连接器用铜及铜合金带弯曲性能对比研究
铜及铜合金的焊接

铜及铜合金的焊接铜合金的制造铜合金材料在运用于连接器的加工过程中,先是被加工成为薄片状的板材,然后切成条带形状以适应后面的冲压过程的需要。
线材同样应用于连接器中,但是在端子组件和其他类型的连接器中这样的材料应用得很少。
图4.1描述了一个典型的薄板和条带铜合金的制造流程。
此外在参考书目3中可以得到更详细的描述。
合金线材以同样的方式制造但具有几个显著的特点:热挤压,轧制,和通过冲模的拉拔以改变热轧制和冷轧制在板材中的应用,以及退火处理过程经常用于这种产品。
连接器技术之4.1.1 铜合金的制造溶炼和铸造铜合金是最先用于可回收的商业应用的金属之一,这是因为工业上能用经济的办法将铜合金中的杂质维持在一个较低的水平。
溶炼常用于电溶炉之中而少见于铜合金在真空和惰性气体下的溶炼和铸造过程中。
碳层能提供一足够的保护。
此外,利用真空或特殊的空气环境将会很大的增加合金制造的成本。
氢、氧和碳的污染影响由溶炼过程和热力学方法来平衡其溶炼层进行控制,其中氢能溶解于铜,氧能与铜和一些合金元素形成氧化物,而碳能与有碳化物组分的合金起反应。
溶炼控制包括纯电解阴极铜和有选择的兼容合金碎屑。
当一些纯组分如镍、锡、硅或起支配作用的合金如磷、铍、和铬合金组分增加时,都会引起合金成份改变。
板材锻造的制造过程是从不连续的铸造成大矩形横截面金属锭或薄铸片开始的。
前述大金属锭的典型尺寸为约150 毫米厚,300 到900 毫米宽,并且经过热轧制处理以有效的减少其厚度并消除在铸造过程中残余的铸造微片。
另一种铸造方法是薄铸片(常用于窄条状铸造材料),其典型的尺寸是约15 毫米厚,150 到450 毫米宽,这些薄铸片将直接转到冷轧过程之中。
选择条形铸造是基于经济上的考虑因素(热研磨需要较高的资金成本)以及合金的特性(一些铜合金不容易在热条件下工作)。
前述半连续且大的金属锭在铸造过程中垂直利用一个中空水冷的铜模,在开始时此铜模的下底部被封住。
溶化的金属实际上并未象图4.1中所示的直接进入溶模。
连接器常用材料说明

连接器常用材质及性能介绍1、连接器绝缘体常用材质通常有:PBT、NYLON、ABS、PC、LCP等材料,但原则上采用耐燃性较佳之材质。
a.PBT料:一般常用PBT料加20-30%玻璃纤维,具有抗裂防冲击、防电能力,其耐磨性好,磨擦系数较低,自身润滑效果好,耐油耐化学药品性好。
在高温高湿下伋有很好的介电强度。
其缩水率0.6%-3.0%之间,其耐温为230℃左右。
成型性好,具耐燃性。
其为连接器产品常用胶料。
b.NYLON66、NYLON6T、PC、LCP料:其缩水率1.0%-0.3%,耐温比PBT高,常用NYLON66耐温260℃--280℃,NYLON6T 耐温280℃--300℃,LCP耐温290℃--320℃。
但其吸水性较大,一般用于耐高温与PITCH 较少的产品(如SMD、HOUSING、PLCC等产品)C.ABS料:具有良好抗冲击韧性、耐油性、耐磨性、容易成型、硬质性好、刚性好,耐温100℃左右,一般用于连接器中辅助产品上。
2、注塑成形常见之缺陷及其原因常见成型缺陷有以下几种:塑件有黑斑或黑液、表面不光洁、溢料、塑料成形不完整、气泡或烧焦、瘪形、拼缝线或塑件紧缩在模具内等等缺陷。
其主要原因分三部分:注塑机之因素、模具之因素、胶料之因素。
3、连接器接触件组成及性能接合体材质:插头用金属接合体材质,一般原则上以黄铜为主,但特别要求插拔次数极高,且长寿命期限时磷青铜,铍铜等弈可采用。
以下对目前行业上铜材种类及性作介绍1.黄铜---铜及锌之合金,共颜色因锌之含量而异。
a.黄铜-----含锌25~35%者,最适常温加工。
b.黄铜-----含锡35%~45%者,最适常温加工,市面上贩卖之铜板,铜棒均属之。
2.青铜----铜及锡之合金,其颜色因锡之含量而异。
