銅及合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕性能，具有美麗的顏色和環(huán)保性能，它的提取、加工、回收并不困難，因此人類使用銅已有幾千年的歷史，古代人們應(yīng)用銅及合金制作生活用器、兵器、貨幣和各種工藝品，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步，銅及合金制品的應(yīng)用更為廣泛，現(xiàn)代銅及合金應(yīng)用主要集中于與導(dǎo)電和熱交換有關(guān)的兩大方面，主要應(yīng)用部門有電子、電力、汽車、艦船、交通、通訊、家電、建筑、冶金、人民生活等方面，幾乎涉及所有工業(yè)部門，國(guó)際銅業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明：銅及合金主要應(yīng)用部門是電力、建筑、輕工等，銅加工材各品種消費(fèi)比例主要是線材、板帶、管材等，近年來(lái)管材消費(fèi)比例顯著增加，現(xiàn)代銅及合金重要應(yīng)用和熱點(diǎn)產(chǎn)品介紹如下。
1.1、電真空無(wú)氧銅
電真空用無(wú)氧銅主要用于電真空器件的散熱陽(yáng)極，真空電容器動(dòng)片、靜片、真空斷路觸頭座等。為確保電真空器件的高真空度（一般10-8乇以上）散熱陽(yáng)極需要與陶瓷封接，其方法是在高于900℃、純氫氣氛下進(jìn)行釬焊，銅陽(yáng)極中如果含氧超標(biāo)，則會(huì)造成氫氣病，引起銅的顯微裂紋，導(dǎo)致電真空器件失效。眾所周知，銅與氧具有很強(qiáng)的親和力，氧在銅中以氧化亞銅形式存在，特別是當(dāng)分布在晶界時(shí)，在還原性氣氛下，尤其是高溫、氫氣環(huán)境中就會(huì)發(fā)生Cu2O+H2→Cu+H2O反應(yīng)，水蒸氣的排出，會(huì)引起銅的顯微裂紋。所以電真空器件用銅陽(yáng)極制品，都應(yīng)該使用無(wú)氧銅來(lái)制造。各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)氧含量作了嚴(yán)格規(guī)定。美國(guó)和日本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定氧含量不能大于10ppm(0.001%)，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定氧含量不能大于20 ppm。除對(duì)氧的嚴(yán)格規(guī)定之外，電真空用無(wú)氧銅中對(duì)P和Zn元素也作了嚴(yán)格的限制，這些元素在高真空環(huán)境中會(huì)從銅中揮發(fā)，不但破壞真空度，而且對(duì)陽(yáng)極和柵極回造成不利影響，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定P不超過(guò)20 ppm、Zn不超過(guò)30 ppm。此外，對(duì)引起無(wú)氧銅脆性的元素如As、Sb、Bi、Te和明顯降低導(dǎo)電性的元素如Fe、Ni、Sn等也作了嚴(yán)格限制。無(wú)氧銅加工材中氧的分布是不均勻的，鑄錠中部含氧高于邊部，棒材頭部高于尾部。所以加工材出廠前都應(yīng)逐件進(jìn)行含氧檢查。檢查方法是逐從頭部取試樣，在850℃~900℃純氫中退火20分鐘，然后在200倍顯微鏡下觀察，與標(biāo)準(zhǔn)圖片相比較，顯微裂紋在1~3級(jí)為合格，3級(jí)以上視為廢品。生產(chǎn)過(guò)程中，可用直讀光譜儀來(lái)測(cè)定含氧量。目前無(wú)氧銅的生產(chǎn)方法是采用低頻感應(yīng)電爐熔煉鑄錠，熱加工工序中加熱采用還原性氣氛，也有采用微氧化氣氛。無(wú)氧銅中氧的來(lái)源主要有三個(gè)途徑：①爐料帶入，如電解銅表面CuSO4、銅豆等，一般可帶入100 ppm氧；②大氣中氧的滲入，如潮濕木炭中的水份，③結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)氣體CO中的水份。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)無(wú)氧銅的成功經(jīng)驗(yàn)是：精料、密封、干燥、脫氧。重要電真空器件用無(wú)氧銅使用真空熔煉、真空除氣方法制造，國(guó)外電真空用無(wú)氧銅多采用真空熔煉辦法。
1.2、彌散強(qiáng)化無(wú)氧銅
彌散強(qiáng)化無(wú)氧銅主要是以Al2O3質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)化的粉末冶金材料，國(guó)外研究與生產(chǎn)大約億已有50年歷史，美國(guó)納入標(biāo)準(zhǔn)的合金有四種，今Al2O3數(shù)量分別為0.2%、0.4%、0.7%、1.1%，我國(guó)從二十世界七十年代開(kāi)始研究，現(xiàn)已產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，主要合金牌為TAIM0.15，含Al2O3為0.15-0.3%, 以管、棒、板、帶半成品供應(yīng)市場(chǎng)，生產(chǎn)工藝為：氮?dú)忪F化噴粉→配氧→內(nèi)氧化→還原→等靜壓和高溫?zé)Y(jié)→真空封套→熱加工→冷加工，主要參數(shù)、性能列入表1.2.1、1.2.2，彌散強(qiáng)化無(wú)氧銅目前主要用于大功率、超高頻電子管和微波器件，在電極材料中也開(kāi)始應(yīng)用，Al2O3彌散強(qiáng)化無(wú)氧銅制成的滾輪，在涂層鋼板的焊接方面明顯優(yōu)于合金化的銅-鉻-鋯合金，該合金材料的研究方向是：進(jìn)一步減少氧化銅殘存和材料的體積膨脹率，研究進(jìn)一步控制Al2O3質(zhì)點(diǎn)長(zhǎng)大和使其均勻分布的工藝技術(shù)，進(jìn)一步降低材料成本，加強(qiáng)彌散強(qiáng)化無(wú)氧銅的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究。
1.2.1 彌散強(qiáng)化無(wú)氧銅生產(chǎn)工藝及參數(shù)
生產(chǎn)工藝 工藝參數(shù)
氮?dú)鈬姺?銅鋁合金熔化溫度1300-1350℃氮?dú)鈮毫Γ?.7-0.8Mpa切向進(jìn)風(fēng),噴嘴孔徑φ4.5毫米
配氧 氧源Cu2O、200目合金粉，空氣加熱250℃-300℃，氮?dú)饧訜?50℃。
內(nèi)氧化 按比例配入氧源，氮?dú)鈿夥眨?00-900℃，1.5-3小時(shí),強(qiáng)化相γ- Al2O3,面心立方晶格,晶格常數(shù)7.9A,質(zhì)點(diǎn)大小范圍400-500A.
