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第四章　接触弹片材料

铜合金在电气和电连接器上得到了很广泛的应用，其原因是由于它具有良好的传导性能、强度、成型性以及抗腐蚀性能。在本章中将从连接器使用者的观点，来对商业上可加以利用且其性能适合于运用在连接器上的合金进行其性能的对比。然而与连接器制造相关的重要性能也没有被忽略，因为它们同样也影响合金材料的选择。除了一些对连接器来说独特重要的方面，一般的关于铜合金的信息读者都可从参考目录1-4中得到指导。
如表4.1中所总结的，当选择合金材料时连接器产品的功能性需求如设计因素和材料性能之间的相互关系将会共同作用。合金的种类能满足产品的功能性需求以及其所分布的功能和如4.1部分中所总结的它们在碾磨过程中的总的方面。铜合金将会在4.2部分中由一般术语进行回顾，更专业的将会在4.3部分中的合金中另以叙述。

4.1 主要的铜连接器合金

4.1.1铜合金的制造

铜合金材料在运用于连接器的加工过程中，先是被加工成为薄片状的板材，然后切成条带形状以适应后面的冲压过程的需要。线材同样应用于连接器中，但是在端子组件和其它类型的连接器中这样的材料应用得很少。
图4.1描述了一个典型的薄板和条带铜合金的制造流程。此外在参考书目3中可以得到更详细的描述。合金线材以同样的方式制造但具有几个显著的特点：热挤压，轧制，和通过冲模的拉拔以改变热轧制和冷轧制在板材中的应用，以及退火处理过程经常用于这种产品。
溶炼和铸造
铜合金是最先用于可回收的商业应用的金属之一，这是因为工业上能用经济的办法将铜合金中的杂质维持在一个较低的水平。溶炼常用于电溶炉之中而少见于铜合金在真空和惰性气体下的溶炼和铸造过程中。碳层能提供一足够的保护。此外，利用真空或特殊的空气环境将会很大的增加合金制造的成本。
氢、氧和碳的污染影响由溶炼过程和热力学方法来平衡其溶炼层进行控制，其中氢能溶解于铜，氧能与铜和一些合金元素形成氧化物，而碳能与有碳化物组分的合金起反应。溶炼控制包括纯电解阴极铜和有选择的兼容合金碎屑。当一些纯组分如镍、锡、硅或起支配作用的合金如磷、铍、和铬合金组分增加时，都会引起合金成份改变。
板材锻造的制造过程是从不连续的铸造成大矩形横截面金属锭或薄铸片开始的。前述大金属锭的典型尺寸为约150毫米厚，300到900毫米宽，并且经过热轧制处理以有效的减少其厚度并消除在铸造过程中残余的铸造微片。另一种铸造方法是薄铸片(常用于窄条状铸造材料)，其典型的尺寸是约15毫米厚，150到450毫米宽，这些薄铸片将直接转到冷轧过程之中。选择条形铸造是基于经济上的考虑因素(热研磨需要较高的资金成本)以及合金的特性(一些铜合金不容易在热条件下工作)。
前述半连续且大的金属锭在铸造过程中垂直利用一个中空水冷的铜模，在开始时此铜模的下底部被封住。溶化的金属实际上并未象图4.1中所示的直接进入溶模。此溶化的金属通过一流槽及分配系统进入溶模，分配系统能通过一陶制阀系统控制金属的流量。底关闭部从溶模中降低，此时形成一稳定的固体外壳以容纳溶化的金属。铸造将继续进行直到一直冷(DC)金属锭形成以足够热轧制的长度。直冷(DC)金属锭处理的经济上的优点是几个金属锭可当溶炉中的溶化金属加入相邻的溶模时同时形成。此外接着通过热轧制在厚度方面的分离是一个快速有效的方法，尽管在轧制以前要经过重新加热。
水平方向进行的条状铸造将会产生呈盘旋状的薄片，此薄片的厚度是与冷轧中第一次分离的轧磨容易相配合的。薄片在制造中被切成盘旋状而不影响其铸造过程。铸造后的表面将会重新研磨加工以形成高的表面精度。锡青铜大多数情况下用于条状加工是因为其较差热环境下的工作性能，而黄铜可广泛用于热轧制中的大部分应用范围，一些合金制造商还将其用于条状铸造加工中。
热轧制直冷锭在几小时之内加热以用于特殊合金温度的需要，这样就能通过回动研磨将其从25～150毫米的厚度减少约10～25毫米。在热轧制中快速减少其厚度是可能的，因为其温度变化可使合金快速再结晶而不是硬化。典型的预热温度是从850到950℃。溶炉环境能有效的将氧化过程减小到中性的程度。此阶段形成的氧化物对其要求并不严格，因为现有的热轧制片将会在研磨中把表面氧化物及缺陷部清除。此外更重要的是热处理抹掉了纹理粗糙的铸造结构，这样就能达到均匀和较好的效果。
当热轧制完成后，而在水喷淬火及盘卷之前时轧薄片的温度大约在600℃左右。接着是用机械方法去除热轧制后的表面和边缘，此后合金片将要经过一系列的冷轧和退火处理以降低其表面粗糙度，其中退火处理能提高纹理的微观结构、促进其均匀性并得到所需的性能。

