铜合金化学成分.docx

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铜合金化学成分

铜合金化学成分

编制说明

根据中国有色金属工业协会文件《关于下达2009年第一批有色金属国家、行业标准制（修）订项目计划的通知》（中色协综字[2009]165号）的要求，我公司承担了GB/T5231-2001《加工铜及铜合金化学成分和产品形状》的修订工作。

该标准主管部门为中国有色金属工业协会，由全国有色金属标准化技术委员会技术归口，计划要求2011年完成修订任务，标准计划编号20091080-T-610。

为保证标准的编制水平，中铝沈阳有色金属加工有限公司成立了标准编制小组，进行了全面的市场调研，并以函件的形式向同行业广泛征询修订意见及相关技术数据，全面准确地了解铜加工行业近几年的发展动态。

标准修订过程中经过多次征询意见，2010年2月形成了该标准讨论稿，四月武夷山会议及八月呼和浩特会议两次讨论后，标准稿经过较大调整，于2011年3月形成标准送审稿。

1.　我国加工铜及铜合金化学成分标准修订历程及牌号的发展概况。

我国的《铜及铜合金化学成分和产品形状》标准最早是仿效前苏联“ΓΟＣΤ”标准形式，制订了YB145～148—65，1971年进行第一次修订为YB145～148-71、1985年第二次修订为GB5231～5235—85，2001年修订为GB/T5231-2001。

几次修订后其中元素控制范围水平不低于发达国家水平，但其模式和系列化程度都没有突破性提高。

纳入原国家标准GB/T5231－2001的变形铜及铜合金牌号一共有111个，其中紫铜9个，黄铜43个，青铜41个，白铜18个。

但是各加工企业实际生产的牌号远不止这些，据不完全统计，近10年来申请专利的新型合金就达70余个，而各个公司、院所研究开发的新型铜合金更数倍于此，达1000个以上。

随着专业化生产趋势的不断发展，合金系列化程度在迅速提高，铜合金材料的成份细化分类已成必然趋势，为适应下游用户不同生产线工艺条件的要求，个性化，精密化产品越来越多，相比10年前有了很大的变化。

本标准合金牌号达到201个（美国2009年11月18日最新公布合金牌号为397个），基本上纳入了近10年来新开发研制的热点新合金牌号，新增电子铜银合金、引线框架材料、弥散强化铜合金、高强高导铜铬、铜铬锆合金、高速轨道交通接触线及受电弓用铜合金、无铅易切削铜合金系列、海水淡化用铜合金、高耐磨铜合金等。

而且合金系列化程度显著提高，尤其是铜银系合金，铜铬系合金，铜锡系合金、铅黄铜，锌白铜，系列化程度较原国标有大幅度的提高，部分合金系的系列化程度已接近美国ASTM标准。

