C12200铜合金是一种非常重要的高铜合金,属于磷脱氧铜家族。以下是其详细的成分、性能及应用介绍。
1. 标准与别名
美国标准 (ASTM): C12200
常见名称: 磷脱氧铜, DHP铜 (Deoxidized High Phosphorus Copper)
中国近似牌号: TP2 (中国国标GB/T 5231-2012)
日本牌号: C1220
欧标牌号: CW024A
2. 化学成分 (典型值,按重量百分比%)
C12200的核心特征是通过添加磷来脱氧,因此其成分非常纯净,铜含量极高。
元素
含量 (%)
作用
铜 (Cu)
≥ 99.9%
基体,提供优异的导热、导电性
磷 (P)
0.015 - 0.040%
关键合金元素:作为脱氧剂,去除熔融铜中的氧,防止“氢病”,改善焊接和钎焊性能。但会略微降低导电率。
杂质总量
≤ 0.1%
包括铁、铅、锡、硫等,严格控制以保证性能。
关键点:磷含量是其区别于纯铜(如C11000)和低磷脱氧铜(如C12000, P≤0.005%)的主要标志。这个含量的磷足以完全脱氧,并带来良好的工艺性能。
3. 主要性能特点
C12200在保持高纯铜优良基本性能的同时,克服了纯铜的某些缺点。
a. 物理与机械性能
密度: 约 8.94 g/cm³
导电率: 约 85-90% IACS (国际退火铜标准)。由于磷的存在,其导电率低于纯铜(~101% IACS),但仍属于高导电材料。
导热系数: 非常高,约 340 W/(m·K),是制作热交换器的理想材料。
机械性能 (状态相关):
软态 (O态): 抗拉强度约 200-250 MPa,延伸率高(≥40%),易于弯曲成形。
硬态 (H态): 抗拉强度可达 350-400 MPa,但塑性下降。
熔点: 约 1083°C
b. 突出的工艺与使用性能
无“氢病”: 这是其最核心的优势。普通纯铜在含氧的还原性气氛(如氢气)中加热时,会因氧与氢反应生成水蒸气导致裂纹,即“氢病”。C12200通过磷脱氧彻底消除了游离氧,因此可在还原性气氛中安全使用。
优异的焊接和钎焊性能: 同样得益于脱氧,其焊缝致密,不易产生气孔,适合各种焊接和钎焊工艺。
良好的冷热加工性能: 易于进行轧制、拉伸、锻造等加工。
优异的耐腐蚀性: 对大气、淡水、海水以及多种化学介质(非氧化性酸)都有良好的耐蚀性,尤其适用于水系统。
耐寒性: 在低温下韧性不降低,适用于低温设备。
4. 与相关铜材的对比
特性
C12200 (磷脱氧铜)
C11000 (纯铜/紫铜)
C10200 (无氧铜)
含氧量
极低 (被P脱除)
较高 (约0.02-0.06%)
极低 (<0.001%)
氢病
免疫
敏感
免疫
焊接性
极好
较差(易产生气孔)
好
导电率
约 85-90% IACS
约 101% IACS (最高)
约 100% IACS
主要用途
换热管、水管、焊接构件
导电体(电线、母线)
高真空电子器件、高级导线
5. 典型应用领域
凭借其综合性能,C12200/TP2是应用最广泛的铜合金之一。
热交换器与冷凝器: 空调、冰箱的蒸发器/冷凝器盘管,发电厂的冷凝管。这是其最大的应用市场。
管道系统: 建筑中的给水、燃气、医用气体管道,船舶的海水管路。因其易焊接、耐腐蚀。
太阳能与热水器: 太阳能集热板芯管、热水器内胆。
工艺流体管道: 化工、制药行业的流体输送管。
屋顶与建筑装饰: 耐候性好,用于屋顶、排水系统。
其他: 制作需要深冲、焊接的复杂零件。
总结
C12200 (TP2) 磷脱氧铜是一种高铜、低磷的合金。它在几乎完全保留了纯铜优异的导热、耐腐蚀性能的基础上,通过磷脱氧彻底解决了“氢病”问题,并获得了极佳的焊接和加工性能。虽然导电率略有牺牲,但这使其从“优秀的导电材料”转变为一个极其出色的结构材料,特别是在需要传热、焊接和耐腐蚀的综合性场合,如制冷换热管和建筑水管,成为了不可替代的选择。
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