我们来详细解析一下 BZn15-20 铜合金,这是一种应用非常广泛的锌白铜(也称为“德银”或“镍银”)。
首先,关于牌号:根据中国国家标准 GB/T 5231,其标准写法为 BZn15-20。其中:
B:代表“白铜”,即铜-镍合金。
Zn:代表添加元素为锌。
15:表示镍(含钴)的平均质量分数约为 15%。
20:表示锌的平均质量分数约为 20%。
余量为铜(约 65%)及少量其他元素。
元素 | 质量分数 (%) | 作用与影响 |
铜 (Cu) | 余量 (约62.0-65.0) | 基体元素,提供基本的导电导热性和塑性。 |
镍 (Ni) | 13.5-16.5 | 核心合金元素。与铜形成连续固溶体,显著提高合金的强度、耐蚀性(尤其是抗海水和蒸汽腐蚀),并赋予合金美丽的银白色光泽。 |
锌 (Zn) | 18.0-22.0 | 主要合金元素。作为固溶强化剂,进一步提高强度、硬度和切削性能。同时,锌的价格远低于镍,能有效调节合金成本。 |
铅 (Pb) | ≤ 0.03 | 微量杂质,通常需严格控制。少量铅可改善切削加工性,但过高会损害热加工性能。 |
铁 (Fe) | ≤ 0.50 | 杂质元素。微量铁可细化晶粒,提高强度和硬度,但过量会降低耐蚀性和工艺塑性。 |
锰 (Mn) | ≤ 0.50 | 杂质元素。有脱氧作用,微量存在影响不大。 |
其他杂质总和 | ≤ 0.9 | 包括硅、磷、硫、镁等。 |
BZn15-20 完美地结合了外观、耐蚀性、力学性能和加工性能,是一种综合性能优异的合金。
外观与色泽:
呈美丽的银白色,具有优雅的金属光泽,且长期使用不易变色,外观酷似纯银。这是它得名“镍银”或“德银”的重要原因。
耐腐蚀性:
极佳。在铜合金中属于顶尖水平。
对大气、淡水、海水、水蒸气、碱性溶液等都有优异的抗腐蚀能力。
耐有机酸和盐类溶液的腐蚀。
在干燥空气中几乎不氧化,在潮湿环境下表面会形成致密的保护膜,防止进一步腐蚀。
应力腐蚀开裂倾向远低于常见的黄铜(如H62、H65)。
力学性能:
强度高:抗拉强度和屈服强度明显高于普通黄铜和许多青铜。
硬度适中:具有良好的耐磨性。
弹性好:适用于制造弹性元件。
典型机械性能 (以软态和半硬态为例):
抗拉强度 (Rm):软态 (M) 约 350-450 MPa;半硬态 (Y2) 约 500-600 MPa;硬态 (Y) 可达 650 MPa 以上。
伸长率 (A):软态 (M) 可达 35% 以上,塑性优良;半硬态 (Y2) 约为 10-20%。
维氏硬度 (HV):软态约 80-100;半硬态约 120-160。
工艺性能:
冷、热加工性能优良:可以进行轧制、拉伸、弯曲、冲压等加工。
切削加工性能良好:其切削性评级约为易切削黄铜(HPb系列)的20-30%,虽不及专用铅黄铜,但在白铜和多数铜合金中属于较好水平,能够满足精密零件的加工需求。
焊接性能尚可:可以进行钎焊、电阻焊和气焊,但相对于纯铜和黄铜稍难。
电镀性能极佳:由于其本身是银白色,且表面致密,很容易进行镀金、镀银、镀铬等装饰性电镀,镀层结合力好。
物理性能:
密度:约 8.7 g/cm³。
导电/导热性:远低于纯铜,导电率约为纯铜的 6-8%(与镍含量有关),属于低导电率材料。
无磁性:在常温下为顺磁性材料。
凭借其优异的综合性能,BZn15-20被广泛应用于多个行业:
精密仪器与医疗器械:
精密仪器的齿轮、结构件、弹簧片、衬套。
手术器械、牙科器械、医疗器械的壳体和高档部件(因其耐消毒、耐体液腐蚀)。
电子电器与接插件:
高性能的电气接插件、端子、导电器件(利用其弹性和耐蚀性)。
眼镜框架、镜腿芯丝(利用其高弹性、耐汗蚀和美观性)。
日用品与装饰品:
高档餐具(刀、叉、勺)、乐器部件(萨克斯管、长笛的按键)、奖章、纪念币。
建筑装饰件、五金配件、名牌标牌。
海洋工程与化工:
用于制造耐海水腐蚀的零件,如船舶仪表零件、海水淡化设备部件。
特性 | BZn15-20 (锌白铜) | 对比说明 |
优点 | 1. 外观银白美观,耐变色 | 相比黄铜:更耐腐蚀(无脱锌)、强度更高、外观更佳。 |
缺点 | 1. 成本较高(因含镍) | 不适合用于要求高导电导热的场合(如电线、散热器)。 |
总而言之,BZn15-20是一种以卓越的耐蚀性、优美的银白色外观和良好的综合机械性能为核心优势的铜合金。 它在那些对耐腐蚀、外观和强度有较高要求,而对导电性要求不高的领域,是不可或缺的经典材料。