例如，铅黄铜，为了适应不同用户的车削条件（车速和润滑方法），将铅含量的范围细分，从而衍生出多个新合金牌号。

本标准草案新增8个铅黄铜合金牌号，加上原国标中已经纳入的合金牌号11个，共19个合金牌号，含铅量上限最高值4.5，最低下限值0.05,细化程度极高。

美国2009年11月18日最新公布的铅黄铜合金牌号为23个，可见本标准草案铅黄铜的合金系列化程度已接近美国。

我国原国标中铅黄铜牌号的细化程度远远落后于国外同类标准，造成对外贸易几乎全部采用国外的标准，给企业采标工作带来很大不便，本标准的修订对于消除贸易壁垒意义重大。

2.本标准草案与国际先进标准的接轨情况

2.1　等同采用ASTM标准的牌号

本次标准修订特别注重提高标准的整体水平，主要宗旨是实现与国际先进标准的接轨。

标准中的部分牌号等同采用了美国ASTM标准，以促进市场的应用及国际间的交流，消除贸易壁垒。

对标准中部分原牌号所作的改进，也主要参照国外先进标准，在各牌号成分的确定上基本与国外先进标准保持一致。

等同采用美国标准的合金牌号列于下表1：

表1　　　等同采用ASTM标准的牌号

本标准牌号

ASTM牌号

本标准牌号

ASTM牌号

本标准牌号

ASTM牌号

TP1

C12000

TMg0.4

C18661

QSi1-2

C64700

TP2

C12200

TCd1

C16200

TCr0.3-0.3

C18135

TU0

C10100

TNi2.4-0.6-0.5

C18000

TCr1

C18200

TTe0.5

C14500

TPb1

C18700

TCr1-0.15

C18150

TTe0.5-0.02

C14510

TFe1.0

C19200

TTi3.0-0.2

C19910

TS0.4

C14700

TFe0.1

C19210

QAl7

C61000

TZr0.15

C15000

TFe2.5

C19400

BFe5-1.5-0.5

C70400

H70A

C26130

QSn1.5-0.2

C50500

BFe10-1.5-1

C70610

HPb89-2

C31400

QSn1.8

C50700

B23

C71100

HPb66-0.5

C33000

QSn4-0.3

C51100

TBe0.4-1.8

C17510

HPb62-3

C36000

QSn5-0.2

C51000

HBi60-1.0-0.05

C49260

HPb62-2

C35300

QSn8-0.3

C52100

BZn47-41

C79800

HPb61-1

C37100

TBe0.6-2.5

C17500

BZn43-37

C79860

HPb60-2

C37700

BZn18-18

C75200

BZn18-26

C77000

HAl77-2

C68700

H85

C23000

H66

C26800

2.2本标准与国际同类标准对照

考虑到各个国家的不同情况，所以一般国内的牌号也不会原封不动直接照搬国外牌号，都会有些变动。

在国外牌号的基础上加严限制某些合金元素形成的一些合金牌号也很多，有些牌号与美标主成分相同，仅杂质成分的控制稍有不同。

下表所列合金牌号部分与美国合金牌号近似，另一部分是在美国合金牌号基础上改进的合金，还有一些牌号在ISO国际标准或DIN德国标准中有对应的合金牌号。

详见表2　。

　　　　　　　　表2　　　与国际同类标准对照表

国标牌号GB

美国牌号ASTM

国标牌号

GB

美国牌号

ASTM

国标牌号

GB

美国牌号

ASTM

T2

C11000

HSn70-1

C44300

TCr0.6-0.4-0.05

C18100

TU2

C10200

HSn62-1

C46400

TCr0.5

C18400

TP3

C12210

