銅基彈性材料(改)

1、銅基彈性材料是一種歷史悠久用途廣泛的材料，具有一定彈性、強(qiáng)度、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、耐蝕性、和良好的加工成型性能。是一種重要的導(dǎo)電彈性材料，在電器接插件、彈簧、開關(guān)、觸頭等各種導(dǎo)電彈性元件及電子、通訊、儀表等工業(yè)中廣泛應(yīng)用銅基彈性材料簡介銅基彈性材料簡介銅基彈性材料的發(fā)展銅基彈性材料的發(fā)展傳統(tǒng)的銅基彈性材料主要是鈹青銅、錫磷青銅、鎳白銅、鈦青銅等隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)的發(fā)展，又開發(fā)出來了Cu-Ni-Sn系、Cu-Ni-Mn系、Cu-Ni-Si-Al系、鋁鎳黃銅彈性材料在彈性合金研究方面處于領(lǐng)先地位的美國日本等國家、研究方向主要集中在材料的性能和成本兩個(gè)方面，而我國彈性銅合金研究起步較晚，彈性銅合金不

2、僅數(shù)量，跟主要是產(chǎn)品質(zhì)量不能滿足現(xiàn)在對電子元器件應(yīng)用彈性材料的需求。銅基彈性材料的分類銅基彈性材料的分類根據(jù)強(qiáng)化機(jī)制主要分為5類p低溫退火強(qiáng)化型合金：錫磷青銅、鋅白銅、黃銅、特殊鋁青銅 等，p時(shí)效析出硬化型合金：鈹青銅、鈦青銅、鎳鈹合金 等，p調(diào)幅分解強(qiáng)化型合金：銅鎳錫合金、銅鎳鉻合金 等，p納米粒子彌散強(qiáng)化型合金：銅鐵磷合金、銅鈮合金 等，p包覆型復(fù)合材料：軋制包覆型、電鍍型 等。錫磷青銅錫磷青銅的發(fā)展：工作超過150時(shí)、強(qiáng)度下降較大。日本同和金屬公司開發(fā)NB-105和NB-109合金用來做汽車連接器。在生產(chǎn)過程中追求晶粒的進(jìn)一步細(xì)化，改變鑄造工藝。鋅白銅鋅白銅具有優(yōu)良的耐蝕性、釬焊性和中等

3、以上的強(qiáng)度（強(qiáng)度約為580-865 MPa硬度約為120-270HV），彈性好（伸長率約為2-4%，楊氏模量約為133E/GPa)，易于冷加工，耐熱耐寒，塑性高，還有很好的電學(xué)性能，除了結(jié)構(gòu)材料，還常用于重要的高電阻和熱電偶合金。用于制造耐蝕的結(jié)構(gòu)件和彈簧、接插件，或是用于做精密儀器，醫(yī)療器械，通訊工業(yè)，衛(wèi)生工程的各種零件。以前國內(nèi)鋅白銅品種單一，只有BZnl5-20一個(gè)牌號，經(jīng)過近幾年的研制，開發(fā)了BZnl5-38、BZnl2-29、BZNl8-26、BZNl8-17、BZNl5-30-0.3、BZNl8-20等多個(gè)牌號以滿足電子、宇航、通信行業(yè)的需求黃銅黃銅具有較高的強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度約為68

4、6-892MPa，硬度約為115-180HV，楊氏模量約為103E/GPa，剪切模量約為38GPa，伸長率約為10-40% ），極優(yōu)良的冷熱變形能力，抗蝕性雖然高但是對應(yīng)力腐蝕敏感。但是其性能隨時(shí)間變化而變化u美國在彈性黃銅方面拓展出來系Cu-Zn-Al-Ni （ C69000 ）和Cu-Zn-Al-Co系（ C68000 ）u日本比較成熟的彈性黃銅方面產(chǎn)品除了Cu-Zn-Al-Ni和Cu-Zn-Al-Co系還有Cu-Zn-Al-Fe系和Cu-Zn-Al-Sn系等產(chǎn)品，但是Cu-Zn-Al-Sn系伸長率較低，Sn價(jià)格昂貴，限制其在某些區(qū)域的使用u我國在黃銅的改造上主要有浙江冶金研究院的73Cu