冷轧过程
经过制造商与一系列的轧制和退火加工相配合的冷磨处理之后将会得到一性能均匀和尺寸均匀重达1000公斤的盘卷片。分离轧制过程在处理中的厚度可利用前后安排的四高研磨(four-high mill)(其中两加工轧制由一大直径的回程轧制)，以及独立，回程研磨。非常普遍的是通过一系列的研磨后过程可以得到最后的厚度和性能(如已知的Sendzemir 研磨，其加工轧制是经过几组轧制实现的)大尺寸的厚度是通过接触计量器的盘旋长度来监测和控制，小尺寸的微观厚度是通过X-射线或伽玛射线来度量。线张力和轧制形状在轧制过程中可以调整以提供一均匀的条状尺寸。
退火冷轧可减少条状厚度面增加合金强度但同时也降低了其延展性。有效加工过程中的持续性需要在加工过程中的薄片在其中的几处通过退火处理娈软。退火过程中的变软驱动力是轧制变形过程中存储能量的释放。新的纹理是从变形纹理中成形的，并且其尺寸也同时增加。至新纹理处的延伸是允许增加的，因为在成型性和强度上需要更好的纹理微观结构，此延伸是由退火温度及持续时间的选择决定的。
铜合金的退火是在同一溶炉的不同盘旋片中进行的，其温度将保持几个小时当开放的盘旋薄片通过一退火溶炉(请参照图4.1)。每一退火方法都有其优点和局限。成批退火其侧重点在于加重的前末端处理厚度；通过镀层厚度处理的退火能达到更大的灵活性，并且每一种方法之间可以相互替换。
整炉退火处理是位于一可移动、类似锺形的内腔之中进行，且此内腔的下部封闭。在内腔的盘旋片是通过处于低氧和低湿度的氮或氮-氢成分的气体来防止其被氧化。而上述的气体在内腔快速循环。此内腔又被一更大的可移动的外部空腔所包围，以收容此加热源(燃烧气体或电加热)。内部锺形腔内的温度从250℃(一般用于纯粹的铜)到约650℃(用于一些铜合金)。表面质量是由被覆物所保持，而此被覆物可防止线圈之中包裹物的粘贴。残余的被覆物在之后的清除加工过程中将被去除。
合金线圈将在一到两个小时内达到均匀的温度，然后其设在一定温度并保持几个小时。通过去除了外层的容腔后退火的冷却速度将会加快。内部容腔及其内部的保护气体成分将一直保持到金属完全冷却，以避免其受到氧化。
线圈的连续退火可利用将薄片(sheet)通过溶炉而实现，此溶炉还包括有一燃烧室以通过直接接触来对金属进行加热。氧化可通过控制气体成分来减少。对如图4.1中所安排的垂直溶炉来说，板材通过一顶端封闭部进入加热区，并且其冷却是利用冲击气体在从下端封闭部退出前进行。板材在低于出口部的水中淬火。排列成一直线的酸清洗和研磨刷将会在板材被盘卷之前完成，而此过程位于溶炉线之末端。
氢气是从压缩的氨水中提炼出来的，它可与氮气混合在一起而不发生化学反应。使用这些干净气体的火炉除了可能水平放置并且具有更高的防止外面空气进入的密封装置外，具有与普通燃烧炉同样的特性，该火炉通常是在近似标准大气压下工作的。薄片 (sheet)被外部的热蒸馏瓶(retort)或者火炉内部自配的电加热组件加热升温。薄片(sheet)在进入大气前被喷出的气体冷却。
在退火过程中，铜合金氧化被减少到了最低点，但是它是不能完全避免的。氧化的程度及形成的氧化物的耐火性依赖于合金组成成分同保护气体发生氧化反应的活性。非合金的铜和黄铜抗氧化能力相对强一些，因为退火温度低并且由于热力学原因，残余的氧化物及用于降低气压的露点形成控制要求是适度的。合金氧化物具有很活泼的元素，如金皮或铝，在商业许可的环境中不能逃避被氧化。酸浸(Acid pickling)(包括稀释的可与过氧化氢反应而生成更具腐蚀性物质的硫酸)和研磨刷及抛光被广泛地应用于确保不会引起印刷工具不可接受的磨损的高质量表面和材料。
后处理合金型材制造的最后工艺－退火是相当关键的，因为这一步形成了一种材料以达到需要的性质。进行后续退火处理材料的厚度依赖于硬化合金以达到所需的强度或生成调剂的冷轧的次数。本节后续部分提供了冷轧选定合金的例子。为了提高合金材料的性能或降低内部残渣的弹性伸缩率，材料治炼过程常包括低温退火工艺。
为了消除片状材料的弯曲或提高其整个面板的平整度，片状材料可能在最后工序被拉紧抚平。拉紧抚平包括整块材料向相反方向顺序弯曲，啮全碾平，片状料板在拉力作用下同时保持平整。内部纲孔的数量在条料宽度各段会有所变化。来于内部纺织翻转和拉伸的反向弯曲的联合效应引起片状材料塑性变形并局部形成更好的配合邻接区域。片状材料中心处更多的塑性变形导致消除由转曲遗留的长边缘的皱形。延长边缘的水平装置用作消除中等宽度的弯曲。弯曲生产过程被设计来生产可能的最平的长条材料，该材料仅用于必要的更重要的场合。
被加工成宽度介于250mm至800mm的薄料最终要用装在合适位置的转刀将之切开并压在冲模宽度。最终冲压件被象包扎薄饼似地轻轻地包装以便于运输。

4.1.2标准的规定(standard designations)

合金组成.
合金元素的种类、浓度及其加入治炼过程的影响控制着铜合金的强度。合金强度值可通过几种途径来提高，这依赖于合金所包括的关键元素类型。由溶液的原子尺寸不同于铜原子尺寸的合金元素引起的不适当的张力和来源于凝结物的张力(strain fields)代表了两种提高合金强度的途径。固溶合金及凝结强化合金在用作连接器的合金中占大部分。二次散布合金的颗粒，比后者粗糙，代表了又一种高强度合金的来源。这些粒子有助于提高冷轧的强度效应。用于提高铜合金强度的机械治炼在本章的后续部分详细描述。
铜合金是根据其包含的重要合金构成物来分类的，因为这些重要的合金构成物对合金的性能有很大的影响。这些合金构成物包括含锌的黄铜；含镍，铝或硅的青铜；含不同数量锡的黄铜及镍与其它元素(如锌，硅及锡等)的组合物。表4.2列出了连接器上应用的几种主要的铜合金，该表还列出了这些合金名义上的组成物和北美用于区分这些合金的统一数字系统(UNS)的代号。每组中决定强度的主要元素都被列于表4.2中并用来标识合金的类型。
在统一数字系统(UNS)中，每一组的铜合金都用字母C开头，其后跟着5位数字(包括以铜或黄铜开头的3位数字系统)。通常只采用前3位或4位数字。(当尾部数字是零时，常将之省略以帮助铜合金的识别。)
统一数字系统(UNS)标准中，第一位数字介于1到9之间，并且数字1到7表示可锻铜合金(第一位数字8和9表示合金铸件)。非合金铜和高铜合金(含铜量至少在90.6%以上)被归入C1xxxx系列的一组。铜锌合金列于其后(C2xxxx系列)，以下依次是锡黄铜(C4xxxx系列)、锡青铜(C5xxxx系列)、铝或硅铜合金(C6xxxx系列)和镍铜合金(C7xxxx系列)等。后面紧跟的数字用来区别每组中的不同组成成分，如C23000和C26000分别代表含10%或30%锌的铜合金。表4.2省略的部分是几组含铅的合金型号，如含铅青铜C3xx系列，因为这些类型通常用于机械部分(杆状物和条状物)，而在连接器上用得较少。
调制回火　铜合金调剂的命名系统是由ASTM定义的，推荐的应用型号是B601。该系统是为了取代原有述语，即半硬性、弹性等，但是现在新旧命名同时存在。表4.3总述了用于铜合金(不论产品形式)的退火环境。
用作特殊合金的调剂是通过回火冷作硬化或特殊热处理等联合效应而生产的得到的。调剂是用拉伸强度和延伸率或者屈服强度来描述的，这些都是用扭转的方向来测量的。溶液强化合金和二次散布强化合金是由特殊合金的厚度通过在“准备加镀层”的回火环境(参考4.1.1节)冷弯曲而制得的。固溶强化合金和二次散布强化合金，将在4.1.3节描述，通常是用前述方法来说明的，然而，屈服强度常用于凝结强化合金。
金属是由许多微小颗粒组成的 (polycrystalline)，其中单个微小颗粒可以想象为泡沫。微小颗粒的平均直径被测量为介于沿着置放在穿过样品部分的冶金光泽上的随意分布边界的截距。微小颗粒在回火环境有等量退化 (equiaxed)的趋势，在冷轧回火环境中有延伸的趋势。微小颗粒的尺寸在某些场合被详细地加以说明，这已成为铜合金的习知记录。典型的铜合金微小颗粒直径介于5到25微米之间，包括在某些特殊情况下产生的优质颗粒和劣质颗粒。