等靜壓和高溫?zé)Y(jié) 等靜壓力2t/cm2,時(shí)間2分鐘燒結(jié)溫度1020℃、3小時(shí)，氮?dú)鈿夥?、壓?.03-0.04MPa
包套 紫銅套，真空釬焊、銀銅焊絲、釬焊溫度950℃
熱加工 熱軋、熱擠、熱鍛溫度850-900℃
冷加工 冷軋、冷拉、表面扒皮、銑面冷加工率不大于70%
1.2.2 我國(guó)彌散強(qiáng)化無(wú)氧銅性能
（Cu99.8%、Al2O30.2%、O2≤10ppm、雜質(zhì)按GB中TUI要求）
材料狀態(tài) 性能指標(biāo) 性能數(shù)據(jù)
900 ℃、30分 強(qiáng)度бbMPa 432-470
氫氣中退火 屈服強(qiáng)度б0。2MPa延伸率δ5%導(dǎo)電率%IACS 340-42015-2590-92
熱擠、熱扎 強(qiáng)度бbMPa屈服強(qiáng)度б0。2MPa延伸率δ5% ≥400≥300≥15
硬狀態(tài) 強(qiáng)度бbMPa服強(qiáng)度MPa延伸率δ5% ≥450≥350≥7
1.3、高強(qiáng)高導(dǎo)合金
高強(qiáng)高導(dǎo)合金是指具有優(yōu)良導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，同時(shí)強(qiáng)度遠(yuǎn)高于純銅的一類合金，其主攻方向是在不劇烈損失導(dǎo)電率的原則下，使用合金化方法提高強(qiáng)度，這類合金在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，其中電真空器件和集成電路框架材料需求最為迫切。電真空器件中前相波放大器、行波管、空調(diào)管、磁控管等需要大量無(wú)氧銅材，要求銅材在具有高強(qiáng)高導(dǎo)性能的同時(shí)，又具有抗軟化性能，能夠經(jīng)歷920℃、20min氫氣退火，又不改變尺寸與形狀。為此銅合金具有的強(qiáng)度應(yīng)大于500MPa，導(dǎo)電率大于90%IACS的高強(qiáng)高導(dǎo)合金成為主要攻關(guān)目標(biāo)。
固溶強(qiáng)化與析出強(qiáng)化是銅合金重要強(qiáng)化方法，Zr、Ag、Cd、Ti、Si、Mg、Te等，它們?cè)阢~中的溶解度隨溫度下降而急驟下降，這些元素于固態(tài)下，以單質(zhì)或金屬化合物質(zhì)點(diǎn)析出，從而產(chǎn)生固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化，由于合金元素從固溶體中析出，減少了晶格畸變，降低了應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)度，從而使合金的導(dǎo)電率也明顯提高。從而誕生許多優(yōu)秀的高強(qiáng)高導(dǎo)合金，在國(guó)外又稱為高銅合金，它們的特點(diǎn)是加入的合金元素重量比很少，一般不超過(guò)3.0%，經(jīng)過(guò)時(shí)效和熱處理后，強(qiáng)度可為純銅的2～3倍，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能降低不多，一般僅降低10～30%IACS，除此之外,有些合金還具有優(yōu)良的彈性（鈹銅合金）、良好的切削性能（碲銅）等；高強(qiáng)高導(dǎo)合金廣泛的應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，重要的應(yīng)用方向有：電機(jī)整流子、電阻焊電極、連續(xù)鑄鋼用結(jié)晶器、電氣化鐵路架空接觸線、電子通訊導(dǎo)電元件、集成電路引線框架等。
高效電機(jī)端子，通常使用含Ag 0.03%的拉制異型銅材；連續(xù)鑄銅銅結(jié)晶器大量使用銀銅、磷銅、鉻銅、鋯鉻銅、結(jié)晶器為帶有錐度和弧度的矩形或方型銅管，一般使用擠壓管坯經(jīng)成型冷拉而成；電極合金幾乎全部是Cu-Cr-Zr合金，加工材的形狀有棒、片、圓盤件，加工方法多為鍛造、擠壓、拉伸，直徑φ8～φ12毫米，內(nèi)孔φ0.8～φ1.2毫米小眼管材也正在試制中；隨著電氣化鐵路和高速列車的發(fā)展，對(duì)供暖電接觸線提出高強(qiáng)高導(dǎo)電的要求，過(guò)去 的純銅導(dǎo)線已不能滿足要求，由于列車速度的提高，要求接觸線具有高的強(qiáng)度，車速與接觸的線的抗張里平方根成正比，因此，多選用銀銅和銅鉻合金來(lái)制造導(dǎo)線，接觸線的斷面形狀為雙溝形狀，斷面積為100、110、120mm2，導(dǎo)線長(zhǎng)度要求大于1000m，通常使用臥式和上引方法鑄造大長(zhǎng)度卷坯，然后經(jīng)過(guò)盤拉法生產(chǎn)，盤拉一般為五模速拉；精密導(dǎo)電器件由于形狀復(fù)雜，加工精度要求高，純銅的切削性能不好，重要器件多選用含碲0.5%的碲銅合金，該合金可以使用常規(guī)方法生產(chǎn)，上述應(yīng)用的合金性能列入表1.3.1。
1.3.1 常用高銅合金性能
TP2 TAg0.1 QCr0.5 QCr0.5-0.2-0.05 TTe0.5
性能名稱 0.015%P 0.1%Ag 0.5%Cr 0.5%Crm0.2%Zr,0.05%Mg 0.5%Te0.015%P
熔點(diǎn)℃ 1083 1083 1080 1078 1080
比重g/cm3 8.9 8.9 8.9 8.89 8.89
