最近三星堆的考古挖掘,震惊了世界,大量的金、铜器件的出土,证明了我国的金属冶炼的技术。铜合金是现在装修行业的必备材料,也是一些器件上无可替代的元素,铜芯的水龙头就是比钢芯的使用更加持久,这是无可厚非的。
铜是最先冶炼出的金属,也是中国历史上应用较早、用途较广的一种有色金属。铜是一种容易精炼的金属材料,铜和铜合金最初是用于制造武器而发展起来的,也可以用作生活用品,如宗教祭具、货币和装饰品等。铜是继石材、木材等天然材料之后出现的古老建筑材料。据说在古罗马时代,铜曾被用作建筑材料,制成铜合金管道用于水道工程。铜材在现代建筑中,也被广泛应用于建筑装饰及各种零部件中。
1.铜的特性与应用
在古建筑中,铜既是一种古老的建筑材料,又是一种良好的导电材料。铜材是一种高档的装饰材料,多用于宫廷、寺庙、纪念性建筑以及商店铜字招牌等。但纯铜强度低,不宜直接作为结构材料。在现代建筑装饰中,铜材仍是集古朴与华贵于一身的高级装饰材料,可用于高级宾馆、饭店、商厦等建筑中的柱面、楼梯扶手、栏杆、防滑条等,使建筑显得光彩耀目、美观雅致、光亮耐久,并能烘托出华丽、高雅的氛围。
2.铜合金的应用
纯铜由于强度不高,且价格较贵,因此在建筑工程中更广泛使用的是在铜中掺入锌、锡等元素形成的铜合金。铜合金既保持了铜的良好塑性和高抗腐蚀性,又改善了纯铜的强度、硬度等力学性能。建筑工程常用的铜合金有黄铜(铜锌合金)和青铜(铜锡合金)。
1)黄铜
以铜、锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜分为普通黄铜和特殊黄铜。铜中只加入锌元素时,称为普通黄铜。普通黄铜不仅具有良好的力学性能、耐腐蚀性和延展性能,还易于加工成各种建筑五金、装饰制品、水暖器材等,而且价格比铜便宜。为了进一步改善普通黄铜的力学性能和提高耐腐蚀性能,可再加入铅、锰、铝、锡等合金元素制成特殊黄铜,如加入铅可改善普通黄铜的切削加工性并提高耐磨性,加入铝可提高强度、硬度、耐腐蚀性能等。特殊黄铜可用于要求高强度和耐腐蚀性的部位、铸件和锻件。
2)青铜
以铜、锡为主要合金元素的铜合金称为青铜。青铜有锡青铜和铝青铜两种,锡青铜中锡的质量百分比在30%以下,它的抗拉强度以锡的质量百分比在15%~20%之间为最大,而伸长率以锡的质量百分比在10%以内比较大,超过这个限度,就会急剧变小。铝青铜耐腐蚀性好,经过加工的材料,强度接近于一般碳素钢,在大气中不变色,即使加热到高温也不会氧化,这是由于合金中铝经氧化形成致密的薄膜所致。铝青铜可用于制造钢丝、棒、管、弹簧和螺栓等。
3.铜合金装饰制品
用铜合金制成的各种合金板材(如压型板),可用于建筑物的内墙面装饰,使室内金碧辉煌、光彩夺目。铜合金还可制成五金配件、铜门、铜栏杆、铜嵌条、防滑条、雕花铜柱和铜雕壁画等,广泛应用于建筑装饰工程中。铜合金的另一应用是制成铜粉,俗称“金粉”,是一种由铜合金制成的金色颜料,主要成分为铜及少量的锌、铝、锡等金属。铜粉常用来调制装饰涂料,代替“贴金”。
用铜合金制成的产品表面往往光亮如镜、气度非凡,有高雅华贵的感觉。在古代,人们认为以铜或金来装饰的建筑是高贵和权势的象征,中国盛唐时期的宫殿建筑也多以金、铜来装饰。在现代建筑装饰中,铜制产品主要用于高档场所的装修,如宾馆、饭店、高档写字楼和银行等场所。例如,在显耀的厅门配以铜质的把手、门锁;变幻莫测的螺旋式楼梯扶手栏杆选用铜质管材,踏步上附有铜质防滑条;浴缸龙头、坐便器开关、沐浴器配件、灯具、家具采用制作精致、色泽光亮的铜合金等,无疑会在原有华贵的氛围中增添装饰的艺术性,使其装饰效果得以淋漓尽致地发挥。
由于铜制品的表面易受空气中的有害物质的腐蚀,为提高其抗腐蚀能力和耐久性,可在铜制品的表面用镀钛合金等方法进行处理,从而能极大地提高其光泽度,增加铜制品的使用寿命。
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