Hvad er tinfosforbronze, og hvordan det er specificeret
Tinfosforbronze er en bearbejdet kobberlegering, hvori tin giver fast-opløsningsstyrkelse, og fosfor virker som et deoxideringsmiddel, der også hæver elasticitetsgrænsen og træthedsmodstanden for den færdige strimmel eller tråd. Smedekvaliteter indeholder normalt 4 % til 8 % tin med 0,03 % til 0,35 % fosfor, mens støbte kvaliteter kan indeholde op til 11 % tin, ofte med blytilsætning for tryktæthed. Resultatet er et materiale, der kombinerer moderat elektrisk ledningsevne med høj elastisk spændstighed, lang udmattelseslevetid og god modstandsdygtighed over for ferskvand, havvand og mange industrielle atmosfærer.
Fordi familien dækker en bred vifte af tinniveauer, bør en købsforespørgsel altid angive fire ting: UNS- eller EN-kvaliteten, produktformen, temperamentet og produktstandarden. Tinindhold driver styrke og fjederydelse; temperament styrer balancen mellem flydespænding og den minimale bøjningsradius, som et stanseværktøj kan opnå.
Smedeprodukter leveres under ASTM B103/B103M til plade, plade, bånd og valset stang, ASTM B139/B139M til stang og stang og ASTM B159/B159M til wire. Støbte komponenter følger ASTM B505/B505M for kontinuerlige støbninger eller ASTM B584 for sandstøbninger. På metriske markeder er de parallelle dokumenter GB/T 2059 for smedede kobberlegeringsbånd, GB/T 5231 for smedede kobberlegeringskvaliteter, EN 1652 for plader, strimler og cirkler og EN 12163 for stang.
Karakter og ejendomsreferencedata
| UNS karakter | EN betegnelse | Tinindhold | Typisk produktform |
|---|---|---|---|
| C51100 | CuSn4 | 3.5 - 4.5 % | Strip, ledning, lyskontakter |
| C51000 | CuSn5 | 4.8 - 5.8 % | Strip, wire, generelle fjedre |
| C51900 | CuSn6 | 5.5 - 7.0 % | Strip, forbindelsesemner |
| C52100 | CuSn8 | 7.0 - 8.5 % | Strip kraftige-fjedre |
| C52400 | CuSn10 | 9.0 - 11.0 % | Tråd, høj-fjedre |
Kinesiske GB/T 5231-betegnelser, der bruges til sammenlignelige legeringer, omfatter QSn4-0.3 og QSn6.5-0.1. Værdierne nedenfor er typiske intervaller for bearbejdet materiale i fjedertemperering; nøjagtige grænser er fastsat af tempereringsbetegnelsen, hvor O60 angiver blød udglødet og H01 til H10 angiver gradvist hårdere temperamenter i overensstemmelse med ASTM B601.
| Ejendom | C51000 (CuSn5) | C52100 (CuSn8) |
|---|---|---|
| Tæthed | 8,86 g/cm3 | 8,80 g/cm3 |
| Elektrisk ledningsevne | 15 % IACS (ca. 8,7 MS/m) | 13 % IACS (ca. 7,5 MS/m) |
| Termisk ledningsevne | 69 W/(m.K) | omkring 58 W/(mK) |
| Trækstyrke, fjedertemperering | 540 - 690 MPa | 690 - 800 MPa |
| 0,2 % flydespænding, fjedertemperering | 480 - 620 MPa | 550 - 690 MPa |
| Forlængelse, fjedertemperering | 8 - 20 % | 6 - 15 % |
| Hårdhed, fjedertemperering | om 180 - 210 HV | om 190 - 230 HV |
| Elastikmodul | 110 GPa | 110 GPa |
| Afspændingsmodstand | God op til omkring 150 C | Meget god op til omkring 180 C |
Ansøgninger inden for elektronik og elektroteknik
Stik og stik er den største enkeltapplikation. Legeringen tilbyder pålidelig kontaktkraft efter gentagne parringscyklusser, lav kontaktmodstand og nok duktilitet til høj-progressiv-matricestempling. Typiske dele omfatter kort-til-kortterminaler, batterikontakter, stikben, krympestik og afskærmningsklemmer.
Fjederelementer såsom relæfjedre, kontaktblade, sikringsklemmer og membrankontakter er afhængige af den høje elastiske grænse for de højere-tinkvaliteter. Fordi legeringen modstår spændingsafslapning, bevares kontaktkraften over tusindvis af driftscyklusser i stedet for at falme, når delen kryber under belastning.
