什麼是紅銅、純銅、青銅、黃銅、白銅、生銅、熟銅?

圖片來自Wikipedia

「銅」是人類文明發展史上不可或缺的一種金屬,即使到了現代,銅製品依然不時的出現在我們的生活周遭,從日常用品到電子產品,或多或少都有使用到「銅」。

既然「銅」對我們這麼重要,所以,本文會試著整理一些關於「銅」的發展史與資訊,科普一下大家對銅的認識。

中文的「銅」字可以拆解成「金」與「同」,所以,其本意應該是與「金」相似一致,具延展性的紅棕色金屬,所以在古代我們也稱銅為「赤金」。







在我們每天的日常生活中幾乎都離不開銅製品,從每天清晨叫我們起床的黃銅鬧鐘(早期黃銅鬧鐘可是家家戶戶的必備生活小幫手,現在幾乎被手機所取代,不過手機裡頭用的零件也有很多含銅的電子材料),然後使用銅製的水龍頭來洗臉,煮早餐煎蛋時用的可能也是銅製的鍋子,穿戴整齊好準備出門上班,腳上穿的可能也是含銅纖維的襪子,因為銅纖維可以起到很好的抗菌功效,可以中和腳上的惡臭成分。

「銅」更是電的良好導體,現在的電線用的幾乎都是銅線,電子產品中電路板內的導體也是銅,而且在積體電路中也開始使用銅導線。樂器當中使用到銅的地方更多,舉凡小喇叭、法國號、各式喇叭、長笛、爵士鼓、各式銅管樂器等都是銅製品。所以,銅在人類文明中的用途可是非常的廣泛。

那人類的祖先是如何發現自然界的「銅」呢?

人類其實大約早在西元前3,500年左右就開始使用「銅」來煉製金屬原料,而早在西元前8,000年左右的新石器時代,人類就已經發現並開始使用「銅」了,當時的石器在人類生活中經常會被製作成各種重要的器具,當時的人類為了將石頭加工成斧頭或箭頭會四處尋找合適加工的石頭。

推測人類就是在這樣的環境下偶然發現了不同於一般石頭的天然銅礦石,這種銅礦石比一些堅硬的石頭來得軟,且帶有紅色的光澤,十分的美麗,它明顯地與其他的一般石頭不同,因為不管怎麼對它作敲擊都很難敲碎它,也就是說它具有良好的延展性,而且透過技巧性的敲擊還可以將「銅」型塑成各種不同的形狀,後來甚至還發現加熱後可以融化銅礦石,隨著人類文明的逐漸發展,於是將這種在自然界中可以找到但不同於一般石頭的銅帶進了生活當中。

什麼是紅銅、純銅、青銅、黃銅、白銅?

也許很多年輕一輩的朋友已經很少聽到「紅銅」這個名詞了,但是在現代化的過程當中「紅銅」可是一個在台灣老一輩人耳熟能詳的名字,那時候有很多的類鐵製品也都被灌上了「紅銅」的名稱,比如說紅銅線(早期可能真的是銅線,但後來慢慢的都變成了鐵絲,但大多數人還是它紅銅線)、紅銅板/片(就是鐵板)…等。

紅銅

那到底「紅銅」是什麼?我們一般俗稱的「紅銅」其實就是「純銅」的一種色彩的表現,因為純銅天然帶有紅色的溫暖光澤,看起來十分美麗,某些折射的情況下也會成現出紫色,因此有時也被稱為「紫銅」。而在純銅中加入其他的金屬形成銅合金後,還會呈現出各種多樣的其他色彩,所以各種不同的銅合金就被灌以不同顏色的銅來命名。

青銅

比如說在純銅中加入「錫」就可以形成略帶白色的合金,但是這種合金再大氣環境下容易氧化,而其氧化後會呈現出「青」色,所以稱錫銅合金為「青銅(Bronze)」也稱「錫青銅」。「青銅」因為其容易加工、可鑄造、比紅銅耐腐蝕的特性,是古時候許多場合中都會使用到的貴金屬,在古代的武器上就更不乏青銅了,在人類的某段時期,青銅還曾是唯一出現在人類歷史舞台上的金屬。

在日本頗具代表性的大佛,更是青銅製品的具體呈現,比如說奈良東大寺的「盧舍那佛」高14.85公尺,是目前世界上僅存最大的青銅鑄造物,而鐮倉高德院的「阿彌陀如來佛」高11.3公尺則為日本僅存的第二大青銅佛像。

黃銅

在純銅中加入「鋅」則可以得到呈現出金黃色澤的銅鋅(CuZn)合金「黃銅(Brass)」,黃銅不只色澤優美,音質也佳,而且易加工可鍛造,甚至比青銅更不易氧化腐蝕,現今大部分的管樂器就都是黃銅製品。

白銅

在純銅中加入「鎳」則可以得到呈現金白色光澤的銅鎳(CuNi)合金「白銅(Cupronickel)」,於「白銅」中再加入「鋅」則會變成帶有銀白色光澤的銅鎳鋅(CuNiZn)合金「洋銀」或稱為「洋白銅(Nickel silver)」。

洋白銅具有優異的延展性,其厚度可以做到0.1mm,甚至0.05mm,而不斷裂,它也具有不錯的耐腐蝕能力,所以它也經常被用於現今電子產品中的許多電子零件中,尤其是連接器或是屏蔽框罩。

什麼是生銅、熟銅?

「熟銅」基本上就是「生銅」經過精煉後成為可供鍛造的銅,也就是純度較高的銅。

而「生銅」則是銅礦石或是銅精礦經過焙燒後分別生成銅與鐵的氧化物之後,再將它們的氧化物放入轉爐中,並添加新的礦石與焦碳、矽酸鹽等反應物,進行高溫加熱,使鐵的氧化物與無水矽酸鹽生成矽酸鐵,而銅的氧化物還原成為金屬銅,等到轉爐上火焰轉變為綠色,遂得熔融狀態的銅漿,凝固後的銅就稱之為「粗銅」或泡銅,只是這些粗銅與我們一般使用的銅相比,其結晶中仍然含有許多的雜質,其銅組織與緻密性均較「熟銅」來得差,所以,這時候的銅就被稱之為「生銅」。

焙燒反應:2CuFeS2 + 6O2 → Cu2O + Fe2O3 + 4SO2

融渣生成:Fe2O3 + 3SiO2 → Fe2(SiO3)3

轉爐反應:Cu2S + 2Cu2O → 6Cu + SO2

                 Cu2O + C → 2Cu + CO

                 Cu2O + CO → 2Cu + CO2

所以,生銅與熟銅的最大差異是生銅內含雜質較多,所以其延展性差、易折斷,而熟銅內含雜質較少,純度高,擁有較佳的延展性、韌性好、易拉伸等特定。


延伸閱讀:
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FPC為何該使用壓碾銅(RA)而非電解銅(ED)?
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