首先,需要理解 “Cu-FRHC” 的含义:
Cu: 铜的化学符号。
FR: Fire Refined 的缩写,意为 “火法精炼”。
HC: High Conductivity 的缩写,意为 “高导电性”。
所以,Cu-FRHC 本质上是“火法精炼高导电铜”。它是紫铜(纯铜)的一种,但与另一种常见的无氧铜(Cu-OFE)在制造工艺和某些特性上有所不同。
Cu-FRHC 的特性可以概括为以下几点:
这是其最核心的特性。其导电率可达到 100% IACS 或以上(国际退火铜标准,是衡量导电率的基准)。通常保证在 ≥ 101% IACS。
导热性能同样优异,是优良的热交换器材料。
原因: 高纯度(通常 Cu+Ag ≥ 99.90%),杂质元素被严格控制,尤其是对导电性有害的元素(如磷、铁、砷等)。
具有极佳的塑性变形能力,非常适合进行冷加工,如拉丝、轧制、弯曲等。
可以拉制成极细的导线,也可以轧制成薄板。
这是FRHC与无氧铜(OFE/OFHC)的关键区别。
FRHC采用火法精炼(如反射炉精炼),最终会含有一定量的氧(通常在 200 - 400 ppm 之间)。
这些氧以氧化亚铜(Cu₂O)的形态弥散分布在铜基体中。
优点: 氧能与许多杂质元素(如硫、铅、铋等)反应,形成氧化物夹杂物,从而“固定”这些有害杂质,减少它们对导电性的负面影响,并改善热加工性能。
缺点: 在还原性气氛(如含氢)中高温加热时,氢会扩散进入铜中,与氧化亚铜反应生成水蒸气(H₂ + Cu₂O → 2Cu + H₂O ↑)。水蒸气在晶界处产生高压,导致铜材出现微裂纹甚至鼓泡,这就是 “氢脆” 现象。因此,FRHC不适用于在还原性气氛中高温钎焊或退火的场合。
对大气、淡水、非氧化性酸和碱溶液有良好的耐蚀性。
但在含氨、硫化物、氧化性酸(如硝酸)的环境中容易被腐蚀。
退火态(O态):强度低,塑性极好。
硬态(H态):通过冷加工可大幅提高强度和硬度,但塑性下降。可通过退火恢复塑性。
焊接性能良好,但需要注意,由于其含氧,在气焊和电弧焊时可能产生气孔。在氢环境下(如某些保护气氛)焊接易发生氢脆。
特性 | Cu-FRHC (火法精炼高导电铜) | Cu-ETP (电解韧铜) | Cu-OF / Cu-OFHC (无氧/无氧高导电铜) |
生产工艺 | 火法精炼(反射炉等) | 电解精炼 + 火法精炼 | 真空熔炼或保护气氛熔炼 |
氧含量 | 中等 (200 - 400 ppm) | 较高 (150 - 400 ppm) | 极低 (< 10 ppm,OFHC < 5 ppm) |
导电率 | 高 (≥ 100% IACS) | 高 (≥ 100% IACS) | 最高 (≥ 101% IACS) |
氢脆敏感性 | 敏感 (因含氧) | 敏感 (因含氧) | 不敏感 (几乎无氧) |
主要优点 | 成本较低,性价比高,导电性好,加工性好 | 导电性好,成本有竞争力 | 无氢脆风险,极佳的塑性、导热导电性,高温性能好 |
典型应用 | 电力电缆、通信电缆、母线排、普通绕组线 | 与FRHC高度重合,是最通用的电工用铜 | 真空电子器件、波导管、半导体引线框架、高温应用场合 |
简单来说,Cu-ETP 和 Cu-FRHC 是同一级别、性能极其相近的材料,常常可以互换使用,都是最通用的电工用铜。 两者的区别更多在于生产工艺传统和标准体系(欧标常用FRHC,美标常用ETP)。而它们与Cu-OFHC的区别则在于含氧量和氢脆敏感性。
基于其高导电性、良好的加工性和相对经济的成本,Cu-FRHC 被广泛应用于:
电线电缆行业: 作为导电芯体的核心材料,用于电力传输电缆、通信电缆、电磁线(绕组线)等。
电气设备: 制造高低压开关柜中的母线排(铜排)、变压器绕组、电机绕组、发电机线圈等。
电子行业: 用于连接器、端子等导电部件。
其他: 换热器、建筑用屋顶防水板等。
Cu-FRHC紫铜 是一种通过火法精炼获得的经济型高导电纯铜。它完美地平衡了 导电性能、加工性能和成本,是电气工业中用量最大、最基础的导电材料之一。
在选择时需要注意:
对于绝大多数常规的电气导电应用(电缆、母线、普通电机),Cu-FRHC/ETP 是首选,性价比最高。
如果产品后续需要在还原性气氛中高温处理,或应用于高真空、超高温、极高可靠性的场合(如航空航天、半导体),则必须选用 无氧铜(Cu-OF/Cu-OFHC) 以避免氢脆风险。