傳熱系數(shù)Cal/cm.sec.℃ 0.8 0.81 0.8 0.8 0.88
導(dǎo)電率%IACS 85 90 85 80-85 90-95
強(qiáng)度Mpa 265-343 265-343 300-480 370-450 250-320
硬度HB 75-95 75-95 110-140 125-150 75-110
抗軟化溫度℃ 200 250 300 450 250
熱加工溫度℃ 750-850 800-850 850-900 850-950 800-850
1.4、銅合金引線框架
集成電路引線框架材料曾經(jīng)廣泛使用Fe-Ni合金，由于銅合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電和散熱性能，當(dāng)前已成為主要的引線框架材料，銅框架材料的使用占框架材料的80%以上，主要有Cu-Fe-P、Cu-Ni-Si、Cu-Cr-Zr、Cu-Ag四大合金系列，世界范圍內(nèi)生產(chǎn)和正在試制的引線框架合金牌號(hào)有77種之多，按著性能可分為高導(dǎo)電、中強(qiáng)中導(dǎo)、高強(qiáng)高導(dǎo)合金，按著合金強(qiáng)化類型又分為固溶強(qiáng)化、彌散析出強(qiáng)化、折衷型，使用最廣泛的合金是Cu-Fe-P系，常用牌為Cu-0.1Fe-0.03P的KFC合金和Cu-2.3Fe-0.1Zn-0.03P的C194合金，其合金的強(qiáng)化相為Fe3P，析出強(qiáng)化相質(zhì)點(diǎn)愈小，分布愈均勻，其合金性能越穩(wěn)定和優(yōu)良，目前正在研究使析出質(zhì)點(diǎn)在10～15納米的方法；常用的銅合金引線框架合金成份，性能列入表1.4.1。
1.4.1、集成電路框架用銅合金系列
合金牌號(hào) 化學(xué)成份% 導(dǎo)電率IACS% 強(qiáng)度MPa
C19200(KFC) Cu-0.1Fe-0.03P 92 400
KIF201 Cu-0.15Fe-0.05P-0.1Sn-0.1Ag-0.1Zn 80 580
KIF-2 Cu-0.1Fe-0.1Sn-0.03P 80 460
CI97500 Cu-0.6Fe-0.05Mg-0.2P 65 550
ML-21 Cu-0.6Fe-0.36Ti-0.06Mg 76 588
CI9520 Cu-0.85Fe-0.85Sn-0.03P 45 420
CI96 Cu-0.1Fe-0.3Zn-0.3P 65 588
EFTEC-5 Cu-1.0Fe-0.5Sn-0.5Zn 54 539
CI95 Cu-1.5Fe-0.6Sn-0.8Co-0.1P 50 617
CI94 Cu-2.3Fe-0.1Zn-0.03P 55 460
CI5100 Cu-0.1Zr 95 500
CI8030 Cu-0.1Cr-0.1Sn 90 400
OMCI/I Cu-0.3Cr-0.1Zr-0.05Mg-0.03Sn 82 590
KIF116 Cu-0.3Cr-0.025Sn-0.2Zn 80 540
CC2 Cu-0.55Cr-0.25Zr 85 490
MF224HC Cu-1.5Ni-0.18Si-0.1P-1.5Zn 47 685
CI220 Cu-0.015P 85 250
AgCu0.1 Ag0.07-0.1Z 95 250
FeNi42 42Ni,Fe余量 3 685
KLF-1 Ni3%-3.4% Si0.7%-0.75%Zn0.2%-0.35% 55 400
IC框架對(duì)高精度合金帶的要求是：化學(xué)成分均勻，性能穩(wěn)定，板型優(yōu)良，極小殘余應(yīng)力，尺寸精度應(yīng)達(dá)到+0.003毫米，無(wú)側(cè)彎和極小和邊部毛刺，帶材表面光潔，無(wú)任何外來(lái)夾雜，帶材還應(yīng)該顏色均勻一致，不應(yīng)有氧化色及各種花斑，為保證框架自動(dòng)化生產(chǎn)，帶材還成卷供應(yīng)的長(zhǎng)度應(yīng)該在500～2000米范圍之內(nèi)，帶材的幾何尺寸要求列入表1.4.2。所有這些要求，只能通過(guò)現(xiàn)代化帶材生產(chǎn)方法才能滿足，框架用高精銅帶生產(chǎn)的方法及工藝代表著銅加工行業(yè)現(xiàn)代高新技術(shù)。其要點(diǎn)如下：
1） 必需具有大容量（5～10噸）先進(jìn)的熔煉鑄造設(shè)備，對(duì)Cu-Fe-P系合金和Cu-Ni-Si系合金，需要具有密封性能優(yōu)良的熔煉爐，爐襯材料要能夠耐熔體的浸蝕，鑄錠裝置及工藝應(yīng)能確保光潔的鑄錠表面和無(wú)夾雜的內(nèi)部質(zhì)量；性能優(yōu)秀的高級(jí)框架材料Cu-Cr-Zr系合金，還需要真空冶煉，才能確保金屬Zr成分穩(wěn)定；
2） 必須有高性能熱軋?jiān)O(shè)備，熱軋卷坯應(yīng)該沒(méi)有起皮、劃傷、夾雜等缺陷，卷坯的尺寸公差應(yīng)控制為+0.1毫米，卷重應(yīng)為2～7噸，熱軋后有噴水急冷裝置，以滿足850℃淬火的冷卻速度；
3） 為了清楚卷坯表面氧化層，應(yīng)能對(duì)熱軋卷坯進(jìn)行表面和側(cè)邊銑削，銑削的深度每面為0.3毫米,也就是說(shuō)要具有自動(dòng)化的雙面銑床才能完成;
4） 必需具有高精冷、中軋機(jī)，滿足將銑面后的卷坯冷軋成優(yōu)質(zhì)卷坯，縱向公差控制為±0.05mm，板型良好，橫向尺寸偏差為0.05mm；
