铜及铜合金弯曲应力松弛试验方法

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1、铜及铜合金弯曲应力松弛试验方法国家标准送审稿编制说明一、任务来源根据国标委综合2017128号及全国有色金属标准化技术委员会下发的有色标委20182号关于 转发2018年第一批有色金属国家标准制（修）订项目计划文件，铜及铜合金弯曲应力松弛试验方 法国家标准（计划号：20173798-T-610），由宁波兴业盛泰集团有限公司、宁波兴业鑫泰新型电子 材料有限公司、安徽鑫科铜业有限公司、凯美龙精密铜板带（河南）有限公司、山西春雷铜材有限责任 公司、江西金品铜业科技有限公司、中色（宁夏）东方集团有限公司、国家铜铝冶炼及加工产品质量监 督检验中心（山东）负责起草，项目于2019年完成。二、工作简况1 立

2、项目的随着电子元器件向着微型化、薄型化、高密度和高度集成化发展，电子元器件在长时间使用中产生 的热效应不断增加，部分元器件还可能在更高的温度下长时间使用，为了保持端子连接器弹片的嵌合力， 这就要求材料具有优良的抗应力松弛性能。国内接插件市场占有率比较高，但均以中低端市场为主，而 高端的汽车连接器、精密接插件及大规模集成电路等产品则长期依赖进口。造成这种现象的原因主要有 两个方面，一方面是我国对于高弹铜基合金的基础研究起步较晚，且我国铜合金制备加工能力与发达国 家相比还有一定差距，工艺条件、装备水平等方面都有待进一步提高；另一方面是随着客户对铜基弹性 材料性能的要求不断提高，许多客户对材料提出了

3、具有抗应力松弛特性的隐性需求，而国内应力松弛试 验方法标准少，限制了我国对高端连接器及精密接插件等材料进行更深层次的研发工作。国外对应力松弛试验方法已制定相应的标准，主要有美国ASTM E328 材料和结构的应力松弛试 验标准推荐方法”、日本伸铜协会技术标准JCBA-T309-2004薄板条弯曲应力松弛缓和试验方法等。报 据以上国外标准可以看出，评价材料松弛性能的主要方法两种，一种是拉伸应力松弛，另外是弯曲应力 松弛。而目前国内仅有GB/T 10120-2013 “金属材料拉伸应力松弛试验方法”，缺少相应的弯曲应力松 弛试验方法，且此标准中对测试样的要求较高、试验周期长、效率低，对设备的要求比

4、较高，且绝大多 数铜基弹性材料的下游企业，并未配备检测机器和具有检测能力。目前各种弹性接插件的工作环境，更 与弯曲应力松弛试验条件相接近，采用弯曲应力松弛试验方法，更能代表实际材料的工作条件，更可满 足多元条件下的应力松弛试验要求；另外，由于各企业也只是独立地进行应力松弛试相关的简单的试验 性工作，试验方法五花八门，但由于缺乏统一评价标准，致使更多企业未对其进行展开系统地、深层次 的研究，限制着其高端方面的使用。因此，制定铜及铜合金弯曲应力松弛试验方法就显得十分重要，对 规范弯曲应力松弛试验，统一数据评价标准，有利于我国中高端连接器、集成电路用材料的研发，具有 良好的现实意义。为满足国内外市场

5、对铜及铜合金应力松弛性能的需求，更有效的确保产品质量，因此 制定本标准。2 项目编制组单位简况2.1编制组成员单位本标准由宁波兴业盛泰集团有限公司、宁波兴业鑫泰新型电子材料有限公司、安徽鑫科铜业有限公 司、北京有色金属研究总院、中铝华中铜业有限公司、山西春雷铜材有限责任公司、江西金品铜业科技 有限公司、中色（宁夏）东方集团有限公司、国家铜冶炼及加工产品质量监督检验中心（山东）、凯美 龙精密铜带（河南）有限公司、西北有色金属研究院等共同起草，以上编制组成员单位均是铜及铜合 金弯曲应力松弛试验方法的应用单位。2.2主编单位简介本标准的主编单位是宁波兴业盛泰集团有限公司。宁波兴业盛泰集团有限公司（以

