金属材料的基础认识

廣泛使用抗變色能力高的貴金屬材料。
按電流大小來選用不同的金屬: 30〜50mA以下用金及金合金系; 50mA〜20A用銀合金系、鉑族合金系和銀氧化物 系;20 A以上用銀氧化物系。 隨著電流增大,在動觸點開關插座中,由電弧造成的影響加劇,就需選用抗熔焊性、耐損 耗性優良的材料。 按使用目的可分以下几類: 1)銀及銀合金類:用于高導電性,弱電流(低能回路)的場合。 2)耐變色合金類:鉑及鈀系合金,用于耐腐蝕抗氧化,以及弱電流的場合。 3)耐電弧合金類:Ag-W、Ag-GdO等燒結材料,用于耐電弧、高導電的,低負荷的場合。 4)滑動接觸合金類:Ag-Cu及鈀、金系多元素金屬合金,用于耐磨性、低接觸電阻的滑動 接觸場合。
4. 電 氣 特 性 ELECTRI CAL PROPERI TES 導電性( % I ACS) ELECTRI CAL CONDUCTI VI TY 价 格 ( NT$ / KG) PRI CE
14% 150
38% 198
30% 133
28. 98%
金属材料成型性
Bad Way Good Way
连接器的接插件材料（1）
接插件材料 黄铜 黄铜镀锡 锡青铜 锡青铜镀锡 铍青铜镀银 钢镀镍
工作温度 90 oC 110 oC 90 oC 110 oC 130 oC 250 oC
连接器的接插件材料（2）
材料的电气性能，比重，融化温度
材料
铜 黄铜 锡青铜 铍青铜 铜合金 钢 镍
导电率 电阻率 m/Ωmm2 Ωmm2 /m
金属材料認識
Prepared by: Jack Zhang
材料性质表
金屬材料選用原則 不同溫度下可選用的材料
最高工作溫度 ℃ 105 150 175-200 250 400 可選用的材料 錫青銅 ,錫磷青銅 ,鋅白銅及各種低溫度退火型 材料 鈹青銅 CE-4,538 Cu-12Ni-8Sn,Cu-30Ni-2.8Cr,Ni-1.5Be-1.2Co Cu-9Ni-6Sn,Cu-15Ni-8Sn,131,184 Ni-2.5Be,Cu-20Ni-Mn 67KH56(前蘇聯 )
57 40 18 15 35 5 14 0.017 0.025 0.050 0.060 0.028 0.200 0.070
比重 融化温度 oC g/cm3
8.9 8.6 8.8 8.6 8.5 7.8 8.9 1084 930 1000 960 1010 1350 1450
连接器的接插件材料（3）
金属材料性能
特性項目
1. 物 理 特 性 PROPERTI ES 密 度 ( G/ CM ) PHYSI CAL DENSI TY
PHOSPHOR BRONZE C5 1 9 1 R- H
COPPER ALLOY STOL- 9 2 理論值
SB3 1
銅硅鎳
實際值
8. 83
8. 9
8. 9
2 . 化 學 特 性 CHEM I CAL PROPERTI ES 化學成份( % ) CHEM I CAL COM POSI TI ON
• 钯
Palladium (Pd) 贵金属钯用于电镀代替金在某些有限制的范围， AMP仅采用钯在金属焊接层（硬金方法） 钯的导电率比金差。 • 镍 Nickel (Ni) 比较贵重，银白色金属，导电率差，坚硬，表 面光滑，经常用于镀金的底镀层，焊接性差，钢 接触件大多采用镀镍，（必须先镀铜),紫铜镀镍 可耐温340度，黄铜和青铜则可达250度。
• 镍 Nickel (Ni) 很高的温度特性 （应用温度可达650度，耐腐蚀， 好的强度和比较好的导电性。 呈银灰色。
電接觸材料選用原則﹕
貴金屬材料能否選用為電觸點材料或電接觸材料,視其是否具備下列條件:接觸電阻低而 又穩定;不易磨損,接觸面不易變形;不發生熔焊,且耐環境性能好,价格適宜。 作為接觸電傳導材料,首先要求電阻率必須小,其次重要的是要求表面抗變色能力高,所以,
连接器的电镀层材料（5）
• 银 Silver (Ag) 光泽白色，贵重金属，软，导电性好，容 易惰性氧化，所以易失去光泽，黄铜或青 铜镀锡可耐温110度，紫铜则可耐温250度。 • 铜 Copper (Cu) 铜经常用于基础镀层； 镀锡接触件改进可焊性； 为更好的附着力所以钢选择镀铜较多。
连接器的电镀层材料（6）
镀金与作用（1）
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
金镀层推荐为高可靠性应用。 金镀层可用于腐蚀环境状态。 金镀层可用于高耐久性要求。 金镀层可用于低的接触力和低摩擦。 薄的金镀层可确定稳定的低电阻接触。 金对微振动磨损衰变不敏感。 有润滑可提高金接触件性能。
镀金与作用（2）
8. 金镀层要求采用适合的底镀层，如先镀镍。 9. 金镀层厚度随应用的要求而定。 10.金用于低电平电流状态。 11.金接触件用于高温。 12.金接触件不应与锡接触件啮合。 13.金接触件不推荐作接通和断开应用。