4.1.3合金种类及其治炼技术

合金也根据其比纯铜更可靠的占优的冶金学机械特性在表4.2中进行分组。而且，每种合金不同地反应了制造某种特性(该特性能区别该合金)的化合物的过程。
铜合金占优的冶金强化机理包括固体溶解强化、二次散布强化和凝结强化等。一些合金通过多种途径化合强化。固体溶解合金指那些主要被广泛地溶解于合金里的元素强化的合金。当某一合金元素超出溶解极限时便产生了尺寸由粗糙(1微米以上)到中等大小(几十分之一微米)再到很细(几百分之一微米)的第二阶段的粒子。提高强度的最大功臣是尺寸为亚微米的细小颗粒。最大的颗粒一般来源于铸件。具有中等尺寸的颗粒来源于热机械过程。二次散布强化合金包括通过增加冷加工效应来提高强度的中等尺寸颗粒。凝结强化合金把其强度归功于由促进其形成的热处理特殊顺序生成的细小颗粒的特性。
固体溶解合金．含有锌，锡，硅，铝及镍的铜合金构成了大多数商业上的固体溶解强化合金。这些合金主要另外由一到二种元素组成。锡，硅和铝等额外元素提供了最大的强度。锌和镍必须加入比锡和硅更多的剂量以达到相同的强化功效，但它们有合金中也具有更大的溶解度。经过固体溶解强化的合金具有与铜相同的原子晶体结构并且当对某部分进行微观分析时会发现其呈现单一阶段微观结构。
把固体溶解合金象典型的冲压那样变成片状的碾磨过程包括重复多次的受控冷压过程和热压或铸造环境的回火过程。图4.2举例说明了由a read-to-finish的回火环境得到的固体溶解合金的典型冷压弯曲过程(该图描述了C260，一种含30%锌的黄铜合金)。这些弯曲用作定义在制造合金调剂中所需的弯曲强度值。就象厚度减小延伸性下降一样，冷压增加了合金的强度但也会伴随着更低的延展性。

单独的固体溶解合金元素的强度增加主要包括三个重要因素：
1. 由加入元素的原子半径与铜原子半径不合适和相对铜的电子结合（原子价）引起的强度提高效应；
2. 合金元素溶解的多少及
3. 其对从冷压操作到最终回火条件的冷作硬化率的影响。图4.3列出了三种商业合金中的锌和锡对合金强度的单独影响。这些合金包括含10%铜的锌黄铜器(C220)和含5%铜及8%锡的青铜各为(C510和C521)，该合金常与非合金铜(C110)作比较。如果在回火和冷作硬化条件下对含5%铜的合金和含8%锡的合金作比较就会发现两者的强度比含10%锌的合金的强度提高的多得多。如果根据每种合金中合金元素的百分比含量来作比较，就会发现各种合金的强化效应具有更大的差异（由于更厚的锡比锌含有更低的原子百分比）。
图4.3显示，若达到相同的强度，8％锡合金所要求的冷轧次数较少。拉伸度及可成型性等其它方面因此随强化合金在高强度时更加可靠。因为铜合金需要更多次的冷轧，所以对锡-铜合金而言，冷轧铜达到相同的强度，其可成型性更差。各种合金各自的可成型性将在本章后面讨论。
固溶合金中的合金元素引入了其它替换性特性。其中商业性合金的导电性只有非合金铜的一半，更多关于合金处理对导电性影响的说明将在第4.2.1节讨论，对抗腐蚀性的影响将在4.2.5节将论。
通常来讲，固溶合金在中等强度作用下的可成型性较好，对腐蚀及导电性有不同程度的替换。与固溶合金形成竞争的是二次散布合金（dispersed second-phase alloy），它在中等强度作用下能够提供更好的导电性，并且凝结强化合金在导电性、强度及成型性有更好的结合。
二次散布合金该组合金通过加强对亚微米粒子而不是粒子冷处理的反应而具有更优的强度。冷处理会在包含有一定比例拉伸力的金属结构内部产生线性分离（linear defects）。相同数量的二次散布合金粒子与普通固溶强化合金（solid solution-strengthened alloy）粒子相比，二次散布合金粒子会促进更多欠缺的产生。因运行而产生的欠缺越多，通过它们间相互干扰所产生的连续变形抵抗力就越大，即增加了它们的强度。
二次散布强化对提高强度的作用是因为热加工过程而不是来自于铸造过程。选定可使合金元素形成固溶合金的临界退火温度，失去退火条件（strip annealing conditions）也须调整到不再溶化已处理合金元素而可以再结晶，尽管该退火方式也能用于再溶化所需要的合金元素。
对固溶合金而言，传送原料带的回火度由冷轧通过对经过退火的准备镀层的量的控制而得到。二次散布粒子同时也通过延迟粒子在退火过程中的增长而精炼微粒构造，因此而促进合金的强度及经常促进其可成型性。
图4.4显示了两种不同二次散布铜合金工件的硬化曲线。一种主要包含2.3%的铁及数量更少的磷和锌，而另一种包含了22%的锌以及更少的铝和钴（C688）。铜铁合金成份超过了铁在铜中的溶解度，且在退火过程中形成铁粒子。这些分散粒子的主要影响是提高经冷处理后的铜合金矩阵的强度。该影响通过比较C194与非铜合金C110的冷轧曲线而更加明显。大约不到0.01%的铁保留在固溶合金中，这些散布的铁粒子减小了铜的导电性。
铜-22%的锌铜（C688）含有钴-铝金属间化合散布阶段，该过程对精炼粒子到10μm以下尤其有效。相反，10到25μm的粒子是典型的第一阶段，固溶合金。零件的硬化率也固有意地加入C688粒子而得到提高。C688与锌铜二元合金及相同数量的锌（C240）的曲线比较说明了这个效果（图4.4）。对相关的那些经单独溶解而强化的二次散布合金而言，较少冷处理零件通常需要达到相同的强度，因此，二次散布合金在相对强度下通常更容易成形。
二次散布合金可提供很宽的导电率范围（请参阅第4.4.1节）。C688与该组其它合金相比其导电率更低，尽管其硬度很高。散布保持在铜基材合金中的铝与钴说明了为什么合金的导电率较低。从该组合金中同时将较好的成型性与适当的高强度结合起来是可行的，它们性能的结合接近于凝结强化合金的这些特性。
凝结强化合金可以在凝结强化合金中得到提高的过于精炼的二次散布粒子通过阻止线性原子的分离运动而直接影响合金强度（对经强化了的冷处理零件中的二次散布合金的主要影响）。它们的封闭空间，有时通过可伸缩的不适当扩大阻止产生塑形的影响范围弹性区域的辅助，对它们的强化效果是有影响的。这种不适当的弹性源于铜与合金元素之间原子大小的不同，因为后者原子簇在以铜原子为主的合金原子矩阵中形成了粒子。
仅仅有一小部分铜合金可以得到凝结强化。它们与其它合金相比突出的特性在于：在温升时合金元素的高溶解性，及低温热处理时更低的溶解性。通过持续的热处理充分利用它们的双重溶解特性，设计这些合金进程发展更精细的二次散布合金。因此，处理过程在相对的高温下通常包含料带退火，并伴随快速冷却，以尽可能地溶解溶合。该处理以后，通过低温且更长时间的临界退火（或增加处理）产生所需要的精炼凝结粒子分布。
商业上重要的凝结强化合金是与金皮或铭元素，或双层镍与银或锡，或铅的合金。尽管数量很少，凝结强化合金在要求更多的电连接器应用上仍是一组重要的合金，优良的成型性、对高温下伸缩的高抵抗力、以及良好的抗腐蚀性是该组合金的特殊性质，而导电性则可以从相对较低，与最强的铍铜相比，到适当较高的数值，与铜铭合金相比。

