铜、黄铜和青铜通常被归类为有色金属，属于同一类红色金属。它们均具有耐腐蚀、高导电/导热性和可焊接性等特点，使其广泛应用于建筑、电子、艺术品、机械等行业。
虽然这些金属具有相似的特性，但每种金属都具有对于特定应用至关重要的独特特性。了解它们的差异对于选择最适合您的项目的非常重要。
本文展示了每种材料的独特特性，阐明了铜、黄铜和青铜之间的差异。我们将指导您找到更好的解决方案，为您的项目选择合适的材料。
铜，在元素周期表中标记为Cu，是一种天然存在的金属元素，具有独特的红橙色。它是自然界中发现的少数可以直接加工的金属之一，而且由于铜更纯净，它通常具有更高的价值，并且能够在不损失任何质量的情况下回收利用。
铜根据其纯度以及其他添加元素的类型和含量分为各种等级。以下是一些常见的铜牌号：
电解韧铜（ETP）铜（C11000）：含铜量至少为99.90%，是最常见的铜牌号。它不仅具有最高水平的导热性和导电性，而且还具有出色的成型性和延展性。
无氧高导 (OFHC) 铜 (C10100)：一种含氧量极低的高导铜。这一特性增强了其导电性并降低了氧化风险。
脱氧高磷(DHP)铜(C12200)：机械性能与C11000相似，但含有少量磷。这种添加可以去除金属中的氧，增强其可焊性和钎焊能力，同时还可以防止氢脆。
碲铜(C14500)：含有少量碲，通常在0.4%至0.7%之间。碲的添加增强了机械加工性，而不会显着影响电导率。
黄铜是一种主要由铜和锌以及微量其他金属组成的合金。锌和这些附加元素的比例显着影响黄铜的颜色（从更深的红铜到浅金）和机械性能。例如，增加锌含量通常会提高强度，但可能会降低延展性，使合金更硬、更脆。此外，由于含有锌，黄铜的成本通常比纯铜便宜。
黄铜有多种等级，主要根据铜与锌的比例以及其他合金元素的添加量进行分类。常见的有以下几种：
插装式黄铜 (C26000)： 这种合金通常由 70% 的铜和 30% 的锌组成，擅长冷加工，具有良好的强度和延展性。它非常适合弹药外壳、散热器芯、热交换器以及连接器和端子等电气部件。
黄黄铜（C27200）：锌含量比C26000高，具有亮黄色，成型性良好。它经常用于工业和建筑应用。
低铅黄铜 (C33000)：这种合金具有低铅含量，易于加工，符合更严格的环境标准，非常适合饮用水系统等配件。
钟表黄铜(C35300)：其优异的机械加工性能可实现精密加工，特别是在钟表制造中。
易切削黄铜 (C36000)：以出色的延展性和机械加工性而闻名，广泛用于软焊、钎焊以及制造配件、紧固件和阀门。这是最常见的黄铜类型。
建筑青铜(C38500)：因其出色的机械加工性和精美的外观而被选择，是建筑五金和装饰元素的理想选择。
海军黄铜 (C46400)： 含有少量锡，具有卓越的耐海水腐蚀性能，非常适合海洋应用和暴露在恶劣环境中的部件。
青铜是一种金棕色合金，主要由铜和锡组成，还含有少量铝、锰、硅和磷等元素。它已经使用了数千年，可以追溯到公元前 3500 年的古代文明。
随着金属加工技术的进步和对改善材料性能的需求的增加，研究人员已经探索添加其他元素来增强青铜的性能。以下是青铜器的常见品种。
高铅锡青铜（C93200）：常用于轴承（通常称为“轴承青铜”）、衬套、泵和阀门组件以及中等强度和良好耐磨性的机械应用。需要撕裂。
铝青铜（C95400）：被称为最硬、最强的青铜类型，在盐水中具有很强的耐腐蚀性，适用于泵、阀门和船舶部件。它还用于重型应用，例如飞机起落架。
磷青铜（C51000）：磷青铜以其优异的抗疲劳性、良好的耐腐蚀性和高强度而闻名，通常用于弹簧、紧固件、电气连接器和轴承等部件承受重复的压力和恶劣的环境。