一般广义之称呼除黄铜以外之铜合金称为青铜。
磷青铜-----在青铜中加以磷,耐摩性有之,但磷过多,则铸造困难,其成分为锡8~12%,磷0.5~1.5%.接触件材料选用接触件可用几种合金中的任何一种材料制成,具体选择则要根据接触件的类型,插拔的频度以及连接器所工作的电气条件和环境条件而定。
磷铜与铍铜合金性能对比

材料名称:QSn6.5-0.4锡青铜
标准:(GB/T 13808-1992)
特性及适用范围:
磷锡青铜,性能用途与QSn6.5-0.1相似,因含磷量较高,其抗疲劳强度较高,弹性和耐磨性较好,但在热加工时有热脆性,只能接受冷压力加工。[3]
化学成分:
Sn:6.0-7.0
Al:0.002
硅Si:≤0.002
锑Sb:(杂质)
QSN6.5-0.1磷铜图片
力学性能
抗拉强度σb (MPa):≥470
伸长率δ5 (%):≥13
注:棒材的纵向室温拉伸力学性能
试样尺寸:直径或对边距离5~12
热处理规范
热加工温度750~770℃;退火温度600~650℃。[2]
qsn7-0.2图片
●化学成份:
铜Cu:余量
锡Sn:6.0~8.0
铅Pb:≤0.02
磷P:0.10~0.25
铝Al:≤0.01
铁Fe:≤0.05
硅Si:≤0.02
锑Sb:≤0.002
铋Bi:≤0.002
注:≤0.15(杂质)
●力学性能:
抗拉强度σb (MPa):≥665
伸长率δ10 (%):≥2
注:带材的室温拉伸力学性能
汽车
汽车用铜每辆10~2I公斤,随汽车类型和大小而异,对于小轿车约占自重的6~9%%。铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用钢量比较大的是散热器。现代的管带式散热器,用黄铜带焊接成散热器管子,用薄的铜带折曲成散热片。
磷铜图片
历史
但是,炼铜制成的物件太软,容易弯曲,并且很快就钝。接着人们发现把锡掺到铜里去制成铜锡合金——青铜。青铜器件的熔炼和制作比纯铜容易的多,比纯铜坚硬(假如把锡的硬度值定为5,那么铜的硬度就是30,而青铜的硬度则是100~150),历史上称这个时期为青铜时代。
铜合金材料的抗腐蚀性能测定与评估

铜合金材料的抗腐蚀性能测定与评估在工程应用中,铜合金材料常用于制造各种耐腐蚀的零件和设备。
为了确保其在恶劣环境下的稳定性和可靠性,对铜合金材料的抗腐蚀性能进行准确测定与评估显得尤为重要。
本文将介绍一种常见的测定方法,以及评估铜合金材料抗腐蚀性能的几个关键指标。
一、冲击电流法测定抗腐蚀性能冲击电流法是一种常用于测定金属材料抗腐蚀性能的方法之一。
在铜合金材料的表面施加一个较大的正向或负向电压脉冲,通过观察电流的变化来评估材料的抗腐蚀性能。
具体操作步骤如下:1. 准备试样:将铜合金材料切割成适当大小的试样,并进行表面处理,确保表面清洁无杂质。
2. 连接电路:将试样连接到测量电路中,保证电路的可靠性和稳定性。
3. 施加电压脉冲:根据实际需要,选择适当的电压脉冲进行施加,可以正向或负向。
4. 观察电流变化:记录施加电压脉冲后电流的变化过程,包括电流的大小和变化趋势。
5. 数据分析:根据电流变化曲线,分析试样的抗腐蚀性能,评估其稳定性和耐久性。
二、评估抗腐蚀性能的关键指标1. 极性化曲线:通过绘制极化曲线来评估铜合金材料的抗腐蚀性能。
极化曲线显示了电流密度和电位之间的关系,能够反映材料的腐蚀趋势和稳定性。
2. 腐蚀速率:腐蚀速率是评估铜合金材料抗腐蚀性能的重要指标之一。
可以通过浸泡试样在腐蚀介质中的时间来计算,并与其他材料进行对比分析。
3. 极化电阻:极化电阻是表征铜合金材料抗腐蚀性能的关键参数。
通过测量电流和电势之间的关系,计算出极化电阻的大小,用来评估材料的耐蚀性。
4. 电化学阻抗谱:电化学阻抗谱是一种常用的评估材料抗腐蚀性能的方法。
通过测量材料在不同频率下的阻抗变化,绘制出频率与阻抗之间的曲线,可以得到材料的电化学性能和腐蚀倾向。
