轧大量生产出来。为了防止船壳被海生物污损影响航行,过去经常采用包覆铜加以保护;现在,则普遍用刷含铜油漆的办法来解决。二次世界大战中,为御防德国磁性水雷对舰船的袭击,曾发展了抗磁性水雷装置,在钢船壳周围附一圈铜带,通上电流以中和船的磁场,这样就可以不引爆水雷。从1944年以后,盟军的所有船只,共计约18,000艘,都装上了这种去磁装置而得到了保护。一些大型主力舰为此需用大量的铜,例如其中一艘用去铜线长 28英里,重约 30吨。
   汽车
  汽车用铜每辆10~2I公斤,随汽车类型和大小而异,对于小轿车约占自重的6~9%%。铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用铜量比较大的是散热器。现代的管带式散热器,用黄铜带焊接成散热器管子,用薄的铜带折曲成散热片。
  近年来为了进一步提高铜散热器的性能,增强它对铝散热器的竞争力,作 了许多改进。在材质方面,向铜中添加微量元素,以达到在不损失导热性的前 提下,提高其强度和软化点,从而减薄带材的厚度,节省用铜量;在制造工艺 方面,采用高频或激光焊接铜管,并用铜钎焊代替易受铅污染的软焊组装散热 器芯体。这些努力的结果示于表6.2,与钎焊铝散热器相比,在相同的散热条件 下,即在相同的空气和冷却剂的压力降下,新型铜散热器的重量更轻,尺寸显 着缩小;再加上铜的耐蚀性好、使用寿命长,铜散热器的优势就更明显。
  铁路
  铁路的电气化对铜和铜合金的需要量很大。每公里的架空导线需用2 吨以上的异型铜线。为了提高它的强度,往往加入少量的铜(约1%)或银 (约of%)。此外,列车上的电机、整流器、以及控制、制动、电气和信 号系统等都要依靠铜和铜合金来工作。
  飞机
  飞机的航行也离不开铜。例如:飞机中的配线、液压、冷却和气动系统需使用铜材,轴承保持器和起落架轴承采用铝青铜管材,导航仪表应用抗磁铜合金,众多仪表中使用破铜弹性元件等等。 

·机械和冶金工业

  机械工程
  几乎在所有的机器中都可以找到铜制品部件。除了电机、电路、油压系统、气压系统和控制系统中大量用铜以外,种类繁多用黄铜和青铜制造的传动件和固定件,如齿轮、蜗轮、蜗杆、联结件、紧固件、扭拧件、螺钉、螺母等,比比皆是。几乎在所有作机械相对运动的部件之间,都要使用减磨铜合金制作的轴承或轴套,特别是万吨级的大型挤压机、锻压机的缸套、滑板几乎都用青铜制成,铸件重量可达数吨。许多弹性元件,几乎都选用硅青铜和锡青铜作为材料。焊接工具、压铸模具等更离不开铜合金,如此等等。
  冶金设备
  冶金工业是消耗电能的大户,素有“电老虎”之称。在冶金厂的建设中通常必须要有一个依靠铜来进行工作的庞大的输、配电系统和电力运转设备。此外,在火法冶金中,连续铸造技术已占据主导地位,其中的关键部件一结晶器,大都采用铬铜、银铜等高强度和高导热性的铜合金。电冶金中的真空电弧炉和电渣炉水冷坩埚使用铜管材制造,各种感应加热的感应线圈都是用铜管或异型铜管绕制而成,内中通水冷却。
   合金添加剂
  铜是钢铁和铝等合金中的重要添加元素。少量铜(0.2~0.5%)加入低合金结构用钢中,可以提高钢的强度及耐大气和海洋腐蚀性能。在耐蚀铸铁和不锈钢中加入铜,可以进一步提高它们的耐蚀性。含铜30%左右的高镍合金是着名的高强度耐蚀“蒙乃尔合金”,在核工业中广泛使用。
  在许多高强度铝合金中都含有铜。通过淬火 一 时效热处理,在合金中析出弥散分布的细小颗粒,而显着提高其强度,称为时效硬化铝合金。其中着名的有杜拉铝或称硬铝,它是一种含铜、锰、镁的铝合金,是制造飞机和火箭的重要结构材料。 