硅青铜(C65500)：具有高强度、优异的耐腐蚀性（特别是在海洋条件下）和良好的机械加工性。它广泛用于船舶硬件、建筑应用以及泵和阀门组件，这些领域的使用寿命和美观性至关重要。
为了区分它们的不同属性，我们先通过下表进行初步比较。
| 财产 | 青铜 | 黄铜 | 铜 |
| 元素组成 | 铜、锡、其他 | 铜、锌、其他 | 纯铜 |
| 颜色/外观 | 红棕色 | 黄金般的 | 橙红色 |
| 耐腐蚀 | 出色的 | 中间的 | 非常好 |
| 电导率 | 缓和 | 高的 | 非常高 |
| 导热系数 | 229~1440 BTU/小时-英尺²-°F | 64 BTU/小时-英尺²-°f。 | 223 BTU/小时-ft²-°f |
| 熔点 | 大约。 950 - 1050°C | 大约。 900-940℃ | 1085℃ |
| 密度 | 7.5~8.8g/c㎥ | 8.4~8.7g/c㎥ | 8.96g/c㎥ |
| 硬度 | 40~420 BHN | 55~73 伯明翰 | 35 BHN |
| 屈服强度 | 125-800兆帕 | 95至124兆帕 | 33.3兆帕 |
| 抗拉强度 | 350至635兆帕 | 338至469兆帕 | 210兆帕 |
| 机械加工性 | 从公平到良好 | 良好到优秀 | 公平的 |
| 焊接性 | 贫穷的 | 好的 | 出色的 |
接下来我们从元素成分、外观、耐蚀性、导电性、密度重量、硬度、强度、切削加工性、焊接性等方面进行具体比较。
铜是一种纯元素金属，化学符号为Cu，原子序数为29，在元素周期表中。
黄铜是一种铜锌合金，含有铜（60%~90%）和锌（10%~40%），偶尔还与锡、铅、铝或镍形成合金。
青铜主要由铜（80%~90%）和锡（10%~20%）组成，偶尔添加铝或锌等其他元素。
黄铜，顾名思义，具有类似黄金的外观。这使得很容易与其他两者区分开来。青铜和红铜具有相似的红棕色。相比之下，与青铜的暗金色相比，铜具有独特的红橙色。此外，青铜的表面经常呈现出微弱的环，这可以作为一个重要的区分特征。
青铜通常比铜和黄铜表现出更好的耐腐蚀性，特别是由于其锡含量，在盐水环境中。此外，通过加入铝和磷等附加元素可以增强其抵抗力。
铜虽然在海洋环境中的抵抗力稍差，但随着时间的推移会形成一层铜绿保护层，有助于防止进一步恶化。
黄铜虽然仍具有一定的抵抗力，但通常抵抗力较差，并且在暴露于特定化学品或盐水条件时可能会加速腐蚀。
铜、黄铜和青铜由于其不同的成分而表现出不同水平的导电性和导热性。
在电气方面，铜因其出色的导电性而成为最著名的金属之一，拥有 100% 的导电率。黄铜的电导率约为铜的 28%，而青铜则落后于铜，约为 15%。
从热学角度来看，青铜在三者中具有最高的导热率，铜位居第二，黄铜的导热率最低。
铜是一种纯元素，密度相对较高，为 8.96g/cm3，是三种金属中重量最高的。黄铜是铜和锌的合金，其密度随着锌比例的增加而降低。这是因为与铜相比，锌的密度较低（7.14 克/立方厘米）。青铜主要是铜和锡的合金，其密度根据锡或其他附加元素（例如铝、硅或磷）的用量而变化。锡的密度约为7.31克/立方厘米，低于铜的密度。
根据布氏硬度值，青铜>黄铜>铜。
纯铜是三种金属中最软的，而青铜是最硬的，但由于更脆而容易破裂。
强度是指材料在受到外力作用时抵抗变形和破坏的能力。硬度和强度（屈服强度和拉伸强度）之间存在很强的相关性。较硬的材料通常强度更高，但延展性可能较差。因此，就强度而言，青铜>黄铜>紫铜。