凝结强化（或提高寿命）处理可以通过电连接器的加工或通过合金的研磨进行。决定选择一种或是另一种取决于商业上对强度及冲压成型性这种特殊的热处理加工性能，及与室内执行该最后强化处理相关的成本对研磨处理合金的更高成本的要求。通过优化的处理溶液加上冷却条件可以得到最高的可能强度。其成型性随强化处理强度的增加而降低。因而，大多数对几何形状有要求的部件在材料处理前预先成形。凝结硬化处理前后的屈服强度如图4.5所示。冷轧回火热处理，而不仅仅是溶解处理，导致最后合金强度的增加。导电性及强度随铜原子矩阵在合金成份中因二次强化铍化物的形成而逐渐衰竭。
但更经常的是，凝结硬化处理过程通过料带加工作为最后的制程，在该状况下材料是指研磨硬化材料。这些研磨处理的回火在强度与成型性之间形成一种平衡；合金典型地被处理为在最高强度以下从而提供比完全凝结强化条件下更好的成型性。图4.5所示的这种研磨硬化回火显示了与合理有用的成型性的关系。
通过研磨硬化回火（mill hardened tempers）有两个优点：（1）潜在降低加工成本及（2）更好控制尺寸（dimension）。热处理过程中没有氧化物移动，附加的操作及挑选酸性物质处理即可以避免。在凝结过程中特定的体积变化可能改变尺寸。成形部件上残余的压力促进凝结反应的进行，同时拉力促进凝结产生的体积膨胀。这种影响在商业上通过对热处理时部件的压迫，或成型可补偿预期变形的尺寸而得到控制。大多数凝结强化合金，包括金皮铜和铜-镍基材合金，因为该理由而经常利用研磨硬化条件下（mill-hardened condition）。

4.2电连接器合金性能

4.2.1合金的选择因素

材料性能与电连接器的功能性要求间的关系可参阅表4.1所总结。大多数重要材料与功能相关的性能包括导电率、强度及伸缩系数。通过减少接触压力（伸缩现象）和抗腐蚀力来影响可靠性。可成型性及尺寸控制影响满足电连接器产品功能性需要合金的机械加工可靠进行的能力。
与导电性有关的决定性因素是电连接器是试图传输电流（通常几十安培）还是试图传输电信号（通常1安培以下）。正如所预测的，高导电率合金更有利于电能传输应用以避免产生大量的焦耳热，但在电压必须受预定的电路损耗时，它们可能对信号传输更为有利。
合金产生的强度及伸缩系数决定了电连接器配合时接触弹片的接触正压力。经常，对提高接触压力的有效性压力可通过变曲得到。从弹性臂端子（见第6.3.1节）得到的正压力（Fn）的关系可表示为：
　　Fn=αmodulus×deflection×αstress　　（4.1）
几何上因素（如梁的宽度、厚度、及长度）使该等式最终成立。弯曲伸缩系数可遵循胡克定理提供的悬臂弹性而用于决定接触压力（这就是说，所加的弯曲压力不能超过比例限度）。该比例限度随着其它屈服强度的增加而倾向于增加，并因此受合金及其过程影响。因而，在给定材料厚度的情况下，高强度合金通常能提供更高的接触压力。施加压力超过其弹性限度会导致微结构的变形。最终结果是如果弹性移动仅仅通过伸缩应力产生则接触压力小于将要达到的（最大接触压力）。
连接器的可靠性需要连接器处于工作状态过程中，接触压力保持稳定，或至少不会低于所允许的极限值。当接触弹片处于长期的应力状态下时，即使应力是在弹性范围以内，微量塑性变形依然会发生。一些初始的弹性应力和张力可以被塑性变形所取代，这样会导致接触力减小。(一种解释为应力释放的现象)。冶金过程中的微塑性变形是受温度影响的，并且，当工作温度处于80－100℃时铜合金的微塑性变形会变得很明显。某些合金对温度的影响具有较高的抵抗力。多个连接器并联时，接触力的稳定性明显增加。为了让插入力处于一个合理的水平中，接触力可以被设计得接近于允许的极限值，这是为了保持可靠的电性连续性。然而，这种情况下的工作过程中，初始力的降低必须保持在范围允许的最小值。
对于可靠的连接器性能还需要满足一个额外的要求，那就是其合金的成份必须能够防止在工作环境中受到的化学腐蚀。如有必要，铜合金会镀上一层金属以增加对受污染的空气及化学物质的抵抗能力。
折弯加工是连接器成型过程中最常见的工步。端子料带材料存在一个在加工过程中不至于断裂的极限范围，该极限是选择端子合金及其回火方式的关键之一。在某些连接器的组成部分要防止伴随成型加工所生成的不规则的粗糙部的产生。如果镀层出现很明显的起皱现象，就会影响表层金属的连续性，但不至于一起基材铜合金的破损，所以这种起皱现象在连接器的特定部位上发生或许是可取的。
同样与成型加工相关的是对受成型过程或成型后热处理过程弹性回复影响的尺寸的控制。这可依照经验或者由铜合金料带供货商所提供的信息来调整治具，以实现对尺寸的控制。
在以下的章节里，将选择性的讨论合金的性质，尤其是前文所提到的对连接器性能很重要的性质。首先要讨论的是最具有区别特性的合金传导率及其强度。一般来讲，强度越高的合金其传导率越低。