三、结论与展望通过冲击电流法测定和上述关键指标的评估,我们可以准确了解铜合金材料的抗腐蚀性能,并对其在实际工程中的应用提供参考。
未来,我们可以进一步研究铜合金材料在不同环境条件下的腐蚀行为,探索更多可行的抗腐蚀方法和技术,提高材料的耐蚀性和使用寿命。
镀铜钢纯铜镀锌钢不锈钢接地系统性能比较

镀铜钢纯铜镀锌钢不锈钢接地系统性能比较镀铜钢、纯铜、镀锌钢、不锈钢接地系统性能比较表:比较项目纯铜镀锌钢不锈钢艾力高镀铜钢棒接地系统耐腐蚀性介于纯耐腐蚀性 100年以上的使用 8-10年的使用寿命 40年的使用寿命,铜和镀锌钢之间导电性能导电性能最好相当于铜的8% 导电性是铜的13% 导电性相当于铜的30% 热稳定性 220 70 77 135放热焊接永久的分电弧焊接方式,电气放热焊接连接方式子结合(接地网)性能不稳定,接触电电弧焊接方式电气性能稳定,没有接触或机械压接阻大。
电阻不稳定,接地电阻会不稳定,接地电阻会很稳定,接地电阻会保持接地效果很稳定持续上升持续上升在一个较稳定的水准使用年限 100年以上不到十年略长于镀锌钢 40年完全免维护1、材料用材较少1、材料用材较多 1、材料用材较多2、施工简单(占地面积较1、投资总费很高、工程费用 2、施工费高、速度2、施工费高、速度小,焊接点较少,不用2、施工繁琐,要打施工难易度慢(占地面积大,焊慢(占地面积大,焊打深井等)深井接点数多等) 接点数多等) 3、40年免维护,使用费用低一:耐腐蚀性:接地体的腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式,多数情况下,这两种腐蚀同时存在。
铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10~1/50,而且电气性能和物理性能稳定。
铜的表面会产生附着性极强的氧化物(铜绿),对内部的铜有很好的保护作用,阻断腐蚀的形成。
1.关于镀锌钢材与镀铜钢材的对比镀锌扁钢的导电性及热稳定性均不及铜材。
铜材的导电性是钢材的9倍,特别是大电流的集肤效应,铜远远优于钢材。
在热稳定性方面,铜材是钢材的3倍以上。
而艾力高的镀铜钢绞线热稳定性能是钢材的2.5倍以上。
因此,选用铜材或铜镀钢材做接地导体,无论是在电气性能还是施工方面均比钢材要优异得多。
尤其是发生短路故障时,铜材能以六倍于钢材的泻流速度释放电流,从而大大避免了故障的进一步发生。
对比项目镀铜钢圆线热镀锌扁钢耐腐蚀性 100年的使用寿命,是热镀锌钢材的5到6倍 8-10年的使用寿命热稳定性热稳定系数176,是扁钢的2倍以上热稳定系数70 导电性相当于铜的30%,是扁钢的4倍相当于铜的8% 泄流能力对高频电流的泄流能力是钢材的4倍联接方式放热焊接:牢固,焊点为纯铜材质阻值低、导电普通电焊:柔性差、易断性好、耐腐蚀性好裂、焊点阻值高,导电性差、电焊破坏镀锌层耐腐机械压接:施工简单、不破坏镀层蚀性差强度及易施可弯曲任意形状、可成卷供应、利于施工,不起弯曲130度时,镀锌层容工性皮、不开裂、不易折断易脱落防盗性其材料非铜非钢,铜钢难以分离,难以销赃防盗性差2:腐蚀速率比较:国际上对材料的耐蚀性按年腐蚀速率分为三类:第一类为完全耐蚀,其腐蚀速率小于0.1mm/a(毫米每年),优质不锈钢属于此类材料;第二类为尚耐蚀,其腐蚀速率为0.1,1.0mm/a,属于一般不锈钢;第三类为不耐蚀,其腐蚀速率大于1.0mm/a;,3铜腐蚀速率呈逐年减小的趋势,最大年均腐蚀速率为1(05×10 mm,年(闰风洁,李辛庚,电力接地网腐蚀与防护技术的进展[J],山东电力技术,007年第l期(总第153期) P9-13)所以在增加钢接地体截面来防止因腐蚀而导致的截面减少,无法承载接地短路电流时,应采用钢材的点腐蚀速率,通过美国联邦标准局(NBS)在1910年至1950年做的金属材料腐蚀性研究报告NO.579可知,国际标准认定的钢材平均点腐蚀速率0.43mm/年(如图所示),在钢材表面镀锌保护钢材的作用有限,国内热镀锌工艺处理的镀锌层厚度为0.05~0.06mm,锌在地下也发生点蚀,其平均点蚀速率约为0.065mm/年,因此锌层一年后腐蚀殆尽。