由于铜质较软，加工起来有点困难。一般来说，有效的加工需要正确的工具和技术。在加工过程中，它往往会产生长而粘的切屑，如果管理不当，有时会导致问题。
青铜具有良好的切削加工性。其适度的硬度和强度可降低变形风险，使其能够承受切割和其他加工操作。此外，大多数青铜合金的磨损率相对较低，有助于提高加工工具的耐用性。然而，一些青铜合金，如高硅青铜或其他特殊青铜合金，可能含有磨料颗粒，会加速加工过程中的刀具磨损。
与铜和青铜相比，黄铜具有高度可加工性。它产生更短、更易于管理的切屑，使其更易于加工。此外，黄铜有时含有铅，可提高机械加工性。
所有三种金属都是可焊接的。铜通常被认为适合焊接，但其高导热性需要更高的能量输入才能实现最佳焊接。然而，无氧铜和脱氧铜由于在焊接过程中不易氧化，因此具有优异的焊接性，使其在各种应用中备受青睐。
黄铜含有锌，其沸点比铜低。焊接过程中，锌的蒸发会导致焊缝出现气孔并释放出有害的氧化锌烟雾。通常采用 MIG、TIG，尤其是钎焊等技术来缓解这些挑战。
青铜在热影响区可能会出现脆性并产生孔隙。 TIG 焊接通常用于青铜，以减少这些问题。
为项目选择合适的材料时，重要的是要考虑每种金属的所有特性以及它们将如何影响您的项目。需要记住的一些关键点将帮助您选择更好的材料。
青铜因其优异的耐海水腐蚀性能而成为海洋应用的最佳选择。
黄铜因其类似黄金的外观而广泛应用于日常生活中，例如门把手和乐器。
铜卓越的导电性使其在电线和热交换器中不可或缺。此外，由于其抗菌特性，铜经常被用来制造食品烧瓶和食品加热器。
虽然铜、黄铜和青铜都是耐用金属，但它们具有不同程度的多功能性。
铜以其卓越的延展性而脱颖而出，为涉及金属成型和弯曲的制造工艺提供了出色的灵活性。
黄铜具有优异的机械加工性和良好的延展性，使其适用于需要复杂机械加工的装饰性和功能性部件。
青铜虽然具有良好的机械加工性，但缺乏铜和黄铜的延展性，使其不太适合需要变形的应用，但非常适合暴露在腐蚀环境中的耐磨零件和组件。
铜、黄铜、青铜的成本主要由成分和加工要求决定。就其成分和元素比例而言，铜是三种金属中最昂贵的。虽然这三种材料都含有铜，但由于混入了合金元素，黄铜和青铜的含量远低于纯铜。这降低了黄铜和青铜的成本。
铜、黄铜、青铜的成本主要由成分和加工要求决定。就其成分和元素比例而言，铜是三种金属中最昂贵的。虽然这三种材料都含有铜，但由于混入了合金元素，黄铜和青铜的含量远低于纯铜。这降低了黄铜和青铜的成本。
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数控车削是应用最广泛的数控加工工艺之一，因其精度和多功能性而在制造业中备受推崇。它涉及一种固定切削刀具，用于从车床或车削中心上的旋转工件上去除材料。该工艺主要用于生产具有圆形或轴对称特征的零件。根据切割操作的类型，它可以创建圆柱形、圆锥形、螺纹、凹槽或孔部件，以及具有特定表面纹理的零件。
设计在数控加工中发挥着关键作用，因为它为整个制造过程奠定了基础。众所周知，数控加工使用计算机控制的机器来精确地从工件上去除材料。该工艺具有高度通用性、可重复性和精确性，此外，它还与多种材料兼容，从泡沫和塑料到木材和金属。 实现这些功能在很大程度上依赖于 CNC 加工的设计。有效的设计不仅可以确保零件的质量，还可以节省与 CNC 加工零件相关的生产成本和时间。 在本指南中，我们将讨论设计限制，并为 CNC 加工中遇到的最常见特征提供可操作的设计规则和建议值。