材料的电气性能，比重，融化温度
材料
锡 银 金 钯 镍 铜
导电率 电阻率 m/Ωmm2 Ωmm2 /m
9 62 41 9.1 14 57 0.110 0.016 0.024 0.110 0.070 0.017
比重 融化温度 oC g/cm3
7.2 10.5 19。3 12.0 8.9 8.9 230 960 1000 1552 1450 1084
• 铜 Copper (Su) 红色，较贵重的金属，软，易弯曲，很高 的导电性和导热性，耐腐蚀，极好的操作性 • 黄铜 Brass (CuZn) 铜和锌的合金，60-96%的铜成分，良好的 弹性材料，可接受的导电性，很好的操作 性，易于焊接。 不太贵，成黄色。
连接器的接插件材料（5）
• 锡磷青铜 PhosphorBroze (CuSn) 铜和锡的合金，良好的弹性材料，弹性在 黄铜和铍青铜之间，导电性能比黄铜差， 对应力腐蚀不敏感，比黄铜贵1.4倍，成 红色。 • 铍青铜 BerylliuCopper (CuBe) 最佳的弹性，疲劳强度好，耐腐蚀，耐磨 损，比黄铜贵5倍，成黄色。
连接器的接插件材料（6）
• 铜合金 Nickel-Silver (CuNiZn) 铜镍锌合金（Cu 65%,Ni12%,Zn23)的导电 性能接近黄铜，耐腐蚀，耐强电压，呈银 白色，应用不多。 • 钢 Steel (Fe) 应用温度可达250度，导电性差，弹性好 耐磨损，呈灰色。
连接器的接插件材料（7）
CAL TENSI LE 60- 70 8% M IN YI ELD YONG' S VI CKERS 2 11200 190- 210 ( t =0 . 2 ) 6 5 ~5 8 6% 58 13000 1 9 0 ~2 3 0 59. 7 65. 3 11. 0% 59. 7 13000 2 0 1 ~2 0 8
金属件材料 铜 黄铜 锡磷青铜 铍青铜 铜合金 钢 镍
Copper Brass PhosphorBroze BerylliumCopper Nickel-Silver Steel Nickel
(Cu) (CuZn) (CuSn) (CuBe) (CuNiZn) (Fe) (Ni)
连接器的接插件材料（4）
Zn 0 . 5 ~1 . 5 Sn 0 . 2 ~0 . 8
Zn 2
3. 机 械 特 性 M ECHANI PROPERTI ES 抗 拉 強 度 ( KG/ M M ) STRENGTH 延伸率( % ) ELONGATI ON 降 伏 強 度 ( KG/ M M) STRENGTH 楊 氏 系 數 ( KG/ M M ) M ODULUS 硬 度 ( HV ) HARDNESS 金屬成型性 R/ t
连接器的电镀层材料（1）
电镀层材料: 锡 银 金 钯 镍 铜
Tin Silver Gold Palladium Nickel Copper
(Sn) (Ag) (Au) (Pd) (Ni) (Cu)
连接器的电镀层材料（2）
• 锡
Tin (Sn)
镀锡的三种类型：预镀锡；预覆层；电镀。 锡比较软，保护性防止腐蚀，比较廉价， 容易焊接，镀层厚度在2-12μm; 颜色：银白色，暗或有光泽。 黄铜或青铜镀锡耐温110度，钢镀锡可达190度。
连接器的电镀层材料（3）
• 金 Gold (Au) 电镀金是现有的电接触件最优质的镀层方法， 较软，很耐腐蚀，在纯酸里不溶解，良好导 电性，较昂贵，因此选择性镀金工艺更为合 理，即只在啮合范围镀金。 镀金通常选择先镀镍，以达到更好的防腐效果。 镀金厚度一般在0.4-3.5um.
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连接器的电镀层材料（4）
Sn : 5 . 5 0 - 7 . 0 0 Cu +Sn +P: 99. 50 M IN P: 0 . 0 3 - 0 . 3 5
Ni Si
1 . 3 ~2 . 7 0 . 2 ~0 . 8
Sn 3 Fe 0 . 1 Ni 0. 1 Ni
Sn 2 . 5 3 Fe 0 . 0 7 0. 10 Cu 9 6 . 3 Zn 0 . 9 2 Pb 0 . 0 8
镀锡与作用（1）
1. 锡镀层接触件在啮合状态下是机械稳定的 2. 锡镀层接触件正常的接触力至少需要100 克。 3. 锡镀层接触件需要润滑。 4. 锡镀层不推荐使用在高温环境下。 5. 涂覆的选择，软溶，热气流或热浸锡涂层， 对锡或锡合金接触件的电气性能产生不稳 定影响。
镀锡与作用（2）
6. 电镀锡至少2.54微米以上。 7. 锡镀层接触件与金镀层接触件啮合不好。 8. 在接触件啮合期间滑动或摩擦作用推荐锡 镀层 接触件。 9. 锡镀层接触件不用于接通或断开电流。 10.锡镀层接触件可用于干电路或低电平状态。