第二章++铜饰品及其生产工艺

如图1-10所示。
图1-10 白铜废料
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1.白铜的类别
• 白铜可分为简单白铜、复杂白铜和工 业白铜三类。
• （1）普通白铜 • 铜镍二元合金称普通白铜，一般以字
母B来表示，后面的数字表示铜含量， 如B30表示含Ni30％的铜镍合金。型 号有B0.6、B19、B25、B30等。
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• （2）复杂白铜 • 加有锰﹑铁﹑锌﹑铝等元素的白铜合金称复杂白铜，
• 它是工业上常用的纯铜。其密度为8.9g/cm3，熔 点为1083℃。在固态时具有面心立方晶格，无同 素异构转变，属逆磁性材料，具有抗磁性。
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图1-1 工艺品铜公
图1-2 纯铜仿真项链 （配玉片和水钻）
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1.2 铜合金
• 由于纯铜的机械性能和铸造性能较差， 因此用于流行饰品的铜材料大都是铜 合金。铜合金的类别很多，当前饰品 用铜合金，国内外尚无专用的技术标 准，通常沿用工业用铜合金牌号，而 且应用十分混乱，影响了产品质量， 因此饰品用铜合金需进一步规范化。
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黄铜铸造麒麟工艺品
黄铜铸造佛像
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• α单相黄铜（从H96至H65）具有良好的塑性， 能承受冷热加工，但α单相黄铜在锻造等热加 工时易出现中温脆性，其具体温度范围随含 Zn量不同而有所变化，一般在200～700℃之 间。因此，热加工时温度应高于700℃。
• （4）加工性能
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黄铜加工的手链
• 除黄铜和白铜外，其余的铜合金都称为青铜。 • 青铜一般指红铜与锡、铅等其他化学元素的
合金，因颜色呈青灰色而得名。
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1.2.3 青铜
• 青铜与黄铜、白铜性能比较 • 与黄铜相比，青铜具有更高的力学性能和耐
蚀性，但价格较贵。 • 与白铜相比，青铜的力学性能较高，但在某
些条件下，耐蚀性不如白铜。在铜合金中青 铜的综合性能较好，常用于制造耐蚀性能好 和强度高的零件、耐蚀弹性元件、导电和抗 蠕变性能好的零件等。
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• 因此，白铜是一个很好的做饰品的原材料， 在饰品行业中应用广泛，常用来制作仿银、 仿白金的饰品，它的硬度及光泽都很接近银 饰，但价格便宜很多，所以，欧美人买饰品， 70%都是铜做的，黄铜或是白铜都能做出精 美的饰品，如图1-11、图1-12和图1-13所示。
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白铜铸造吊坠 白铜铸造戒指 白铜镀铑手链
• 2）铝，Al是合金产生金色度的另一主要元素，
但过量的Al会降低合金的变色性，当Al含量低于
3%时，随着Al含量的增加，合金的抗变色性能
增加；当Al含量高于3%时，随着Al含量的增加，
合金的抗变色性能降低。因此，合金的Al含量以
3%为宜。
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• 3）硅，Si有提高合金金色度和抗变色性的能力，当合金中 加入0.05%~2.50%Si时，对比不加Si的同样合金，在人工 汗水中抗变色时间增加50%~100%；在同一加热温度下， 抗变色时间增加50%。Si的加入还能改善合金的流动性和耐 磨性。
以字母B和合金元素来表示，如BMn3-12表示含 Ni3％，含Mn12％的铜镍锰合金。复杂白铜有四个 型号： • 1）铁白铜：型号有BFe5-1.5（Fe）-0.5（Mn）、 BFe10-1（Fe）-1（Mn）、BFe30-1(Fe)-1(Mn)。 铁白铜中铁的加入量不超过2％以防腐蚀开裂，其 特点是强度高，抗腐蚀特别是抗流动海水腐蚀的能 力可明显提高。
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• 锌在黄铜中的作用？
• 添加锌可以改变黄铜的颜色，可以提高黄铜的力学 性能。但锌量要适当，超过39％后，合金变得硬而 脆，没有应用价值。所以在饰品用黄铜中，含铜量 一般超过60％。
• 分析黄铜容易发生腐蚀的原因？ • 由于锌的电极电位比铜低得多，合金在中性盐类溶
液中容易产生电化学腐蚀，电位低的锌被溶解，铜 则呈多孔薄膜残留在表面，并在表面下的黄铜组成 微电池，使黄铜称为阳极而加速腐蚀。
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3.白铜在工艺饰品上的应用
• 以镍为主要合金元素的白铜中，铜镍之间彼 此可无限固溶，从而形成连续固溶体，即不 论彼此的比例多少，而恒为α-单相合金。当 把镍熔入紫铜里，含量超过16％以上时，产 生的合金色泽就变得洁白如银，镍含量越高， 颜色越白。而且纯铜加镍能显著提高强度、 耐蚀性、硬度。
• 因此白铜较其他铜合金的机械性能、物理性 能都异常良好，延展性好、硬度高、色泽美 观、耐腐蚀、富有深冲性能。
• 稀金材料首饰
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2．黄铜的性能
