C17000铜合金是一种非常重要的高强度、高导电率的铜合金。请注意,它与人们熟知的铍铜(如C17200)不同,因为它不含铍。C17000更准确的名称是锆铜,其主要强化元素是锆。
以下是C17000铜合金的详细成分、性能及应用介绍。
C17000是美国UNS编号,其主要成分为铜-锆二元合金。以下是其典型化学成分:
元素 | 含量(重量百分比) | 作用 |
Cu | 98.8 - 99.5% | 基体,提供优良的导电导热性。 |
Zr | 0.10 - 0.25% | 核心添加元素,通过时效析出细小的金属间化合物(如Cu₃Zr)产生显著的沉淀强化效果,大幅提高强度和硬度,同时保持高导电率。 |
其他 | ≤ 0.30% | 可能包括微量的Fe、Ni、Si、P等,通常是杂质或微量添加以改善某些性能。 |
关键点:其锆含量通常在0.15%左右时,能达到强度与导电性的最佳平衡。
C17000的性能非常突出,完美地结合了高强度、高导电/导热性和良好的高温性能。
高强度: 通过“固溶处理 + 冷加工 + 时效处理”后,其抗拉强度可达到 550 - 750 MPa,甚至更高,接近或超过许多钢材的强度。
高硬度: 时效后硬度可达 HRB 90 - HRC 30 以上。
良好的延展性: 在固溶退火态(软态)具有良好的成型性,可进行冲压、弯曲等加工。
优异的抗应力松弛性: 在高温下(如150-300°C)能长期保持其夹紧力或弹力,不易发生松弛,这对电气连接件至关重要。
良好的疲劳强度。
极高的导电率: 软化态导电率约为 80-90% IACS(国际退火铜标准)。时效硬化后,仍能保持 70-85% IACS,远高于其他高强度铜合金(如铍铜、磷青铜)。
优异的导热性: 与高导电率相匹配。
良好的耐热性: 软化温度高(约500°C),可在较高温度下短期工作而不软化。
耐腐蚀性: 与纯铜相近,具有良好的抗大气、海水和多数化学介质的腐蚀能力。但应避免在含氨等特定介质中使用。
无磁性。
可热处理强化: 通过时效处理获得高强度。
良好的冷热加工性: 固溶态易于进行各种塑性加工。
可焊接性: 可采用电阻焊、银焊、钎焊等方式,但熔焊(如TIG)较困难。
可电镀性: 良好,便于表面处理。
C17000通常以以下几种状态供应和使用:
固溶态(软态,如OS025): 软化处理,强度低,塑性好,便于成型加工。
冷加工态(硬态,如H04): 通过冷轧或冷拉提高强度,但导电率略有下降。
时效硬化态(TH04等): 最常用状态。先冷加工,再进行低温时效(如450-500°C,数小时),获得高强度和高导电性的最佳组合。
这是理解C17000价值的关键:
特性 | C17000(锆铜) | C17200(铍铜) |
强化元素 | 锆 (Zr) | 铍 (Be,约1.8-2.0%) |
强度 | 高 | 极高(峰值强度更高) |
导电率 | 极高(70-85% IACS) | 中等(20-25% IACS) |
导热性 | 优异 | 良好 |
成本 | 相对较低 | 非常高(因铍元素昂贵且加工要求高) |
安全性 | 安全无毒,加工无需特殊防护 | 含铍有毒,熔炼、热加工和打磨需严格防护 |
主要优点 | 高强度、超高导电/导热、安全、成本效益高 | 最高的强度/硬度、优异的耐磨性和疲劳性能 |
主要应用侧重 | 高导电需求件(电极、连接器) | 高强耐磨件(模具、弹簧、防爆工具) |
凭借其独特的性能组合,C17000被广泛应用于:
电阻焊电极: 是最经典、最广泛的应用。用于点焊、滚焊、对焊等。其高强度保证电极不易变形,高导电导热性保证热量快速传递,提高焊接效率和质量,延长电极寿命。
电气连接元件: 高强度螺栓、开关触点、弹簧触点、端子、继电器部件等。需要同时满足导电、弹性和抗松弛的要求。
引线框架: 在半导体封装中,要求材料具有高强度、高导电和良好的钎焊性。
热交换部件: 如需要高强度和良好导热性的散热片、导热模块等。
模具材料: 用于玻璃成型模具、塑料注塑模具的镶块等,要求高温下不软化且导热好。
高强度导线: 用于特高压电缆的增强芯、高温导线等。
C17000(锆铜)是一种以高强度、超高导电/导热性为核心优势的铜合金。它是铍铜在需要更高导电率场合的理想替代品,兼具优异的性能、良好的安全性和更高的成本效益。 当您的设计需要在“导电/导热”与“强度/抗松弛”之间取得极致平衡时,C17000是一个非常出色的选择。