鈹銅(BeCu),亦稱鈹青銅,是一種含 0.5%–2% 鈹的銅合金。此合金於 20 世紀初開發,結合了銅的導電性與更高的強度、硬度及耐腐蝕性。高導電鈹銅合金(0.2%–0.7% 鈹,並加入鎳與鈷)在電子、電氣、機械及工業系統中扮演關鍵角色。鎳與鈷等添加元素可抑制晶粒成長並增進析出硬化效果。這些卓越特性使鈹銅在第二次世界大戰期間成為同時要求高強度與高導電性的雷達系統之關鍵材料。其優異的可加工性支援精密成形與切割,是連續模沖壓的理想材料。
僅需添加 0.5%–2% 鈹,即可顯著提高合金硬度,使其較多數鋼材更堅韌,可應用於高負荷工業環境。其抗拉強度最高可達 1,510 MPa(219,000 psi),為現有最強銅基材料。 |
常用鈹銅合金
- C17200(合金 25)具備最高硬度與強度。
- C17500(合金 3)導電性優於 BeCu 2,適用於電源連接器。
- C17510(合金 10)兼具高熱導率與良好強度,適用於對熱敏感之用途。
- CuCoBe兼具高導電性與較低表面氧化率。
常用鈹銅合金在製造技術中的應用
以冷加工之一的連續模沖壓為例,該自動化製程會讓金屬帶材依序通過多個工站,每站執行切割、折彎或拉伸等動作。應用於鈹銅時,可製造出兼具高強度、導電性、耐蝕性及尺寸精度的複雜零件。鈹銅具有優異耐磨性與多功能性,可降低保養需求,廣泛應用於航太、汽車與醫療裝置等產業。
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Layana 在鈹銅零件加工領域經驗豐富,且沖壓過程本身不會產生危害。於精密沖壓期間,鈹銅對操作人員無吸入或其他安全風險。然而,由於鈹銅屬於管制材料,進口原料需經海關檢驗,導致交期拉長;此外,進出口流程複雜,也使其材料成本較高。
Layana 的連續模沖壓能力
Layana 擁有一個核心模具製造團隊,其中一些成員擁有超過 40 年的經驗,從簡單模具到連續模具,大多數模具均在廠內製造。
類別 |
模具能力 |
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模具的最大尺寸 |
最大至 2500mm*1000mm*550mm |
模具的最大重量 | 最大至 1200kg |
材料厚度範圍 |
0.02mm~6mm |
公差範圍 |
最大至 ±0.01mm |
每月生產量 |
10 套模具/月 |
沖壓機噸位 |
從 25~300 噸 |
鈹銅的特性
- 強度與硬度:在精確控制下,鈹銅合金之抗拉強度可達 1,510 MPa(219 ksi),屈服強度約 1,400 MPa(200 ksi),洛氏 C 硬度 RC 36–45(布氏 300–400)。冷加工可進一步提升機械性能。
- 熱與電性能:熔點範圍 965–1,000 °C(1,770–1,830 °F),在 300 °C 內仍可保持強度;電導率介於 12.5 MS/m 至 28 MS/m;熱導率 113–240 W/mK,適用於高溫與電子應用。
- 耐蝕與耐磨性:於海水等嚴苛環境中表現穩定,能抵抗摩擦、氧化與腐蝕,適合於無火花環境(如燃氣設施)使用。
- 彈性模數:達 130 GPa(18.9 × 10⁶ psi),提供極佳剛性。
- 可加工性:由於銅含量高,鈹銅易於切削;加鉛可進一步優化。雖然切削油能吸附粉塵,但仍需良好通風與個人防護,以避免吸入含鈹顆粒。
- 耐久性與穩定性:在應力下仍能保持性能,耐氫脆,並在廣泛溫度範圍內穩定。析出硬化可提高循環應力下之疲勞強度。
鈹銅的應用
- 電氣連接器:高導電性與耐久度,適用於電信與電動車充電連接器。
- 彈簧與接點:卓越的抗疲勞性確保長期可靠。
- 汽車零件:用於感測器、點火系統與電池端子,可承受高負荷與極端溫度。
- 航太與國防:雖比鋁或鎂合金重,但因體積強度比高,在衛星、遮蔽裝置與軍規接點中仍可能被選用。
- 醫療設備:適合需要防火花或非磁性的器械,但因毒性疑慮,使用率低於不鏽鋼或鈦。
精密零件:其抗磁特性使其成為鐘錶業精密儀器的理想材料。
你知道嗎? 鈹銅合金不具磁性,並能在廣泛溫度範圍內保持強度,適用於高應力環境與低溫應用。
安全與環境考量
鈹銅雖具顯著優勢,但因含鈹,必須負責任地處理。於熱加工過程中吸入鈹粉塵或煙霧可能導致嚴重肺部疾病(如鈹中毒)。熱處理通常包含約 775–805 °C 的固溶處理與約 315–330 °C 的析出硬化,實際溫度會因合金與性能要求而異。過度時效會降低強度,因此須嚴格控制析出。加工時必須使用高效空氣過濾與適當個人防護裝備,以保護作業人員。儘管需採取這些措施,鈹銅仍可完全回收再利用,常用於高性能應用。