銅作為所有非貴金屬中導電性能最高的金屬，同時又具有高韌性、中等強度、良好的耐腐蝕性能，是它成為制造大型導體的首選，如電纜、母線、變壓器繞組和電機定子和轉子。然而，對于連接器部件和換向器，需要通過添加適當的合金元素來提高性能。?

同時，隨著汽車對功能性要求的增多，汽車連接器的應用會越來越廣泛。汽車的合成化趨勢使連接器的集成度越來越高，對其綜合性能的要求也越來越苛刻，這也就要求汽車連接器用銅及銅合金帶具有優異的綜合性能。本文討論了汽車連接器用銅帶的性能要求，介紹了多種高性能銅合金帶的性能，并給出了適合汽 車連接器各項性能要求的參考高性能銅合金。

汽車連接器用銅及銅合金帶必備性能

汽車連接器所需的性能包括高接觸力、位移形變小（下壓行程有限但需高接觸力）、折彎角度小（產品微型化）、交變應力不失效（高插拔次數）、較低的接觸阻抗、好散熱性及低溫升、持久的高接觸力/高溫環境下工作、符合環保標準。因此，這就要求銅及銅合金帶必須具備高屈服強度、高彈性模量、高導電率、優異的彎曲性能（低r/t）、優異的抗疲勞性能、高熱傳導系數、高抗應力松弛/抗高溫軟化性能、無環境有害物質 /ROHS 等性能，如圖1所示。

高性能銅合金?

銅易與其它元素形成銅合金，進而可以通過合金化的方式提高銅的各項性能，以滿足汽車連接器用銅合金帶的性能要求，如圖2所示。

圖2其它元素的添加對銅性能的影響目前根據汽車連接器對銅合金性能的要求，已開發出了多組、多種高性能合金供選擇。

如圖3所示的，中等強度、高導電性的STOL@95，中等強度、中等導電性的STOL@76M，高強度、中等導電性的STOL@94，中等強度、低導電性的CuSn8。

高性能銅及銅合金帶典型性能對比

1.彎曲性能

彎曲性能即材料承受彎曲載荷時的力學特性。銅及銅合金彎曲性能的優劣與連接器的可制造型、可靠性成正相關性。

本文中使用系數 R/t（彎曲半徑 / 帶厚度）評價銅及銅合金帶垂直于（good way）和平行于（bad way）軋制方向的彎曲性能，如圖4所示。

由圖 4 可知，雖然 C103 和 STOL80 的彎曲性 能比其它合金優異，但是強度卻低。而STOL76M、 STOL78、STOL95 和 CuSn5 不僅強度高，彎曲性能 也優良，符合汽車連接器用銅及銅合金帶對彎曲性能的要求。

2. 抗高溫軟化性能

抗高溫軟化性能即在高溫環境下，抵抗材料硬度（強度）降低的能力。汽車連接器的工作環境溫度，尤其是在發動機艙通常都在105℃以上，瞬時能夠達到幾百攝氏度。因此，這就要求汽車連接器用銅及銅合金帶具有優良的抗高溫軟化性能，否則在高溫環境下，銅及銅合金帶的強度（硬度）將會永久性地大幅度減少，進而降低連接器的可靠性和使用壽命。

本文中列舉了幾個典型銅及銅合金帶在 500℃ 下的抗高溫軟化性能，如圖 5 所示。

由圖5可知，在1h后，C103、CuZn10、CuSn5和 C425 硬度降低了50%以上，STOL94 降低了20%，STOL76M降低了10%，STOL80和STOL95硬度降低了10%以下。同時結合汽車連接器對強度（硬度）的要求，以上合金中STOL76M、STOL94和STOL95合金能夠滿足汽車連接器用銅及銅合金帶 對抗高溫軟化性能的要求。

3. 抗應力松弛性能

應力松弛即在維持恒定變形的材料中，應力會隨時間的增長及溫度的升高而減小的現象。通常通過材料在高溫下一段時間后（對于汽車連接器為1000h），其屈服強度仍能達到常溫下屈服強度的70%以上，以衡量該材料具有一定的抗應力松弛能力。

本文中列舉了幾個典型銅及銅合金帶在不同溫 度和不同時間下的抗應力松弛性能，如圖6和圖7所示。

由圖6和7可知，C110、CuSn4、CuSn5 和 CuZn10 最差，無法達到材料抗應力松弛的要求；STOL76M 次之 ；STOL95 的抗應力松弛性能最好。結合汽車連接器對其它性能的要求，STOL76M、STOL94和 STOL95 能夠滿足汽車連接器用銅及銅合金帶對抗應力松弛性能的要求。

4. 抗疲勞性能

疲勞強度即當載荷循環數達到一定次數時，試樣仍然不發生疲勞斷裂 , 此時對應的最大應力為材料的疲勞極限。

本文中列舉了幾個典型銅及銅合金帶在不同的彎曲次數下的疲勞極限強度，如圖8所示。

由圖8可知，STOL76M、STOL94 和STOL95在上百萬次的彎曲后，仍保持著較高的強度。

結論

隨著汽車對汽車連接器的要求越來越苛刻，在設計汽車連接器時，必須要考量材料性能、設計參數、工作環境和產品性能在整個產品生命周期中的相互關聯、 相互影響，從而取的設計的平衡點。因此，在設計選用 銅及銅合金帶階段，要根據汽車連接器的設計要求，同時結合銅及銅合金帶的性能，選擇合適的銅及銅合金帶。

本文根據汽車連接器對銅及銅合金銅帶性能要求，建議了適合汽車連接器各項性能要求的高性能銅合金，如表 1 所示。

編輯：黃飛