C18070 – właściwości: przewodność elektryczna, wytrzymałość, giętkość oraz dwa zachowania w wysokiej temperaturze

W pierwszym artykule przedstawiono stop C18070 jako wysokoprzewodzący stop miedzi z chromem, krzemem i tytanem. Jego wartość tkwi w równowadze właściwości, a nie w jednym dominującym parametrze; dlatego niniejszy artykuł omawia te właściwości – oraz wyjaśnia różnicę, która powoduje więcej błędów przy doborze materiału niż jakikolwiek inny czynnik.

Właściwości mechaniczne w zależności od stanu odprężonego

Oznaczenia temprowania R określone są na podstawie minimalnej wytrzymałości na rozciąganie w MPa. Zakresy odzwierciedlają typowy rozrzut wartości uzyskiwanych w procesie produkcyjnym; certyfikat hutniczy zawiera zmierzone wartości dla danej partii.

Wytrzymałość i twardość rosną od R400 do R580, podczas gdy wydłużenie maleje. Jest to stop średniej wytrzymałości z założenia: nie stara się osiągnąć maksymalnej wytrzymałości stopu sprężynowego, ponieważ wymagałoby to utraty przewodności i giętkości. Chodzi o uzyskanie wystarczającej wytrzymałości przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej przewodności i giętkości.

Plastyczność

To właśnie tutaj C18070 wyróżnia się wśród większości stopów przewodzących. Przy badaniu pod kątem 90° i grubości ≤ 0,5 mm minimalne promienie gięcia wynoszą:

W stanie R400 stop umożliwia gięcie o promieniu 0t zarówno w dobrej, jak i złej metodzie – można go zgiąć płasko na pół bez pęknięć. Pozwala to na tworzenie rzeczywiście złożonych kształtów tłoczonych i kształtowanych z materiału, który nadal przewodzi prąd z wydajnością przekraczającą 78 % IACS. W miarę wzrostu twardości w temperze promień gięcia musi być większy, więc złożona geometria kształtu sprzyja miększym temperom. Na rysunku należy podać zarówno promień gięcia, jak i jego orientację względem materiału, aby dostarczyć odpowiedni stan temperowy.

Dwa zachowania w wysokiej temperaturze – nie należy ich mylić

Zakupujący często proszą o «dobną wydajność w wysokiej temperaturze» tak, jakby była to jedna właściwość. Jest to jednak dwie różne właściwości, wynikające z różnych mechanizmów, a dana część może wymagać jednej z nich, obu lub tylko drugiej:

Odporność na relaksację naprężenia — czy część pod stałym obciążeniem zachowuje nacisk kontaktowy, czy stopniowo się luzuje. To właśnie ta właściwość pozwala złączce utrzymywać chwyt przez lata pracy w podwyższonej temperaturze.

Odporność na mięknięcie — czy materiał sam w sobie traci wytrzymałość i staje się miękki po nagrzaniu. Decyduje to o tym, czy część zachowuje swój kształt i twardość po przejściu przez wysoką temperaturę.

C18070 dobrze sprawdza się pod względem obu tych właściwości, ale odpowiadają one na różne pytania. Jeśli tryb awarii części to «kontakt staje się luźny po miesiącach eksploatacji», odpowiednim parametrem jest relaksacja naprężeń. Jeśli natomiast awaria ma miejsce w postaci «mięknienia części po narażeniu na ciepło», kluczową właściwością jest odporność na mięknięcie. Określenie niewłaściwej właściwości to powszechne i kosztowne błędne założenie.

Wartość relaksacji naprężeń

Przy temperaturze poniżej 200 °C przez 1000 godzin stop C18070 zachowuje co najmniej 85 % swojego naprężenia. W praktyce eksploatacyjnej złącze utrzymuje znaczną większość siły docisku nawet po długotrwałej pracy w wysokiej temperaturze — cecha kluczowa dla złączy baterii wysokiego napięcia lub złączy umieszczanych pod maską. Połączenie tej właściwości z przewodnością elektryczną w zakresie 78–83 % IACS czyni ten stop idealnym wyborem do połączeń przenoszących duże prądy i jednocześnie nagrzewających się w trakcie pracy.

Często zadawane pytania

Który stan wytrzymałości zapewnia najlepszą giętkość?

R400, który umożliwia gięcie o promieniu 0t zarówno w kierunku korzystnym, jak i niekorzystnym, co czyni go odpowiednim do złożonych części kształtowanych plastycznie.

Jaka jest zdolność zachowywania naprężenia stopu C18070 w wysokiej temperaturze?

Co najmniej 85 % po 1000 godzinach przy temperaturze 200 °C, co wskazuje na stabilną siłę kontaktu w trakcie długotrwałej pracy w wysokiej temperaturze.

Czy relaksacja naprężenia to to samo co mięknięcie?

Nie. Relaksacja naprężenia to utrata siły kontaktu pod stałym obciążeniem; mięknięcie to utrata wytrzymałości materiału pod wpływem nagrzewania. Są to oddzielne mechanizmy i powinny być określone osobno.

Następny materiał w tej serii: C18070 Zastosowania — łączniki do baterii pojazdów elektrycznych (EV), sprzęt fotowoltaiczny, przekaźniki i skrzynki bezpiecznikowe.