4.2.2 传导率/焦耳热

铜合金的电性传导率是以一种独特的方式即占纯铜标准(International Annealed Copper Standard， IACS)的百分比来描述。在早于一个世纪以前当纯铜标准刚建立时，IACS百分数值是用来表示纯铜的纯度。随着冶金技术的进步，开发出许多具有商业价值的具有更高传导率的铜合金。C110的IACS百分比值为101，它是商业纯铜。纯度测量的基本原理是先测出其电阻率再经由除以172.4从微殴转换成IACS百分比值。连接器用的铜合金其电性传导率IACS值一般在5～95％范围内。IACS值小于30％的铜合金其传导率适合于信号及小电流传输的连接器。以传输电力为主的连接器其IACS值一般要超过70％。表4.4中列出了常用的连接器合金的传导率数值。与稳定的溶液相比，合金的传导率会随着各种其它金属成份的减少而增加。插图4.6描绘了向稳定溶液中分别加入镍、锡、锌三中杂质后所得不同传导率的曲线。每组合金曲线体现了相应商业合金的最小传导率主要取决于合金中的主要合金成份（当然亦包括含量较少的一些杂质元素）。某些元素如锡和镍的存在会使传导率大为降低。锌杂质对合金传导率的影响不是很明显。经完全退火处理的合金其电性传导率亦会降低，但这种影响较小（IACS值在2～3％范围内的较为典型），而经回火处理的合金其电性传导率受到的影响明显得多。
溶解元素的凝结会导致较高的传导率（如合金中镍与硅结合形成的硅溶液，铁从铜－铁合金中结晶出来）。插图4.7将连接器合金按照传导率（或强度）分类描述，同时也显示了这些合金各自的增加强度的不同方法。
铜合金的电性传导率及热传导率之间是通过LORENZ法则联系起来的，如插图4.8示。该法则从所建立的超导体金属模型上获得，它指出电性传导率与热传导率之间通过LORENZ系数相互联系。有了这一法则，合金的热传导率就可以通过测量电性传导率或电阻率而方便地得到。
在室温环境中，低的电性传导率对应于低的热传导率。可以推理得出，奥姆加热器用低电性传导率的合金作成，当给其加入较大电流时，由于其热传导率亦较小热量不易散发而产生大量热能。对于具有相同传导率及相关基本组成成份的合金来说，各成份的比例关系十分重要。
LORENZ系数与温度有关，而且各种合金成份的电传导率和热传导率与温度变化的关系不完全一致。举个例子说明，不含合金成份的铜，当温度升高时，其电性传导率比热传导率要降低得多得多，而对于铜的合金成份，其电性传导率随温度升高而降低的同时，某些热传导率却会随温度的升高而升高，LORENZ系数可在10～20％的精度范围内将热传导率从电性传导率（或电阻率）中区别出来。

4.2.3 强度

延展特性，包括屈服强度及弹性系数，作为区分各种合金成份的一种尺度而应用于特殊连接器的设计当中。由于连接器常见的应力形式为弯应力，因此弯曲应力也要作为合金的一种机械特性而附加考虑。拉伸及弯曲应力特性是合金加工中十分重要的考考虑因素。各种各样铜合金的弹性系数均有略微不同，弹性的恒定并不是取决于各合金自身受到加工过程的影响，而是由其材料形成时结晶组织所固定的弹性系数来决定的。
拉伸强度按照拉伸特性所选择的连接器用合金按照其相关电性传导率列示于图4.7。图中多数结晶合金均运用回火工艺而获得380～700MPA的拉伸强度，其传导率一般低于35％IACS，而较为离散的合金其传导率却较大，一般在50％IACS以上，其强度只比那些集中点代表的合金略低。凝结强化合金和与其具有相同传导率的溶液强化合金相比其具有最高的强度，和二次散布合金相比具有较高的强度但是传导率较低。
弯曲强度/接触压力对于最初的材料选择和对它们从供货商得来的规格，可延展性能是足够的。然而，弹性端子常常是悬臂梁，所以(and)弯曲应力—应变特性基本上是适用的。依靠材料性能上的限制是否被超出，或者当使用错误的应力应变数据时，接触压力可能被错误地预测。
如图4.9所示的青铜在接触弹片 (contact spring) 受压超过了性能极限时的拉伸、压缩和弯曲应力应变曲线。这些曲线的限制(Dert-ermination)在合适的指定的ASTM方法下会被覆盖。弯曲包括暴露表面的拉伸和压缩特性，并且这些特性间不存在必然性的对应关系。因此，弯曲应力应变曲线将对在缺少拉伸和压缩数据时接触压力的预测会更有益。如例子C260所示的那样，压缩曲线在强度上比拉伸曲线更高，但这个相对的顺序不能被认为是一般性的。
而且，对于冷轧制材料的管理，弯曲歪斜反应常常是相当直接的。如图4.9也表明了C260的各向异性。当弹性端子组件被对齐普通(或垂直)长条(strip’s)旋转方向时，可以期待从合金中得到更高的接触压力。而且在垂直方向上，拉伸曲线比压缩曲线更高，在横向方向上则刚好相反。长条在横向和纵向上的相对强度也由合金与制程所控制。
弹性系数合金化处理和加工过程只是稍微会影响铜合金的拉伸与压缩弹性性能。手册中的弹性系数的数值范围是在高铜合金和锌黄铜直到C230上加压117MPa，和在C260与锡青铜上加压110MPa所得到的。例如对于镍银合金和C725加压124-138MPa，含镍合金比后者具有更高一点的弹性系数。低硬度合金也具有比其它合金更高的弹性系数，即对于老化回火的铍铜和C7205具有131-138MPa的值。

制程在两方面影响弹性系数。冷轧制回火的稳定韧化依靠合金和回火，易于增加弹性系数5-7MPa。制程也改变了弹性性能的方向。弹性常数直接是铜合金之类原料的三次方，不象导电率只是平方。例如C7025有经向和纬向上分别具有131MPa和140MPa的弹性系数。

4.2.4应力松弛/接触压力稳定性

对于连接器可靠性能的关键是当它在工作时，它保持电性导通(transparent)。然而，当受拉伸应力时，来源于在弹性端子原料里多微孔性的接触压力的降低最终可能导致不可接受的接触阻抗。因为发生多微孔性的制程是由于受热引发的，所以高耐用温度导致它们发生不同程度的变化，这依靠于合金和它如何制成。
如果端子初始变形超出了弹性变化范围，那么伴随任意的原料畸变，接触压力在第一次插入后迅速的发展取决于弹性端子的弹性回复。当使用时，弹性变形随弹性原料依靠时间和温度的多孔性畸变会部分被回复，从弹性变形到塑性变形的变化结果会降低接触压力。这种变化称之为应力松弛，它随温度的增加而增加。然而应力松弛不同于发生在固定不变的端子弹片上的随时间变化而应力降低的现象，而应下意识地联系到在装配载荷下随时间变化而引起的几何形状的变化(应变)。
许多合金在室温条件和微小温度变化情况下有足够的实用性，但当工作温度增加到80--100度时，表中可利用的合金性能会受到更大的限制。应力松弛的阻抗会受固溶合金元素和其它对金属上微量塑性畸变的阻碍而变化，比如细微的二次散布合金颗粒和凝结合金颗粒。
检测不同铜合金的相对应力松弛的阻抗常常是在悬臂弯曲中进行的，最初是在检测设备中施加50%到100%的屈服强度压力。按最初在制订的持续曝光条件下保持的弹性应力的百分比数来指定稳定性标准。C510的应力松弛性能如图4.10所示。当以对数坐标来描述时，应力保持数据是线性对应的。这个线性特性允许用推断法去预测更长远的性能。检测常常持续充足时间以确保应力松弛特性保持线性或者包括任意可能发生的直线斜率的变化。
图4.10中的例子也表明冷工作的数量常用在取得强度上的影响稳定性(更大强度的回过火的H08的稳定性比H02要低)。在某些场合，因为具有更好的长期稳定性，低温回火能在端子上提供更高的承载能力，甚至低温回火能使应力低于开始状态。同时也应该注意到其强度明显低于初始状态，在第一小时内，初值下降得很快也表明了这一点。
应力松弛特性也可通过最初在漫延-破裂上发展起来的雷斯密尔方法而得出。这种方法需要在大范围内的雷斯密尔参数来决定。该参数被用来限制一个控制曲线，从而估计保持在任意时间和温度组合条件下的压力。该方法的一个缺点是假设了简单机理反映了在一个决定参数的温度范围里的应力松弛。因此，从这种方法中可能得出错误的结论；由于应力松弛特性受温度影响，是以该方法的另一缺点仍在争论之中。
低温热处理能提升应力松弛阻抗。这种处理主要目的是用来有效避免强度的改变，就象在调质退火的轧制H08的回火而产生HR08一样。稳定性也能是具有方向性的，随横向和纵向的性能不同而在退火中变得更明显，或经冷加工而使该差异更为明显。
在某些特定的温度下，一些合金元素能比其它元素更具有影响力。这种影响的层次相关于同样的因素，即列在前面由溶解元素加强的因素。锡在增加了基体百分比后有额外的超过锌的对应力松弛的影响力。如图4.11所示，一种含锡8%的青铜合金(C521)比含锡30%的青黄铜(C260)具有更大的应力松弛阻抗。同时要注意到锡青铜具有更高的硬度(730MPa的屈服强度--H08)相对于C260黄铜(590MPa的屈服强度--H08)。
由不同合金元素所提供的温度稳定性也不同。锡青铜能比锌青铜用在更高温度的场合。如图4.11所示，C260处在边缘，因为保持在1000小时(折合5周的使用时间)后，只有低于75%的应力存在。青铜在使用温度上受到限制，不得超过75至100度，而锡青铜和锡黄铜可达125度。一些散布层次的高强度合金比黄铜具有更好的稳定性，如图4.12所示，但C151是例外的。
在从中温(105-125度)到高温(150-175度)的最大的应力松弛阻抗对于结晶合金是可利用的。以150度调质退火的锡青铜与铍铜的比较来看表明了这种影响(如图4.13所示)。两种所示的回火合金都具有相近的导电率。

