洋白銅屏蔽框蓋為什麼會變黃?洋白銅黃變後會影響到功能嗎?

洋白銅為什麼會變黃?洋白銅黃變後會影響到功能嗎?

(本文基本為整理網路資料並加上自己的見解,內容或許有錯誤,服用前請三思!)

洋白銅的材質為銅鎳合金,銅50~70%、鎳15~35%,內含少量的「鋅」及「鋁」。其材質具有優異的韌性、而且有亮麗的銀白色和穩定性,耐腐蝕性佳,適用於眼鏡框、代幣、高級材料和電氣材料。在電子行業裡洋白銅則經常被拿來屏蔽RF(Radio Frequency、射頻、無線電波)訊號之用,一般作為「屏蔽框(shielding-frame)」及「屏蔽罩/屏蔽蓋(shielding-can)」的材料之一使用。

洋白銅的英文為Copper-Nickel Alloy、Cu-Ni Alloy、Copper-Nickel-Zinc Alloy、Cu-Ni-Zn Alloy。另外,也有人稱之為Nickel-Silver,因為其外觀看起來有類似「銀」的潔白與光澤,但它的成份內實際並沒有「銀」,Nickel-Silver其實是一種誤稱。







洋白銅常用的合金編號有:C7701, C7521, C7541

如果你對於屏蔽框罩(shielding frame / can)的資訊有興趣可以參考下面幾篇文章相關閱讀:

另外,如果你只是想要拿來做為屏蔽框罩,你也可以考慮另外一種材質:鋅錫鎳(ZSNH),其吃錫效果比洋白銅來得好,價錢也較便宜,但是耐腐蝕性則比較差,但工作熊個人到目前為止還沒有用過。

工作熊之前也有用過馬口鐵(SPTE、洋白鐵),但後來其硬度較硬,成型後不易整平,所以後來放棄。

C7701、C7521的合金成份

  合金成份(%) 特性及用途
Cu Mn Fe Zn Ni Pb
C7701 54.0-58.0 ≤0.50 ≤0.25 殘餘 16.5-19.5 ≤0.03 具有色澤美觀,抗拉強度高,深衝延展性好,抗疲勞性能好,彈性優,抗腐蝕性能好等特性。
用途:材質有優異的韌性,而且有亮麗的銀白色和穩定性,適用於手機屏蔽罩,電子通訊等屏蔽領域。
C7521 62.0-66.0 ≤0.50 ≤0.25 殘餘 16.5-19.5 ≤0.03

C7701、C7521的機械特性

  抗張強度
(N /mm2)
伸長率
(%)
屈服強度(MPa) 硬度
(HV)
導電率
(%IACS)
熱傳導係數
(Cal/ cm2 /cm/sec/°C) 
彈性係數
( KN/mm2 ) 
C7701 1/2H 540-655 ≥8 540 140-200 ≥ 5.5 0.09 125
H 630-735 ≥4 635 175-220
EH 705-805 715 195-240
SH 760-860 785 210-250
C7521 1/2H 430-510 ≥5 540 130-160 ≥ 6 0.08 127
H 510-590 ≥3 635 150-180
EH ≥570 ≥180

洋白銅為什麼會變黃?洋白銅變黃了會有什麼問題嗎?

洋白銅黃變一般是因為長期接觸空氣後氧化所致,但其電子特性與結構強度基本上不變,洋白銅黃變後基本上不會影到無線電波屏蔽的效果,但是氧化如果發生在焊錫的位置則可能影響焊錫的效果。

另一個會造成洋白銅黃變的原因為高溫,應該是高溫會加快氧化的速度所致,這個狀況一般較常發生在使用熱風槍重工加熱過高或過久而造成,其次是回焊(reflow)時溫度如果過高或過久也會發生洋白銅黃變的現象,不過回焊造成黃變應該不常發生,因為回焊的溫度應該還不足以使得正常洋白銅黃變,比較有可能是洋白銅在回焊前就已經有了氧化的跡象但不明顯,回焊的高溫只是加速其氧化的催化劑而已。

氧化雖然是洋白銅黃變的主要原因,但洋白銅的氧化可不能將之與一般的鐵鏽相提並論,首先鐵片如果沒有防鏽處理,只要暴露在大氣環境當中就會開始氧化生鏽,而且會一直發生直到沒有鐵可以再生鏽為止,而且鐵鏽生成後會影響產品的結構強度,並且也會影響原來的電氣特性,而洋白銅的氧化雖然也是生鏽的一種型態,但是洋白銅氧化後基本上會在其表面形成一層保護膜覆蓋自身並隔絕其與空氣再接觸的機會,也就會說氧化後的洋白銅不會持續氧化,這也是為何洋白銅氧化後還可以保持其電器特性與結構強度的原因。

所以如果不是因為重工加熱造成的洋白銅黃變,建議要檢查洋白銅的儲存環境是否恰當,建議要有一定程度的濕度及溫度管控才能避免氧化發生。

還有一個問題是如果直接用手觸摸「洋白銅」很容易髒污且留下油脂,如果再加上儲存環境不佳,可能造成局部氧化,這樣經過Reflow高溫後就會有機會造成局部黃變,所以拿取及接觸時最好帶上乾淨手套或手指套。沖壓過程中表面也會因為與沖壓機械接觸容易弄髒,這個問題可以在沖壓後用適當的中性清潔劑來做清洗並水洗。

另外,洋白銅作業的過程中經常會使用清潔劑清洗,但是清潔劑如果殘留在洋白銅上,經過高溫後會出現黃色殘斑,這種殘斑基本上不是洋白銅的氧化,因為它可以被擦除掉。

洋白銅黃變後能不能復原或化學還原?

洋白銅黃變後雖然可以使用亮光劑把氧化變黃的洋白銅變回白亮色,但經過處理後的洋白銅在抗氧化性能上會出現很大的下降,所以一般必須要再多加一道鈍化來提高洋白銅的抗氧化能力,不過這麼一來也可能影響到焊錫的效果。

另外,也有人送去電鍍美化外觀,返工時視使用需要可以電鍍鎳或電鍍錫,但電鍍後會變厚可能影響尺寸,而且電鍍後的光澤表現會與原來洋白銅會有些差異,必須看客戶能不能否接受?

洋白銅黃變的預防措施

既然洋白銅的黃變是由於氧化所造成,而氧化的元兇基本上為水氣,所以洋白銅原材料的儲存應該堆放在有溫濕度管控的地方,如果不行,至少也有堆放在空氣流通不會有水汽聚集的地方,而且要架高,因為地面比較容易潮濕,需要放置較久的材料建議要使用防潮膜包覆存放並放置乾燥劑,不過不管怎麼存放都會有其極限,材料最好使用多少叫多少就好。

送給客戶的成品建議要有基本的防潮包裝,包裝內最好要放置乾燥劑。

參考資料:


延伸閱讀:
浸金及電鍍金在電路板焊接中所扮演的角色
常見金屬元素的活性順序、氧化還原的能力
電子工業中零件或電路板鍍鎳(Ni)的目的何在?

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