材料知識-1 銅材的介紹.

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1 材料知識-1 銅材的介紹

2 為什麼是你? 為什麼要用銅呢? 台灣對材料工業的投資
由於銅金屬具有良好的導電、導熱及加工成型特性,因此銅合金在現今電子產業中成為相當重要的原材料,銅合金種類也隨著不同產品之功能性及加工方面的需求日益增加,各式兼具高導電性與高強度的銅合金板材(如次頁所示)亦迅速被研究開發 台灣對材料工業的投資 除了企業本身積極提昇產品的競爭力及銅合金板材製程能力外,國內各學術及研究單位亦同時進行研究開發工作 清華大學材料研究所及金屬工業發展中心,共同完成經濟部工業局之『積體電路引線架銅板』 工研院工業材料研究所輔導的『銅合金板材殘留應力檢測技術』;工研院亦提供各項業界相關之合作計劃 其他…

3 銅合金板材 抗拉強度與導電率關係圖

4 常用合金銅的種類 黃銅合金 磷青銅合金 紅銅合金 其他… Cu:64%~68%;Zn:餘量
具有漂亮色澤、衝製加工性好、延展性優良、適合伸抽、易於電鍍及塗裝 磷青銅合金 5191：Sn:5.5~7.5約 6％;Sn+P+CU>99.5% 高強度硬度特質 5210：Sn:7.0~9.0約 8％;Sn+P+CU>99.7% 耐疲勞及彈性特性佳 紅銅合金 P:0.004％以下;Cu:99.90％ 具高熱電傳導性、加工性、延展性、耐蝕性及耐候性 其他…

5 黃銅合金 黃銅合金的特性 與其他合金銅比較 黃銅為銅和鋅的合金,金屬光澤隨鋅含量增加由橙紅色轉為黃色,黃銅合金的機械性質優異
C2600延展性優異,深沖加工性及電鍍性良好;供製作彈殼、汽車散熱器、燈具、扣件 C2680沖製加工性及電鍍性良好,與C2600比較;強度增加但延展性減少,供製作連接器及輸入/輸出之端子、篩板、燈具、扣件、衛生器材等 至於C2800強度高且具延展性,適合熱加工成型,但耐蝕性較差,在海水中易脫鋅及應力腐蝕破壞 與其他合金銅比較 硬度:較磷青銅及紅銅高 彈性:較磷青銅及紅銅差

6 黃銅(Brass) 特性及規格一覽表 (1)化學成份 (Chemical Composition)
合金編號 化學成份 (wt.%) Material Designation Cu Zn Fe Pb JIS C2680 64.0~68.5 Rem. 0.05(max) 0.15(max) (2)物理特性(Physical Properties) 合金編號 密度 g/cm3 彈性係數 GPa 熱膨脹係數 mm/m．K 熱傳導係數 W/m．K 導電率%IACS C2680 8.47 105 20.3 116 27

7 (3)機械性質(Mechanical Properties)
黃銅(Brass) 特性及規格一覽表 (3)機械性質(Mechanical Properties) 合金編號 質別 符號 抗　拉　試　驗 硬度試驗 厚度 (mm) 抗拉強度 (kgf/mm2) 延伸率(50mm) (%) Hv Thickness >0.15mm C2680 O C2680R-O > 0.2 > 28 > 40 70~90 H/2 C2680R-H/2 36~46 110~130 H C2680R-H 42~55 - 140~160 EH C2680R-EH 53~60 160~180 SH C2680R-SH > 58 > 180

8 磷青銅合金 磷青銅合金的特性 與其他合金銅的比較
磷青銅是在銅錫合金中添加少量的磷,除了脫氧作用並可改良合金的機械性質,使得磷青銅合金的延展性良好,彈性好,耐蝕、耐疲勞及耐磨耗性優良,實施稜冷加工時機械強度及彈性限會顯著增加 可供作彈簧材料、電氣用彈簧開關、連接器及輸入/輸出之端子、風箱、熔線夾、滑動片、電子零件等產品之材料及自動沖床之銅質軸承、軸承襯套等 與其他合金銅的比較 硬度:較黃銅低,較紅銅高 彈性:較黃銅好,較紅銅低

9 磷青銅(Phosphor Bronze) 特性及規格一覽表
(1)化學成份 (Chemical Composition) 合金編號 化學成份(wt. %) Material Designation Cu Sn p Pb Fe Zn JIS C5191 C5210 Rem. 5.5~7.0 7.0~9.0 0.03~0.35 <0.05<0.05 <0.10<0.10 <0.30<0.30 (2)物理特性(Physical Properties)   合金編號 密度 g/cm3 彈性係數 GPa 熱膨脹係數 mm/m．K 熱傳導係數 W/m．K 導電率 %IACS C5191 C5210 8.84 8.80 110 18.0 18.2 65.8 62.3 14 12

