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1. 從成語看銅的影響力

由于銅長期作為貨幣使用，而且是緊排在金銀之后，所以有些含有“銅”的成語顯示著富貴榮華。例如銅山金穴：比喻極其富有。

青銅是人類最早使用的金屬工具，給人的印象是堅硬。因此成語中也有很多包含這層意思。

銅墻鐵壁：比喻十分堅固，不可摧毀的事物，也作“鐵壁銅墻”（圖1）。

圖1 銅墻鐵壁（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

銅心鐵膽：形容人的意志堅定。

銅圍鐵馬；意思是堅固的陣勢。

銅聲響器：形容說話聲音響亮。

鐵打銅鑄：鐵打成的，用銅澆鑄的，形容非常堅固。

眼如銅鈴：指眼睛睜得很大，形容非常生氣。

鐵板銅弦：形容豪邁激越的文章風(fēng)格。

然而，金錢具有兩面性，“銅”又沒有金銀那么尊貴，所以，金錢的負(fù)面形象就毫不留情地砸在了“銅”的身上。而且，與金銀相比，銅屬于“賤金屬”，因此，破舊無用的說詞也“賞賜”給了銅。

臭銅熏天：常用以譏刺有錢人品行丑惡，也指賄賂公行、敗壞風(fēng)氣。

破銅爛鐵：指破舊銹爛無用的銅鐵器，也泛指各種破舊無用的器物（圖2）。

圖2 破銅爛鐵（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

歷史上，銅還長期是制備鏡子的材料。銅鏡就是古代用銅做的鏡子，又稱青銅鏡。以銅為鏡：把別人的成敗得失作為自己的鑒戒。語本《墨子·非攻中》：“古者有語曰：君子不鏡于水，而鏡于人。鏡于水，見面之容；鏡于人，則知吉與兇。”

遠(yuǎn)古時期，人們以水照面，銅器發(fā)明以后，以銅盆盛水鑒形照影。隨著合金技術(shù)的出現(xiàn)，開始了使用銅和錫、銀或鉛等制作銅鏡的歷史（圖3）。銅鏡一般制成圓形或方形，其背面鑄銘文飾圖案，并陪鈕以穿系，正面則以鉛錫磨礪光亮，可清晰照面。

圖3 銅鏡（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

“以史為鏡”：出自唐太宗李世民之口?！耙粋€人用銅當(dāng)鏡子，可以使衣帽穿戴得端正；用歷史當(dāng)鏡子，可以知道國家興亡的原因；用人當(dāng)鏡子，可以發(fā)現(xiàn)自己的對錯。魏征一死，我就少了一面好鏡子啊?！保▓D4）

圖4 以銅為鏡（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

2. 為什么銅會有如此大的需求？

銅對人類發(fā)展至關(guān)重要，并成為大量家庭、工業(yè)和高科技應(yīng)用的首選金屬。近幾十年來銅的需求在不斷增加。這種需求隨著新興經(jīng)濟(jì)體的增長和發(fā)展而增加?，F(xiàn)在，中國已經(jīng)成為世界上主要的銅消費國。早在在2000年后的12年里，其消費量就翻了兩番[1]。

銅的吸引力來源于其獨特的性能。例如，只有銀的導(dǎo)電性能超過了銅。許多人認(rèn)為黃金是最好的導(dǎo)體，但實際上銀和銅分別排名第1和第2。黃金比銀和銅的優(yōu)勢在于其耐腐蝕性更好。

由于銅具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，而且與其他具有類似特性的金屬相比成本較低，因此對銅的需求量很大。在文獻(xiàn)[2]里我們已經(jīng)知道，如果以銀的導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性為基準(zhǔn)（100%），則銅的導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性可以分別達(dá)到94.52%和93.47%?，F(xiàn)在我們考慮一下價格因素，銅的售價為每噸約7萬元，折合每克7分錢，而銀的售價為每克約8元，是銅價格的100倍以上。想象一下，在導(dǎo)電和導(dǎo)熱領(lǐng)域，如果考慮到價格因素，即從性價比的角度來看，達(dá)到同樣的效果，使用銅的成本是使用銀的百分之一以下。如此看來，在大多數(shù)普通電器中，需要高導(dǎo)電的場合，大多是使用銅而不是銀，就不奇怪了吧。

3. 銅合金的廣泛應(yīng)用

銅能夠很容易地與其他金屬形成合金，這也是銅能夠得到廣泛應(yīng)用的原因之一。銅與錫結(jié)合而形成青銅，前面已經(jīng)有過介紹。銅與鋅結(jié)合而形成黃銅（圖5），黃銅色澤美觀。銅鋅二元合金的黃銅稱普通黃銅或單黃銅。三元及以上合金的黃銅稱特殊黃銅或復(fù)雜黃銅。黃銅有優(yōu)良的冷加工性能，如含鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的黃銅常用于制作彈殼。添加鋁、鎳、錳、錫、硅、鉛等其他元素可改善普通黃銅的性能。鋁可提高黃銅的硬度、強(qiáng)度和耐蝕性，適合作海輪的冷凝管及其他耐蝕零件。錫可提高黃銅的強(qiáng)度以及對海水的耐腐性，可用作船舶熱工設(shè)備和螺旋槳等。鉛能改善黃銅的切削性能，常用作鐘表的零件。黃銅鑄件常用來制作閥門和管道配件等，如黃銅加鋁鑄造船舶用消防栓防爆月牙扳手[3]。