HSn90-1

C41100

TBe2

C17200

TP4

C12220

HPb63-3

C35600

TBe1.7

C17000

TMg0.5

C18665

HPb62-0.8

C35000

QSi3-1

C65500

TSn0.4

C18835

HPb59-3

C38500

B19

C71000

H96

C21000

HPb59-1

C37710

B25

C71300

H90-0.1

C22000

HSi80-3

C69400

BFe10-1-1

C70600

H90

C22000

HSi75-3

C69300

BFe30-1-1

C71500

H85

C23000

HSi62-0.6

C68350

BFe30-2-2

C71640

H80

C24000

HSi80-3

C69400

BFe16-1-1-0.5

C72200

H70

C26000

HSi75-3

C69300

BZn15-20

C75400

H68

C26200

HSi62-0.6

C68350

QSn6.5-0.1

C51900

H66

C26800

QAl5

C60800

QAl10-5-5

C63280

H65

C27000

QAl9-4

C62300

QAl10-4-4

C63020

H63

C27200

H62

C27400

QSn4-4-4

C54400

国标牌GB

ISO

国标牌GB

ISO

国标牌GB

DIN

BMn43-0.5

CuNi44Mn1

QAl9-2

CuAl9Mn2

HPb63-0.1

CuZn37Pb0.5

TBe1.9

CuBe2

HAl60-1-1

Cu39-AlFeMn

QAl11-6-6

CuAl11Ni6Fe5

QSn7-0.2

CuSn8

HSn60-1

CuZn38Sn1

TMg0.8

CuMg0.7

QSi1-3

CuNi2Si

H68A

CuZn30As

QAl10-3-1.5

CuAl10Fe3Mn2

QSn4-3

CuSn4Zn2

3.　标准的具体修订情况：

3.1　标准名称的确定：

本标准草案删掉了有关产品形状部分的内容，因此标准名称修订为《加工铜及铜合金牌号和化学成分》。

3.2　牌号和化学成分的变化

本标准草案对合金体系做了较大调整，新增高铜合金概念，参照美国ASTM标准，定义铜含量在99.3～96.0%之间的合金为高铜合金。

原国标中的铬青铜、铍青铜及部分新增加的低合金化的锡青铜，本标准纳入高铜系列，牌号编号方法为：

字母T+合金元素+元素含量。

我国的纯铜牌号和成分，一直存在着与国外标准的差异，部分合金牌号的命名比较混乱，为使合金编排更加有序化和与国际先进标准的接轨，本次修订参照美国ASTM标准将铜含量大于等于99.3%的合金定义为纯铜（国内许多材料称之为微合金化合金），原国标中的锆青铜，碲青铜及新增加的多个银铜合金、硫铜合金及镁铜等合金统一编排到纯铜的合金系列。

牌号编号方法为：

字母T+合金元素+元素含量。

其它合金名称和代号的表示方法符合GB/TXXXX-XXXX《铜及铜合金牌号表示方法》的规定。

3.3　表示方法的变化：

本标准对等同采用美国标准的部分合金牌号金属纯度的表示方法进行了调整。

标准中高铜合金、黄铜合金、青铜合金、白铜合金均有成分不作具体规定的余量元素，按照我国铜加工业的生产实际，余量元素均不检测，其成分由铜含量和杂质总和控制。

原国标中有一部分等同采用美国标准的合金采用“铜加所列元素总和大于某极限值”这种表示方式，不列杂质总和。

这种表示形式黄铜必须测锌含量，白铜必须测铜含量才能计算所列元素总和，这与我国铜加工业的国情相悖，增加检测任务量，因此，本次修订将原国标中等同采用美国标准的有余量元素的铜合金重新作出规定，采用杂质总和的形式表示，计算方法为：