• （1）耐腐蚀性能 • 黄铜在高温度、高湿度和盐雾大气中耐腐蚀性能很
差，在流动的热海水中还会产生“脱锌腐蚀”(锌先 溶掉，工件表面残留为多孔海绵状纯铜)。在潮湿大 气、特别是含氨和SO2的大气中，黄铜有应力腐蚀开 裂倾向。 • 作为新抛光的黄铜饰品，即使在空气中停留一段时 间后，表面就会晦涩，或者在局部出现暗斑点。因 此，作为黄铜饰品，一般需要进行表面着色或电镀 处理，以改善其抗蚀性能。
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（2）特殊黄铜
• 为改善简单黄铜的性能，在合金中加 入1～5％的锡、铅、铝、硅、铁、锰、 镍等元素，构成三元、四元、甚至五 元合金，称为特殊黄铜或复杂黄铜。
• 并在黄铜的名称上冠以所加元素，称 为锡黄铜、铅黄铜、铝黄铜、锰黄铜、 铝锰黄铜等。
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（2）特殊黄铜
• 锡能抑制脱锌腐蚀，提高黄铜的耐蚀性。
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• 1.2.1 黄铜
• 黄铜是以锌为主要合金元素的铜基合金， 因常呈黄色而得名，如图1-3所示。黄铜色 泽美观，有良好的工艺和力学性能，在大 气、淡水和海水中耐腐蚀，易切削和抛光， 焊接性好且价格便宜，在饰品行业使用广 泛。
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1．黄铜的类别
• 根据黄铜的成分，又可以分为 • 简单黄铜和特殊黄铜两大类。
• 铅在黄铜中的固溶度极小，呈游离质点分布 于基体，能使切屑碎裂并起润滑作用，从而 改善材料的可切削性和耐磨性。
• 铝起固溶强化作用，使表面形成有保护作用 的氧化铝膜。
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（2）特殊黄铜
• 硅黄铜有较高的耐蚀性、力学和铸造性能， 抗应力腐蚀能力强。
• 镍黄铜具有较高的强度、韧性、耐蚀性，能 承受冷、热塑性加工。
第二章 铜饰品及其生产工艺
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第一节 流行饰品用铜材料
• 1 饰品用铜材料 • 流行饰品中，特别是仿真饰品，以及许多的工
艺饰品，大量采用铜及铜合金材料来制作。
• 纯铜、黄铜、白铜、青铜等几类典型的铜材料 都可以经常见到。
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• 1.1 纯铜 • 纯铜是玫瑰色红色的金属，表面形成氧化铜膜后，
外观呈紫红色，故称紫铜。
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2.白铜的历史简介
• 云南人发明和生产白铜，不仅在我国，在 世界上也是最早的，这为国内外学术界所 公认。古时云南所产的白铜也最有名，称 为“云白铜”。
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• 17至18世纪，镍白铜大量传入欧洲，并被 贵为珍品。称作“中国银”或“中国白 铜”， 对西方近代化学工艺曾起过巨大影 响。16世纪以后，欧洲的一些化学家、冶 金学家开始研究和仿造中国白铜。
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黄铜
耐腐蚀 力学性Байду номын сангаас 铸造性能 综合性能
白铜
青铜
①好；②较好；③最好。对比三种合金的
性能，将数字填到相应的空格
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黄铜
耐腐 蚀 ①
力学性 能 ②
铸造性能 综合性 能
③
②
白铜 ③ ①
①
①
青铜 ② ③
②
③
①好；②较好；③最好。 45
1.青铜的类别
• （1）普通青铜
• 普通青铜是铜和锡的二元合金，也叫锡青铜。主 要特点是有良好的耐磨性，具有很高的耐蚀性能 (但耐酸性差)，具有足够的抗拉强度和一定的塑性， 致密程度较低。
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• 仿金合金：
• 在特殊黄铜中，有一种俗称“稀金”的铜 基仿金合金在饰品工艺品中得到了广泛应 用。有较好的耐腐蚀性和可加工性。
• 在稀金铜基仿金合金中，一般采用锌、铝、 硅、稀土等作为合金元素，各元素对金色 度和抗氧化性能的影响如下：
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• 1）锌，Zn能使铜由红色变成黄色，所以是形成 金黄色泽的主要元素。Zn能提高合金的抗变色性 能，随着Zn含量的增加抗变色性能提高。通常 Zn含量为20%~30%。
• （1）简单黄铜 • 简单黄铜是铜与锌构成的二元合金。黄铜一般以
字母H来表示，H后面的数字表示合金的含铜量， 例如H68表示含铜量为68％的黄铜，用于铸造的 黄铜，用ZH表示。
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黄铜戒指
黄铜吊坠
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• 黄铜的性能与锌含量有密切关系，随着 含锌量的增加，其色泽由金红向黄、金 黄、白色逐渐变化，如表1-1所示。
• 青铜的牌号以“青”字的汉语拼音字首“Q ”加锡 元素和数字表示，如QSn6.5-0.4表示。
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• （2）特殊青铜 • 用其它元素象Al、Pb、Mn等代替价格昂贵而稀