4.2.5 成型性

对于选择合金材料重要的是在冲压成型过程中能够获得所需要的几何形状的能力。按治具的半径弯曲90度或是更大的角度，也同时降低厚度来帮助弯曲定位，都是连接器冲制上常用的。当合金充分退火后，绝大多数成形是可利用的，但在此条件下，强度会降低。固体溶液的冷轧制和散粒硬质合金增加了强度，但却消耗了成型性能。铸造方式有效地改变了回火性能，这可能由于它造成的加工硬化而损害了成型性能，或者由于其厚度降低而导致有助于成形。
在它们制程中的大量的冷加工所发展起来的更高强度的回火结构也可能在一个方向上比在另一个方向上表现出更好的成型性能。当可能时，最大的成形能力出现在弯曲轴线垂直于卷曲方向。这个方向是首选的，因为它常常比另一方向的回火能具有更好的成型性。在这个方向上的成形称之为径向的，因为它指出了随弯曲的进行金属流动的方向。对应到平行于轧制方向的弯曲轴线的成形则称之为纬向的。纬向弯曲上最小的可接受半径能比经向上更大，特别对于高温回火的固溶合金和散布强化合金。在连接器壳体部分中的90度的弯曲常常朝向窄条导向以利用纵向的成型性。窄条能形成而不产生裂缝的冲模最小范围为由设计者和制造商所共同支持的合金窄条所定义，其中的裂缝定义为一不可接受的粗糙表面。材料的工作性能可以从弯曲的最小弯曲半径(MBR)而得知，由窄条厚度(t)所分割。较小的MBR/t值表明有较好的成型性。

图表4.5中总结了所选择合金的相关成型性。此图表表明了名义上可拉伸强度其其每一合金可接受的最小弯曲(MBR/t value)在其纵向上和横向上从1到1.5。在冲压工具中的实际性能与此有些不同。此图表中所示的强度在纵向上较高，这样与通常此方向上的成型性较好是一致的。此图表同样表明了铜合金的一个与其独立的强度来源相关的总趋势。此固体溶解强化合金可提供一较高的强度，从而能使规定的最小成型性比固溶合金以及散布强化合金要小，因为此成形过程与其冷工作下性能的相关性很小。与此相似，在一组固溶合金中，如C521，其溶解强度为8%时能提供比C511更高的强度，而C511只有C521含有锡的一半(4%)。同样地分布强度合金有比纯铜高得多的强度。
不要忽略在固体溶液中的合金元素其强度可在传导过程中得到增加。凝结强化合金能提供较高的传导性且与其它类型的合金相比在高强度下有更好的成型性。灵活性可从铜模的溶液强化的联合中得到，而此铜模与冷加工和沉积变硬结果将导致强度、研磨过程中的成型性之间的独特的平衡。此平衡也在图表4.5中得到反映。

4.2.6 抗腐蚀性

铜合金通常对化学侵袭有较强的抵抗力，所以好经常在没有保护镀层的情况下使用。当在苛刻的环境下使用时，如自动化应用中，铜合金通常在其表面上镀一层锡或锡料以提高对腐蚀的抵抗能力。在这些实例中，锡或锡料镀层也用于接触镀层表面。铜合金在其它的应用性能中所覆盖的东西更为详细。
作为连接器应用的一个重要性能，是其局部微观结构的压力腐蚀。可以将其描述为腐蚀性的环境和高弹性的外部拉压力，将导致对其的裂缝产生和最终失效。此压力的存在有一外部根源，如产生于连接器配合过程中，以及内部根源(如来自保持导引线的成形及弯曲的残余应力。)局部失效模式将在其作用显现于表面时被觉察到，并且其没有显著的塑性变形。此裂缝路径位于微粒之间(其可相互作用)，而裂缝可通过纹理结构进行传播。此裂缝可通过合金与媒介进行传播漫延。
要出现压力腐蚀就必须有如下三个条件的存在：
1. 合金必须易受到压力腐蚀的影响。
2. 其工作环境使得此特定的合金易受影响。
3. 拉伸力的存在。
此相关的几种合金对用于连接器的可接受性如图表4.6中所总结。此指数用于在不同环境下整合其性能的分类。这些工作环境的范围从轻-中等的工业环境到航海的条件以及最恶劣的暴露于潮湿的氨气中的条件下。此指数成线性分布从0到1000。
最易受保护的金属包括锌，C260包含有30%的锌是最易受保护。其作用是产生限制以达到一个良性的环境。而如只含有15%锌的C230以及含有仅仅较低锌和附加的镍(如C770)，其可显著的增加对压力腐蚀的低抗能力。锡-青铜，镍-硅和铍-铜合金都是具有较好的抗腐蚀能力的铜合金。铜-镍合金和高铜合金对化学侵袭产生的裂缝将有很重要的保护作用。

