技術(shù)名稱：新型高性能銅鐵合金（CFA）制造工藝
所屬領(lǐng)域：材料科學(xué)
技術(shù)所在地：日本
- 技術(shù)背景 -
銅鐵合金 / Copper Ferro Alloy（CFA）具有非常優(yōu)秀的特性，因而引起了世界上很多關(guān)注和研究。研發(fā)至今，制造領(lǐng)域內(nèi)制造出有價(jià)值的銅鐵合金仍然非常困難。主要是因?yàn)殂~和鐵的特性差異大，鐵含量為2.5%以下的易固溶化，從而生成合金；而含量為3%以上的，不發(fā)生固溶化，但發(fā)生偏析生成的合金卻很難使用。
以前，利用各種金屬、合金、樹脂等材料組合才能得到所需特性，但是，現(xiàn)在CFA單獨(dú)的一種材料就具有多種特性。為了提高電磁波遮蔽效果，其代價(jià)太高；產(chǎn)品需要彈性，磨耗太高；有些產(chǎn)品具有導(dǎo)電性，但無堅(jiān)韌性。
為了更好地解決以上種種問題，團(tuán)隊(duì)運(yùn)用新開發(fā)的冶煉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了銅和鐵合金的產(chǎn)品化。聯(lián)系電話：135-0128-2025
- 技術(shù)原理 -
銅是導(dǎo)電性高，熱傳導(dǎo)性快的一種金屬。CFA是導(dǎo)電性高的銅和耐久性高的鐵合成的一種新型材料。
新素材CFA，銅和鐵所占的合金比率可以根據(jù)需要自由調(diào)整，成分比如表1所示。另外，也可以加工成多種多樣的產(chǎn)品，比如10u薄膜及0.1Ф線材等。這些產(chǎn)品不僅具有銅一樣的導(dǎo)電性、熱傳導(dǎo)性、延展性、彈性等特性，還具有鐵一樣的耐磨損性、引拉強(qiáng)度、硬度、磁性等特性。
表1 不同比例的CFA成分比重表
CFA的特性如下（CFA如圖2所示）：
1、電磁波屏蔽性；
2、彈性；
3、導(dǎo)電性及耐磨損性；
4、抗菌性。
圖2 CFA組成示意圖
不同比例的CFA拉伸強(qiáng)度和導(dǎo)電率的性能比較如圖3所示，銅鐵合金和石墨熱傳導(dǎo)率的比較如圖4 所示。
圖3 不同比例的CFA拉伸強(qiáng)度和導(dǎo)電率性能比較
圖4 銅鐵合金和石墨熱傳導(dǎo)率的比較
- 應(yīng)用影響 -
CFA除了上面說明的特性外，還具有其他金屬和合金所沒有的各種特性。CFA可以加工成棒、線材、 板、箔、粉末等各樣形態(tài)（各形態(tài)的產(chǎn)品圖如圖5所示）。作為新型材料，期待在各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 其中，箔的厚度為0.01mm，線材的厚度為0.035mm，粉末的粒徑為0.03mm。除此之外，以上數(shù)值還可以根據(jù)顧客的需要有所變動(dòng)。
圖5 各形態(tài)的產(chǎn)品外觀圖
銅鐵合金應(yīng)用范圍廣。對(duì)于船舶，銅鐵合金作為海底設(shè)備最為合適。(和海水關(guān)聯(lián)的設(shè)備，其主要 使用的金屬都是強(qiáng)度高的鐵和耐腐蝕的銅。然而，這兩金屬的接觸到目前為止使用的都是鉚釘、 凸緣等。對(duì)于這種問題，銅鐵合金的溶接棒可以解決。)
- 技術(shù)優(yōu)勢(shì) -
本產(chǎn)品具有以下優(yōu)勢(shì)：
1、與其它銅合金的不同之處有兩點(diǎn)：一是具有吸收電波的功能，二是電磁波屏蔽效果；
2、銅鐵合金的強(qiáng)度和導(dǎo)電率都很高，比原有的銅合金導(dǎo)電率高；
3、與鉻銅合金相比，銅鐵合金的耐磨性很高；
4、銅鐵合金可以讓不銹鋼和銅任意比例結(jié)合，開發(fā)成功的CSA合金，具有不銹鋼的耐腐蝕性和銅的特性（熱傳導(dǎo)、導(dǎo)電率、抗菌）以及電磁波的屏蔽和吸收效果；
5、比一般的金屬熱傳導(dǎo)性高，較強(qiáng)的硬度，適用于制作模具；
6、使用過程中不產(chǎn)生靜電與噪音，而且還防止產(chǎn)生火花；
