首先需要明确一点:“QFe0.5”是中国旧标准(GB/T 5231-1985)中的牌号命名。根据现行的国家标准(GB/T 5231-2012《加工铜及铜合金牌号和化学成分》)以及国际通用命名,它更广为人知的对应牌号是 C19400。
这个合金属于高铜合金(铜含量 > 96%),是一种非常重要的高强度、高导电工程材料。
以下是其详细的成分、性能及应用介绍。
QFe0.5(C19400)是一种通过微合金化实现强化的铜合金,其典型化学成分如下:
元素 | 含量(重量百分比,%) | 主要作用 |
铜 | 余量 (≥97.0) | 基体,保证优良的导电导热性。 |
铁 | 1.0 ~ 1.5 | 核心强化元素。在铜中固溶度极低,以细小弥散的富铁相粒子析出,强烈钉扎位错和晶界,大幅提高强度和抗软化温度,同时对导电性影响相对较小。 |
磷 | 0.015 ~ 0.15 | 脱氧剂,防止铸件产生气孔。与铁形成Fe2P等化合物,参与析出强化过程。微量残留的磷也能提高合金的抗软化能力。 |
锌 | 0.05 ~ 0.20 | 改善合金的耐腐蚀性(特别是脱锌腐蚀)和钎焊性能。 |
杂质总量 | ≤ 0.2 | 严格控制以保证性能。 |
关键点:铁和磷的协同作用是该合金获得高性能的核心。通过适当的加工和热处理(如时效),形成纳米级的析出相,从而实现强度和导电性的良好平衡。
QFe0.5/C19400 被誉为“强度与导电性的黄金平衡点”,其性能特点鲜明:
优异的导电性:
导电率可达 75% ~ 85% IACS(国际退火铜标准)。远高于黄铜、青铜等合金,在需要良好导电性的高强度部件中无可替代。
高强度与高硬度:
抗拉强度:340 ~ 450 MPa(取决于状态)。
屈服强度:可达 300 MPa 以上。
硬度:HV 可达 100-130。
其强度是纯铜(约220 MPa)的1.5-2倍,而导电性损失不大。
良好的抗软化性能:
由于铁析出相的稳定作用,其软化温度可达 400°C 以上。这意味着在较高温度下(如焊接或过载发热时)能保持原有强度和形状,使用寿命长。
优良的加工性能:
具有良好的冷加工性能(如冲压、弯曲、拉伸),易于制成各种复杂形状的零件。
热加工性能一般,但可以通过热轧开坯。
良好的钎焊性和耐腐蚀性:
表面易于镀锡、镀银,钎焊连接可靠。
耐大气、海水腐蚀性能良好,锌的加入进一步提高了耐脱锌腐蚀能力。
导热性优良:
导热系数高,有利于器件散热。
凭借其高强度、高导电、抗软化的“铁三角”特性,QFe0.5/C19400被广泛应用于:
电子电气行业:
引线框架:集成电路、半导体器件中的核心承载和导电部件(这是其最大用途)。
连接器:端子、接插件、开关触点。
继电器、断路器的导电簧片和部件。
电缆带材、汇流排。
汽车行业:
混合动力和电动汽车的大电流连接器、电池母线。
传统汽车的保险丝盒、继电器基座。
散热器件:
需要同时导电和散热的部件,如散热基板、热沉。
其他:
建筑用接地棒,热交换器部件等。
常见供应状态: O(软态)、H(硬态)、H01(1/4硬)、H02(半硬)、H04(全硬)等。通过冷轧可显著提高其强度。
与类似材料对比:
** vs. 纯铜(如T2)**: 强度高得多,抗软化性好,导电性稍低(约85% vs 100% IACS),综合机械性能更优。
** vs. 黄铜(如H62)**: 导电性极好(85% vs 28% IACS),耐应力腐蚀开裂性能好,强度相当,成本通常更高。
** vs. 磷青铜(如QSn6.5-0.1)**: 导电性好得多,弹性稍差,但成本更低,抗疲劳性优秀。
QFe0.5(C19400) 是一种通过 Fe-P 微合金化析出强化 的高性能铜合金。它成功地在高强度、高导电性、良好的抗软化性及加工成型性之间取得了最佳平衡,是现代电子电气、汽车和通讯行业中不可或缺的关键基础材料。当设计需要承受机械应力、同时又要保证高效导电或散热的部件时,它往往是首选材料。