5、-22Zn,洛陽的銅加工廠的73Cu-4Al-0.6Co-Zn等，兩者均投入工業(yè)化生產(chǎn)西嶺青銅黃銅鋅白銅鈹青銅 鈹青銅具有優(yōu)異的的機(jī)械性能、物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性，如高的強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度約為1098-1373MPa，硬度約為350-430HV）、彈性（楊氏模量約為130E/GPa，剪切模量約為48GPa，伸長率約為2.5% ），以及優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性、耐磨性、耐疲勞性等。是至今為止最好的重要彈性材料。 但是鈹青銅合金成本高，生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜，鈹?shù)难趸锖头蹓m等有毒物質(zhì)對人和環(huán)境會產(chǎn)生公害，高溫抗應(yīng)力松弛能力差，對熱處理敏感，近年人們一直在尋求其的替代產(chǎn)品 目前，美國和日本仍然是世界上鈹青

6、銅材料主要生產(chǎn)國。今年各國都在朝低鈹含量、添加微量元素和改進(jìn)加工工藝等方向努力，但是中國在這方面研究仍不足。鈦青銅 鈦青銅是五十年代末期出現(xiàn)的合金，其具有與鈹青銅同樣具有的高強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度約為735-1373MPa）、硬度（硬度約為250-400HV ）、彈性（楊氏模量約為122.58E/GPa，伸長率約為8.0% ）和良好的耐磨性、耐蝕性、加工性和可焊性，并且高溫性能由于鈹青銅。與此同時(shí)，鈦青銅還具有生產(chǎn)工藝簡單，原料豐富，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。 但是鈦極易氧化，在非真空熔煉時(shí)，燒損極大，合金成份難以控制，容易產(chǎn)生鈦的氧化物夾雜，影響合金性能。 如今，日本已經(jīng)用這種合金部分代替鈹青銅制造敏感元件和

7、彈簧接插件。我國正在研制的鈦青銅為Qti，另外還研制三元鈦青銅，嘗試在鈦青銅中增加鋁等元素。銅鎳錳合金 今年國外對銅鎳錳合金進(jìn)行大量研究，從性能數(shù)據(jù)上看，該合金有比鈹青銅更高的抗拉強(qiáng)度和彈性。該合金具有高的機(jī)械強(qiáng)度、硬度、彈性和工作溫度，并且加工工藝優(yōu)良，熱處理要求不嚴(yán)格。同時(shí)，該合金還具有良好的耐蝕性能和工藝性能，價(jià)格也便宜。銅鎳硅鋁合金該合金主要由浙江大學(xué)研制，具有良好的彈性，可用來制造儀器儀表、電子通信中的精密元件。同時(shí)具有良好的導(dǎo)電性、較高的抗張強(qiáng)度、彈性極限和韌性，較高的軟化溫度，抗應(yīng)力松弛能力強(qiáng)，加工性能好，焊接、電鍍性能良好，很高的耐蝕性和抗氧化性，原料來料豐富無毒。鈦青銅銅鎳錳

8、合金銅鎳錫合金銅鎳錫合金納米粒子彌散強(qiáng)化型彈性銅合金納米粒子彌散強(qiáng)化型彈性銅合金是添加于銅固溶體中的某些元素，其溶解度隨溫度下降而急驟下降，以單質(zhì)或金屬化合物質(zhì)點(diǎn)析出，通過彌散微粒阻礙位錯(cuò)滑移和抑制再結(jié)晶來提高強(qiáng)化效果和熱穩(wěn)定性；同時(shí)，由于這些質(zhì)點(diǎn)從固溶體中析出，減少了晶格畸變，降低了應(yīng)力場強(qiáng)度，從而使合金的導(dǎo)電率也明顯提高。這類高性能的銅合金通稱為高銅合金，是復(fù)合材料，其強(qiáng)度高，導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性好，是很有發(fā)展前途的一類合金。這類合金牌號很多，各個(gè)國家、不同的制造廠商有不同的系列，但應(yīng)用最廣的是Cu-Fe-P系合金：這類合金的主要設(shè)計(jì)方向是：改進(jìn)和開發(fā)新的材料制備技術(shù)，以獲得性能優(yōu)異的材料，并開發(fā)新品種，形成系列產(chǎn)品。包覆型復(fù)合材料制備包覆型復(fù)合材料的根本目的是多功能化，這是單一的金屬材料所不能滿足的。隨著儀器儀表工業(yè)的發(fā)展對一些構(gòu)件要求其相關(guān)特性是多重的，如微型開關(guān)及繼電器用電接觸點(diǎn)及導(dǎo)電片，連接器用電接觸點(diǎn)及彈簧片，電位器用電刷及導(dǎo)電彈簧片等電器零部件要求材料的相關(guān)特性是：電接觸特性、強(qiáng)度、耐蝕性、焊接性、硬度、耐磨、加工成形性、導(dǎo)電性等。為此，均需采用包覆材料。另外，微量降低成本也需采用貴廉材料的包