杂质总和＝（1-铜加所列元素总和）+所列杂质元素，其余内容不变。

对于原国标中等同采用美国标准的纯铜和高铜合金仍采用原表示方式不变。

3.4关于无氧铜含氧量的问题

目前，我国无氧铜含氧量规定为0.002%，含氧0.001%以下的无氧铜已经具备规模化生产能力，广泛应用在电力、电器、电子、通讯等行业中制做高端产品组件，例如：

光缆、同轴射频电缆、计算机微型散热器，柔性印刷电路板，真空电子管等，上述应用领域均对无氧铜含氧量提出了更高的要求。

根据国内生产实际情况及应用领域的实际需求，本标准将无氧铜牌号TU1修订为两个合金牌号：

TU1、TU2其氧含量分别调整为0.001%、0.002%，原TU2牌号改为TU3。

3.5　关于黄铜、青铜合金中杂质镍的问题

原国标规定，无对应外国牌号的黄铜、铝青铜、锡青铜（镍为主成分者除外），其镍含量计入铜含量中。

由于镍元素在这些合金中不做为杂质元素控制，本标准修订后删掉了关于元素镍的相关规定。

3.6　关于新增合金牌号

根据现有的国内外标准及长期的生产实践，经与标准化技术委员会沟通，并经过市场调研，广泛征求同行业的修订意见及技术数据，根据以下几项原则确定新增加了90个合金牌号。

●原国标规定之外的新型铜及铜合金，在技术上已经成熟，且有一定生产量和使用量的合金牌号

●已纳入国家标准和行业标准和即将纳入在编的国家标准及行业标准或军用标准的新型铜及铜合金牌号。

●由国际上知名的铜加工企业研发的，在我国有较广泛应用的合金牌号。

●已申请专利的，对化学成分不需要保密的新型铜及铜合金。

修订后，本标准保留了GB/T5231—2001标准中的111个牌号，新增加91个牌号，总计包括了202个牌号。

根据新的铜及铜合金牌号表示方法中关于纯铜的的定义，将新增的17个微合金化铜合金TU0Ag0.06、TUAg0.05、TUAg0.08、TUAg0.1、TUAg0.2、TUAg0.3、TUAl0.12、TUZr0.15、TAg0.15、TAg0.1-0.01、TP3、TP4、TTe0.3、TTe0.5-0.008、TTe0.5-0.02、TS0.4、TZr0.15及原国标中的QZr0.2、QTe0.5、QZr0.4编入纯铜系列。

原TU1牌号修订为两个合金牌号TU1、TU2，其氧含量分别调整为0.001%、0.002%，原TU2牌号改为TU3。

新增高铜合金15牌号：

TTi3.0-0.2、TNi2.4-0.6-0.5、TPb1、TFe1.0、TFe0.1、TCr1-0.18、TCr0.3-0.3、TCr0.5-0.1、TCr0.7、TCr0.8、TCr1-0.15、TCr4.5-2.5-0.6、TMg0.2、TMg0.4、TMg0.5。

并将原标准中的QBe2、QBe1.9、QBe1.9-0.1、QBe1.7、QBe0.6-2.5、QBe0.4-1.8、QBe0.3-1.5、QCr0.5、QCr0.5-0.2-0.1、QCr0.6-0.4-0.05、QCr1、QCd1、QMg0.8、QFe2.5纳入高铜系列。

黄铜增加了33个牌号，分别为：

普通黄铜：

H66，硼黄铜：

H90-0.1B，铅黄铜：

HPb62-2-0.1、HPb61-2-1、HPb61-2-0.1、HPb59-2、HPb57-4、HPb58-2、HPb58-3、HPb60-3，铋黄铜：

HBi59-1、HBi60-1.3、HBi60-1.0-0.05、HBi60-2、HBi60-0.5-0.01、HBi60-0.8-0.01、HBi60-1.1-0.01，镁黄铜：

HMg60-1，硅黄铜：

HSi75-3、HSi62-0.6、HSi61-0.6，锑黄铜：

HSb60-0.9、HSb61-0.8-0.5，锰黄铜：

HMn59-2-1.5-0.5、HMn57-2-2-0.5、HMn64-8-5-1.5、HMn62-3-3-1、HMn62-13，铝黄铜：

HAl61-4-3-1.5、HAl64-5-4-2,锡黄铜：

HSn62-2、HSn70-1B、HSn70-1AB。

新增青铜11个牌号：

QSn0.4、QSn0.5-0.025、QSn0.6、QSn0.9、QSn1.8、QSn1-0.5-0.5、QSn8-0.2、QSn5-0.2、QSn15-1-1、QSi1-2、QAl10-4-4-1。

白铜增加了个14牌号，分别为：

铁白铜：

B23、BFe10-1.5-1、BFe10-1.6-1、BFe30-2-2、BFe16-1-1-0.5，锌白铜：

BZn18-17、BZn9-29、BZn12-26、BZn18-20、BZn22-16、BZn25-18、BZn47-41、BZn43-37、BZn40-20。

3.7关于数字代号编号问题

2010年8月26日～29日全国有色金属标准化技术委员会在呼和浩特市召开有色金属标准工作会议，由我公司提议的铜及铜合金牌号数字代号编号首字母由C改为T，在会上获得通过。