10 磷青銅(Phosphor Bronze) 特性及規格一覽表
(3)機械性質(Mechanical Properties) 合金編號 質別 符號 抗　拉　試　驗 Tensile test 硬度試驗Hardness test 厚度 mm 抗拉強度 kgf/mm2 延伸率 % Hv Thickness >0.15mm C5191 O CC5191R-O > 0.2 > 32 > 42 - H/4 C5191R-H/4 40~52 > 35 120~150 H/2 C5191R-H/2 50~60 > 20 150~170 3/4H C5191R-3/4H 52~62 > 18 170~190 H C5191R-H 60~70 > 10 190~210 EH C5191R-EH 65~75 > 8 210~230 SH C5191R-SH > 75 > 5 230~270

11 磷青銅(Phosphor Bronze) 特性及規格一覽表
(3)機械性質(Mechanical Properties) 合金編號 質別 符號 抗　拉　試　驗 Tensile test 硬度試驗 Hardness test 厚度 mm 抗拉強度 kgf/mm2 延伸率 % Hv Thickness >0.15mm C5210 O CC5210R-O > 0.2 > 35 > 45 - H/4 C5210R-H/4 40~52 > 40 120~150 H/2 C5210R-H/2 50~60 > 30 150~170 3/4H C5210R-3/4H 52~62 > 20 170~190 H C5210R-H 60~72 > 12 190~210 EH C5210R-EH 70~80 > 8 210~230 SH C5210R-SH > 75 > 5 230~270

12 紅銅合金 紅銅合金的特性 與其他合金銅的比較
韌煉銅(ETP-C1100)及磷脫氧銅(DLP-C1200, DHP-C1220)合金板材具高導電導熱特性、良好延展性及加工成型性 一般應用在散熱鰭片、電氣開關端子、電子零件、印刷輥子及建築材料等產品上 近年來由於各類IC晶片之運算處理速度日趨增進,所以紅銅板材在晶片之散熱器運用方面將會逐漸取代傳統的鋁合金散熱器,尤其在中央處理器之晶片的散熱器上,將成為主流的散熱材料 與其他合金銅的比較 硬度:較黃銅及磷青銅低 彈性:較黃銅及磷青銅好

13 (1)化學成份(Chemical Composition) (2)物理特性(Physical Properties)
紅銅(Copper) 特性及規格一覽表 (1)化學成份(Chemical Composition) 合金編號 化學成份 (wt.%) Material Designation Cu P JIS C1100(ETP) 99.9(min) 0.004~0.012 (2)物理特性(Physical Properties)   合金編號 密度 g/cm3 彈性係數 GPa 熱膨脹係數 mm/m．K 熱傳導係數 W/m．K 導電率 %IACS C1100 8.94 117 16.9 391.1 101

14 (3)機械性質(Mechanical Properties)
紅銅(Copper) 特性及規格一覽表 (3)機械性質(Mechanical Properties) 合金編號 質別 　抗   拉   試　驗 硬度試驗 厚度 (mm) 抗拉強度 (kgf/mm2) 延伸率(50mm) (%) Hv Thickness >0.15mm C1100 O > 0.2 < 27 > 30 < 65 H/4 24~30 > 13 60~80 H/2 26~33 > 10 70~90 3/4H 29~35 > 5 80~100 H 30~37 > 4 90~110 EH 33~40 > 3 95~110 SH 35~41 > 2 100~125

15 其他銅合金 還有哪些合金類 高鎳及鎳合金材料 彈片材料及銅合金相關材料 溫度雙金屬片 半導體封裝材料

16 高鎳及鎳合金材料 高鎳合金(鎳基合金) 鎳合金 常見鎳合金的種類
是以鎳為基礎,再加上不同比例的鐵、鉻、鉬或其他稀有金屬而成,適用於耐高溫或不同酸、鹼值的環境 鎳合金 所涵蓋的應用範圍更廣,例如: 高級眼鏡材料、燈泡材料、快速窯滾筒、熱處理、火星塞、石化工業等 常見鎳合金的種類 高鎳合金 : Nickel 200 ; Nickel 212 鎳鉻合金 : Inconel 600 / 601 鎳鉻鐵合金 : Alloy 840 / 800 / 825 鎳銅合金 : Monel 400 鎳基合金 : Alloy C 276 B / C / D

17 彈片材料及銅合金相關材料 彈片材料及銅合金相關材料可被應用的範圍極為廣泛,使用範圍由民生到工業用品,諸如高級電器開關、繼電器、微動開關各種高級端子、快速接頭及連接器等其各有不同特性(如有些特性為高彈性係數、高導電率、高張力強度高硬度等) 彈片種類的銅 鈹銅 (BeCu) JIS C1720/C1700 鈦銅 (TiCu) 白銅 CuNi18Zn20/CuNi18Zn27 JIS C7521/C7701 銅鎳矽合金 ( Alloy 7025 )

