介紹化學元素-銅
銅的化學符號為 Cu，純銅是一種柔軟的金屬，剛切割時表面呈現紅橙色並帶有金屬光澤。它具有優異的延展性和高導電、導熱性，因此被廣泛應用於電纜、電子和電氣元件中。銅可以與其他金屬形成多種合金，例如：用於珠寶製作的紋銀、船用五金和硬幣的白銅，以及用於應變片和熱電偶的康銅。青銅和黃銅是最具代表性的銅合金，它們機械性能優越，電阻率低。銅還是一種耐用的金屬，可多次回收利用而不影響其性能。
目錄
拋光銅常見的問題
1.常見所使用的銅?
黃銅:由銅和鋅組成的合金，擁有出色的機械性能和耐磨性。它常用來製作精密儀器、船舶零件、槍彈殼以及硬幣（如五日圓硬幣）等。
青銅:由純銅（紅銅或紫銅）與錫或其他金屬（如鉛或鋁）混合而成的合金。剛製成的青銅器具有金棕色的外觀。鋁青銅強度高，耐磨性和抗腐蝕性優異，經常用於製造高負荷的軸套、齒輪以及船用螺旋槳等部件。
白銅:也稱為銅鎳合金，具有堅硬的強度、良好的可塑性和優異的抗腐蝕性，並且電阻率高且不易生鏽。這些特性使其廣泛應用於裝飾品、給水設備、儀器器械及貨幣的製造中。
2.銅金屬拋光會產生什麼樣的表面？
銅金屬拋光可在金屬表面上形成光滑、反光、鏡面般的光潔度。
3.銅容易氧化嗎?
黃銅不易腐蝕，但與空氣接觸後會發生氧化，導致表面逐漸出現黑色斑點和氣味。雖然這被認為是欣賞黃銅的一部分，但隨著氧化程度加深，黑色斑點會變得更加明顯。此外，接觸水或汗水後，可能會形成類似於鐵鏽的「銅銹」，呈現綠色外觀。
4.常見的瑕疵?
橘皮效應:當粗晶粒的鋁合金或銅合金板材坯料經過拉延、彎曲或拉伸成形時，產品表面可能會出現類似橘皮的粗糙形貌。這種現象反映了晶粒之間的不均勻變形。
斑點氧化:將銅在空氣中與氧氣緩慢反應或是模具未及時清潔或環境濕度過高，表面容易形成氧化斑點，影響模具的外觀和性能。
劃痕-磨削後的銅材料，容易黏著在磨料表面，隨著磨具轉動而造成刮傷，不易提升光澤度。
5.跟其他金屬相比銅拋光的困難點?
硬度低:銅相較於其他金屬硬度較低，在拋光時如果轉速過高容易產生刮傷與坑洞，比起其他硬度高的金屬較難去拋光。
容易堵塞磨料:銅具有好的延展性，因此磨出來的銅，容易黏著在磨粒上，使磨粒減少磨削力也影響散熱功能。
影響銅後續表面拋光的問題
模具材質的選擇:模具與銅接觸的表面材質可能會影響銅的氧化速度，因為不同材質的表面特性會影響濕氣和氧氣的附著程度，從而加速氧化反應的發生。
熱處理工藝:通過加熱和冷卻金屬或合金來改變其物理和化學性質的過程。這些工藝旨在改善材料的強度、硬度、韌性和耐磨性等性能。
模具表面的粗糙度:粗糙度對模具的功能性有重要影響，因為較光滑的表面可以減少摩擦、提高成型產品的表面光潔度，並降低脫模難度。
模具表面的形狀:影響拋光的難易程度和均勻性，複雜的曲面、邊緣及角落可能導致拋光不均和最終表面質量下降。
拋光加工:會顯著影響拋光效果，包括光潔度、效率和表面質量，不同的拋光技術（如布輪拋光、砂紙拋光或磨料拋光）在處理速度、適用材料和最終表面狀態等方面具有不同特性。
拋光工具的選擇:不同的拋光工具（如布輪、磨料盤或砂紙）在材質、硬度和形狀上各具特點，選擇不當可能導致表面劃傷、磨損不均或無法達到所需的光澤度。
