这是一个关于BMn3-12铜合金(锰白铜) 的详细说明,涵盖其成分、性能特点及主要应用。
BMn3-12是一种经典的锰白铜,也被称为“锰铜”。它并不是“铜锰”二元合金,而是铜-锰-镍三元合金。其最显著的特点是具有中高电阻、极低的电阻温度系数以及良好的长期稳定性,是制造精密电阻元件和测量仪器的关键材料。
对应国际牌号:与中国BMn3-12性能最接近的常见国际牌号有:
美国:C18000(UNS编号,成分略有差异)
欧洲:CuMn12Ni(常见叫法)
旧苏联:МНМц3-12
根据中国国家标准,其主要化学成分(质量分数,%)如下:
元素 | 铜 (Cu) | 锰 (Mn) | 镍 (Ni) | 铁 (Fe) | 硅 (Si) | 碳 (C) | 磷 (P) | 硫 (S) | 杂质总和 |
含量 | 余量 | 11.0 ~ 13.0 | 2.0 ~ 3.5 | ≤ 0.50 | ≤ 0.30 | ≤ 0.10 | ≤ 0.05 | ≤ 0.02 | ≤ 0.30 |
核心要点:
锰 (Mn):是主要合金元素,含量在12%左右,是获得高电阻率和调节电阻温度系数(TCR)的关键。
镍 (Ni):加入镍可以细化晶粒,提高合金的耐腐蚀性、强度和加工性能,并能与锰协同作用,优化电学性能。
严格控制杂质:为了保证低而稳定的电阻温度系数和良好的加工性,对铁、硅、碳、磷、硫等杂质元素的上限有严格规定。
电阻率:较高,约为 0.42 ~ 0.48 µΩ·m(即42 ~ 48 µΩ·cm)。这比普通纯铜(约0.017 µΩ·m)高出20多倍。
电阻温度系数:极低,在20±10℃范围内,TCR ≤ 20×10⁻⁶ /K。优质的BMn3-12 TCR可以做到±10×10⁻⁶ /K以内。这意味着其电阻值随温度变化非常小,保证了测量精度。
对铜热电势:非常小,通常小于1 µV/℃,这在精密电桥和测量系统中很重要。
密度:约 8.4 g/cm³。
熔点:约 1050℃。
强度:高于纯铜,具有较好的强度。
软态(退火态):抗拉强度Rm ≥ 400 MPa
硬态(冷加工态):抗拉强度Rm ≥ 700 MPa
塑性:良好,可以进行冷、热压力加工(轧制、拉拔等)。
弹性:具有一定的弹性,常用于制造弹性元件。
切削性:较差。由于其韧性和粘性,切削时容易粘刀,属于较难切削的材料,通常需要选用合适的刀具和切削液。
焊接性:尚可,可采用锡焊、银焊、氩弧焊等方式,但需要注意焊料和工艺,以免影响其电学性能。
耐腐蚀性:在大气、淡水和海水中的耐蚀性优于纯铜和黄铜,与普通白铜相当。但在氨、酸性介质和硫化物中耐蚀性较差。
冷加工后的BMn3-12在长期使用或储存中,电阻值可能会发生微小变化。为了获得最稳定的性能,通常需要进行低温退火(时效处理),以消除内应力,使电阻值稳定化。
得益于其低TCR、高电阻率和高稳定性,BMn3-12主要用于:
精密电阻元件:标准电阻器、分流器、电阻箱、精密测量仪器的内阻。
电工仪表:电桥、电位差计、高精度万用表中的关键电阻丝/片。
传感器元件:用于制造应变计的基底材料或电阻材料。
热电偶补偿导线:作为某些低温热电偶的补偿导线材料。
其他:也可用于制造弹簧、精密机械零件等。
与BMn40-1.5(康铜)对比:康铜的电阻率更高(约0.48 µΩ·m),但电阻温度系数呈非线性,且对铜热电势很大(约40 µV/℃),因此BMn3-12更适合用于直流或低频精密测量,而康铜多用于大功率、交流或对热电势不敏感的场合。
与BMn43-0.5(考铜)对比:考铜的电阻率也高,但对铜热电势极大,几乎专用于热电偶的负极材料,不作为精密电阻材料使用。
BMn3-12锰白铜是一种性能优异的精密电阻合金。 其“高电阻” 和“几乎不随温度变化” 的核心特性,使其在要求高精度、高稳定性的电学测量和仪表领域扮演着不可替代的角色。在设计选用时,应重点关注其电阻温度系数、稳定性及相应的热处理工艺。