18 溫度雙金屬片 溫度雙金屬片的特性 溫度雙金屬片的種類
將 2 或3層不同材質的金屬合在一起,利用金屬對熱感應的膨脹係數之不同而產生彎曲的特性,藉此達到溫度的測控,是對溫度雙金屬片最簡易的解釋 其用途以製成溫度開關、斷路器、保溫開關、電氣遮段器、過載電驛等為主,亦有以雙金屬片作為感溫素材的溫度計器 溫度雙金屬片的種類 高感度雙金屬片 一般用雙金屬片 高溫用雙金屬片 溫用雙金屬片 中阻抗用雙金屬片 低阻抗用雙金屬片 耐蝕性雙金屬片

19 半導體封裝材料 半導體材料的特性在於熱膨脹係數與陶瓷、硬質玻璃、軟質玻璃材料的熱膨脹係數相類似因此成為 IC 導線架 、電視布朗管、真空管、二極體、燈球、照明燈管等最佳的封著用導線材 材料種類 COBAL合金，硬質玻璃用 鎳鉻鐵合金，軟質玻璃用 鎳鐵合金，Ni42-Fe / Ni46-Fe/ Ni50-Fe系列 杜鎂絲Ni42-Fe 被覆無氧化銅、硼砂膜 鋁極細線 Aluminum Fine Wire 鍍銀銅線 Silver Coated Wire

20 磷青銅(Phosphor Bronze) 合金各規格對照表
合金編號 Alloy No. 化  學  成  分 Chemical Composition (wt.%) Cu Sn P Fe Ni Pb Zn Others CuSn 4 Rem. 3.5~4.5 0.01~0.40 ≦0.1 ≦0.3 ≦0.05 ---- CuSn 5 4.5~5.5 CuSn 6 5.5~7.5 CuSn 8 7.5~9.0 C5101 3.0~5.5 0.03~0.35 Cu＋Sn＋P≧99.5 C5191 5.5~7.0 C5212 7.0~9.0 C5111 C5102 C5210 ≦0.2 Cu＋Sn＋P≧99.7

21 磷青銅(Phosphor Bronze) 合金各規格對照表
合金編號 Alloy No. 化  學  成  分 Chemical Composition (wt.%) Cu Sn P Fe Ni Pb Zn Others C51100 Rem. 3.5~4.9 0.03~0.35 ≦0.1 ---- ≦0.05 ≦0.3 C51000 4.2~5.8 C51900 5.0~7.0 C52100 7.0~9.0 ≦0.2 CuSn 4 3.5~4.5 0.01~0.35 CuSn 6 5.5~7.5 CuSn 8 7.5~8.5 PB101 0.02~0.40 ≦0.02 PB102 4.5~5.5 PB103

22 銅合金板材厚度公差 (Thickness tolerances for strip)
單位:mm 紅銅 (C1100);黃銅 (C2680) 寬度Width 厚度Thickness 厚度公差Tolerance JIS Standard (H3100) ≦ 200 ≦ 300 ≦ 400 ≦ 700 0.10~0.15 incl. ±0.010 ±0.020 ---- 0.15~0.25 incl. ±0.030 0.25~0.35 incl. ±0.040 0.35~0.50 incl. ±0.050 0.50~0.80 incl. ±0.060 0.80~1.20 incl. ±0.070 1.20~2.00 incl. ±0.080 2.00~3.00 incl. ±0.100

23 銅合金板材厚度公差 (Thickness tolerances for strip)
磷青銅 (C5191、C5210) 寬度Width 厚度Thickness 厚度公差Tolerance JIS Standard (H3100) ≦ 400 mm 400 ~ 650 mm over 0.10 mm to 0.15 mm incl. ±0.010 mm ---- over 0.15 mm to 0.25 mm incl. ±0.015 mm over 0.25 mm to 0.40 mm incl. ±0.020 mm over 0.40 mm to 0.55 mm incl. ±0.025 mm ±0.045 mm over 0.55 mm to 0.70 mm incl. ±0.030 mm ±0.050 mm over 0.70 mm to 0.90 mm incl. ±0.035 mm ±0.060 mm over 0.90 mm to 1.20 mm incl. ±0.040 mm ±0.070 mm over 1.20 mm to 1.50 mm incl. ±0.080 mm over 1.50 mm to 2.00 mm incl. ±0.090 mm

24 銅合金板材寬度公差 (Width tolerances for strip)
厚度Thickness 厚度公差Tolerance JIS Standard (H3100) ≦ 100 mm ≦ 200 mm 0.10 ~ 0.55 mm. ±0.10 mm ±0.20 mm 0.55 ~ 2.00mm. ±0.30 mm

25 Dimensional tolerances shall be in accordance with JIS H3100

26 ~END~ THANKS^^