·轻工业

  轻工业产品与人民生活密切相关,品种繁多、五花八门。由于铜钢具有良好综合性能,到处可以看到它大显身手的踪影。现仅举数例如下:
  空调器和冷冻机
  空调器和冷冻机的控温作用,主要通过热交换器铜管的蒸发及冷凝作 用来实现。热交换传热管的尺寸和传热性能,在很大程度上决定了整个空调机和制冷装置的效能和小型化。在这些机器上采用的都是高导热性能的异型铜管。利用铜的良好加工性能,最近开发和生产出带有内槽和高翅片的散热管,用于制造空调器、冷冻机、化工及余热口收等装置中的热交换器,可使新型热交换器的总热传导系数提高到用普通管的2~3倍,和用普通低翅片管的 1.2~1.3倍,己在国内使用,可节省 40%的铜,并使热交换器体积缩小 1/3以上。
  钟表
  目前生产的钟表,计时器和有钟表机构的装置,其中大部分的工作部件都用"钟表黄铜"制造。合金中含1.5-2%的铅,有良好加工性能,适合于大规模生产。例如,齿轮由长的挤压黄铜棒切出,平轮由相应厚度的带材冲出,用黄铜或其它铜合金制作搂刻的钟表面以及螺丝和接头等等。大量便宜的手表用炮铜(锡锌青铜)制造,或镀以镍银(白铜)。一些着名的大钟都用钢和铜合金制作。英国“大笨钟”的时针用的是实心炮铜杆,分针用的是14英尺长的铜管。
  一个现代化的钟表厂,以铜合金为主要材料,用压力机和精确的模具加工,每天可以生产一万到三万只钟表,费用很低。
  造纸
  在当前信息万变的社会里,纸张消费量很大。纸张表面看来简单,但是造纸工艺却很复杂,需要通过许多步骤,应用很多机器,包括冷却器、蒸发器、打浆器、造纸机等等。其中许多部件,如:各种热交换管、辊轮、打击棒、半液体泵和丝网等,大部分都用铜合金制作。
  例如,目前采用的长网造纸机,它要将制好的纸浆喷到快速运动的具有细小网孔(40~60目)的网布上。网布由黄铜和磷青铜丝编织而成,它的宽度很大,一般在20英尺(6米)以上,要求保持完全平直。网布在一系列小的黄铜或铜辊子上运动,当带着喷附其上的纸浆通过时,湿气从下面空吸出去。网子同时振动以使纸浆中的小纤维粘结在一起。大型造纸机的网布尺寸很大,可以达到宽26英尺8英寸( 8. l米)和长100英尺( 3 0.5米)。湿纸浆不但含水,而且含有造纸过程中使用的化学药剂,腐蚀性很强。为了保证纸张质量,对网布材料要求很严,不但要有高的强度和弹性;而且要抗纸浆腐蚀,铜合金完全可以胜任。
   印刷
  印刷中用铜版进行照相制版。表面抛光的铜版用感光乳胶敏化后,在它上面照相成像。感光后的铜版需加热使胶硬化。为避免受热软化,铜中往往含有少量的银或砷,以提高软化温度。然后,对版子进行腐蚀,形成分布着凹凸点子图形的印刷表面。
  在自动排字机上,要通过黄铜字型块的编排,来制造版型,这是铜在印刷中的另一个重要用途。字型块通常用的是含铅黄铜,有时也用铜或青铜。
   酿酒
  在世界的啤酒酿造中,铜起重要作用。经常用铜作麦芽桶和发酵罐的内村。在一些着名的啤酒厂中备有十余个容量超过2万加仑的这种大桶。在发酵缸中,为了降温,常用铜管通水冷却。还用铜管通水蒸汽在酿造啤酒时进行加热,以及用铜管输送酒液等。
  蒸馏威士忌和其它烈性酒时,通常用铜制蒸馏锅。威士忌麦芽酒需蒸馏两次,要用两个大铜蒸馏锅。
   医药
  制药工业中,各类蒸、煮、真空装置等都用纯铜制作。在医疗器械中则 广泛使用锌白铜。铜合金还是眼镜架的常用材料等等  