铜及铜合金导电率标准

铜及铜合金导电率标准
1.纯铜导电率标准:
2.纯铜是一种导电性能良好的金属材料,其导电率可达58.0 ms/m。
在国家
标准GB/T 2059-2008《电工用铜和铜合金棒材》中,对纯铜的导电率有具体规定。
在该标准中,纯铜的导电率应不小于57.0 ms/m,但某些特殊牌号的纯铜,其导电率可能稍有差异。
3.黄铜导电率标准:
4.黄铜是一种铜合金,其导电性能比纯铜稍差。
在国家标准GB/T 18092-
2008《普通黄铜板与带》中,对黄铜的导电率有具体规定。
一般来说,黄铜的导电率约为纯铜的一半左右,即30-40 ms/m。
5.铜铝合金导电率标准:
6.铜铝合金是一种特殊的铜合金,其导电性能比黄铜还要稍差。
在国家标准
GB/T 6188-2017《冷拉无缝圆形电气用铜及铜合金管》中,对铜铝合金的导电率有具体规定。
一般来说,铜铝合金的导电率约为黄铜的一半左右,即20-30 ms/m。
7.镍银合金导电率标准:
8.镍银合金是一种具有优良导电性能的金属材料,其导电性能优于纯铜和黄
铜。
在国家标准GB/T 12708-2013《电工用铜和铜合金母线》中,对镍银合金的导电率有具体规定。
一般来说,镍银合金的导电率可达60%以上,即35 ms/m左右。
c194铜 标准

c194铜标准C194标准铜:性能评估与应用导言C194标准铜是一种常见的铜合金,具有良好的导电性、导热性和抗腐蚀性。
本文旨在对C194标准铜的性能进行评估,并探讨其在不同领域的应用。
性能评估1. 导电性C194标准铜具有出色的导电性能,适用于各种电子器件和电力设备。
其电导率高达56.2 MS/m,相对于其他铜合金而言,具有更低的电阻。
因此,C194标准铜广泛应用于电力输电线路、电动机和变压器等。
2. 导热性C194标准铜的导热性能也非常出色,热导率为314 W/(m·K),在散热要求较高的应用中表现突出。
它通常用于散热器、冷却装置和电子元件等,可有效将热量传递至周围环境。
3. 抗腐蚀性C194标准铜含有适量的镍和硫,提高了其抗腐蚀能力。
它能够抵御水蒸气、空气和许多化学物质的腐蚀,因此被广泛应用于海洋工程、化工设备和海水淡化装置等领域。
应用领域1. 电子工业由于C194标准铜的高导电性和良好的可加工性,它广泛应用于电子工业。
例如,用于制造电子元件、导线和印制电路板等。
此外,C194标准铜还可以用于电子器件的散热和连接。
2. 交通运输C194标准铜在交通运输领域也有重要应用。
它用于汽车制造中的散热器、发动机零部件和制动系统等,能够提供稳定的性能和较高的可靠性。
此外,C194标准铜也用于铁路和船舶制造中的电子设备和连接器。
3. 建筑工程C194标准铜在建筑工程中发挥着重要作用。
它可以用于制造门窗、管道和屋顶等,展现出良好的装饰效果和耐久性。
此外,C194标准铜还可用于地暖和空调系统的制造,提供良好的导热性能。
4. 化工领域由于C194标准铜的抗腐蚀性,它在化工领域中得到广泛应用。
例如,在化工设备的制造过程中,C194标准铜常用于储罐、换热器和管道等的制造。
它能够抵御酸、碱和腐蚀性介质的侵蚀,确保设备的安全和可靠运行。
结论总之,C194标准铜具有出色的导电性、导热性和抗腐蚀性能,适用于电子工业、交通运输、建筑工程和化工领域。
回流镀锡铜带工艺及镀层性能研究

回流镀锡铜带工艺及镀层性能研究摘要:本文介绍了黄铜C2600铜带回流镀锡工艺流程,通过采用X射线测厚、合金层厚度的分布、合金化速度、盐雾、可焊性及耐热剥离实验,对镀层均匀性,表面成分和性能方面综合研究。