7、因?yàn)楹辖鹪蠟殂~和鐵，所以在回收利用時(shí)不存在有害物質(zhì)；銅鐵的地下儲(chǔ)存量很大，不用為原料不足而擔(dān)心；
8、不受ROHS規(guī)定的限制（EEE中有害物質(zhì)使用的限制-Restriction of the use of Hazardous Substances in EEE ）；
9、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，銅鐵合金屬于CNT和石墨烯最合適的基本原材。
- 技術(shù)效果與指標(biāo) -
目前，本技術(shù)已通過中試，進(jìn)入生試階段，可以量產(chǎn)。
本技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)：銅和鐵的合金方法。
本項(xiàng)目知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況如下：
1、一項(xiàng)專利決定: 防止偽造變調(diào)用；
2、一項(xiàng)專利申請(qǐng): 屏蔽電磁波用銅鐵合金；
3、13項(xiàng)專利申請(qǐng)準(zhǔn)備完畢。
除了解決一般銅合金（鈹銅、磷青銅、白銅等）的四大缺點(diǎn)外，比如應(yīng)力腐蝕龜裂、劣化、彈性不足、導(dǎo)電性不強(qiáng)（18～20%程度），而CFA90（銅90%、鐵10%）的強(qiáng)度可達(dá)900N以上，導(dǎo)電率可達(dá)60%以上；本技術(shù)產(chǎn)品還具有使用年限長(zhǎng)、性能穩(wěn)定，可以生產(chǎn)成品等特性。
- 案例詳述 -
主要營(yíng)業(yè)現(xiàn)狀：
1、出口美國(guó)國(guó)家航空航天局(500kg/6個(gè)月)；
2、給日本Seiwa Elec銅鐵合金薄膜；
3、給日本村田町銅鐵合金薄膜(用途: RF cable/模具材料)；
4、給日本Hitachi Metal高強(qiáng)度金屬絲；
5、給日本Advanex供應(yīng)電極用銅鐵合金薄板；
6、給Audio Technica供應(yīng)部品用銅鐵合金薄板；
7、三星電子/LG伊諾特材料許可申請(qǐng)中；
8、日本豐田的要求事項(xiàng)：適用于ECU的100,000噸年生產(chǎn)量；
成功案例：
1、與美國(guó)航空宇宙局有供貨合同；
2、日本清和大學(xué)的電器產(chǎn)品認(rèn)證。
本技術(shù)的未來規(guī)劃：
1、大量生產(chǎn)母合金(Master Alloy)的工廠需設(shè)立在原材料(CFA)生產(chǎn)地，可降低成本(有銅礦山的 地區(qū)，可以實(shí)現(xiàn)母合金大量生產(chǎn)的地區(qū))。
- 適用對(duì)象 -
銅鐵合金（CFA 97.5, CFA 95, CFA 90 - CFA 10）應(yīng)用范圍廣，可應(yīng)用以下領(lǐng)域：
• 汽車、PC、 電氣電子機(jī)器、 產(chǎn)業(yè)機(jī)械、機(jī)器人控制設(shè)備
銅鐵合金可以很容易解決電動(dòng)汽車和電子設(shè)備因電磁場(chǎng)影響而產(chǎn)生的很多問題和故障；還可以制作電子回路，線束等等（如圖8所示）。
圖8 CFA的應(yīng)用一
• 醫(yī)療產(chǎn)業(yè)：醫(yī)藥機(jī)器、研究機(jī)關(guān)的電磁波屏蔽用，如圖9所示
圖9 CFA的應(yīng)用二
• 通信設(shè)備及各種電纜等，如圖10所示
圖10 CFA的應(yīng)用三
• 電磁波屏材料：電子配件的外殼、屏蔽室的壁材等，如圖11所示
圖11 CFA的應(yīng)用四
• 模具（金型）、銅和鐵的溶接棒、半導(dǎo)體關(guān)聯(lián)、電機(jī)關(guān)聯(lián)、汽車關(guān)聯(lián)等，如圖12所示
圖12 CFA的應(yīng)用五