·建筑和艺术

  管道系统
  由于铜水管具有美观耐用、安装方便、安全防火、卫生保健等诸多优点,使它与镀锌钢管和塑料管相比存在明显优越的价格性能比。在住宅和公用建筑中,用于供水、供热、供气以及防火喷淋系统,日益受到人们的青睐,成为当前的首选材料。在发达国家中,铜制供水系统己占很大比重。美国纽约号称世界第六高楼的曼哈顿大厦,其中仅供水系统一项,就用去铜管 6万英尺(l公里)。在欧洲,饮水用铜管消耗量很大。英国的饮水用铜管消耗量平均每人每年1.6公斤,日本为0.2公斤。由于镀锌钢管容易锈蚀,许多国家己明令禁用。香港早于1996年 1月起禁止使用,上海也于 1998年5月起实行。我国在房屋建设中推广使用铜管道系统,势在必行。
   房屋装修
  在欧洲采用铜板制作屋顶和漏檐已有传统。北欧国家中甚至用它作墙面装饰。铜耐大气腐蚀性能很好、经久耐用、可以回收,它有良好的加工性可以方便地制作成复杂的形状,而且它还有美观的色彩;因而很适合于用做房屋装修。它在教堂等古建筑物屋顶上的应用己有悠久历史,至今仍发出诱人的光彩;而且在现代大型建筑甚至公寓和住宅的建设上的应用也越来越多。例如:在伦敦,代表现代英国建筑艺术的“英联邦委员会”大厦,屋顶形状复杂,用铜板建造,重约 25吨;于1966年开放的水晶宫运动中心,用铜 60吨做成波浪形的屋顶等等。据统计,用做屋顶的铜板,在德国平均每人每年消费0.8公斤,美国为0.2公斤。
  此外,屋内的装修,如:门把手、锁、百页、按栏、灯具、墙饰以及厨房次具等等,使用铜制品不但经久耐用,消毒卫生,而且装点出高雅的气息,深受人们喜爱。
  塑像和工艺品
  世界上没有哪一种金属,能够像铜那样广泛应用于制造各种工艺品,从古至今,经久不衰。今天城市建设中,各种纪念物、铸钟、宝鼎、雕像、佛像、仿古制品等等,大量使用铸造铜合金。现代乐器,如长笛使用白铜制成,萨克斯管用的是黄铜材料。各种精美的艺术品,价廉物美的镀金以及仿金、仿银首饰也都需要使用各种成分的铜合金。
  1996年建成的香港天坛大佛,使用锡、锌、铅青铜分块铸造再焊接而成,高26米,重206吨。1997年建成的浙江普陀山南海观音大佛,高20米,重 70吨,是世界上第一座使用仿金材料建成的巨型铜像。嗣后在无锡落成了高88米的青铜释迹牟尼佛像。更高的佛像正在我国的海南岛和九华山以及日本印度等地筹建中。
  钱币
  自从人类祖先使用钱币进行交易以来,就用铜和铜合金来制造钱币,历代相传,沿袭至今。随着现代自动投币电话、乘车和购物等利民活动的发展,造币用铜量有增无减。
  在铜币的应用中,除了变化尺寸以外,可以很方便地采用不同合金成分、改变合金色彩来制造和区分不同面值的货币。常用的有含2 5%镍的"银币",含2 0%锌和1%锡的黄铜币以及含少量锡(3%)和锌(l.5%)的"铜"币。全世界每年生产铜币要消耗成千上万吨的铜。仅伦敦皇家造币厂一家,每年生产7亿个铜币,约需金属七千吨。  

·高科技

  铜不但在传统工业中有广泛应用,而且在新兴产业以及高科技领域中也发挥着重要作用,举例如下:
   中计算机
  信息技术是高科技的前导。它依靠的是现代人类智慧的结晶 一 计算机 这个工具,对瞬息万变、浩如烟海的信息进行加工和处理。计算机的心脏由微处理器(包含运算器和控制器)和存储器组成。这些基本部件(硬件)都 是大规模集成电路,在微小的芯片上分布着千万个相互连接的晶体管、电阻。电容等元件,以进行快速的数值运算,逻辑运算和大量的信息储存。这些集 成电路的芯片要通过引线框架和印刷电路组装起来才能进行工作。从前面"电子工业中的应用"一章中可以看到,铜和铜合金不但是引线框架、焊料和印 刷电路版中的重要材料;而且还能够在集成电路的微小元件互连中起重要作用。
  超导和低温
  一般材料(除半导体以外)的电阻随温度降低而减小,当温度降得很低时,某些材料的电阻会完全消失,这种现象称为超导性。出现超导性的这个最高温度称为该材料的超导临界温度。  