测试结果表明,镀层盐雾试验和老化试验、回流焊试验性能优良,材料附着力良好,镀层无分离或剥落,老化后回流焊后镀层仍有良好的可焊性。
关键词:回流镀锡,工艺,合金层,锡须1、前言电镀是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程,使金属或其它材料表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化(如锈蚀),提高耐磨性、导电性、耐热性、抗腐蚀性及增进美观等作用。
镀锡铜板带具有多种优良特性,镀锡能防止铜板带被氧化和受到酸性、碱性等物质的腐蚀、降低电机元件和电子元件中的接触电阻,在新一代汽车信号传输、先进轨道交通、光伏与新能源汽车、家用电器、医疗设备等得到了广泛的应用和发展,主要用于连接器、半导体、高端电子元器件、精密接插端子的制造。
锡须是电镀锡产品在时间久了之后,应力自行释放,在某个点长出胡须一样的锡线,从而造成短路的风险。
这个过程虽然说是一个很缓慢的过程。
甚至于这个过程缓慢到很多人会忽视这个问题,锡须的危害在于其可能连接到其它线路上,并导致电气短路,断裂后落在某些移动及光学器件中引起这些器件的机械损害,处于相邻导体之间可能产生弧光放电,烧坏电气组件等。
由于锡须通常在电镀后每年以0.03-0.9mm速率生长,在一定的条件下,生长速率可能增加100倍甚至更高,因而会对产品的可靠性造成潜在的危害比较大。
回流电镀锡是通过电镀的方式镀暗锡,经过高温表面回流使表面达到镜面,且镀层厚度均匀。
由于经过高温重融处理,也能够有效的抑制锡须的生长,保证电气电路的安全稳定。
本文研究了回流镀锡铜带的生产工艺及镀层性能,回流镀锡铜带产品已得到了泰科等国际知名连接器客户的认可。
2、工艺介绍回流镀锡铜带产品基材选取C2600(H70)铜合金,带材厚度0.25mm,宽度305mm,锡层厚度0.8-2.0 μm。
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连接器用铜及铜合金带弯曲性能对比研究涂德华;张鑫【摘要】After comparing standards for bending test & grain control at home and abroad , some methods are provided to improve bending property of copper and copper alloy strip in China .Firstly, according to advantage of ASTM, it is to establish a special standard for bending test for copper and copper alloy strip , or update the current standard system for bending test for copper and copper alloy strip in China , and push the development of copper and copper alloy strip industry with higher standard .Secondly , with refine grain and control grain size uniformity , the users and manufacturers of copper strip can improve bending property and even whole mechanical property of copper and copper strip .%通过国内外弯曲试验标准和晶粒度控制对比分析,提出了提高我国铜及铜合金带弯曲性能的方法。