这些指南将帮助您获得零件的最佳结果。 CNC 加工的设计限制 为了正确设计数控加工零件，我们首先必须清楚地了解工艺中固有的各种设计限制。这些限制自然是由切割过程的力学产生的，主要涉及以下几个方面： 刀具几何形状 大多数数控加工刀具具有圆柱形形状和有限的切削长度。当从工件上去除材料时，这些切削刀具会将其几何形状转移到零件上。这意味着，无论切削刀具有多小，CNC 零件的内角始终具有半径。此外，刀具的长度限制了可加工的最大深度。较长的工具通常刚性较低，这可能导致振动或变形。 工具访问 为了去除材料，切削刀具必须直接接近工件。切削刀具无法达到的表面或特征无法进行 CNC 加工。例如，复杂的内部结构，尤其是当零件内存在多个角度或特征被另一个特征阻挡或存在较大的深宽比时，可能会使工具难以到达某些区域。五轴数控机床可以通过旋转和倾斜工件来缓解一些刀具访问限制，但它们不能完全消除所有限制，特别是刀具振动等问题。 工具刚度 与工件一样，切削刀具在加工过程中也会变形或振动。这可能会导致公差更宽松、表面粗糙度增加，甚至在制造过程中刀具破损。当刀具长度与其直径之比增加或切削高硬度材料时，这个问题变得更加明显。 工件刚度 由于加工过程中会产生大量的热量和强大的切削力，刚性较低的材料（例如某些塑料或软金属）和薄壁结构在加工过程中容易变形。 工件夹持 零件的几何形状决定了它在数控机床上的固定方式以及所需的设置数量。复杂或不规则形状的工件很难夹紧，并且可能需要特殊的夹具，这会增加成本和加工时间。此外，当手动重新定位工件夹具时，存在引入微小但不可忽略的位置误差的风险。 CNC 加工设计指南 现在，是时候将这些限制转化为可操作的设计规则了。 CNC 加工领域没有普遍接受的标准，主要是因为行业和所使用的机器总是在不断发展。但长期的加工实践已经积累了足够的经验和数据。以下指南总结了 CNC 加工零件最常见特征的建议值和可行值。 内部边缘 建议垂直圆角半径：⅓ 倍型腔深度（或更大） 通常建议避免尖锐的内角。大多数数控刀具都是圆柱形的，因此很难获得锐利的内角。使用推荐的内角半径可以使刀具遵循圆形路径，从而减少应力集中点和加工痕迹，从而获得更好的表面光洁度。这也确保了使用适当尺寸的刀具，防止刀具太大或太小，从而保持加工精度和效率。对于 90 度锐角，建议使用 T 形槽铣刀或线切割，而不是减小拐角半径。 建议地面半径：0.5 毫米、1 毫米或无半径 可行的地面半径：任何半径 立铣刀刀具通常具有平坦或略圆的下切削刃。如果设计的底部半径与推荐值一致，则可以使用标准立铣刀进行加工。这种设计受到机械师的青睐，因为它允许使用广泛可用且易于使用的工具，这在大多数情况下有助于平衡加工成本和质量。虽然球头立铣刀可以适应任何底部半径，但由于其形状，它们可能会增加加工时间和成本。 薄壁 建议的最小壁厚：0.8 毫米（金属）、1.5 毫米（塑料） 可行的最小壁厚：0.5 毫米（金属）、1.0 毫米（塑料） 数控机床在加工非常薄的壁时受到限制，因为减小壁厚会影响材料的刚度并降低可达到的精度，可能会导致加工过程中振动增加。由于材料的硬度和机械性能不同，应根据具体情况仔细评估上述推荐和可行的值。对于更薄的壁，替代工艺（例如金属板制造）可能更可取。 洞 推荐孔径：标准钻头 […]
当谈到金属表面处理时，阳极氧化通常是第一个想到的方法，尤其是铝。然而，还有一种更通用的替代方案：电镀。与仅限于特定金属的阳极氧化不同，电镀适用于更广泛的材料。通过在零件上沉积一薄层金属，可以显着增强零件的外观、耐腐蚀性、耐用性和导电性。
