CuFe2P 以 “2% 铁 + 0.2% 磷” 的实用配方,在铜合金中实现耐磨性与导电性的经济平衡,成分范围:铜 97.0%-98.0%,铁 1.8%-2.2%,磷 0.15%-0.25%,锌≤0.5%。这种低成本合金抗拉强度 380-420MPa,导电率 45% IACS,成为通用机械的理想材料。
2% 的铁形成 Fe-Cu 固溶体和 FeP 化合物,这些硬度 HV200 的颗粒均匀分布在基体中(直径 5-10μm),使摩擦系数降至 0.18,比纯铜降低 40%。某纺织机械的 CuFe2P 轴承(内径 30mm),在无油润滑下,磨损速率 0.005mm/h,使用寿命是黄铜轴承的 2 倍,运行噪音≤65dB。
0.2% 的磷发挥双重作用:一方面与铁形成化合物强化耐磨性能;另一方面净化晶界,减少杂质,使合金在自来水环境中年腐蚀速率 0.02mm,比纯铜降低 50%。某水泵的 CuFe2P 叶轮(直径 200mm),运行 3 年无明显腐蚀,叶轮平衡精度保持 G6.3 级,比铸铁叶轮延长寿命 1 倍,能耗降低 8%。
加工性能良好,可通过冷轧制成 1mm 厚的板材,冲压成型性优异,最小弯曲半径 1 倍厚度(90° 弯曲无裂纹)。某连接器的 CuFe2P 弹片(厚度 0.8mm),经冲压成型后,弹性恢复率达 90%,插拔寿命达 1 万次,接触电阻≤100mΩ。其焊接性能优异,气焊后接头强度达母材的 85%,适合现场维修。
制备工艺注重成本控制,采用电解铜与废钢(含铁 95% 以上)熔炼,降低原料成本 30%。磷以 Cu-P15 中间合金形式加入,熔炼温度 1100℃,空气环境下即可(无需保护气氛),能耗比真空熔炼降低 50%。热轧温度 800℃,冷轧变形量 50% 后,经 400℃退火 1 小时,消除应力并控制晶粒尺寸(50-80μm)。
应用集中在通用领域:机械传动的轴承衬套、轴瓦,兼顾耐磨与成本(比锡青铜低 40%);低压电器的接线端子,45% IACS 导电率满足 10A 以下电流传输;汽车的制动管路接头,耐制动液腐蚀(年腐蚀速率 0.01mm),连接强度达 200MPa。
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