铜的简史

铜是一种多功能金属，几个世纪以来不断推动技术范式变革。它是人类最早发现的金属之一，却也是促成文明取得超乎想象进步水平的重要元素。铜帮助人类打造更好的烹饪、狩猎与战斗工具，使人类登陆月球、开发电动汽车，并借助智能手机在任何地方保持互联。或许没有任何金属像铜一样，在塑造人类历史与文明方面发挥了如此关键的作用。

 

 

I. 史前时代（约公元前 10 000 年）：原生铜与早期用途

考古证据表明，约 1 万年前的中东就开始使用铜。当时，人类主要采用天然存在的原生铜，将其简单塑型为工具、首饰或器皿，例如狩猎用具和烹饪器具，标志着人类从石器过渡到专门采矿和使用铜矿。

• 示例：在土耳其 Çayönü 遗址（公元前 9500–6500 年）发现了多件小型铜制工具和珠饰。

II. 铜器时代（约公元前 5000–3000 年）：冶金术的兴起

铜器时代（亦称 Chalcolithic）标志着冶金术的开端。人们开始从矿石中提炼铜，用以制造更复杂的工具、武器和装饰品。早期主要靠锤锻成型；随后发现冶炼技术，得以生产更纯的铜并制造出质量更高、几何更复杂的工具。

• 化学过程：冶炼将氧化亚铜（Cu₂O）或硫化亚铜（Cu₂S）与还原剂（如碳）加热，生成纯铜（Cu）。
• 示例：奥茨冰人（约公元前 3300 年）的遗体旁发现一把近乎纯铜的斧头，木柄保存完好，现藏意大利南蒂罗尔考古博物馆。

III. 青铜时代（约公元前 3300–1200 年）：合金技术的兴起

铜与锡合金形成青铜，其强度与耐久性显著提升，催生青铜时代。美索不达米亚、古埃及和印度河流域等文明都因青铜工具、武器和盔甲的广泛使用而繁荣发展。

• 化学组成：典型青铜含 85–90 % 铜（Cu）与 10–15 % 锡（Sn）。
• 示例：在伊拉克乌尔古城发掘出一把公元前 2500 年的青铜镰刀，现藏大英博物馆。

IV. 古典时期（公元前 1200–公元 500 年）：铜矿开采与贸易

这一时期的铜矿开采技术更加先进。希腊和罗马等文明广泛使用铜于硬币、管道和建筑材料，并继续用于农具、武器和盔甲。地中海、安纳托利亚与巴尔干半岛形成重要的铜贸易路线。

• 示例：罗马帝国的大型铜管道系统（如罗马渡槽）展示了铜在该时期的重要地位。

V. 中世纪（公元 500–1500 年）：铜需求与开采技术

中世纪对铜及其合金的需求持续增长，用途包括厨房器具、武器、钟、雕像和建筑构件等。西欧的铜矿开采和冶金技术也显著提升。

• 示例：意大利威尼斯圣马可大教堂华丽的铜屋顶，证明了此时期铜在建筑中的持久应用。

VI. 工业革命（18–19 世纪）：电力与电信时代的铜

工业革命带来技术创新和快速城市化。铜以其卓越的导电性成为电力与电信的关键材料：电线让家庭照明、工业系统运转；电话网络借助铜线传输语音，实现远距离通信。铜冲压也成为批量制造铜零部件的核心工艺。

• 示例：依赖铜线的电报彻底革新了远距离通信，为铜的历史写下里程碑。

VII. 现代（20–21 世纪）：电子时代的铜

电力、建筑、电子和绿色能源行业都高度依赖铜：从发电到配电，从互联网到卫星通信；铜也应用于电动汽车、太阳能板和风力涡轮等新兴领域。

 

 

 

铜在制造流程中的应用

铜的独特特性使其成为金属冲压的理想材料。该工艺使用模具将铜、铝或不锈钢等材料成形为所需几何，能高速、精准且重复性高地生产复杂零件，并保持低缺陷率，这对电子、汽车和电信等大规模生产行业至关重要。

 

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铜冲压流程概览

I. 材料准备

根据所需厚度、硬度等规格选择铜板或铜带。材料经开卷、平整和精准送料后送入模具。

 

II. 模具设置

铜冲压模具分为单工位模、复合／组合模和多工位模；多工位模又分渐进模和移转模。
冲压过程
在渐进模中，铜带在模具内连续移动，经过多站形成复杂零件；在移转模中，单片或预成型零件由机械或机器人移送到各站加工。

 

III. 后处理

冲压后进行去毛刺、钻孔、攻牙、铣削等加工，并可通过抛光、电镀等表面处理提升外观、耐用性和抗腐蚀性。

 

 

 

铜的特性

1. 高导电／导热性

铜同时具备卓越的电导率和热导率，是电子到汽车等领域的基石。下文将说明铜如何以高效散热和传导电流支持创新与效率。

 

