铜及其合金的主要特性

• 汽车行业的电缆、开关柜部件、变压器、电机绕组和发电机
• 化工、食品和饮料工业中的管、容器和热交换器
• 建筑行业的外墙、屋顶、饮用水管道和供暖装置
• 低温和空调
• 真空技术中的半导体、开关和密封圈，以及电子工业中的电子管

铜合金

• 锌含量低于28%的黄铜称为红黄铜，特别适合于机械加工
• 锌含量高达37%的合金由α-固溶体组成，适用于冷成形
• 锌含量在38%及以上时，合金呈α-β两相组织，适合热成形

通过添加铝、锰、铁、镍、锡甚至少量的铅，可以生产具有特定化学或机械性能的特殊类型的黄铜。

图4:α-黄铜，彩色蚀刻，200倍

图5:含灰蓝色铅夹杂物的α-β黄铜铸件(CuZn40Pb2)，未蚀刻，500x

图6:根据Klemm蚀刻的α-β黄铜铸件，浅色α-固溶体在深色β-固溶体基体中，100x

青铜(铜锡合金)
青铜分为三种:锻造合金、铸造合金和钟形铸件。根据所需的性能，可以添加少量的锌、磷、铅、镍或铁。

铜及其合金金相学的挑战

纯铜质地柔软，延展性好，容易变形，容易划伤。即使是青铜器和一些较硬的铜器也可能容易受到严重的刮伤。这给金相学家带来了一个问题。然而，有一些简单的解决办法:

-避免使用粗磨磨料
-用软布彻底抛光钻石
-采用化学-机械精细抛光

请继续阅读详细说明，了解如何快速准确地制备铜及其合金，以进行金相分析，而不会出现划痕或变形。

图9:纯铜线，最后抛光OP-S， DIC, 200x

图10:与图9相同的样品，最后抛光OP-S-ammonia/水/过氧化氢混合物，DIC, 200倍

铜及其合金的制备:机械研磨和金刚石抛光

机械研磨

• 试样的硬度、尺寸和数量都应考虑在内。然而，即使用大样品纯铜，平面磨削用500#碳化硅箔/纸通常是足够的
• 大型铜合金铸件可用于磨削220 #或320 #，虽然重要的是，磨削力要低，以避免深部变形
• 软合金应细磨使用SiC箔/纸细磨粉(最高可达4000#)
• 对于较硬的合金，MD-Largo与金刚石可用于确保更好的平整度和边缘保留

纯铜及低合金含量的铜合金

钻石抛光

• 对于纯铜，最后用含硝酸铁的溶液抛光钻石。
• 对于铜合金，采用的混合物OP-S非干悬浮液建议用双氧水和氨水。

• 开始抛光。一分钟后，在显微镜下检查样品
• 如有必要，再抛光一分钟，再检查样品
• 继续此顺序，直到达到所需的质量
• 如果你看到攻击太快或太强烈，用水稀释混合物
• 在抛光结束前约30秒，将水倒在抛光布上冲洗样品和布
• 最后，用清水再次清洗样品，然后晾干

图11:α-β黄铜铸件，机械抛光，未蚀刻，200倍

图12:与图11相同的试样经电解抛光，未蚀刻，200x。铅夹杂物被抽出，因此显得更大、数量更多

铜合金

铜及其合金的蚀刻

对于铜及其合金，有许多相对容易应用的蚀刻剂。大多数铸造合金都不难蚀刻。然而，对于某些变形合金，很难找到合适的蚀刻溶液，特别是如果它们经过了严重的冷加工。在这些情况下，彩色蚀刻是有用的。

重要的是要注意，铅会被蚀刻剂攻击，蚀刻后只会留下黑色空洞。因此，在蚀刻之前必须拍摄显微照片来记录铅的数量和分布。纯铅的颜色是灰蓝色。


图13:青铜铸件(CuSn₈Pb)，未蚀蚀，显示大大小小的蓝灰色铅包裹体，淡蓝色α-δ共析可辨认，500倍


图14:试件与图13相同，按Klemm蚀刻颜色。树枝状结构，可见浅蓝色共析物和蓝色铅包体，但不能明显区分小铅包体，500倍

图15:青铜铸件(CuSn₁₀)，用氯化铁(III)蚀刻，枝状结构α-δ共析，200x