铍铜(BeCu),亦称铍青铜,是一种含 0.5%–2% 铍的铜合金。此合金于 20 世纪初开发,结合了铜的导电性与更高的强度、硬度及耐腐蚀性。高导电铍铜合金(0.2%–0.7% 铍,并加入镍与钴)在电子、电气、机械及工业系统中扮演关键角色。镍与钴等添加元素可抑制晶粒生长并增进析出硬化效果。这些卓越特性使铍铜在第二次世界大战期间成为同时要求高强度与高导电性的雷达系统之关键材料。其优异的可加工性支持精密成形与切割,是连续模冲压的理想材料。
仅需添加 0.5%–2% 铍,即可显著提高合金硬度,使其较多数钢材更坚韧,可应用于高负荷工业环境。其抗拉强度最高可达 1 510 MPa(219 000 psi),为现有最强铜基材料。 |
常用铍铜合金
- C17200(合金 25)具备最高硬度与强度。
- C17500(合金 3)导电性优于 BeCu 2,适用于电源连接器。
- C17510(合金 10)兼具高热导率与良好强度,适用于对热敏感的场合。
- CuCoBe兼具高导电性与较低表面氧化率。
常用铍铜合金在制造技术中的应用
以冷加工之一的连续模冲压为例,该自动化制程会让金属带材依序通过多道工站,每站执行切割、折弯或拉伸等动作。应用于铍铜时,可制造出兼具高强度、导电性、耐腐蚀性及尺寸精度的复杂零件。铍铜具有优异耐磨性与多功能性,可降低维护需求,广泛应用于航空航天、汽车与医疗设备等产业。
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拿雅纳在铍铜零件加工领域经验丰富,且冲压过程本身不会产生危害。于精密冲压期间,铍铜对操作人员无吸入或其他安全风险。然而,由于铍铜属于受控材料,进口原料需经海关检验,导致交期延长;此外,进出口流程复杂,也使其材料成本较高。
拿雅纳的连续模冲压能力
Layana 拥有一个核心模具制造团队,有些人拥有超过40年的经验,从简单模到连续模,大多数模具都是在厂内制造的。
类别 |
能力 |
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工具的最大尺寸 |
最大至 2500mm*1000mm*550mm |
工具的最大重量 | 最大至 1200kg |
材料厚度范围 |
0.02mm~6mm |
公差范围 |
最大至 ±0.01mm |
每月生产量 |
10 套模具 |
冲压机吨位 |
从 25 吨到 300 吨 |
铍铜的特性
- 强度与硬度:在精确控制下,铍铜合金的抗拉强度可达 1 510 MPa(219 ksi),屈服强度约 1 400 MPa(200 ksi),洛氏 C 硬度 RC 36–45(布氏 300–400)。冷加工可进一步提升机械性能。
- 热与电性能:熔点范围 965–1 000 °C(1 770–1 830 °F),在 300 °C 以内仍可保持强度;电导率介于 12.5 MS/m 至 28 MS/m;热导率 113–240 W/mK,适用于高温与电子应用。
- 耐腐蚀与耐磨性:在海水等严苛环境中表现稳定,能抵抗摩擦、氧化与腐蚀,适合于无火花环境(如燃气设施)使用。
- 弹性模量:达 130 GPa(18.9 × 10⁶ psi),提供极佳刚性。
- 可加工性:由于铜含量高,铍铜易于切削;加铅可进一步优化。虽然切削油能吸附粉尘,但仍需良好通风与个人防护,以避免吸入含铍颗粒。
- 耐久性与稳定性:在应力下仍能保持性能,耐氢脆,并在广泛温度范围内稳定。析出硬化可提高循环应力下的疲劳强度。
铍铜的应用
- 电气连接器:高导电性与耐久度,适用于电信与电动车充电连接器。
- 弹簧与接点:卓越的抗疲劳性确保长期可靠。
- 汽车零件:用于传感器、点火系统与电池端子,可承受高负荷与极端温度。
- 航空航天与国防:虽比铝或镁合金重,但因体积强度比高,在卫星、屏蔽装置与军规连接器中仍可能被选用。
- 医疗设备:适合需要防火花或非磁性的器械,但因毒性顾虑,使用率低于不锈钢或钛。
精密零件:其抗磁特性使其成为钟表业精密仪器的理想材料。
你知道吗? 铍铜合金不具磁性,并能在广泛温度范围内保持强度,适用于高应力环境与低温应用。
安全与环境考量
铍铜虽具显著优势,但因含铍,必须负责任地处理。于热加工过程中吸入铍粉尘或烟雾可能导致严重肺部疾病(如铍中毒)。热处理通常包含约 775–805 °C 的固溶处理与约 315–330 °C 的析出硬化,实际温度会因合金与性能要求而异。过度时效会降低强度,因此须严格控制析出。加工时必须使用高效空气过滤与适当个人防护装备,以保护作业人员。尽管需采取这些措施,铍铜仍可完全回收再利用,常用于高性能应用。