5） 必須具有大容量，高裝機(jī)水平的軟化退火爐，為了消除變形硬化，保證材料繼續(xù)進(jìn)行加工，退火溫度應(yīng)該均勻，料溫差不超過(guò)±5℃，被退火的卷坯不能發(fā)生氧化，退火氣氛應(yīng)為加氫的氮?dú)獗Ｗo(hù)，退火爐生產(chǎn)能力要足夠大，以保證現(xiàn)代化生產(chǎn)，當(dāng)代性能優(yōu)良的退火爐為罩式爐，小時(shí)生產(chǎn)能力可達(dá)20～30噸；
6） 高精度成品軋制設(shè)備極為重要必須保證板型優(yōu)良和精確公差為保證良好的冷卻和潤(rùn)滑性能，防止帶材銹蝕，成品精軋應(yīng)該是全油潤(rùn)滑，一般先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備都選用20輥軋機(jī)；
7） 為保證產(chǎn)品性能均勻，表面光潔，顏色均勻，不產(chǎn)生劃傷，花斑等缺陷，一般應(yīng)該采用通過(guò)式保護(hù)氣體的氣墊式退火爐；
8） 板型控制在框架材料生產(chǎn)中十分重要，不均勻變形是所有壓力加工中不可避免的，被稱為不均勻變形定律，而不均勻變形導(dǎo)致帶材沿橫斷面上殘余應(yīng)力的存在，這種應(yīng)力在框架沖制時(shí)被釋放，導(dǎo)致框架翹曲，所以現(xiàn)代化框架帶材生產(chǎn)中都應(yīng)有消除殘余應(yīng)力的辦法適合大生產(chǎn)的方法是拉彎矯機(jī)列，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)對(duì)帶材加以均布應(yīng)力，通過(guò)拉彎矯直，使殘余應(yīng)力分布平均，帶材內(nèi)殘余應(yīng)力的水平判定方法是，在同一帶材寬度上切取1米長(zhǎng)、寬10毫米的式樣，比較兩條樣長(zhǎng)度差r，帶材殘余應(yīng)力越大r越大，如果以I表示殘余應(yīng)力水平，I=r/1000×10-5的話，未經(jīng)拉彎矯的帶材殘余應(yīng)力為50～10I而經(jīng)拉彎矯后可降為5～10I；
9） 精密分剪是框架帶材生產(chǎn)的重要工序，帶材生產(chǎn)的寬度為30～600毫米，而所需要框架帶材的寬度為20～50毫米，所以將寬的帶材要在專門的縱剪機(jī)列上進(jìn)行，分剪的性能應(yīng)該滿足寬度公差±0.05mm，邊部毛刺不大于0.01毫米，側(cè)彎小于0.8/1000；
10） 包裝對(duì)框架帶是十分重要的，要求卷重基本一致，防潮、防銹、防外來(lái)?yè)p傷、防竄動(dòng)，這些要求往往只能在自動(dòng)包裝線上才能完成；
11） 為確保板型優(yōu)良，在冷軋?jiān)O(shè)備上都應(yīng)裝有板型儀，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)軋機(jī)壓力、張力板型等一系列參數(shù)的微機(jī)自動(dòng)控制；
12） 在框架材料生產(chǎn)中必須配有現(xiàn)代化檢測(cè)儀器，其中物理性能、應(yīng)力、金屬結(jié)構(gòu)、焊接性能、軟化溫度等現(xiàn)代化分析研究手段
；
現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖4-1，現(xiàn)代生產(chǎn)裝備和主要參數(shù)列入表1.4.2，通常使用的KFC和C194框架帶材生產(chǎn)工藝如下：
C19400（Cu97.0%、Fe2.1～2.6%、P0.015～0.15、Zn0.5～0.2%、Sn≯0.03、Pb≯0.03、雜質(zhì)≯0.15）感應(yīng)熔煉鑄140×620×2000mm→煤氣加熱爐850℃~870℃→熱軋13 mm卷坯→噴水冷卻→雙面銑床銑表面和側(cè)邊至12.4 mm→高精度冷中軋四輥冷軋機(jī)1.2 mm卷坯→罩式退火500℃、4～6小時(shí)，加氫氮?dú)獗Ｗo(hù)→四輥冷軋機(jī)φ750，軋至成品卷材，0.38、0.25、0.2、0.15mm→氣墊式通過(guò)退火爐，氮?dú)獗Ｗo(hù)480℃～500℃，通過(guò)速度10～30米/分，性能бb400～450MPa、δ10%12～18,硬度Hv128～134，導(dǎo)電率60～67%LACS→清洗→拉彎矯直，改善板型，消除殘余應(yīng)力至101以下→按著用戶要求剪要包裝；
KFC（99.80%Cu-0.05%Fe-0.015P）→鑄錠170×620-1070×4～5米，重4～5噸→煤氣加熱850～870℃，微氧化氣氛→熱軋13mm×650～1070卷，縱向厚度偏差±0.15mm→雙面銑削12.4 mm→四輥冷軋機(jī)φ450/φ1070×1250 mm冷軋中軋至1.2 mm，縱、橫厚度偏差±0.02mm→氮?dú)獗Ｗo(hù)罩式退火爐480℃軟化退火→四輥冷軋機(jī)φ260/φ700×750 mm軋機(jī)，板形控制，ESSON60潤(rùn)滑，加工率15～35%，成品加工率20～30%→氣墊式退火爐500℃、10～30米/分通過(guò)速度→堿洗除油清洗→拉彎矯直，殘余變形小于10I→成品剪切630縱剪，成品厚度0.25、0.2、0.15、0.1mm，寬度≥16mm，長(zhǎng)度200～500米，性能бb390～440MPa、δ104.5～15.5, Hv115～135，導(dǎo)電率82～90%LACS→包裝。
1.4.2 、框架帶材幾何尺寸及形狀要求
項(xiàng)目 數(shù)值
狀態(tài) H、1/2H、1/4H
