6J40是中国国标(GB/T)中的一种精密电阻合金,属于铜-镍基合金。它并不是通常意义上的结构用铜合金(如黄铜、青铜),而是专门为电气性能设计的材料。
以下是关于6J40铜合金的详细成分、性能和应用介绍。
6J40是一种康铜型合金,其主要特点是高电阻率、极低的电阻温度系数和稳定的热电性能。
其典型化学成分(重量百分比%)如下:
镍(Ni): 39.0 - 41.0% (核心元素,保证低温度系数和高电阻率)
锰(Mn): 1.0 - 2.0% (改善加工性和稳定性)
铁(Fe): 0.5% max (微量,杂质控制)
碳(C): 0.10% max (杂质控制)
铜(Cu): 余量 (约57-60%,构成合金基体)
其他杂质: 微量,总和不超过规定值。
关键点: Ni和Cu的比例约为4:6,这也是“40”这个数字的由来(代表镍含量约40%)。它在国际上对应的常见牌号是Constantan(康铜),如德国的CuNi44,美国的C70600(相近,但略有差异)。
密度: 约 8.9 g/cm³
熔点: 约 1220 - 1300 °C
抗拉强度: 软态约 380 - 500 MPa;硬态(冷加工后)可达 650 MPa 以上。
延伸率: 软态可达 20-30%,具有良好的延展性和加工性,可以拉制成细丝或轧制成薄带。
显微组织: 单相固溶体组织,这是其性能稳定的基础。
电阻率(ρ): 非常高,约为 0.48 - 0.50 μΩ·m(或 48 - 50 μΩ·cm)。
电阻温度系数(α): 非常低,在 20 - 100°C 范围内,通常小于 ±20 × 10⁻⁶ /°C,甚至可达 ±5 × 10⁻⁶ /°C。这意味着其电阻值随温度变化极小,是精密电阻材料的核心要求。
对铜热电动势(EMF): 较高,约为 +40 μV/°C。这使得它非常适合作热电偶的负极材料(与铜配对),也是其“康铜”名称的由来。
热导率: 较低,约为 20 - 25 W/(m·K)。
耐腐蚀性: 在大气、淡水、海水及水蒸气中具有良好的耐蚀性,优于纯铜和许多铜合金。但在氨、氯化铵等介质中易产生应力腐蚀。
焊接性: 良好,适用于钎焊、电阻焊等。
基于其高电阻、低温度系数、高稳定性和良好的加工性,6J40(康铜)主要应用于:
精密电阻元件: 标准电阻器、电阻箱、分流器、采样电阻等。
测量仪表: 高精度电桥、电位差计中的电阻绕组。
热电偶: 作为负极材料,与铜(T型热电偶)、铁(J型热电偶)等配对,构成常用的廉价金属热电偶。
应变计(应变片): 利用其电阻值随形变而变化的特性,制作高精度应变片。
热补偿导线: 用于连接热电偶和测量仪表,补偿环境温度变化引起的误差。
加热元件: 用于低功率、高精密的加热环境。
状态: 软态(O)、硬态(H)、半硬态等。
形式: 线材(圆线、扁线)、带材、箔材、棒材。
特性维度 | 描述 |
合金类型 | 精密电阻合金 / 铜镍合金(康铜) |
核心成分 | Ni ~40%, Cu 余量, Mn 1-2% |
核心特性 | 1. 高电阻率(~0.49 μΩ·m) |
主要用途 | 精密电阻、热电偶、应变片、测量仪表、补偿导线 |
国际对应 | Constantan, CuNi44, Alloy 40 |
简单来说,6J40是一种“为电而生”的特种铜合金。 当你需要电阻值稳定、几乎不随温度变化,或者需要与铜配对产生稳定热电势的场合,就会用到它。它与我们日常生活中常见的导电用铜(紫铜)或结构用铜合金(如黄铜水龙头、青铜轴承)在设计和应用上有着根本的不同。