C18140（高性能铜合金百科）

C18140是美国UNS编号系统中的一种高性能铜合金，属于铬锆铜合金家族。它是一种典型的沉淀硬化型铜合金，以高强度、高导电/导热性以及良好的高温性能而著称。

以下是其详细的成分、性能和应用介绍。

一、化学成分（典型值）

C18140是铜-铬-锆合金的精确变种，其成分控制非常严格。

元素

含量（重量百分比，%）

作用

铜 (Cu)

余量

基体，提供优良的导电导热基础。

铬 (Cr)

0.5 - 1.2

主要强化元素。通过时效热处理形成细小的Cr析出相，显著提高强度和硬度，同时保持较高的导电率。

锆 (Zr)

0.05 - 0.25

协同强化元素。细化晶粒，提高再结晶温度，增强高温抗软化能力和抗蠕变性能。

其他杂质

≤ 0.15

严格控制杂质含量，以保证性能。

二、主要性能特点

C18140的性能可以通过冷加工和时效热处理进行优化，以获得强度、导电性和韧性的最佳组合。

优异的综合性能组合：

高强度与高导电/导热率的平衡：其最大特点是能在高强度（可达纯铜的2-3倍）下，仍保持较高的导电率（约为纯铜的80-85%）。这是许多纯铜或其他铜合金难以达到的。

软化温度高：在高温下仍能保持大部分强度和硬度，工作温度可达400°C以上，远优于普通紫铜和黄铜。

物理与机械性能（典型值，经固溶+时效处理后）：

密度：约 8.89 g/cm³

导电率：≥ 80% IACS（国际退火铜标准）

导热率：≥ 300 W/(m·K)

抗拉强度：420 - 550 MPa

屈服强度（0.2% 偏移）：350 - 500 MPa

延伸率：10% - 20%

硬度：120 - 160 HB (或 HRB 70-85)

疲劳强度：良好

工艺性能：

良好的加工性：在固溶处理（淬火）后，材料处于软化状态，易于进行冷加工（如冲压、弯曲、拉拔）。

可热处理强化：冷加工后通过时效处理（通常在450°C - 500°C），析出强化相，使强度、硬度和导电率大幅提升。

良好的焊接性：可以进行电阻焊、钎焊和熔焊，但需注意选择匹配的工艺参数和焊材。

耐腐蚀性：耐大气、海水和大多数工业环境的腐蚀，性能接近纯铜。

三、热处理工艺

C18140的性能高度依赖于正确的热处理工艺，通常分为两步：

固溶处理：将合金加热至约980°C - 1000°C，保温使铬和锆完全溶解到铜基体中，然后快速水淬，得到过饱和固溶体（软化态）。

时效处理：将固溶或固溶+冷加工后的材料在450°C - 500°C保温数小时，使细小的铬和锆的化合物均匀析出，从而实现强化（硬化态）。

四、主要应用领域

凭借其高强度、高导电和耐高温的特性，C18140广泛应用于对性能要求苛刻的领域：

电阻焊电极：是其最经典的应用。用作点焊、缝焊、对焊的电极头、握杆和底座，寿命长，不易变形和粘附。

电力与电气连接件：高压开关的触头、断路器元件、导电弹簧、大电流连接器、电机换向器等，要求同时承载大电流和承受机械力。

集成电路引线框架：部分高端产品中用作支撑和导电框架。

高温模具与工件：如连铸结晶器、玻璃模具、压铸模内衬等，需要优良的导热性和高温强度。

航空航天与军事领域：用于高可靠性电气系统、火箭发动机内衬等。

高强度导电结构件：如电磁炮轨道、高强度导线、散热器基板等。

五、总结

C18140是一种顶级的沉淀硬化型铬锆铜合金。它成功地将高强度、高硬度、高导电/导热率以及出色的高温抗软化能力集于一身，解决了工程材料中“强度与导电性不可兼得”的矛盾。

其性能可通过热处理和冷加工灵活调控，使其成为电阻焊电极、高性能电气接触件和高温导电结构件等领域的首选材料之一。在选择时，通常将其与纯铜、铍铜、其他铬铜等进行比较，以权衡成本与性能需求。