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C17000(铜合金)

发布:sonhooalloy 浏览:5493次

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。

一、 成分(典型值)

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。


二、 性能特点

C17000的性能非常突出,完美地结合了高强度高导电/导热性良好的高温性能

1.力学性能(取决于热处理状态)

  • 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

2.物理与化学性能

  • 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

3.工艺性能

  • 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。


三、 常见状态

C17000通常以以下几种状态供应和使用:

  1. 固溶态(软态,如OS025): 软化处理,强度低,塑性好,便于成型加工。

  2. 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。

  3. 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。


四、 与铍铜(C17200)的对比

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

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)


五、 主要应用领域

凭借其独特的性能组合,C17000被广泛应用于:

  1. 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。

  2. 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。

  3. 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。

  4. 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。

  5. 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。

  6. 高强度导线: 用于特高压电缆的增强芯、高温导线等。

总结

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。



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