BMn40-1.5 是一种中国旧标准的锰白铜(铜-镍-锰合金),其新标准牌号为 QMn1.5(按照GB/T 5231-2012《加工铜及铜合金牌号和化学成分》)。它在国际上的近似牌号有 C75700(美国ASTM)。
以下是关于这种合金的详细成分、性能和应用介绍:
主要元素 | 含量(质量百分比,%) | 备注 |
Cu (铜) | 余量 | 基体元素,保证良好的导电性和耐蚀性基础。 |
Ni+Co (镍+钴) | 39.0 ~ 41.0 | 核心合金元素。镍与铜形成连续固溶体,显著提高合金的强度、耐蚀性和热稳定性。 |
Mn (锰) | 1.0 ~ 2.0 | 关键功能元素。锰的加入能大幅提高合金的电阻率,并使其电阻温度系数降低且稳定。 |
Fe (铁) | ≤ 0.50 | 杂质元素,含量需控制。 |
Pb (铅) | ≤ 0.005 | 杂质元素,对热加工性有影响。 |
Si (硅) | ≤ 0.15 | 杂质元素。 |
C (碳) | ≤ 0.03 | 杂质元素。 |
P (磷) | ≤ 0.005 | 杂质元素。 |
杂质总和 | ≤ 0.50 | 保证材料纯度。 |
核心合金化原理:镍提供了强度和耐蚀性骨架,而锰的加入改变了材料的电学特性,使其成为优秀的电阻材料。
BMn40-1.5 (QMn1.5) 是一种典型的精密电阻合金和结构材料,其性能介于普通白铜和康铜之间。
1. 物理与电学性能
高电阻率:室温电阻率约为 0.47 ~ 0.52 µΩ·m,远高于纯铜(0.017 µΩ·m),是优良的电阻材料。
低电阻温度系数:其电阻值随温度的变化很小(α通常在 ±20×10⁻⁶ /K 以内),稳定性好,适用于精密仪器。
中等导热性:导热性比纯铜差,但优于很多其他电阻合金。
对铜热电势小:与铜配对时产生的热电势较低,适合制作热电偶的补偿导线(虽然不如康铜/考铜常用)。
2. 力学性能
强度和硬度较高:由于镍和锰的固溶强化作用,其强度、硬度和弹性均优于普通黄铜和磷青铜。
优良的冷热加工性:可以进行轧制、拉伸、锻造等压力加工。通常以软态(M)、半硬态(Y₂) 和硬态(Y) 供应。
典型力学性能(参考值):
软态(M):抗拉强度 Rm ≥ 380 MPa,伸长率 A ≥ 25%
硬态(Y):抗拉强度 Rm ≥ 580 MPa,伸长率 A ≥ 3%
3. 化学性能(耐蚀性)
优异的耐蚀性:在淡水、海水、水蒸气及各种有机酸、盐类溶液中具有极好的耐腐蚀性,耐海水腐蚀性能尤为突出。其耐蚀性接近甚至优于纯镍。
抗应力腐蚀开裂:性能良好,在含氨等腐蚀环境中表现稳定。
良好的抗生物污损性:是制造船舶和海洋工程部件的理想材料。
4. 工艺性能
焊接性:软钎焊、硬钎焊和气体保护焊(如TIG、MIG)性能良好。
切削性:属于较难切削的材料(类似于不锈钢),需要使用合适的刀具和冷却液。
热处理:不能通过热处理强化,只能通过冷加工硬化。为消除内应力,可进行低温退火(~300-400°C)。
凭借其高耐蚀、高电阻、高强度的综合特性,BMn40-1.5广泛应用于:
高耐蚀结构件:
船舶与海洋工程:冷凝管、海水管路系统、泵阀部件、螺旋桨、抗海水腐蚀紧固件。
化工设备:热交换器、蒸发器、压力容器内衬。
医疗器械:手术器械、牙科工具、植入物外围部件(因其优异的生物相容性和耐消毒液腐蚀性)。
精密电学元件:
精密电阻器、分流器、滑线电阻。
仪器仪表中的电阻元件和弹性元件(如膜片、弹簧)。
货币与装饰:
历史上曾用于制造高级硬币、纪念章(如中国的部分早期硬币)。
高档建筑装饰、乐器部件(如长笛、萨克斯管的按键)。
与B30(普通白铜)相比:BMn40-1.5由于含锰,电阻率更高,电阻温度系数更优,更适合做电阻材料,同时保持了B30优良的耐蚀性。
与康铜(Cu55Ni45)相比:BMn40-1.5的电阻率和电阻温度系数的稳定性略逊于康铜,但其强度更高,耐海水腐蚀性更突出,且成本通常更低。
总而言之,BMn40-1.5 (QMn1.5) 是一种集高强度、优异耐蚀性(尤其是耐海水腐蚀)和良好电学特性于一体的多功能铜镍锰合金。当您的应用同时面临腐蚀环境和需要一定强度或电阻性能时,它是非常理想的选择。