1.1 电导率 铜是全球第二高电导材料。约 60 % 的铜用于电气产业，如电线、连接器与电接点。优异电导率可减少传输与配电损耗，对电信、发电及汽车行业尤为重要。   铜在电路板、半导体封装和电磁屏蔽中至关重要，其电气性能在广泛温度范围内保持稳定。     1.2 热导率 铜的热导率约 400 W/m·K，可快速散热，防止过热并延长组件寿命。在散热器、热交换器以及汽车引擎和制动系统中广泛应用。   在 HVAC 系统和高性能计算设备中，铜的高效热传能力可提升能效与可靠性。     综合优势 铜兼具高电导和热导，适用于功率电子：在传导大电流的同时有效散热，减少能量损耗并保持系统稳定。 因此，铜在可再生能源系统（太阳能、风能）和电动汽车中不可或缺，提升发电、储能与配电效率。

 

2. 抗腐蚀性

铜会自然形成保护性氧化层，增强抗腐蚀能力，适用于海洋、户外或工业等严苛环境。

 

3. 延展性

铜延展性高，可抽成细线或冲压成复杂形状而不失结构强度，对精密零件尤为关键，并能降低材料浪费。

 
4. 强度

退火铜的抗拉强度约 210 MPa，可满足结构、电气及管路应用。如需更高强度，可使用青铜、黄铜等铜合金。

5. 美观

铜的红橙色调深受建筑与装饰设计青睐，常用于外立面和室内装饰件，兼具美观与功能。

 

 

 

铜金属冲压的应用

• 电气组件：铜常用于连接器、开关、接点、电池极片和汇流排，在汽车、电信和消费电子中高效传输电力并减少能量损失。
• 热管理：铜的高热导率使其成为散热器、热界面材料和冷却板的理想材料，用于 LED、处理器等高功率设备以防过热。
• 装饰与建筑：铜的色泽与耐久性兼具，适用于屋顶、幕墙和装饰细节，提供功能保护与美感。
• 机械零件：铜适中的抗拉强度可制造齿轮、轴承和结构件，确保工业、汽车和航空航天应用中的可靠性能。

金属冲压常用铜合金

 

• C10100（无氧电子级铜）

  纯度 ≥ 99.99 %，电导率 ≈ 101 % IACS；适用于半导体元件、高频电缆和变压器绕组。

• C10200（无氧铜）

  纯度 ≥ 99.95 %，导电导热性优异；常见于焊条、精密电子和真空密封组件。

• C11000（ETP 铜）

  纯度 ≥ 99.90 %，电导率 ≈ 100 % IACS；是配电电缆、开关设备和连接器的主流材料。

• C12200（磷脱氧铜）

  电导率 ≈ 92–94 % IACS；焊接性与抗腐蚀性出色，多用于管路和热交换器。

 

 

其他常见铜合金

 

• 碲铜（C14420、C14500）

  保有纯铜 90–95 % 导电率，切削加工性优良；常见于电连接器和汽车部件。

• 铜-锆合金（C15500）

  锆提升高温强度与硬度，导电性仍佳；用于焊接电极和高温连接器。

• 铍铜（C17200、C17410）

  兼具高硬度（> 1400 MPa）与良好导电率，适用于高性能弹片和精密仪器。

• 铬铜与铬锆铜（C18080、C18150）

  铬提高硬度与耐磨性且保持导电性；常见于电阻焊接头和高负荷导体。

• 铜-铁合金（C19400）

  铁增强强度与耐磨性，同时保持良好导电率；用作连接器和汽车零件。

• 黄铜系列（C21000、C22000、C23000、C24000、C26000、C26800、C27000、C28000）

  铜与锌（及少量锡）合金，各具特点：

• • C21000“鎏金铜”：约 95 % Cu，色泽饱满，用于装饰与硬币。
  • C22000“商用青铜”与 C23000“红铜”：强度高、延展性好，适合弹簧和机械件。
  • C24000“低锌黄铜”与 C26000“弹壳黄铜”：成形性佳，多用于深抽和高速冲压（如弹壳）。
  • C26800、C27000“黄铜”：色泽明亮，常用于家具五金和建筑装饰件。
  • C28000“蒙兹金属”：锌含量约 40 %，耐海水腐蚀，用于船舶配件与重工业。

 

  

铜冲压件的表面处理

对铜冲压件进行表面处理能显著提升抗腐蚀、耐磨、导电和美观等性能。常见方法包括电镀（镍、锡、银或金）以增强导电性、耐久性或可焊性；阳极氧化形成保护层；钝化生成抗腐蚀膜；抛光与研磨提供装饰性光泽；以及特殊涂层或涂料以增加保护或电绝缘。这些工艺可确保铜零件在各行业获得最佳性能和长久寿命。