厚度 0.25、0.20、0.15、0.10mm
厚度公差 ±0.005
橫向公差波動(dòng) 0.001
縱向公差波動(dòng) ±0.005
寬度公差 ±0.01
毛刺大小 ≤0.01mm
寬度撓曲 ≤0.05mm
側(cè)彎 ≤1/1000
板形 ≤51
光潔度 0.1～0.2
卷材內(nèi)徑公差 ±20mm
卷重 80～100
1.5、變壓器帶
隨著我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展，我國(guó)變壓器產(chǎn)量迅速發(fā)展，產(chǎn)量已居世界第一位，其中箔繞式變壓器因空載損耗小，抗短路能力強(qiáng)，熱分布均勻、體積小、制造工藝簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)污染等特點(diǎn)而迅速發(fā)展，箔繞式變壓器高、低壓側(cè)使用高精度變壓器帶繞制而成，銅帶導(dǎo)電率應(yīng)≥100±ACS，因此含銅量應(yīng)大于99.9%，特別是磷含量應(yīng)小于0.03%，帶材表面應(yīng)無(wú)缺陷、板型優(yōu)良、帶材側(cè)邊毛刺應(yīng)≯0.01mm,常用變壓器帶材規(guī)格為0.1-2.5×14-1200毫米,狀態(tài)為軟態(tài);
變壓器用帶材屬于高精板帶,其生產(chǎn)方法為大錠熱軋-高精冷軋方法。
1.6、異型銅帶
電子元器件中塑封三極管需要異型引線框架，它是用高精度異型銅帶沖制而成，異型銅帶常用規(guī)格為T型、U型兩種，U型銅帶寬68毫米，中間厚0.38毫米,寬40毫米,兩邊厚度為1.27毫米、寬14毫米，帶材應(yīng)成卷供應(yīng)，長(zhǎng)度大于200米，其生產(chǎn)方法有鍛造——軋制法、孔型軋制法、銑屑——扎制法、典型的銅合金異型帶生產(chǎn)工藝為：
異型帶生產(chǎn)工藝：TP2合金0.015%P、1.52×68毫米卷坯（φ外1000/φ內(nèi)400毫米）——高速鍛造異型鍛坯料1.27/0.45×68毫米-氮?dú)馔ㄟ^(guò)式退火爐900～950℃-帶坯表面清刷-高精異型軋制,速度4～8米/分-卷取襯紙,帶材尺寸公差±0.03毫米、硬度HB100～110，導(dǎo)電率≥90%IACS、90℃彎曲大于3次。
異型銅帶除塑封三極管使用外，還有多種規(guī)格異型帶用于高效電機(jī)整流器、異型插接、元件和電氣端子，目前我國(guó)功率管用高精異型銅帶年需求為3000噸，國(guó)內(nèi)自給率為30%，70%依靠國(guó)外進(jìn)口。
1.7、接插件用銅合金
隨著電子工業(yè)的發(fā)展，特別是微機(jī)和移動(dòng)通訊機(jī)的發(fā)展，接插件用銅合金需求量在迅速增加。這種用途對(duì)材料的要求是：材料可成形性好，主要是指彎曲性能良好，對(duì)于帶材來(lái)說(shuō)不但要求垂直軋制方向，而且要求延著軋制方向彎曲性能良好。彎曲時(shí)不能脆斷，表面鄒折小，材料接觸性能穩(wěn)定可靠，這就要求材料具有高的屈服強(qiáng)度、彈性極限，具有高的耐應(yīng)力松弛性；材料還應(yīng)具有高的導(dǎo)電性和耐大氣腐蝕性能。隨著電子器件向輕型化方向發(fā)展，彈性材料也在向高性能、超薄、超細(xì)方向發(fā)展。常見(jiàn)的各種插接件如圖2所示。銅合金普遍用于制造各種接插件，這些合金又可分為高強(qiáng)度彈性材料（如鈹青銅、鈦青銅、銅-鎳-錫系合金Cu-9Ni-6Sn）；中強(qiáng)度彈性材料（如大量使用的錫磷青銅、銅鎳硅合金、銅鐵合金等）；低成本彈性材料，主要是使用H65黃銅，常用接插件合金成分及性能列入表1.7.1。
1.8、銅冷卻壁
煉鐵高爐使用銅冷卻壁是一項(xiàng)重要技術(shù)進(jìn)步，于20世紀(jì)70年代首先在歐洲出現(xiàn)，目前已普遍推廣，主要在高爐的爐腹、爐腰、爐身等部位替代鑄鐵爐壁；由于銅具有遠(yuǎn)高于鑄鐵的導(dǎo)熱性能（約為鑄鐵的10倍），因而使煉鐵生產(chǎn)中的液態(tài)爐渣牢牢的附著在冷卻壁上，形成保護(hù)渣皮，從而提高高爐壽命，實(shí)踐表明，鑄鐵爐壁使用壽命為8年，而使銅冷卻壁后高爐壽命延長(zhǎng)至15-20年，此外銅冷卻壁的厚度比鑄鐵壁減少50%，從而可增加高爐的有效面積；銅冷卻壁使用熱軋、熱鍛銅合金厚板制成，常用合金為加磷脫氧銅，板材規(guī)格 100-180×1000-1500毫米，隨著高爐有效容積增加，所用銅冷卻壁數(shù)量加大。
1.9、空調(diào)管（ARC管）
空調(diào)管是散熱管的重要代表，主要用于空調(diào)器中的蒸發(fā)器、冷凝管、連接管等，每臺(tái)家用空調(diào)器用量銅管約為5公斤，其中蒸發(fā)器用管1.9公斤、冷凝器用管2.8公斤、連接管0.9公斤；空調(diào)器管全部使用加磷脫氧銅管制造，這種合金具有優(yōu)良的耐蝕性、焊接性、良好的工藝性能，因此在散熱銅管中廣泛應(yīng)用，空調(diào)管供貨有直條、蚊香盤、盤管卷等多種形式，隨著技術(shù)進(jìn)步，內(nèi)螺紋銅管因傳熱性能為光管的3倍而迅速發(fā)展，并逐步替代光面管，內(nèi)細(xì)紋銅管向小直徑、薄壁厚、復(fù)雜齒型、內(nèi)表面高清潔度方向發(fā)展，與此同時(shí)外翅片管的生產(chǎn)和應(yīng)用也有重大進(jìn)展；目前我國(guó)空調(diào)管產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)建立，空調(diào)管的技術(shù)要求列入表1.9.1,1.9.2。