1.借鉴于ASTM的优秀部分,尽快制定专用的铜及铜合金带弯曲试验标准,或完善我国现有铜及铜合金带弯曲试验引用标准体系;用更高的标准推动我国铜及铜合金带行业发展。
2.连接器厂商和铜带厂通过细化晶粒和晶粒均匀性的控制,可以提高铜及铜合金带的弯曲性能,甚至整体的综合力学性能。
【期刊名称】《机电元件》【年(卷),期】2016(036)004【总页数】4页(P15-18)【关键词】铜合金带;弯曲性能;标准;晶粒;对比【作者】涂德华;张鑫【作者单位】厦门大学嘉庚学院机电工程系,福建厦门,361006;安费诺商用电子产品成都有限公司,四川成都,611731【正文语种】中文【中图分类】TN784随着信息技术、移动互联、汽车工业的迅猛发展,起到所有电、信号、数据流动桥梁作用的连接器行业近几年也持续、高速成长[1]。
铜及铜合金材料是连接器行业应用最普遍的材料。
随着连接器向更快、更小、更智能、更环保的方向发展,铜及铜合金带的使用也越来越广泛。
连接器常用的铜及铜合金材料为锡磷青铜、锌白铜、黄铜、析出强化型铜合金,特殊铜合金材料为钛铜、铍青铜[2]。
铜及铜合金带的折弯性能优劣与连接器的可制造性、可靠性成正相关性。
在连接器实际生产或使用中,常常出现连接器铜材折弯处裂纹、断裂或折弯处容易腐蚀等缺陷,裂纹如图1。
其中,国产铜及铜合金带出现裂纹的比例比进口铜及铜合金带高[3]。
对于如何提高铜及铜合金带弯曲性能,已经成为了每一个连接器厂商、国内铜带厂共同需要面对的问题。
本文分别从国内外弯曲试验标准、晶粒度控制两方面进行对比研究,提出了提高国产铜及铜合金带弯曲性能的方法。
随着冲压和连接器等行业的发展,国内外陆续制定或更新了金属材料或铜及铜合金带的弯曲试验标准。
2008年,我国更新了GB/T 15825-1995《金属薄板成形性能与试验方法》。
该标准GB/T 15825.5-2008 《金属薄板成形性能与试验方法第5部分:弯曲试验》适用于0.3mm~4mm的金属薄板的弯曲成形试验;该标准采用了弯曲试验后使用5X放大仪器观察,试样弯曲外表面无可见裂纹或显著凹陷的判定方法;并定义了材料的正、反面需要同批测试[4]。
2010年,我国根据国际标准ISO 7438:2005《金属材料弯曲试验》(Metallic materials-Bend test),重新起草并出版了GB/T 232-2010《金属材料弯曲试验方法》[5]。
该标准制定了金属材料的弯曲试验方法,对于材料弯曲性能的合格性,采用了弯曲试验后不使用放大仪器观察,试样弯曲外表面无可见裂纹的判定方法。
我国GB/T2059-2008 《铜及铜合金带材》[6]和有色金属行业标准YS/T 1041-2015《汽车端子连接器用铜及铜合金带》[7]都引用了GB/T232作为弯曲标准,没有引有要求更严格的GB/T15825.5。
YS/T1041在GB/T232-2010的基础上,增加了材料的纵向和横向弯曲要求,即考虑了铜及铜合金带轧制方向对材料的弯曲性能的影响,界定了材料的取样方向;铜及铜合金带的纵向弯曲(Good Way)和横向弯曲方向(Bad Way)定义见图2[8]。
但该标准还是采用了不使用放大仪器,仅用肉眼观察弯曲表面的方法。
2014年,美国ASTM International更新了ASTM B820-14a 《测定铜及铜合金带材可成形性的弯曲试验的试验方法》(Standard Test Method for Bend Test for Determining the Formability of Copper and Copper Alloy Strip)。
对于材料弯曲性能的合格性,该标准已经采用了弯曲试验后使用放大仪器观察,试样弯曲外表面无可见裂纹的判定方法。
在2004年,该标准就已将判定放大倍数由5X提高到了30X,出现争议时,使用150X金相横截面做进一步判定[9]。