人体对铜的需求量

  成年人每天需要铜0.05~2毫克,孕、产妇和青、少年(少年食品)的需要量还要多些。足月生下的婴儿体内含铜量约为16毫克,按单位体重比成年人要高得多,其中约70%集中在中,由此可见,胎儿的肝是含铜量极高的器官。从妊娠开始,胎儿体内的含铜量就急剧增加,约从妊娠的第200天到出生,铜含量约增加4倍。因此,妊娠后期是胎儿吸收铜最多的时期,早产儿易患缺铜症就是这个原因。
  中国营养学会没有制定每日膳食中铜的需要量,但制定了每日铜的“安全和适宜的摄入量”,半岁前婴儿每天需0.5~0.7毫克,半岁至1岁每天0.7~1.0毫克,1岁以上每天1.0~1.5毫克,4岁以上每天1.5~2.0毫克,7岁以上每天2.0~2.5毫克,11岁以上至青年、成年,均为每天2.0~3.0毫克。这个摄入量与美国科学研究委员会制定的“估计每日饮食中安全充足的铜摄取量”相当。  

铜对人体的影响

  缺乏症
  1、身体缺铜会导致贫血、浮肿、骨骼疾病,并很可能引起风湿性关节炎
  2、缺铜易引起贫血、神经系统失常;
  3、严重缺铜的标志是丧失弹性组织和结缔组织的完整性,从而导致血管壁的脆性增加,弹性蛋白异常,血管损伤。
  过量表现
  大剂量铜的急性毒性反应包括:口腔有金属味、上腹疼痛、恶心、呕吐及严重腹泻。摄入100g或更多硫酸铜可引起溶血性贫血、肝衰竭、肾衰竭、休克、昏迷或死亡。 

铜中毒

  1.急性铜中毒
  引起本病的原因是多种多样的,常因为结晶硫酸铜烧伤或意外误服引起,也有食用被污染的水和食物造成,主要因为冶炼铜时造成环境污染。国家规定车间允许铜尘、铜烟浓度为0.01mg/L。
  急性铜中毒开始产生胃肠道黏膜刺激症状,如恶心、呕吐、腹泻,溶血作用特别明显,尿中出现血红蛋白,继而出现黄疸及心律失常,严重时可出现肾功能衰竭及尿毒症、休克。
  2.慢性铜中毒
  (1)呼吸系统长期接触铜尘、铜烟的工人,最常见的呼吸系统症状为咳嗽、咳痰、胸痛、胸闷,有的咯血、鼻咽黏膜充血、鼻中隔溃疡,甚至可引起尘肺和金属烟雾热。
  (2)眼睛(眼睛食品)接触铜盐可发生结膜炎和眼睑水肿,严重时角膜可以发生浑浊和溃疡。从事枪弹钢壳生产的工人易发生铜性白内障。
  (3)动物皮肤实验证明,铜尘可致接触性和致敏性。  

铜的食物来源

  在人的血液中,铜是铁的“助手”。铜的吸收部位主要是胃和小肠上部。铜在肠中被吸收后进人血液中,80%的结合成血浆铜蓝蛋白。铜在血红蛋白形成中的作用,一般认为是促进对肠道铁(铁食品)的吸收和从肝及网状内皮系统的贮藏中使它释放出来,故铜对于血红蛋白的形成起着重要作用。
  从食品商品化的角度来看,少量的铜对产品质量的影响主要是在食油(油食品)及含不饱和脂肪的食品中,铜离子实际上起着催化剂的作用,造成食品酸败、变色和其他一些反应。这些影响尽管使产品在外观上不受人欢迎,但通常并不会引起中毒和降低食品的营养价值。
  食物中铜的丰富来源有口蘑、海米、红茶花茶砖茶榛子葵花子芝麻酱、西瓜子、绿茶核桃黑胡椒可可等。
  良好来源有蟹肉、蚕豆蘑菇(鲜)、青豆、小茴香黑芝麻大豆制品、松子龙虾绿豆花生米、黄豆、土豆粉、紫菜莲子、芸豆、香菇(香菇食品)、毛豆、面筋、果丹皮、茴香、豌豆、黄酱、金铁菜、燕麦片栗子坚果、黄豆粉和小麦胚芽
  一般来源有杏脯、绿豆糕、酸枣、番茄酱、青梅果脯、海参、米花糖、香蕉牛肉面包黄油、蛋、鱼、花生酱、花生、猪肉和禽肉。
  微量来源有巧克力豌豆黄、木耳、麦乳精、豆腐花、稻米、动物脂肪、植物油、水果(水果食品)、蔬菜(蔬菜食品)、奶及奶制品和糖。