C18160是美国UNS编号体系下的牌号,它是一种铬锆铜(CuCrZr)合金,属于高性能沉淀强化型铜合金。这类合金以高强度、高导电/导热性以及优异的抗高温软化能力而著称,在工业中应用非常广泛。
C18160的成分通常在其标准规范(如ASTM B441)中有明确规定,其典型成分范围如下:
元素 | 含量(重量百分比) | 主要作用 |
铜 (Cu) | 余量 | 基体,提供基础的导电导热性 |
铬 (Cr) | 0.5% - 1.5% | 主要强化元素。通过时效析出细小Cr粒子,大幅提高强度和硬度,同时几乎不损害导电性。 |
锆 (Zr) | 0.05% - 0.25% | 次要强化元素。与铬协同作用,细化晶粒,进一步提高强度、抗蠕变和抗高温软化能力。 |
其他元素 | 微量(如Si, Fe等) | 杂质控制,通常要求总和很低。 |
关键点:其核心就是 “Cr”和“Zr” 的复合添加,实现了强度与导电性的最佳平衡。
高强度与高硬度的完美结合:
通过固溶处理(淬火) + 时效处理,铬和锆的粒子从过饱和固溶体中弥散析出,产生显著的沉淀强化(时效硬化) 效果。
典型力学性能(时效后):
抗拉强度:440 - 550 MPa
屈服强度:400 - 500 MPa
洛氏硬度:HRB 75 - 85 (约HV 180-220)
优异的导电性和导热性:
尽管含有合金元素,但其导电率仍然保持在很高水平,通常为75% - 85% IACS(国际退火铜标准)。这远高于其他高强度铜合金(如铍铜、铝青铜)。
导热性同样出色,与导电率相匹配。
卓越的抗高温软化性能:
这是铬锆铜最突出的优势之一。在高温下(如500°C以上),其硬度下降速度比纯铜或其他铜合金慢得多。
软化温度(保温1小时后硬度开始显著下降的温度)可高达550°C以上,使其非常适合在高温环境下工作。
良好的耐磨性和抗熔焊性:
高硬度带来了良好的耐磨性。
在作为焊接电极使用时,与工件之间不易发生粘连(熔焊)。
良好的加工性能:
在固溶处理(软化)状态下,具有较好的塑性,可以进行冷加工(如锻造、弯曲)。
加工后再进行时效处理,即可获得高强度。
基于以上性能,C18160铬锆铜主要用于对强度、导电/导热和耐热性有综合要求的场合:
电阻焊电极:最经典的用途。用作点焊、缝焊、对焊的电极、握杆和轴帽,寿命长,焊接质量稳定。
高性能开关和断路器:用作导电触点、触头、导电杆等,需要承受大电流和电弧烧蚀。
集成电路引线框架:部分高性能引线框架材料。
连铸机结晶器内套:利用其高导热和抗热疲劳性能。
电机和高速列车的集电环(滑环)、转子端环。
塑料和玻璃模具的镶块:需要快速冷却的部件。
热压、热锻模具。
特性 | C18160 (铬锆铜) | 纯铜 | C17200 (铍铜) | C15000 (锆铜) |
强度/硬度 | 很高 | 很低 | 最高 | 中等 |
导电率 | 高 (75-85% IACS) | 最高 (100% IACS) | 中低 (20-50% IACS) | 高 (90%+ IACS) |
耐热性 | 极好 | 差 | 好 | 好 |
成本 | 中等 | 低 | 很高 | 较高 |
主要优点 | 强度、导电、耐热三者最佳平衡 | 最佳导电导热 | 强度硬度最高 | 导电性极好,强度尚可 |
主要缺点 | - | 软,易变形 | 含剧毒铍,成本高 | 高温强度不如CrZrCu |
C18160铜合金是一种性能均衡的沉淀强化型铬锆铜。它不是单项性能的冠军,但却是强度、导电性和高温性能“三好学生” 的代表。当您的应用需要材料同时承受机械应力、大电流和高温环境时,C18160往往是首选的铜合金材料。其核心价值在于通过铬和锆的时效析出,巧妙地解决了铜合金中强度与导电性此消彼长的传统矛盾。