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国工小讲堂 | 铜合金材料表面粗糙度对性能的影响

国工小讲堂 | 铜合金材料表面粗糙度对性能的影响 国工新材
2024-08-09
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表面粗糙度是衡量材料表面微观不平度的指标,‌它直接影响材料的耐磨性、‌耐腐蚀性等关键性能。‌在高端材料领域,‌如集成电路、‌电子元器件、‌航空、‌核能等,‌铜合金产品的表面粗糙度要求极高。‌这不仅关系到零件的耐磨性和耐腐蚀性,‌还影响到材料的后期电镀等加工工艺。‌因此,‌对铜合金表面粗糙度的控制和检测至关重要。







表面粗糙度对材料性能的影响         

1883年英国物理学家贺拉斯·兰姆Horace Lamb发现球壳状的导体,1885年奥利弗·赫维赛德OliverHeaviside将其推广到任何形状的导体。在导体中有交流电或者交变电磁场时,导体内部的电流分布不均匀,电流集中在导体的“皮肤”部分,也就是说电流集中在导体外表的薄层,越靠近导体表面,电流密度越大,导体内部实际上电流较小。结果使导体的电阻增加,使它的损耗功率也增加。这一现象称为趋肤效应(skin effect)。
01
 表面耐磨性能
表面越粗糙,有效接触面积越小,压强越大,磨损就越快。对间隙配合来说,表面越粗糙越易磨损,端子在插拔过程中间隙逐渐增大,降低组装配合的稳定性及端子公端与母端的联结强度。
02
 抗腐蚀性能

端子表面粗糙无法严密地与塑料层贴合,腐蚀气体或液体通过接触面间的缝隙或表面的微观凹谷渗漏,影响端子的密封性降低端子抗腐蚀性

03
 影响端子接触刚度
接触刚度是零件结合面在外力作用下,抵抗接触变形的能力。连接器的刚度在很大程度上取决于各零件之间的接触刚度。
04
 降低疲劳强度
在微细的端子表面存在较大的波峰波谷落差,像尖角缺口和裂纹一样,容易形成应力集中,降低端子的疲劳强度与服役寿命。 
05
 增加电镀厚度
表面纹路粗糙,覆盖的镀层加厚,增加端子的电镀成本,尤其USB线端需要镀铑钌等稀贵金属镀层影响更大。
06
 增加接触阻抗及影响温升 

端子实际接触面积减少,接触电阻上升电阻热上升,影响导体表面电流及讯号的流通等增大可靠性风险。


影响表面粗糙度的主要工序          


01

材料处理

合金材料均匀性与内部应力控制
材料处理阶段,重点是确保合金成分的均匀性,并通过适当的热处理工艺控制内部应力,为后续机械加工奠定良好基础,以减少对表面粗糙度的不利影响。

02

机械加工

设备的切削参数与刀具状态的优化
机械加工阶段,重点是优化切削参数(如切削速度、进给量)和保持刀具的良好状态,以减小切削力和切削温度,从而获得更低的表面粗糙度。

03

表面处理

化学处理及电化学处理工艺
表面处理阶段,重点是精确控制化学处理或电化学处理的工艺参数(如处理时间、处理液浓度),以实现对铜合金表面粗糙度的精细调整,是
进一步改善铜合金表面粗糙度和外观的重要方法

国工新材通过先进的表面处理技术,使得所生产的铜合金带箔材表面纹路控制一致性极佳。 



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国工新材
国工新材成立于2018年,公司主营高端特种新材料的研发、生产和销售,在新材料领域拥有深厚的技术积累,解决国内高端材料长期依赖进口,关键技术常被欧美“卡脖子”的局面,立志做强民族新材料品牌。
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国工新材 国工新材成立于2018年,公司主营高端特种新材料的研发、生产和销售,在新材料领域拥有深厚的技术积累,解决国内高端材料长期依赖进口,关键技术常被欧美“卡脖子”的局面,立志做强民族新材料品牌。
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