工件的基礎表面品質直接影響後續拋光的時間與難度，了解加工過程的各項因子及選擇合適的加工方式可以大幅提升生產效率，達到事半功倍的效果。
如果有缺乏有效的銅拋光處理方案，以下實驗結果可作為參考方案，為改善拋光過程中的各種挑戰提供理想解決方案。
銅拋光實驗內容
※以紅銅為例
銅是一種具有優良導電性和延展性的金屬。在生活與電子零件中常見它的應用。
然而，在拋光過程中，常常會遇到一些挑戰，例如:表面斑點氧化、劃痕以及材料的硬度較低等問題，這些都會影響最終的表面光潔度和整體性能。
為了有效解決這些問題，宏崴實驗室對銅進行機械拋光的實驗，探索不同拋光技術和條件對拋光效果的影響。
在實驗中，我們評估了拋光工具、拋光劑的選擇，旨在優化拋光過程，提高銅的表面光潔度和耐用性，從而提升其在實際應用中的表現。
工具準備
1.金相研磨拋光機
2.拋光墊:如:電鍍墊、樹脂墊、氧化鈰皮拋光墊等不同磨料的型號
3.拋光液:如:奈米鑽石拋光液、氧化鋁(鈰)拋光液、二氧化矽等，搭配做使用
銅拋光的基本流程
電鍍盤-樹脂盤-氧化鈰皮拋光墊-鑽石液-氧化鈰-氧化鋁-二氧化矽
※從粗拋開始，逐步過渡到精拋，以避免單次拋光造成過深的劃痕
實驗的拋光問題
銅與液體接觸後如果未及時清理，表面容易形成白點。
銅材使用氧化鈰墊拋光時，若拋光墊硬度較低，容易劃傷表面。
太軟的拋光墊在拋光過程中難以施加足夠的壓力，無法有效去除表面瑕疵和細微劃痕。
推薦的拋光工具
奈米鑽石拋光液 / 研磨液 / 懸浮液 >>>拋光液
- 較適合：機械操作
- 狀態：液體狀(油性/水性/醇類)
- 拋光時可以搭配雙面研磨機、化學機械拋光(CMP)、金相研磨使用
- ※因磨料為游離狀態可對物件大範圍進行拋光
- ※如果工件表面還很粗糙可以選擇粒徑較大的拋光液使用
氧化鋁(鈰)拋光液 / 研磨液 / 懸浮液 >>>拋光液
- 較適合：機械操作
- 狀態：液體狀
- 適用範圍:一般做為鑽石膏之後做使用
- ※在工件上會有修復拋痕的功用
- ※氧化鈰建議搭配工具並以低速做使用
拋光墊 / 研磨墊 >>>> 金相耗材
- 材質：
- 含磨料：氧化鈰皮、電鍍、樹脂
- 不含磨料：蠶絲、牛皮、聚氨脂(黑色絨布)、編織、絨毛、多孔、硬布、軟布等
銅的實際應用
銅管和管件：銅管和管件用於建築、冷凍和暖通空調系統中，因其良好的導熱性和抗腐蝕性而廣泛應用。
電子產品：在電子產品中的應用非常廣泛，例如用於印刷電路板、電纜、變壓器和發電機。
船舶和汽車：用於製造船舶和汽車的螺旋槳、冷卻器、引擎零件等。
工業機械：在工業機械中也得到廣泛應用，如制動器、傳動軸、齒輪等。
結論
銅產品在日常生活中應用廣泛，涵蓋從電器、管道到裝飾品等多種領域，因此如何保持金屬表面的光澤度成為一項重要的知識。作為修復人員，深入了解銅的特性、銅合金及其實際應用，能夠幫助選擇最合適的拋光工具和加工方式。這不僅能提升修復效果，還能有效減少生產成本和縮短生產時間，使整個修復過程更高效、可靠，最終提升產品的整體質量和使用壽命。
行動
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