本数字代号编号以美国2009年11月18日公布的牌号列表为蓝本框架，编号原则符合《铜及铜合金牌号表示方法》。

等同采用美国标准的牌号仍采用美国编号方法。

表3铜及铜合金数字代号编号范围

纯

铜

牌号类别

编号范围

紫铜类

T10900～T12400

无氧铜（银无氧铜，锆无氧铜）

C10100～T10600

弥散无氧铜

T15700

银铜

T11200～T11220

碲铜

T14440～C14510

硫铜

C14700

锆铜

C15000～T15200

高

铜

镍铬铜

C18000～T18120

铬铜

C18135～C18200

镉铜

C16200

铍铜

T17490～T17720

镁铜

T18658～T18667

铅铜

C18700

铁铜

C19200～C19400

钛铜

C19910

黄

铜

普通黄铜

T20000～T28100

硼砷黄铜

T22130～T26330

铅黄铜

C31400～T38400

锡黄铜

T41900～T46410

镍黄铜

T66100～T66150

锰黄铜

T67100～T67420

铁黄铜

T67600～T67610

锑黄铜

T68200～T68210

硅黄铜

C68310～T68360

铝黄铜

C68700～T69250

铋黄铜

T49230～C49350

镁黄铜

T69800

青

铜

锡青铜

T50110～T53500

锰青铜

T56100～T56300

铝青铜

T60900～T62200

硅青铜

C64700～T64740

白

铜

普通白铜

T70110～T71400

铁白铜

C70410～T71520

铝白铜

T72400～T72600

锌白铜

T74600～C79860

锰白铜

T71620～T71670

3.8关于新增合金的补充说明

3.8.1关于铜银合金

本次修订的铜银系合金，由原标准中的一个合金牌号增加到9个。

新增电力机车接触线用铜银合金TUAg0.1，连铸结晶器用铜银合金TAg0.1-0.01，银铜排合金TAg0.15。

无氧铜中掺入少量银，通过适当的热处理，可以使铜得到强化，而对其导电导热性不会有太大的影响，目前这种材料主要用于微型电机的换向器，它不仅保持了无氧铜的导电导热特性及良好的工艺性能，而且强度和耐磨性能也得到了提高。

微型电机换向器材料用无氧铜银合金本标准列入5个牌号：

TU0Ag0.06、TUAg0.05、TUAg0.08、TUAg0.2、TUAg0.3。

3.8.2关于电力机车用铜导线

我国高速电气化铁路事业起步较晚，没有形成独立的接触线用铜合金系列，借鉴欧洲和日本等国家的经验，相继开发出铜银合金接触线，铜锡合金接触线，铜镁合金接触线，这些新型合金目前都在不同速度的线路上采用。