4.2.7 可焊性

大多数铜合金能被锡、锡－铅合金、以及其它不同的常用于低温合金的焊料焊接而用于电气和电子应用。从比率图系统中此相关的可焊接能力表明，对一特定的流量来说其概括了锡和焊料层的性能特性，并且与相关的容量可消除任何位于材料上的污垢。
内在的焊接性能通常由可视的样品检查来决定(经过军方标准和美国材料实验协会规定)，其通常是溶化并浸入焊料之中经过一特定的时间。一级品为完全被焊料所浸湿，而三级品的焊接性为只有50%的被浸湿(残余物显示在焊接薄膜上有铜-锡合金的金属间化合物的产生)。焊接性能在三级以上或更好的合金适用于大多数的连接器应用。电子应用中溶剂的侵入其范围从适度的树脂(如R型)到逐渐具有活性(如RMA型)。与我们所期望的一样侵入更多的焊料将会导致更好的焊接性能级别。
表4.7显示了当使用一种中等活性的助溶剂时所选合金固有的可焊性。大多数电连接器合金都具有1至2等级的可焊性黄铜的可焊性比其它合金差。在可焊性要求很高时，具有第3等级可焊性的材料是通过在镀锡或焊剂的条件下获得的而不是在溶化的焊剂里加入助溶剂而制得。
锡和焊剂铸成品被应用于铜合金条以确保由该材料制造的成品具有良好的可焊性并保持相当时间及提供抗腐蚀能力。现在可生产数种这样的铸成品：这些成品被机械地磨擦或被空气刀切出一条溶化的路径，就象电镀和回流那样(被加热或高温油浸泡溶化)。每种铸造成品都具其自己的内部金属厚度特性(来自于底层铜合金与锡的反应)，合金厚度边界和公差许可的制造厚度。
在室温仓库中，即使是冲压后没有内部金属阶段的电镀锡铸件在一个月后也会生成20～30微米厚的内部金属层。内部金属阶段的形成也表明底层合金与锡或焊剂铸件之间发生了金属原子的扩散。合金成分扩散到铸件表面并且当这些成分与硫或氧等发生化学反应而生成抵抗薄膜时，合金成分扩散就会使铸件的焊接性能下降。一些合金的成分很可能扩散到合金表面而形成诸如锌的反应薄膜。Steam-aging和高温烘烤测试被用于判断锡铸件的质量。接触电阻的增加和焊接性能的下降是内部扩散和合金成分与周围大气反应的结果。

4.3特殊合金性质

4.3.1 稀释铜合金(Dilute Copper Alloys)

稀释铜合金又称高铜合金，指合金元素含量低于4%的铜合金。作为一组，这些铜合金在所有铜合金中具有最高的导电率和极佳的在一般压力和高压力下的耐腐蚀能力。在足够的成形能力下的拉伸强度被限制在低于大约500Mpa拉伸强度，因为其拉伸强度主要由冷卷(请回忆前面提过的主要用于降低成型性能的冷作硬化)。该合金组在相对零温度到80摄氏度(华氏176度)之间提供了很好的对压力松驰的抵抗能力。
表4.8总述了合金元素含量低的铜合金的典型特性。按合金中合金元素含量的比率来计算，上述铜合金的相对导电率有所下降。合金元素自己也极大地影响了传导性能，这是其内部电子结构因素的结果。C151是一种也具有最低的合金含量(含0.1%左右的锆)和最高的导电率的二元合金。该合金通过铜锆的易扩散以与冷作硬化结合而生成第二阶段颗粒而使其强度提高。留有固体溶解物里的锆元素含量不超过0.02%。C151的最重要的性能是在高温下仍具有很高的抵抗压力释放的能力，尽管其合金元素含量很低。该合金由于在高温下具有比其它高铜合金，包括凝结强化合金，明显的优良性能，因些该合金等级较高。C151在150摄氏度的高温下保温3000小时后仍具有其初使87%的压力；然而强度比凝结合金要低得多。
镁和磷在C155中要反应生成磷化物。这些颗粒在通过从溶液中除去镁和硫而达到高导电率的同时增加了冷作硬化的效应。该合金也需要加入微量的银以在低温回火时提高防止软化的能力。C155应力松弛阻抗在高铜合金中是适度的。
低级别的锑和锡(含于低氧铜或磷再氧化的铜) 也能增加软化抗力，如C1443和C145。控制残留的氧对避免生成防止锑元素提高软化阻力的锑氧化物藉非常重要的。这些合金的导电率是很高的，因为留在溶解合金里的合金添加物的含量是很小的。这类合金的压力释放过程并不特别。
C194、C195和C197代表了一组基于钢和磷组成物变化的合金。强度提高是因为当这些合金被冷压以生成调剂时用作增加冷用硬化效应的磷化物的扩散(含有钴，钢和镁元素)。强度和导电率是由添加于C195的溶解强化的锡来均衡的。在该组基于合金的磷化钢中，C197提供了最高的导电率，因为C197含有在其形成过程中生成的混合钢和磷化镁。

4.3.2锌、锡及改善黄铜(Modified Brasses)

铜锌合金在用作制造工作温度(环境温度或焦尔热)适中且成本低的电连接器的铜合金中最出名。在这些合金中，C230(含15%锌)和C260(含30%锌)恐怕是最常用的了。在相同的成型能力下，C230的强度并没C260的高(如表4.5所示)，但是这些低合金组成物提供了更高的导电率。锌黄铜合金(包括C230和C260)的压力释放阻力是适度的(表4.9)，这限制了其使用温度大约在75摄氏度左右(167华氏度)。含有15%或稍少的锌的黄铜合金也更不易受挤压腐蚀裂缝的影响。
锡铜合金由于比二元铜锌合金具有更好的强度成型组成物和压力释放阻力以及抵抗压力腐蚀裂缝的能力而显得更具特色。锡加入物在强度上是可靠的，因此在冷作硬化时需要降低组成物的含量；更好的成型性能是该举措最直接的效益。通常含有10%锌和2%锡的合金C425作为降低锡合金成本的替代物应用呈上升趋势。C425的导电率与C260不相上下。C425的导电率也比最重要的锡青铜合金要高(下一节将对此讨论)，但成型性能并设有锡青铜那样好。C425的压力释放阻力也要比上述锌青铜合金好，这允许它应用于达到125摄氏度(257华氏度)高温的环境中。
铁，钴，铝及硅等合金加入物和铜锌组成物进一步改善了原本已经高度易成型的基本黄铜合金的一些重要特性。C664(表4.9)中的铁和钴是扩散的粒子加入物并将导致在与C260相同的强度水平下获得更高的成型性能。合金C664很可能在需要更高强度的应用中作为C260的潜在替代物。
锌黄铜(C688)的铝和钴等加入物混合了来自对呈现的钴铝合金进行更有效的冷作硬化以获得精炼粒子(10微米以下)的强化功效。该结果是得到一种易成型的合金，该合金提供了不经凝结强化的可得到的最高强度。表4.9列出了相对于其它锌铜合金的铝扩散强度合金的特性。值得注意的是作为冷作硬化的高效能的组成物，需要更少的工作即可达到所需强度，成型性能在横向与纵向是一样的(参阅表4.5)。与随后说明的凝结硬化合金不同，C668合金及大多数其它黄铜合金的压力释放阻力被限制应用于低于100摄氏度(含锡合金C425除外)的条件。