空調(diào)管的生產(chǎn)已高度現(xiàn)代化，主要生產(chǎn)方法有擠—軋—盤拉和鑄—行星軋管—盤拉、上引—盤拉等，內(nèi)細(xì)紋生產(chǎn)方法主要是行星球模成型法，我國(guó)已能成專業(yè)作業(yè)線制造制空調(diào)管生產(chǎn)設(shè)備，不論空調(diào)管的生產(chǎn)技術(shù)、裝備、產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)水平均走在世界前列，其生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)量已處世界第一位。
1.10 建筑用銅水管
建筑用銅水管道主要用于供水、供氣、供熱等建筑管道系統(tǒng)。與現(xiàn)行各種水管 （鍍鋅鋼管、PP-R、PVC-U、鍍鋅襯PVC管、不銹鋼）相比銅管具有十五大好處（表10），其中最突出的優(yōu)點(diǎn)是：銅對(duì)人體和環(huán)境的友善性。銅是人體健康不可缺少的微量元素，威脅人類健康的各種細(xì)菌在銅的表面不能存活，銅水管內(nèi)能保障水質(zhì)的清潔、衛(wèi)生無(wú)菌。銅水管外部的油脂、碳水化合物、細(xì)菌、病毒、有害液體、氧氣、紫外線均不能穿過(guò)銅管污染管內(nèi)流動(dòng)的水質(zhì)。
建筑用水管是一種高質(zhì)量管材。其中（無(wú)縫銅水管和銅氣管）已納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T18033-2000），對(duì)銅管的化學(xué)成份，尺寸公差、力學(xué)性能、工藝性能、表面質(zhì)量作了嚴(yán)格規(guī)定。機(jī)械連接和焊接連接用銅管線也分別納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。GB/T18033-2000標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定銅水管外徑外φ6-φ219mm按生產(chǎn)工藝又可以分為大、中、小三種銅水管，外徑φ6-φ25mm為小管，外徑φ25-φ60mm為中管，外徑φ60mm以上的為大管。我國(guó)實(shí)際生產(chǎn)的銅水管規(guī)格已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。洛銅集團(tuán)生產(chǎn)的TP2水管達(dá)到φ308-4mm，用于海水管路。2000年試制成功的φ219-4mmBFe10-1-1水管，已用于艦船。水管的質(zhì)量要求嚴(yán)格，化學(xué)成分、內(nèi)外質(zhì)量、尺寸公差、橢圓度、端面切斜度都應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并通過(guò)無(wú)損探傷檢查。
建筑用銅水管優(yōu)點(diǎn)是明顯的（表1.10.1），國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家普及率已達(dá)85%，而我國(guó)不及20%，因此具有很高發(fā)展空間。各國(guó)水道管材標(biāo)準(zhǔn)摘要列入表1.10.2。
1.10.1 銅水管之優(yōu)點(diǎn)
序號(hào) 項(xiàng)目 說(shuō)明
1 使用溫度寬 耐低溫,不脆斷,-196℃~205℃
2 壽命長(zhǎng) 表面形成保護(hù)膜致密,平均壽命50年,協(xié)和醫(yī)院已用70年
3 耐蝕 適用各種水質(zhì),在海水中均勻腐蝕小于0.01毫米/年
4 無(wú)毒 對(duì)人類有害細(xì)菌在銅表面不能存活，千百年來(lái)與人相伴
5 易生產(chǎn) 銅的熱加工和冷加工性能優(yōu)良，有利于產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)
6 便于施工 銅管車、鉆、彎焊接性好
7 抗沖擊 沖壓、沖擠、沖擊、碰撞不裂
8 沖擊無(wú)火花 使用安全
9 化學(xué)性能穩(wěn) 與普通水質(zhì)、泥沙等不產(chǎn)生化合物
10 導(dǎo)熱性好 銅導(dǎo)熱性僅次于銀，有利熱交換，確保用水清潔
11 水管輕型化 銅管直徑壁厚均向減小減薄方向發(fā)展，節(jié)省空間
12 使用方便 銅水管可成盤供應(yīng)
13 不易滲漏 銅水管使用壓力加工方法生產(chǎn)結(jié)晶組織細(xì)密，無(wú)夾渣缺陷
14 裝配方便 銅配件、裝配件、管已產(chǎn)業(yè)化
15 回收價(jià)值高 銅水管、配件更換之后回收容易，殘值高，廢舊水管可直接熔煉生產(chǎn)銅合金的加工材
1.10.2 銅水管主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
制定國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)代號(hào) 說(shuō)明
歐共體 EN1057 無(wú)縫銅管，最大直徑φ267mm
美國(guó) ASTMB88 K、L、M，最大φ307mm
ASTMB306 排水管標(biāo)準(zhǔn)，最大φ307mm
日本 JIS3300 最大φ308mm