关于电力机车导线，国家标准GB/T　20509-2006《电力机车接触材料用铜线坯》纳入合金牌号为T2、TUAg0.1、TSn0.4。

2005年7月1日，铁道部颁布了行业标准TB/T2809-2005,该标准中较国家标准多两个合金牌号为TMg0.2、TMg0.5。

本标准新增电力机车用铜导线合金为：

TUAg0.1、TSn0.4、TMg0.2、TMg0.5。

3.8.3　关于连铸机结晶器用铜合金

连铸机结晶器铜合金，目前我国多采用磷脱氧铜和银铜，银铜的性能比磷脱氧铜好。

原国标GB/T5231-2001中银铜不适合做结晶器铜管，结晶器铜材必须加磷脱氧，并减少杂质镍含量。

本次修订连铸机结晶器用铜合金有两个合金牌号纳入标准：

TP3、TAg0.1-0.01，均为磷脱氧铜。

TAg0.1-0.01在原国标银铜的基础上加严限制镍含量为0.05%，TP3镍含量限制为0.01%。

原标准中银铜氧含量较高0.1%，影响其性能，本标准加严限制为0.035%。

3.8.4　关于弥散强化型无氧铜

据资料介绍，目前弥散无氧铜合金牌号因Al2O3含量不同而细分成三个合金牌号，但目前没有同行业提供的相关资料，只列入一个合金牌号。

3.8.5关于引线框架材料

在铜基引线框架材料中，Cu-Fe-P系合金的应用最为广泛，技术成熟，是我国目前唯一能够规模化生产的合金系，Cu-Ni-Si系、Cu-Cr-Zr系为未来发展方向。

引线框架用铜带材已有专用产品标准GB/T20254.2-2006,GB/T　20254.1-2006，纳入的合金牌号TP2、TFe0.1、TFe2.5。

据报道，C19210的改进型合金LE192已规模化生产，C19400的改进型合金也已研制成功投入生产。

本标准新增框架材料新合金牌号为TFe0.1（C19210）。

3.8.6关于汽车同步器齿环用铜合金

汽车同步器齿环都是多元复杂黄铜，国内同步器齿环的行业标准为YS/T669-2008《同步器齿环用挤制铜合金管》，纳入该标准的合金牌号为：

HMn57-2-2-0.5、HMn59-2-1.5-0.5、HMn62-3-3-1、HMn64-8-5-1.5、HAl61-4-3-1.5、HAl64-5-4-2，HMn62-3-3-0.7已作为新增合金添加到国标，其中HMn62-3-3-0.7与原国标中的合金牌号在成分控制上稍有差异，本标准保留原合金牌号。

3.8.7无铅易切削铜合金系列

环境友好型材料是新时代的主题，铜合金中铍、铅、镍、镉等对人体有害，正被一些国家和国际组织限制使用，国内各加工企业开发的以铋、碲、锑代铅的易切削铜合金，已有多种合金投入生产应用，本标准新增的无铅易切削铜合金系列合金为：

HSi62-0.6、HBi60-2、HBi60-1.3、HBi59-1、HBi60-1.0-0.05、HBi60-0.5-0.01、HBi60-0.8-0.01、HBi60-1.1-0.01、HSi75-3、HMg60-1、HSb61-0.8-0.5、HSb60-0.9、TPb1、TS0.4、TTe0.3、TTe0.5-0.02、TTe0.5-0.008等。

3.8.8关于导电材料铜-铬、铜-铬-锆、铜-锆系合金

原国标中铜-铬、铜-铬-锆、铜-锆系系合金共6个合金牌号，本标准人修订后增至14个合金牌号，新增TCr0.3-0.3［C18135］、TCr0.5-0.1、TCr0.7、TCr0.8、TCr1-0.18、TCr1-0.15［C18150］、TCr4.5-2.5-0.6、TZr0.15［C15000］。

这些合金广泛应用于对强度及导电性能有较高要求的领域，包括焊接行业制造电极用的铬锆青铜棒材，各领域用线材、型材，板材、饼材。

3.8.9关于铜锡系合金

原国标中铜锡系合金为9个合金牌号，本标准修订合增至17个合金牌号，合金系列化程度有较大提高，锡含量由0.4%延伸至15%，但本合金系有一个缺项，无锡含量在10%的合金。

3.8.10　关于汽车水箱用铜合金

　　　汽车水箱主要由冷却管，散热带，水室和主片组成，其中关键部件是冷却管和散热片。

据资料报道，汽车水箱冷却管用铜带合金材料主要为H90、H70，为提高耐蚀性能，新开发的替代合金为复杂高锌黄铜GH70P、及复杂高锌黄铜H65。

当前采用较多的合金系为Cu-Zn-P-Fe系、Cu-Zn-P系、Cu-Zn-As系，Cu-Zn-As系合金原国标中已有三个合金牌号，而Cu-Zn-P-Fe系、Cu-Zn-P系由于没有同行业提供修订资料，尚属缺项。

国内散热带材料为0.03～0.06mm紫铜带，0.03～0.04mm超薄散热片已实现产业化生产，所用合金为纯铜中添加一定量的微量元素，以满足散热片不断减薄的要求，同时具备高的导电率、软化温度、耐蚀性，这部分合金牌号，目前本标准中尚属缺项。

4.　其它

我国现行标准《铜及铜合金化学成分和产品形状》包括纯铜、黄铜、青铜、白铜合金、共四部分，其命名