CuFe2P 以 “2% 鐵 + 0.2% 磷” 的實用配方,在銅合金中實現(xiàn)耐磨性與導電性的經(jīng)濟平衡,成分范圍:銅 97.0%-98.0%,鐵 1.8%-2.2%,磷 0.15%-0.25%,鋅≤0.5%。這種低成本合金抗拉強度 380-420MPa,導電率 45% IACS,成為通用機械的理想材料。
2% 的鐵形成 Fe-Cu 固溶體和 FeP 化合物,這些硬度 HV200 的顆粒均勻分布在基體中(直徑 5-10μm),使摩擦系數(shù)降至 0.18,比純銅降低 40%。某紡織機械的 CuFe2P 軸承(內(nèi)徑 30mm),在無油潤滑下,磨損速率 0.005mm/h,使用壽命是黃銅軸承的 2 倍,運行噪音≤65dB。
0.2% 的磷發(fā)揮雙重作用:一方面與鐵形成化合物強化耐磨性能;另一方面凈化晶界,減少雜質(zhì),使合金在自來水環(huán)境中年腐蝕速率 0.02mm,比純銅降低 50%。某水泵的 CuFe2P 葉輪(直徑 200mm),運行 3 年無明顯腐蝕,葉輪平衡精度保持 G6.3 級,比鑄鐵葉輪延長壽命 1 倍,能耗降低 8%。
加工性能良好,可通過冷軋制成 1mm 厚的板材,沖壓成型性優(yōu)異,最小彎曲半徑 1 倍厚度(90° 彎曲無裂紋)。某連接器的 CuFe2P 彈片(厚度 0.8mm),經(jīng)沖壓成型后,彈性恢復率達 90%,插拔壽命達 1 萬次,接觸電阻≤100mΩ。其焊接性能優(yōu)異,氣焊后接頭強度達母材的 85%,適合現(xiàn)場維修。
制備工藝注重成本控制,采用電解銅與廢鋼(含鐵 95% 以上)熔煉,降低原料成本 30%。磷以 Cu-P15 中間合金形式加入,熔煉溫度 1100℃,空氣環(huán)境下即可(無需保護氣氛),能耗比真空熔煉降低 50%。熱軋溫度 800℃,冷軋變形量 50% 后,經(jīng) 400℃退火 1 小時,消除應力并控制晶粒尺寸(50-80μm)。
應用集中在通用領域:機械傳動的軸承襯套、軸瓦,兼顧耐磨與成本(比錫青銅低 40%);低壓電器的接線端子,45% IACS 導電率滿足 10A 以下電流傳輸;汽車的制動管路接頭,耐制動液腐蝕(年腐蝕速率 0.01mm),連接強度達 200MPa。
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