澳大利亞 AS1432 最大φ267mm
中國(guó) GB/T8033 最大為φ219mm。外徑φ308mm已經(jīng)使用，φ400-φ500mm水管已有需求。
1.11、冷凝管
冷凝管主要用于內(nèi)陸火力發(fā)電廠、海洋火力發(fā)電廠、核電站、艦船、海洋工程等。使用部位是：主冷凝器、付冷凝器、滑油冷卻器、石油運(yùn)輸加熱器等管式熱交換器。管內(nèi)通過(guò)冷卻水，管外為待冷卻的蒸氣。冷卻水有江、河、湖、海等不同的水質(zhì)。水質(zhì)惡劣，含有溶解氧、有機(jī)物、浮游生物、酸根、氯離子、泥沙等。是導(dǎo)致金屬腐蝕的混合介質(zhì)。管內(nèi)外溫差可達(dá)60-80℃，使用條件十分苛刻。冷凝管選材有銅合金、不銹鋼和鈦管。因銅合金具有優(yōu)良的耐蝕性、工藝難度不大、價(jià)格適中而成為首選。常用冷凝管銅合金的成分、性能、適用水質(zhì)的選擇標(biāo)準(zhǔn)列入表1.11.1、1.11.2、1.11.3。
隨著我國(guó)電力工業(yè)和海洋事業(yè)的發(fā)展，冷凝管產(chǎn)品具有廣闊的空間，特別是核電站的發(fā)展。核電站蒸汽出口溫度低、裝機(jī)容量大，要求熱交換面積大，因此需要大長(zhǎng)度冷凝管，要求長(zhǎng)達(dá)20米。冷凝管是所有管材生產(chǎn)中工藝難度最大的。這主要是由于冷凝管合金的工藝性能遠(yuǎn)不如紫銅管材好，我國(guó)至今仍以直條法生產(chǎn)為主。由于合金成分復(fù)雜，一般均為電爐感應(yīng)熔煉后擠壓，很難用鑄造直接生產(chǎn)管坯的新技術(shù)。我國(guó)冷凝管市場(chǎng)供不應(yīng)求，產(chǎn)品技術(shù)含量高，價(jià)格盈利空間大，可以成為一個(gè)新的效益增長(zhǎng)點(diǎn)。冷凝管產(chǎn)品的發(fā)展方向是大長(zhǎng)度、高性能、高精度、高的表面和內(nèi)在質(zhì)量。冷凝管合金的研究方向是抗污染水質(zhì)腐蝕的材料。產(chǎn)品形狀的發(fā)展為外帶翅片、內(nèi)帶溝槽的高效導(dǎo)熱冷凝管。國(guó)外CuNi10合金使用非常廣泛，我國(guó)尚需推廣。對(duì)加砷、加硼黃銅的耐蝕機(jī)理及熔煉工藝尚須深入研究，核電站用冷凝管應(yīng)作為重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)。
冷凝管屬于用量很大的產(chǎn)品，60萬(wàn)千瓦發(fā)電機(jī)組用銅合金管達(dá)400噸之多，現(xiàn)代生產(chǎn)方法為劑-扎管拉伸，冷凝管的盤式生產(chǎn)法正在研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，典型生產(chǎn)工藝為：
1.11.2 熱交換器用銅合金管
牌號(hào)designation 相當(dāng)于UNS的牌號(hào)equivalent designation to UNS 可供規(guī)格直徑*壁厚*長(zhǎng)度(mm)dimensionOD×WT×L 狀態(tài)temper 抗拉強(qiáng)度tensile 伸長(zhǎng)率(%)elongation
N/mm2 δ10 δ5
不小于(≮)
BFe30-1-1 C1500 φ10～35×0.75～3.0×≦18000 軟(M) 372 25 30
半硬(Y2) 49.0 6 8
BFe10-1-1 φ10～35×0.75～3.0×≦18000 軟(M) 300 25 30
半硬(Y2) 343 8 10
HAI77-2 φ10～35×0.75～2.0×≦18000 半硬(Y2) 372 40 40
HSn70-1 半硬(Y2) 320 35 40
H68A 半硬(Y2) 320 35 40
1.11.3、國(guó)產(chǎn)常用凝汽器管材適應(yīng)的水質(zhì)條件
管材 水質(zhì) 溶解固形物(mg/L) CT(mg/L) 懸浮物和含砂量(mg/L)
H68A <300，短期<500 <50，短期<100 <100
HSn70-1 <1000，短期<2500 <150，短期<400 <300
HSn70-1B <3500，短期<4500 <400，短期<800 <300
1.12、焊接工具用銅合金
眾所周知，純銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，但強(qiáng)度和硬度低，耐磨性差，使用壽命低，所以現(xiàn)代焊接設(shè)備、切割設(shè)備、噴涂設(shè)備等用的工具，如焊嘴、滾輪、點(diǎn)焊電極等，均選用銅合金制造，其中銅-鉻、銅-鋯、銅-鉻-鋯、銅-銀合金，由于具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、高耐磨性能，使用最為廣泛，常用電極用合金見(jiàn)表，從金屬學(xué)角度分析，為提高強(qiáng)度、硬度又不強(qiáng)烈降低導(dǎo)電率，在合金中所加入的強(qiáng)化元素，必須保證固態(tài)下強(qiáng)化元素在銅中的固溶度隨溫度降低而明顯變化，這樣可通過(guò)熱處理強(qiáng)化，當(dāng)元素或金屬化合物從銅中析出時(shí)，合金的導(dǎo)電率迅速提高，強(qiáng)化相越彌散，合金的綜合性能越好，銅中強(qiáng)化元素加入量不應(yīng)超過(guò)最大固溶度，鉻和鋯兩元素在銅中的行為正符合上述原則，鉻單質(zhì)形態(tài)析出，鋯以Cu3Zr金屬化合物形式析出，從而使合金具有高強(qiáng)導(dǎo)性能。