缺的Sn，把此类青铜称为无锡青铜。如铝青铜、 铅青铜、锰青铜等。加入的合金元素可以改善合 金的机械性能、耐腐蚀性、耐磨性以及热强性等。 其牌号表示方法与锡青铜类似。青铜前面常冠以 主要合金元素的名称，如锡青铜、铝青铜、铍青 铜、钛青铜等。用量最大的是锡青铜和铝青铜， 强度最高的是铍青铜。
• 国内外研究人员利用锰对铜漂白或褪色的作 用，充分发挥锌提高合金明度，降低红色成 分和改善熔铸性能的优点，加入能进一步改 善合金性能的锡、铝等其它元素，开发出了 多元无镍白色Cu-Mn-Zn 合金系列，通过合 理的配方可以确保合金组织为单相，颜色呈 银白色，冷热加工性能良好。
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1.2.3 青铜
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• 在饰品用白铜材料中，用得较普遍的是锌白 铜，一般含Ni5%~35%，Zn13%~45%，其 中BZn15-20应用最为广泛，含Ni15%， Zn20%。在白铜饰品表面一般进行电镀处理， 与黄铜饰品相比，即使其表面的电镀层褪了， 还是呈灰白色，像氧化了的银饰，而采用白 铜制作的饰品款式繁多，丝毫不亚于银饰品。
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• （2）铸造工艺性能 • 黄铜的凝固区间很小，因此液态金属流动性好，
充型能力佳，缩松倾向小。熔炼时锌产生很大的 蒸汽压，能充分去除铜液中的气体，故黄铜中不 易产生气孔。 • 熔炼温度比锡青铜低，熔铸均较方便，不仅可以 较容易地铸造细小的首饰件，也常用于铜工艺品 的铸造，如图1-6和1-7所示。
黄铜雕刻画
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• （5）焊接性能 • 黄铜的焊接性能很好，对于体积较大的工艺品，通
常采用气焊。对于纤细的首饰品，一般采用火枪焊 接。
• （6）打磨抛光性能 • 黄铜的切削性能很好，能经受校正、打磨、修饰等
操作，采用常规的首饰车磨打方法可以将饰品抛得 很光亮。
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1.2.2 白铜
传统白铜是以镍为主要添加元素的铜基合金， 呈银白色，有金属光泽，故名白铜，
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白铜铸造佛像 白铜铸造塑像 白铜铸造工艺品
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• 白铜货币与纪念币
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4.白铜材料的发展
• 镍白铜用作饰品材料有很多优良的性能，但 是也具有一些缺点：
• 镍属于稀缺材料，因此白铜价格比贵， • 镍容易引起皮肤过敏反应，近年来镍白铜材
料正面临挑战，开发新型无镍白色铜合金显 得尤为重要。
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4.白铜材料的发展
• 4）稀土，将稀土元素添加到黄铜合金中，可以提高合金的
光亮度，改善合金的色泽，具有耐磨性好，质地坚硬，色泽
酷似黄金而不易褪色的特点，在饰品行业中俗称“稀金材
料”。用稀金材料加工制成的首饰，色泽可呈18K或20K金
黄色，不易氧化褪色，很适合日常佩戴，价格又低廉，成为
制造较高档仿金首饰的一种材料。
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• 2）锰白铜：型号有BMn3-12、BMn40-1.5、 BMn43-0.5。锰白铜具有低的电阻温度系数， 可在较宽的温度范围内使用，耐腐蚀性好， 还具有良好的加工性。
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• 3）锌白铜：型号有BZn18-18、BZn18-26、 BZn18-18、BZn15-12（Zn）-1.8（Pb）、 BZn15-24（Zn）-1.5（Pb）。锌白铜具有 优良的综合机械性能，耐腐蚀性优异、冷热 加工成型性好，易切削，可制成线材、棒材 和板材。
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• （3）工业白铜
• 工业用白铜分为结构白铜和精密电阻合金用白铜 （电工白铜）两大类。
• 1）结构白铜 • 结构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好，色泽美观。
最常用的是B30、B10和锌白铜。
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• 2）精密电阻合金用白铜（电工白铜） • 精密电阻合金用白铜（电工白铜）有良好
的热电性能。BMn 3-12锰铜、BMn 40-1.5 康铜、BMn 43-0.5考铜以及以锰代镍的新 康铜（又称无镍锰白铜，含锰10.8～12.5％、 铝2.5～4.5％、铁1.0～1.6％）是含锰量不 同的锰白铜。
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• 4）铝白铜：型号有BAl13-3、BAl16-1.5。 是以铜镍合金为基加入铝形成的合金。
• 合金性能与合金中镍量和铝量的比例有关， 当Ni:Al=10:1时，合金性能最好。常用的 铝白铜有Cu6Ni1.5Al，Cul3Ni3Al等，主 要用于造船、电力、化工等工业部门中各 种高强耐蚀件。