6、下简称盛泰公 司）是在宁波慈溪地区发展起来的现代化企业集团，为中国高精度铜板带行业的领先制造商，母公司欢 悦互娱控股有限公司于2007年成功在香港联交所主板上市。公司一直致力于铜板带的专业化研究、生 产、销售，其“三环”产品于2007年9月被国家质检总局评为“中国名牌产品”称号，是中国铜板带领 域仅有的三大“中国名牌产品”之一。“三环”商标被认定为中国驰名商标和浙江省著名商标。盛泰公司的主要产品有：高精度引线框架用铜板带、高精度锡磷青铜板带、高精度锌白铜板带、 高精度紫铜板带、高精度黄铜板带、高精度多元合金、铜锡锌合金及高铜合金等八大系列，其中以电 子、汽车行业用的接插件铜带和引线框架用铜带为

7、主导产品，是目前国内铜板带品种系列最全的生产 企业之一。3 主要工作过程2018年3月14日，由全国有色金属标准化技术委员会召集在云南省曲靖市召开了铜及铜合金弯 曲应力松弛试验方法国家标准第一次工作会议，与会专家对标准进行了认真、热烈的讨论，成立了标 准编制组，并进行了相应的任务落实，确定了由宁波兴业盛泰集团有限公司为负责起草单位，若干相 关单位参与标准起草及验证。编制小组根据云南曲靖任务落实会确定的起草原则，首先整理收集本企业 前期所积累的试验数据，为本标准全面、系统、有效的制定奠定了良好的基础，并通过查阅国内外有关 的技术资料，结合主要用户的技术要求，经过多次讨论和广泛征求意见，形成了标准

8、征求意见稿及编制 说明。2018年9月18日，由全国有色金属标准化技术委员会召集在天津市召开了铜及铜合金弯曲应力 松弛试验方法国家标准第二次工作会议，会议上对标准的起草进行了说明，会上对标准的框架结构及 主要内容进行了初步讨论，对后续标准的完善创造了条件。征求意见的情况：二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据（一）编制原则标准编制原则本标准起草单位自接受起草任务后，成立了本标准编制工作组。初步确定了铜及铜合金弯曲应力 松弛试验方法标准起草所遵循的基本原则和编制依据：1按照中华人民共和国标准化法要求，依据GB/T 1.1-2009标准化工作导则第1部分：标准的结 2构和编写给出的规则起草。2.

9、查阅国内外有关弯曲应力松弛试验方法的技术要求。（二）确定标准主要内容1标准标题及范围本标准规定了铜及铜合金材料弯曲应力松弛试验方法，适用于厚度为0.11.0mm的铜及铜合金板 带材，评价其弯曲应力松弛性能。本标准不适合用特殊铜合金材料，如热镀、电镀、超薄、超厚等铜及铜合金材料弯曲应力松弛的 测试。2规范性引用文件规定了试验术语，屈服强度、弹性模量的测量方法及数值修约所参考的国家标准。GB/T 8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T 10623金属材料力学性能试验术语GB/T 22315金属材料弹性模量和泊松比试验方法GB/T 26303.3铜及铜合金加工材外形尺寸检测方法第3部分：

10、板带材GB/T 34505铜及铜合金材料室温拉伸试验方法3原理铜及铜合金在长期应力及高温的作用下，若其总变形（总应变或总位移）保持不变，随着时间的延长， 其内部弹性应变会逐渐转变为塑性应变，从而引起应力松弛现象，是金属构件失效的一种重要形式。松 弛稳定性是用在一定温度和应力作用下经过一定服役时间后剩余应力来表示，即剩余应力是初始应力的 百分之几，称为应力松弛率。4试验设备4.1试验夹具参考国外标准，试验用夹具通常有两种，实际使用时可以灵活选择使用，不同类型装置对试验结果 没有明显影响，使用单端固定螺丝式夹具时，加载螺丝顶部可以设计成刀片状，使加载应力均匀。4.2加热装置本标准规定的试验方法通常