4.3.3锡青铜

粗糙的锡青铜也指磷青铜，因为加入的磷(含量在0.03到0.35之间)是为了使金属还原和达到更好的流动性。含量在1%到10%之间的锡通过溶解硬化和增加锡元素给予铜的(表4.10)加工硬化率而达成强度提高。商业上最重要的锡青铜合金是C510和C521。C510合金是最常用的锡青铜合金，当更高的强度/成型能力组成物成为必要时，常使用成本稍高的C521合金。后者高出的成本是由加入的金属基本成本和加入的锡影响热加工而提高的成本组成。含锡量高的青铜必须铸成条状，因此防止大部分成本，热压碎成为了可能。
源于更高的锡的充许范围的强化处理被低导电性所抵销，如表4.10所显示的。因而锡铜合金不适用于高电流接触，而应用于电信号传输上更好。锡铜对伸缩的抵抗力直到接近125度都有良好的特性。对更高温度时的稳定性要求已促进了锡铜合金向凝结强化合金的转化。

锡铜合金有良好的成型性。例如，因为对强度的冷处理要求更少，C521比C510能提供更好的成型性。因此，对于相同的强度C521的应力松弛阻抗力比C510更优。典型地，通过提高冷处理次数对C510的强化处理稍微减小了其伸缩抵力，但可通过减轻退火度得到提高。
与其说锡铜的应力腐蚀抵抗力受到影响不如说锡的抵抗力提高。在个观点上，锡铜与锌铜的区别在于锌抵抗力的提高对应力腐蚀敏感性提高有极深地影响。

4.3.4 铝与硅铜

铝铜包括含有硅、铁、钴、或其它附加于铜-铝基材的元素的合金。用于电连接器上的硅铜合金，含有锡及其它附加于铜硅基材中的元素。该组合金中对电连接器有重要商业意义的例子如表4.11所示。
C638，含有铝及更少量的钴和硅，可以同时提供很高的强度及良好的成型性。精细散布的钴硅化物，具有很小的粒子，包含在该合金中对其硬度有一定影响。该合金在拉力达到近700Mpa时仍保持了相对成型性。C638的应力松弛阻抗力比较适中，限制其利用的温度为75度左右或更低。
C654是一种固溶且经过冷轧的合金，其能提供与C510在125度（最高的推荐应用温度）时相同的应力松弛阻抗力。C654的成型性在690Mpa拉力作用下比C510更优，尽管其导电性大约只有后者的一半。与C510一样，C654实质上不受应力腐蚀分裂的影响。

4.3.5锡与含锌的铜镍合金

大多数重要的用在电连接器上的铜-镍固溶合金有C725，C762，C770。其中，C725因为中等强度条件下良好的成型性，适中温度时良好的伸缩性，以及很好的腐蚀抵抗力而应用最多（表4.12）。

4.3.6凝结强化合金

温度升高时，高强度、良好成型性、优良的应力松弛阻抗力、以及适中的导电性最有利的适中结合，从那些能够通过热处理得到强化的合金中实现。该组合金突出的特性在第4.2.2节中已经讨论。
主要的凝结铜合金以铍（与钴或镍结合）或镍（与硅或锡结合）。这些合金与电连接器相关的可能用到的性能总结在表4.13中。
所有铜合金中能够加热处理到最高强度的含铍合金是C172。钴的加入是为了通过高温溶合退火步骤中形成粒子周围的钴铍化合物而控制微粒的大小。在其最高强度及应力松弛阻抗力时，钴有很差的成型性。在需要最高性能的情况下，合金料带（the alloy strip）在热处理达到其最高强度前，首先从溶化处理或溶化处理状态下的冷轧回火形成部件。经常，冷轧余热淬火料带，用于表示强度与成型性之间的平衡。应力松弛阻抗力也考虑冷轧料带的优点但是其不如高强度状况下稳定。正如第4.2.2节中所提到的，因为需要移走热处理过程中形成的铍氧化物，也可能为避免变形而需要移走设备，故部件热处理会产生附加的加工成本，在性能与最终的决定条件（final aged condition）总结在图4.4中。
C175，C172中稀释铍的形式，在压延回火（mill-hardened tempers）过程能提供更高的导电性，但缺少可成型性。为了降低金属成本而实质上不影响金属的性能，C175已被C1751所替代，而C1751中的镍被钴所替换。C175中铍与钴的容量进一步减少到一定程度已经被作为C1741介绍过，C1741只有在压延条件下才是可用的。但是后者在强度轻微下降的同时，却有更好的成型性。
加入铜镍基材合金中的硅通镍硅氧化物的凝线导致足够硬度的合金。访组中的合金[C7025（其也包含有镁）及C7026]因为在适中导电性时有良好的强度/成型性而有贵金属性。C7025对温度升高有相适配的抵抗力和其它可与稀释铍铜相竞争的性能。C7025的应力腐蚀抵抗力与高抵抗力的磷铜合金。
加入铜-镍基材中的锡，根据合金的成份和热处理，能提供与C172几乎相同的强度。该组中最强的含锡合金是C729。这些合金主要的强化处理是一种被称为旋节分解（spinodal decomposition）的精炼凝结。该组合金中镍与锡的含量范围从最高的C729（15%的镍及8%的锡）到C7265（8%的镍及5%的锡）。更为稀释的成份，如4%镍-4%锡（C726），和9.5%镍-2.3%相对的锡（C725）不能通过凝结热处理得到强化。C729据报告在高温工作环境中可提供非常好的应力松弛阻抗，例如暴露在200度环境中1000小时能保持90%的初始压力。而C7625经过相同的条件强度有轻微降低，稳定性也有些下降，同时可保持80%的压力。C7265与C729是该组中最常用的合金。但是，因为制程及金属成份的成本，使得它们很成本很高；且后者因为较差的热性能通常通过粉末压合来加工。像铍铜一样，镍-锡合金在冷轧回火（为了增加形成后的寿命）及压延回火也是可用的。

4.4 相关成本因素

对选定的高容量（high-volume）的商业铜合金的定价如图4.14所示，实际的价格根据铜与各自合金成份的价格、定购数量、容许的尺寸要求，以及金属供货商的不同而有所不同。锌铜是最不昂贵的，因为历史上锌的价值比铜低。更高的锡及镍的价格反应到锡铜合金及含镍铜合金的价格更高。含铍成份，此处通过C172和C1751非独有的成份来代表，历史上已经成为铜合金中最昂贵的铜合金，而C172是最昂贵的铜合金。大多数很高的镍锡合金、凝结硬化合金（precipitation-hardenable alloy）的定价都以C172为参照。

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第四章 接触弹片材料

4.1 主要的铜连接器合金

4.1.1铜合金的制造

4.1.2标准的规定(standard designations)

4.1.3合金种类及其治炼技术

4.2电连接器合金性能

4.2.1合金的选择因素

4.2.2 传导率/焦耳热

4.2.3 强度

4.2.4应力松弛/接触压力稳定性

4.2.5 成型性

4.2.6 抗腐蚀性

4.2.7 可焊性

4.3特殊合金性质

4.3.1 稀释铜合金(Dilute Copper Alloys)

4.3.2锌、锡及改善黄铜(Modified Brasses)

4.3.3锡青铜

4.3.4 铝与硅铜

4.3.5锡与含锌的铜镍合金

4.3.6凝结强化合金

4.4 相关成本因素

第四章　接触弹片材料