圖5 黃銅（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

銅與鎳結(jié)合而形成白銅。銅鎳二元合金的白銅稱普通白銅，加有鋁﹑鐵﹑錳﹑鋅等元素的白銅合金稱復(fù)雜白銅。工業(yè)用白銅有結(jié)構(gòu)白銅和電工白銅2大類。結(jié)構(gòu)白銅耐蝕性和力學(xué)性能好，色澤美觀，廣泛用于制造精密機(jī)械﹑化工機(jī)械、眼鏡配件和船舶構(gòu)件。電工白銅有良好的熱電性能，可用于制造精密電阻﹑精密電工儀器﹑變阻器﹑熱電偶及應(yīng)變片等材料。

銅的不同合金各自具有獨特性能，而且還可以根據(jù)專業(yè)化的應(yīng)用，開發(fā)新的合金組成與性能。例如，在海運業(yè)中，用銅鎳合金包裹船體，可以抵抗海水的腐蝕、阻止藤壺附著在船體上，從而減少阻力、提高燃料效率。銅及銅合金的主要應(yīng)用領(lǐng)域如下。

3.1 在電氣工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

電力輸送：主要用于動力電線電纜、變壓器和開關(guān)等。

電機(jī)制造：主要用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子、定子和軸頭等。

通訊電纜：主要用于輸入用戶的線路。

3.2 在電子工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

在新興產(chǎn)業(yè)的電子工業(yè)發(fā)展中，銅的新產(chǎn)品和新應(yīng)用領(lǐng)域不斷被開發(fā)出來。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括電真空器件、印刷電路和集成電路。

電真空器件：高頻和超高頻發(fā)射管、磁控管與波導(dǎo)管等需要彌散強(qiáng)化無氧銅和高純無氧銅。

印刷電路：銅印刷電路（圖6）是把銅箔作為表面，粘貼在作為支撐的塑料板上；用照相的辦法把電路布線圖印制在銅版上；通過浸蝕把多余的部分去掉而留下相互連接的電路。對于那些需要精細(xì)布置電路的場合，如無線電、電視機(jī)，計算機(jī)等，采用銅印刷電路可以節(jié)省大量布線和固定回路的勞動，因此需要消費大量的銅箔。

圖6 印刷電路（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

3.3 在交通工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

船舶：一般銅和銅合金使用量占軍艦和商船的自重的2%~3%。鋁黃銅、鋁青銅、錳青銅、錫鋅青銅（炮銅）以及鎳銅合金（蒙乃爾合金）等銅合金由于良好的耐海水腐蝕性能而成為造船的標(biāo)準(zhǔn)材料。

汽車：每輛車用銅量10~21 kg。主要用于軸承、齒輪、散熱器、液壓裝置、剎車摩擦片、制動系統(tǒng)管路及配電和電力系統(tǒng)等。

鐵路：每千米的架空導(dǎo)線需用2 t以上的銅線。列車上的電機(jī)、整流器以及控制系統(tǒng)等都需要銅和銅合金，對銅的需求量巨大。

飛機(jī)：銅用于飛機(jī)中的配線、液壓、冷卻和氣動系統(tǒng)，青銅管材用于起落架軸承和軸承保持器，抗磁銅合金用于導(dǎo)航儀表等。

3.4 在建筑業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

在住宅和公用建筑中，銅水管具有安裝方便、美觀耐用、安全防火及衛(wèi)生保健等優(yōu)點，常用于供水、熱、氣以及防火噴淋系統(tǒng)，與鍍鋅鋼管和塑料管相比存在優(yōu)越的性價比。

4. 日常生活中的銅

銅的獨特性和多樣性充分體現(xiàn)在這種金屬與我們的日常生活完全融合。當(dāng)我們打開一盞燈時，產(chǎn)生光的電通過銅線傳導(dǎo)。幾乎所有的電器或設(shè)備的供電都依賴于銅，從電器的電源線，到智能手機(jī)或平板電腦的電路板，再到洗衣機(jī)的電動機(jī)，銅以低廉的成本使設(shè)備高效地工作。

銅以雕塑、裝飾品的形式呈現(xiàn)藝術(shù)之美（圖7）；在銅表面鍍金或銀制成精密的飾品；銅手鐲可緩解關(guān)節(jié)炎，銅把手可殺死細(xì)菌。