11、在100C150C温度下进行，需要使用加热设备，恒温槽或加热炉，炉 膛内保温区温度变化小于5C，温度准确度小于土0.5C。5试样本标准规定的试样为等截面长条形试样，参考国外标准及国外企业目前在使用的试样尺寸，规定试 样宽度为100.05mm，试样长度100mm，长度可根据试验片的厚度、初期应力等进行适当的调整。同 时对取样的板材平整度、取样的方式进行了规定，以确保试验结果的准确。6环境试验测试环境温度应维持在235C范围内，且测量高度时试样及夹具的温度需与测试环境温度达 到一致。7.1国外标准规定试样初始应力应小于试样屈服强度或弹性极限，为了便于标准使用，同时参考了国外企业实际试验过程所用的参

12、数，此处规定试样的初始应力规定为试样屈服强度的80%。7.2弯曲段长度过短时，样品弯曲曲率半径变小，不便于实际操作，并且容易由于尺寸效应产生误 差，弯曲段长度过长时，样品长度增加，制样难度和试验成本增加。参考国内外试验经验，此处规定测 距长ls应当不小于初始弯曲变形必2倍。三、标准水平分析1 标准水平简析报据国外相关的应力松弛试验方法标准来看，评价金属材料应力松弛性能的主要方法有两种，一种 是拉伸应力松弛，另一种是弯曲应力松弛。对于拉伸应力松弛试验方法，目前国内仅有GB/T 10120-2013 “金属材料拉伸应力松弛试验方法”，该标准对测试样的要求较高、试验周期长、效率低，对设备的要 求比较

13、高，绝大多数铜基弹性材料的下游企业并未配备检测设备，不具有相关的检测能力；而在弯曲应 力松弛试验方法中，较为常用的方法主要有：环状试样弯曲应力松弛实验法、悬臂梁式弯曲应力松弛试 验方法等，国内标准GB/T10120-2013 “金属材料拉伸应力松弛试验方法”中对环状试样的弯曲应力松 弛试验方法中所取样品的形状尺寸轮廓等进行了明确说明，但该方法对试样的加工精度要求高，尤其一 些超薄带箔材料，试样加工较为困难，因此目前普遍采用悬臂梁式弯曲应力松弛试验方法评价材料的抗 应力松弛特性，即一端自由一端固定的加载方式。结合目前各种铜基电子元器件的工作环境，更与弯曲 应力松弛试验条件相接近，因此采用弯曲应力

14、松弛试验方法，更能代表实际材料的工作条件，更可满足 多元条件下的应力松弛试验要求，但目前国内没有关于铜及铜合金弯曲应力松弛试验方法的统一标准， 技术人员在实际检测试验过程中如何正确、有序的实施弯曲应力松弛试验方法，并没有清晰明确的指导 技术资料。基于上述现状，宁波兴业盛泰集团有限公司根据多年研究铜及铜合金带材抗应力松弛特性的经验， 借鉴美国ASTM E328 “材料和结构的应力松弛试验标准推荐方法”、日本伸铜协会技术标准 JCBA-T309-2004薄板条弯曲应力松弛缓和试验方法等标准，设计了一种在单端弯曲状态下，由短片的 铜及铜合金试样在常温或高温下进行应力松弛性能测试的试验方法。本标准相比

15、美国ASTM E328标准 具有实用性强、制样方便、试验装置简单易操作等优点，与日本JCBA-T309-2004标准试验方法类似。四、与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性本标准与相关法律、法规、规章及相关标准相协调。五、专利及涉及知识产权本文件起草过程中没有检索到专利和知识产权问题，如果涉及到专利和知识产权时请使用单位与专 利和知识产权方协商，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。六、重大分歧意见的处理经过和依据七、标准作为强制性或推荐性国家标准的建议本标准建议不作为强制性标准，而建议作为推荐性标准。八、贯彻标准的要求和措施建议九、预期效果铜及铜合金弯曲应力松弛试验方法国家标准编制组2019年06月18日附录50100150200250时间/小时50100150200250时间/小时2 0 8 6 41 1T初始变形8mmT初始变形6mm-初始变形4mm图1 QSn8-0.3青铜硬态125C应力松弛率曲线-locrcB-125T15OC图2 QSn8-0.3青铜硬态应力松弛率曲线50100150200250时间/小时图3 QSn6.5-0.1青铜硬态125C应力松弛率曲线图4 C7025 TM02状态125C应力松弛率曲线