在铜及铜合金带弯曲性能控制方面,美国的ASTM B820-14a标准比我国的有色金属行业标准YS/T 1041-2015及其引用标准GB/T 232-2010严格。
在我国没有专用铜及铜合金带弯曲性能试验标准之前,该试验更应该选用GB/T15825.5-2008作为试验标准,为了提高电子产品可靠性,可以如ASTM B820 一样将检测的放大倍数从5倍提高到30倍。
铜带厂是铜及铜合金带的弯曲性能好坏的缔造者,也是整个系统控制方法的关键执行者。
金属的弯曲过程分为弹性弯曲阶段、弹-塑性弯曲阶段、纯塑性弯曲阶段[10]。
国内外学者的研究认为,在塑性变形阶段,铜及铜合金的晶粒内会发生滑移而形成台阶;各晶粒方位不同,畸变程度不一,晶粒大小不同,就会形成不同的表面状况。
参与滑移的晶粒越多,晶粒越均匀,台阶就越小,变形也均匀分布在整个弯曲表面上;相对来说引起的应力集中也越小,开裂的机会也就相应地减少了;同时,晶粒小,晶界多,也阻碍了裂纹的传播[11-13]。
随着超细晶和纳米晶粒的研究,大量实验表明,在一定范围内晶粒尺寸可以作为主导因素作用于材料的力学性能;在该范围外,霍尔-佩奇(Hall-Petch)公式将不再适用,即出现反霍尔-佩奇现象[14]。
在现阶段铜及铜合金带批量生产中,晶粒细化可以提高铜合金带的综合性能。
现阶段,根据国外铜合金厂的铜合金带出货报告[8]和国内研究的反馈,国内外对铜及铜合金带的晶粒细化控制在晶粒平均直径10μm左右[11]。
GB/T2059-2008只规定了部分铜合金带(软状态)晶粒度的要求,最小的晶粒平均直径为15μm 。
在这个晶粒尺寸大小范围,国内部分铜带厂已经通过晶粒细化提高了铜合金带的综合性能,并将铜及铜合金带的细化晶粒尺寸大小作为内部控制标准。
过去,国外铜带厂将晶粒细化作为其技术秘诀,秘而不宣。
近些年,随着国内铜带厂的技术进步,才对外公布晶粒细化资料。
具有相同的平均直径晶粒尺寸、晶粒更均匀的铜及铜合金带有更好的弯曲等综合性能。
由于晶粒均匀度只是一个定性的指标,没有统一的标准,国内外铜带厂定义这个指标会存在差异。
普遍来看,国外铜带厂会控制的更严格。
如在国产铜带替代进口铜带应用到连接器鱼眼端子的研究中,相同或略小晶粒尺寸的某国产C7025 由于均匀性与进口C7025存在差异,出现了裂纹现象。
国产C7025和进口C7025的100X金相图,见图3和图4[15]。
对于铜及铜合金的弯曲性能,在常规的铜及铜合金元素含量控制和金相组织控制的基础上,还需要进一步增加晶粒大小和晶粒均匀度的工艺控制;在出厂检验的项目上,在通用的化学成分、强度、延伸率、表面粗糙度等基础上,增加晶粒尺寸和晶粒均匀度及弯曲试验要求。
弯曲试验的标准,需要采用与实际相适应的ASTM B820或GB/15825.5(显微镜30X观察),不使用标准要求低的GB/T232。
(1)由于在铜及铜合金带弯曲性能测试严苛性和适用性上,ASTM B820-14a>GB/T 15825.5-2008> GB/T232-2010 ,使用更严苛的试验标准要求我国的铜带厂,将提高我国铜及铜合金带弯曲性能的整体水平。
建议尽快制定我国专用铜及铜合金试验标准或修正并提高铜及铜合金带引用弯曲试验标准。
(2)铜带厂通过细化晶粒和晶粒均匀性的控制,可以提高铜及铜合金带弯曲性能,甚至材料的综合力学性能。
为了提高铜及铜合金带的弯曲性能,连接器厂商应对铜带厂提出晶粒大小和晶粒均匀性的要求。
另外,铜及铜合金带的弯曲性能还与材料的表面质量、抗拉强度、延伸率等参数有关。
在实际制造过程中,模具设计、弯曲工艺、模具表面质量、润滑条件等因素也会影响铜及铜合金带材弯曲性能的表现。
涂德华(1975-),女,黑龙江,高级工程师,硕士学位,现在厦门大学嘉庚学院从事教学、科研工作。
张鑫(1975-),男, 四川,高级工程师,硕士学位,现在安费诺公司从事连接器供应商开发和管理工作。