圖7 銅雕塑（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

在動物界，許多水生生物的血液是銅基，而不是鐵基。例如章魚、螃蟹、龍蝦和蝦，它們依靠血液中的銅向細(xì)胞輸送的氧氣。

與純銅或鋅相比，黃銅的可塑性更強(qiáng)，聲學(xué)特性更好；因此，它被用于各種樂器，包括小號、長號和鐃鈸等（圖8）。

圖8 黃銅樂器（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

空調(diào)和冷凍機(jī)通過熱交換器的蒸發(fā)和冷凝作用來實現(xiàn)控溫。采用高導(dǎo)熱性能的異型銅管作為熱交換器管可提高空調(diào)和冷凍機(jī)效能，降低裝置尺寸。

黃銅可用于計時器及大量有鐘表機(jī)構(gòu)裝置的工作部件，具有加工性能好，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。

造紙工業(yè)用的冷卻器、蒸發(fā)器、打漿器、造紙機(jī)等機(jī)器的許多部件是用銅合金制作的。

制藥工業(yè)用的各類蒸藥、煮藥、真空等裝置。

5. 銅資源與中國的銅產(chǎn)業(yè)

雖然銅的資源豐度方面沒有進(jìn)入前10名，但卻不會短缺。據(jù)USGS（United States Geological Survey 美國地質(zhì)勘探局）數(shù)據(jù)顯示，2021年世界銅礦儲量為8.8億t。銅礦儲量前3的國家分別是智利、澳大利亞、秘魯，銅礦儲量分別為2億t、9300萬t和7700萬t，合計占世界銅資源總儲量約42%[4]。

雖然銅屬于非再生資源，但銅和石油、煤炭等資源不同，它具有可循環(huán)利用特性。通常所說的“再生銅”就是指廢銅的回收再利用。理論上銅可以全部被回收再利用，在過去1萬年所開采的銅中，80%仍在繼續(xù)使用[5]。銅在所有的金屬中再生性能最好，無論經(jīng)過多少次回收，經(jīng)過精煉之后仍能保持其延展性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性及抗腐蝕性等基本性質(zhì)。廢銅的產(chǎn)生量會隨精銅消費量和社會保有量的增加而增加。這樣來看，世界上的銅不會越來越少，而會越來越多，因此不必?fù)?dān)心銅的消費會造成銅資源的耗盡或枯竭。銅礦開采使用是把地下埋藏的銅搬到地上，而通過廢銅回收實現(xiàn)永久性重復(fù)使用。

1952年，中國首家萬噸級電解銅廠在天津建成，1953年，第一座粗銅冶煉廠在安徽銅陵投產(chǎn)，年產(chǎn)粗銅2000 t。在近代工業(yè)中，銅被廣泛應(yīng)用于電力、電子行業(yè)，到20世紀(jì)60年代，這兩個行業(yè)用銅量占據(jù)28%，到1997年，這兩個行業(yè)仍是銅消耗的主要領(lǐng)域，占比25%。后來銅被廣泛應(yīng)用于電氣、輕工、機(jī)械制造、建筑工業(yè)、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。2000年以后，銅的主要消費市場由歐美國家轉(zhuǎn)到中國、俄羅斯、印度和巴西等發(fā)展中國家。在中國的有色金屬材料的消費中，銅僅次于鋁。

結(jié)束語

最后，以一首七律作為對“銅”的總結(jié)。

金銀之后緊相跟，

獎牌有名是季軍。

引領(lǐng)時代創(chuàng)文明，

建造金塔立功勛。

社會有之姿彩豐，

人體缺其狀態(tài)貧。

合金多樣用途廣，

電熱性能挑戰(zhàn)銀。

參考文獻(xiàn)
[1]密鋪鑄迅. 2022年銅的權(quán)威指南, 它的歷史, 用途, 以及更多!（2022-02-08）[2023-04-11].
[2]賈成廠. 導(dǎo)電導(dǎo)熱雙料冠軍——銀的趣話(3). 金屬世界,2022(5):18
[3]道客巴巴. 銅合金copper alloy簡介（2012-06-04）[2023-04-11].
[4]未來智庫. 銅行業(yè)分析: 傳統(tǒng)+新興領(lǐng)域需求共振, 打開成長空間（2023-02-23）[2023-04-11].
[5]百度知道. 銅資源是否會耗盡?（2018-01-07）[2023-04-11].

作者簡介：賈成廠，男，北京科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。1982年畢業(yè)于北京鋼鐵學(xué)院金屬材料系，獲學(xué)士學(xué)位。1987年獲日本東北（TOHOKU）大學(xué)碩士學(xué)位。1990年獲得日本東北（TOHOKU）大學(xué)博士學(xué)位。獲國家發(fā)明專利30余項。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文300余篇，其中被SCI檢索100余篇，被EI檢索150余篇。主編、副主編、參編、參譯學(xué)術(shù)專著近20本，獲教育部科技進(jìn)步二等獎、中國冶金教育協(xié)會優(yōu)秀教材一等獎等榮譽(yù)。擔(dān)任《金屬世界》編委、特邀撰稿人