電極合金典型生產(chǎn)工藝有感應(yīng)熔煉、熱鍛、熱擠壓、熱軋、冷加工等方法，合金熱處理工藝為900～950℃淬火，冷加工率50%后時(shí)效，時(shí)效溫度為450～550℃，時(shí)效時(shí)間為3～4小時(shí)；銅-鉻-鋯 國(guó)內(nèi)外均采用真空熔煉，原因是金屬鋯容易氧化，由于真空熔煉導(dǎo)致材料這一技術(shù)難關(guān)，目前已經(jīng)取得了重大進(jìn)步，彌散強(qiáng)化無(wú)氧銅是優(yōu)良的電極材料，其強(qiáng)化相為Al2O3,軟化溫度可達(dá)850℃，但由于是使用粉末法生產(chǎn)，價(jià)格為普通電極材料的5倍。
CO2保護(hù)自動(dòng)焊用導(dǎo)電嘴是電極合金最重要的用途之一，多用純銅和銅-鉻-鋯合金制造，常用棒材規(guī)格為φ6-φ12毫米，導(dǎo)電嘴長(zhǎng)度為25-50毫米，中心有φ0.6-φ2.0毫米圓孔，多為高速車、鉆而成，曾經(jīng)試圖試制內(nèi)孔為φ0.6-φ1.2毫米的管材，但效果不理想，為防止焊絲點(diǎn)接，造成電弧瞬間短路，中心送絲孔又發(fā)展成為三角形，這樣有利于對(duì)焊絲的夾持，送絲穩(wěn)定，但價(jià)格比圓孔導(dǎo)電嘴高出80%。
表1.12.1、電極用銅合金
合金名稱 牌號(hào) 成份% Бb (MPa) HBkg/cm2 %IACS 抗軟化溫度℃
紫銅 T2 Cu99.0 Y350M250 4042 98100 150150
銀銅 Tag0.1 Ag0.07～0.12Cu余量 Y350 45 98 250
碲銅 Te0.5 Te0.4～06P0.01~0.03 Y340 45 98 250
鉻銅 QCr0.5 Cr0.4～0.7%銅余量 時(shí)效450 115 80 450
鋯銅 QZr0.2 Zr0.15～0.2銅余量 時(shí)效450 120 85 500
鉻鋯銅 QCr0.6-0.2-0.01 Cr0.6Zr0.15Mg0.01 時(shí)效500 145 80 550
銅鎳硅 Qsi1-3 Si0.3～1.0Ni1~3.0 Y700 145 25 500
鎘銅 QCd1.0 Cd0.8～1.2Cu Y400 115 80 450
鈦銅 QTi3.5-0.2 Ti3.5Cr0.2 時(shí)效850 160 18 550
鈹銅 QBe2.0 Be1.7～2.2 時(shí)效1000 290 25 500
鎂銅 QMg0.8 Mg0.5～0.8P0.04～0.08 Y450 120 60 450
鐵銅 QFe2.3 Fe2.3P0.02Zn0.08 Y550 120 74 450
彌散強(qiáng)化無(wú)氧銅 TAI2O30.15 AI2O30.1～0.25%余量（粉末法生產(chǎn)） Y450 125 90 800
1.13、汽車水箱帶
汽車散熱水箱用銅材主要有：散熱管（內(nèi)部通入冷卻水），一般使用H90或H65牌號(hào)帶材焊接而成，帶材厚度為0.1-0.13mm，目前高頻焊按扁管產(chǎn)品也開(kāi)始應(yīng)用；散熱片使用0.03-0.06 mm紫銅波浪帶制成，同時(shí)為提高其強(qiáng)度還可加入微量的Sn、Te、Cd、Fe等；水室料和固定散熱器用管板料為0.5-0.6 mm的H65板材。
汽車散熱水箱在使用中的主要問(wèn)題集中于散熱片和散熱管的腐蝕問(wèn)題。在沿海地區(qū)和散布防凍液地區(qū)，由于CI-離子存在，使水箱腐蝕加劇，水箱散熱片要經(jīng)受潮濕與干燥、低溫與高溫（最高可達(dá)80℃）的熱循環(huán)等作用，還要承受風(fēng)壓和震動(dòng)。在苛刻條件下，散熱片表面形成的Cu2O皮膜被不斷地剝蝕，特別是在氯離子存在的環(huán)境中，這一腐蝕會(huì)更加劇烈，研究表明，在散熱片合金中，假如微量鎂和一定數(shù)量鋅，會(huì)明顯改變散片的耐蝕性能；另外，汽車水箱散熱管通常會(huì)發(fā)生栓狀脫鋅腐蝕而可能造成散熱管的泄漏，若加入一定數(shù)量的磷，則可在黃銅中形成Cu3P化合物，從而使脫鋅腐蝕明顯減輕。
汽車水箱帶常用合金向高耐蝕、高散熱、高耐熱方向發(fā)展，水箱帶材規(guī)格向超薄方向發(fā)展，散熱管銅帶厚度為0.085-0.15毫米，帶材不應(yīng)有側(cè)彎與針孔，否則會(huì)引起泄漏，帶材厚度公差應(yīng)嚴(yán)格控制在0——0.002毫米，常用水箱帶規(guī)格列入表1.13.1；水箱帶的現(xiàn)代生產(chǎn)方法主要有兩種，一是熱軋——高精冷軋法，一是水平鑄卷坯——高精冷軋法。
隨著汽車工業(yè)發(fā)展，對(duì)水箱銅帶的需求迅速增加，各種車型用水箱帶定額列入表1.13.2。
1.13.1、 汽車水箱用銅帶的主要品種規(guī)格
品種 合金牌號(hào)及狀態(tài) 規(guī)格（厚×寬mm）
散熱帶料 T2、H90 Y（硬） 0.04～0.06×18～100
管料 T2、H90 Y（硬） 0.11～0.15×30～50
水室料 H68 M （軟） 板0.5～1.0×200～650×600～1500帶0.5～1.0×100～600
1.13.2、汽車水箱同銅帶消耗定額 單位：公斤/只
汽車類型 單輛車水箱用銅帶量
轎車、微型車 3～5
中型車、輕型車 10～20
重型車 30～40
拖拉機(jī)（大、中、小型） 20～60
以上信息僅供參考
