新型高性能铜铁合金（CFA）制造工艺

技术名称：新型高性能铜铁合金（CFA）制造工艺 所属领域：材料科学

技术所在地：韩国

技术成熟度：生试

专利状态：有

合作方式：技术转让

- 技术背景 -

铜铁合金 / Copper Ferro Alloy（CFA）具有非常优秀的特性，因而引起了世界上很多关注和研究。研发至今，制造领域内制造出有价值的铜铁合金仍然非常困难。主要是因为铜和铁的特性差异大，铁含量为2.5%以下的易固溶化，从而生成合金；而含量为3%以上的，不发生固溶化，但发生偏析生成的合金却很难使用。

以前，利用各种金属、合金、树脂等材料组合才能得到所需特性，但是，现在CFA单独的一种材料就具有多种特性。为了提高电磁波遮蔽效果，其代价太高；产品需要弹性，磨耗太高；有些产品具有导电性，但无坚韧性。

为了更好地解决以上种种问题，团队运用新开发的冶炼技术，实现了铜和铁合金的产品化。

- 技术原理 -

铜是导电性高，热传导性快的一种金属。CFA是导电性高的铜和耐久性高的铁合成的一种新型材料。

新素材CFA，铜和铁所占的合金比率可以根据需要自由调整，成分比如表1所示。另外，也可以加工成多种多样的产品，比如10u薄膜及0.1Ф线材等。这些产品不仅具有铜一样的导电性、热传导性、延展性、弹性等特性，还具有铁一样的耐磨损性、引拉强度、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如图2所示）：

1、电磁波屏蔽性；

2、弹性；

3、导电性及耐磨损性；

4、抗菌性。

图2 CFA组成示意图

不同比例的CFA拉伸强度和导电率的性能比较如图3所示，铜铁合金和石墨热传导率的比较如图4 所示。

图3 不同比例的CFA拉伸强度和导电率性能比较

图4 铜铁合金和石墨热传导率的比较

- 应用影响 -

CFA除了上面说明的特性外，还具有其他金属和合金所没有的各种特性。CFA可以加工成棒、线材、 板、箔、粉末等各样形态（各形态的产品图如图5所示）。作为新型材料，期待在各产业领域得到广泛应用。 其中，箔的厚度为0.01mm，线材的厚度为0.035mm，粉末的粒径为0.03mm。除此之外，以上数值还可以根据顾客的需要有所变动。

图5 各形态的产品外观图

铜铁合金应用范围广。对于船舶，铜铁合金作为海底设备最为合适。(和海水关联的设备，其主要 使用的金属都是强度高的铁和耐腐蚀的铜。然而，这两金属的接触到目前为止使用的都是铆钉、 凸缘等。对于这种问题，铜铁合金的溶接棒可以解决。)

- 技术优势 -

本产品具有以下优势：

1、与其它铜合金的不同之处有两点：一是具有吸收电波的功能，二是电磁波屏蔽效果；

2、铜铁合金的强度和导电率都很高，比原有的铜合金导电率高；

3、与铬铜合金相比，铜铁合金的耐磨性很高；

4、铜铁合金可以让不锈钢和铜任意比例结合，开发成功的CSA合金，具有不锈钢的耐腐蚀性和 铜的特性（热传导、导电率、抗菌）以及电磁波的屏蔽和吸收效果；

5、比一般的金属热传导性高，较强的硬度，适用于制作模具；

6、使用过程中不产生静电与噪音，而且还防止产生火花；

7、因为合金原料为铜和铁，所以在回收利用时不存在有害物质；铜铁的地下储存量很大，不用 为原料不足而担心；

8、不受ROHS规定的限制（EEE中有害物质使用的限制-Restriction of the use of Hazardous Substances in EEE ）；

9、根据实验结果，铜铁合金属于CNT和石墨烯最合适的基本原材。

- 技术效果与指标 -

目前，本技术已通过中试，进入生试阶段，可以量产。

本技术的创新点：铜和铁的合金方法。

本项目知识产权情况如下：

1、一项专利决定: 防止伪造变调用；

2、一项专利申请: 屏蔽电磁波用铜铁合金；

3、13项专利申请准备完毕。

除了解决一般铜合金（铍铜、磷青铜、白铜等）的四大缺点外，比如应力腐蚀龟裂、劣化、弹性不足、导电性不强（18～20%程度），而CFA90（铜90%、铁10%）的強度可达900N以上，导电率可达60%以上；本技术产品还具有使用年限长、性能稳定，可以生产成品等特性。

- 案例详述 -

主要营业现状：

1、出口美国国家航空航天局(500kg/6个月)；

2、出口日本Seiwa Elec铜铁合金薄膜；

3、出口日本村田町铜铁合金薄膜(用途: RF cable/模具材料)；

4、准备出口日本Hitachi Metal高强度金属丝；

5、准备给日本Advanex供应电极用铜铁合金薄板(设立中国工厂时,从中国购买)；

6、准备给Audio Technica供应部品用铜铁合金薄板；

7、三星电子/LG伊诺特材料许可申请中；

8、日本丰田的要求事项：适用于ECU的100,000吨年生产量；

9、以现在的韩国工厂设施来看, 解决不了这么大的订单；

10、中国工厂设立时，通过中韩共同营业，可以从中国直接出口。

成功案例：

1、与美国航空宇宙局有供货合同；

2、日本清和大学的电器产品认证。

本技术展示会参展现场如图6、图7所示。

图6 第1回日本金属展示会参展现场

图7 第28回EMC噪音对策技术展示会参展现场

本技术的未来规划：

1、创建世界铜铁合金协会；

2、运营世界铜铁合金学会，支援持久型的研究活动；

3、大量生产母合金(Master Alloy)的工厂需设立在原材料(CFA)生产地，可降低成本(有铜矿山的 地区，可以实现母合金大量生产的地区)。

- 适用对象 -

铜铁合金（CFA 97.5, CFA 95, CFA 90 - CFA 10）应用范围广，可应用以下领域：

• 汽车、PC、 电气电子机器、 产业机械、机器人控制设备

铜铁合金可以很容易解决电动汽车和电子设备因电磁场影响而产生的很多问题和故障；还可以制作电子回路，线束等等（如图8所示）。

图8 CFA的应用一

• 医疗产业：医药机器、研究机关的电磁波屏蔽用，如图9所示

图9 CFA的应用二

• 通信设备及各种电缆等，如图10所示

图10 CFA的应用三

• 电磁波屏材料：电子配件的外壳、屏蔽室的壁材等，如图11所示

图11 CFA的应用四

• 模具（金型）、铜和铁的溶接棒、半导体关联、电机关联、汽车关联等，如图12所示

图12 CFA的应用五

合作方式说明：

1、韩方提供厚度80cm*宽度400cm的平板形态铜铁合金，中方需要找到有展板技术的合金工厂；

2、2017年1月本技术开始投产，需要找到可以年产660吨以上，月产50吨以上的金属延展企业；

3、尽可能寻找具有技术转移意向的合金制造厂家，到时大量生产时可把韩国的订单拿到中国来 生产，这是因为韩国具备接受大量生产订单能力的企业非常少，且达不到要求的生产量。

理由：韩国延展加工企业内部订单处理不过来（国企），再接受国外订单就更加困难，故急需寻找具有技术转移意向的中国合金制造厂商，并提供大概的延展价格。