Blyrammer til diskrete enheder og små integrerede kredsløb blev historisk lavet af denne legering; det forbliver i brug, hvor der kræves moderat varmeledningsevne, god loddeevne og en lav termisk udvidelseskoefficient i forhold til støbemasser. Samleskinner, sikringsholdere, klemrækker og lednings- og kabelforbindelser bruger også legeringen, fordi en stabil boltet eller krympet samling afhænger af elastisk opfølgning i stedet for alene boltens drejningsmoment.
Ansøgninger inden for mekanisk, marin og arkitektonisk service
Mekanisk anvendes tinfosforbronze til snekkehjul, bøsninger, trykskiver, slidplader, styreelementer og drejetappe. Den bløde tin-rige fase bærer belastningen, mens den hårdere matrix modstår ridser, så legeringen fungerer godt mod hærdede stålaksler, der kører med moderat hastighed og belastning.
I marineservice er legeringen specificeret til propelaksellejer, stævnrørsbøsninger, ventilhuse og spindler, pumpekomponenter, dækfittings og fastgørelseselementer. Det modstår havvandsangreb og kræver, i modsætning til stål, ikke tung belægningsbeskyttelse. Bemærk, at selve skibes propeller normalt er støbt i nikkel-aluminiumbronze i stedet for i tinfosforbronze, fordi den legering tilbyder en bedre kombination af styrke, støbeevne og kavitationserosionsbestandighed for store vinger; tinfosforbronze findes oftere i lejet og ventiltoget bag propellen.
Arkitektoniske og dekorative anvendelser drager fordel af den varme farve og de fine støbte detaljer, som legeringen kan gengive. Statuer, plaketter, rækværk og hardware støbes under ASTM B584 eller GB/T 1176, og patineres derefter til en stabil brun eller grøn finish, der udvikler sig langsomt og jævnt udendørs.
Fremstilling, temperamentvalg og omkostningsnotater
Bøjningsradius: minimum formbar radius vokser med temperament; angiv først den strammeste bøjning og lad møllen foreslå det hårdeste temperament, der stadig dannes uden at revne.
Spændingsaflastning: en lav-temperaturudglødning i intervallet 250 C til 300 C reducerer resterende spænding efter kraftig dannelse og beskytter mod spændingskorrosionsrevner i ammoniakholdige miljøer-.
Bearbejdning: gratis-bearbejdningsversioner er afhængige af bly eller kontrollerede anden-fasepartikler; kvaliteter beregnet til formning er mere grynede og kræver skarpt værktøj og positiv rive.
Sammenføjning: blød lodning og modstandssvejsning er ligetil; lodning er muligt, men blødgør stærkt kolde-bearbejdede temperamenter, medmindre samlingen holdes kort.
Plettering: tin-, nikkel- og sølvfinisher binder godt og er almindelige på forbindelsesdele; rene oxid-frie overflader er afgørende før plettering.
Ofte stillede spørgsmål
Q: Hvilken tinfosforbronzekvalitet giver den højeste fjederstyrke?
C52400 med ca. 10 % tin giver den højeste styrke og den bedste modstandsdygtighed over for spændingsafspænding, men den koster mere og danner sig mindre let, så C52100 er det sædvanlige kompromis for kraftige-fjedre.
Spørgsmål: Kan tinfosforbronze bruges til skinner med høj-strøm?
Kun ved moderate strømme. Ledningsevne på omkring 13 % til 15 % IACS er et godt stykke under ledningsevnen for rent kobber eller Cu-ETP, så legeringen er valgt til kontakt og fjederbelastning frem for bulkstrømføring.
Q: Hvordan opfører legeringen sig i havvand?
Det modstår havvand godt og er meget brugt til aksellejer, bøsninger og ventiler i marinesystemer. Det er ikke immunt over for erosion, så strømningshastigheder og sandindhold skal stadig tages i betragtning under design.
Q: Hvad er forskellen mellem tinbronze og tinphosphorbronze?
Fosfor tilsættes bevidst for at deoxidere smelten og hæve elasticitetsgrænsen; en almindelig tinbronze har lidt eller ingen resterende fosfor og derfor lavere fjederydelse.
Q: Hvilken standard skal stå på møllecertifikatet?
Angiv den produktstandard, der matcher den form, der købes, f.eks. ASTM B103/B103M til bånd eller ASTM B159/B159M for wire, og kræve, at karakter og temperament skal angives på samme certifikat.
Spørgsmål: Betyder hårdhed alene kvalitet?
Nej. Temperation, kornstørrelse og overfladetilstand har alle indflydelse på dannelsen og udmattelsesadfærden, så hårdhed bør altid aflæses sammen med trækstyrke, forlængelse og bøjningstestresultater.
