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紫銅、黃銅、青銅、白銅怎麼選?四種銅材的關鍵差異與選用原則
名字裡都有「銅」,導電率卻差了 20 倍。先確定您要的是導電、切削、彈性,還是耐蝕。
嘉鴻關係企業工程團隊 · 閱讀時間約 8 分鐘
圖面上寫「銅」的時候,實際可能指四種完全不同的材料。紫銅的導電率是 100% IACS,白銅只有 4.6%——同樣掛著銅字,差了 20 倍以上。選錯的代價不是貴一點,而是整批件做出來不能用。
這篇把四類銅材的成分、導電導熱、強度與適用場合放在同一張表上,並說明什麼時候該換材質、什麼時候其實只要改厚度。
一、先把名字對清楚:紫銅=純銅=紅銅
紫銅指的是工業純銅,含銅量 99.9% 以上,因為表面氧化之後呈現紫紅色而得名。台灣的現場與圖面多半直接說紅銅或純銅,中國大陸的規格書則習慣寫紫銅,英文是 pure copper 或 red copper。三個名稱指的是同一類材料,看到圖面寫紫銅,不需要另外找料。
要注意的是分類層級不同:紫銅是「純金屬」,黃銅、青銅、白銅則都是「銅合金」——在銅裡加入不同的第二元素,換到不同的性能,同時也付出導電率的代價。
紫銅=純銅 | 黃銅=銅+鋅 | 青銅=銅+錫(磷青銅再加磷) | 白銅=銅+鎳
二、四類銅材對照表
| 類別 | 主要成分 | 代表牌號 | 導電率 (%IACS) | 導熱 (W/m·K) | 抗拉強度 (MPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| 紫銅(純銅) | Cu ≥ 99.9% | C1100 電解韌銅 C1020 無氧銅 | 100 / 101 | 397 | 220–410 |
| 黃銅 | Cu-Zn | C2600 C2800 | 27–28 | 116–123 | 320–680 |
| 青銅(磷青銅) | Cu-Sn-P | C5100 C5210 | 13–15 | 62–84 | 320–970 |
| 白銅 | Cu-Ni | C7060(90/10) C7150(70/30) | 4.6–9 | 29–45 | 290–570 |
數值為常見牌號在不同加工狀態(軟質/半硬/硬質)下的參考範圍,實際請以材質證明書為準。導電率以 IACS(國際退火銅標準)表示,100% IACS 即退火純銅的導電率。
三、四個決定點:您要的是什麼,就選什麼
3.1 要導電、導熱、電磁遮蔽 → 紫銅,沒有第二選項
四類材料的導電率大約是 100:28:14:6。這不是百分之幾的差距,是倍數。把導電片從紫銅換成黃銅,截面積不變的情況下,電阻會變成將近四倍,發熱也跟著上升。
現場常見的一個錯誤是:因為純銅太軟、擔心強度不夠,就把導電件改成黃銅。強度確實上來了,導電性卻掉到不到三分之一。
比較合理的做法通常不是換材質,而是加厚。寬度固定時厚度加倍,截面積跟著加倍,電阻減半、發熱降低——用紫銅加厚,比換成黃銅合理得多。實際載流量要依允許溫升與散熱條件計算。
3.2 要大量車削、要成形 → 黃銅
純銅很黏刀,車削時容易產生積屑瘤、刀具壽命短,不適合大量的車銑加工。黃銅加了鋅之後切削性大幅改善,端子、套筒、閥件與各式五金零件以黃銅為主流,原因就在這裡。
代價是導電率掉到 27–28% IACS、導熱掉到 120 W/m·K 上下。如果零件同時要導電又要車削,常見的解法是「黃銅本體+接觸面鍍層」或「黃銅本體+壓接純銅端子」,而不是整件用純銅硬車。
3.3 要彈性、要反覆受力 → 青銅(磷青銅)
彈片與連接器的彈性接點需要的不只是「壓下去會彈回來」,還要「用了半年還彈得回來」——也就是抗應力鬆弛。
純銅退火後幾乎沒有彈性;黃銅有一些,但長期容易鬆弛。磷青銅(Cu-Sn-P)抗拉強度可以到 900 MPa 以上,抗應力鬆弛也明顯優於黃銅,是彈性接點的標準選擇;耐磨性好,也讓它常用在軸承套與滑動件。
導電率 13–15% IACS 是它的代價。需要同時導電又要彈性的接點,業界通常靠接觸面的鍍層處理,而不是靠母材本身導電。
3.4 要耐蝕,特別是海水與熱交換 → 白銅
白銅是銅鎳合金,最常見的是 90/10(C7060)與 70/30(C7150)。它在海水中會形成穩定的保護膜,抗沖蝕與抗生物附著都好,船舶管路與海水熱交換管是它的主場。
導電率 4.6–9% IACS、導熱 29–45 W/m·K,是四類裡最低的。反過來看,電阻高而且電阻溫度係數低,也讓銅鎳合金常被用來做電阻材料與熱電偶。
四、兩個常被忽略的判斷點
4.1 無氧銅什麼時候是必要的,什麼時候只是多花錢
常見的誤解是「無氧銅導電比較好,所以比較高級」。實際數字是:電解韌銅(ETP,C1100)100% IACS,無氧銅(OFC,C1020/C10200)101% IACS。差 1%,對絕大多數應用沒有意義。
真正要指定無氧銅的理由是氫脆。電解韌銅的含氧量約 0.02~0.04%,這些氧以氧化亞銅的形式留在材料裡。當它在含氫的還原氣氛中被加熱到大約 370°C 以上——例如氫爐退火、部分硬銲製程、真空或還原爐內作業——氫會與氧化亞銅反應生成水蒸氣,在晶界形成孔隙,材料因此脆化開裂。無氧銅把含氧量壓到 10 ppm 以下,就沒有這個反應。
- 一般導電、接地、遮蔽、室溫使用 → C1100 電解韌銅就夠
- 要進氫爐、要硬銲、要進真空或還原氣氛,且溫度會超過約 370°C → 指定無氧銅 C1020/C10200
4.2 磁性:四類都是非鐵磁性
對量測設備、醫療器材與磁場敏感的治具來說,這一點常常比導電率更重要。純銅、黃銅、青銅都是非鐵磁性材料。白銅雖然含鎳,在 90/10 與 70/30 這兩個常見組成下同樣不具鐵磁性,但配方中的鐵含量會使導磁率略為上升;若您的應用對導磁率有明確上限,請在詢價時一併說明。
五、對照您的需求,直接查表
| 您的需求 | 建議材質 | 官網對應品項 |
|---|---|---|
| 導電片、接地板、匯流排 | 紫銅 | 純紫銅銅箔、金屬片系列 |
| EMI 電磁遮蔽 | 紫銅 | 純紫銅銅箔、銅箔膠帶、金屬網系列 |
| 散熱、均溫 | 紫銅 | 純紫銅銅箔、金屬片系列 |
| EDM 電極、電鍍掛具、接地棒 | 紫銅 | 銅極棒、金屬棒系列 |
| 電鍍銅、銅電鑄原料 | 電解銅 | 電解銅粒 |
| 研究用電極、集流體 | 紫銅/無氧銅 | 金屬網系列、金屬泡沫系列、金屬絲系列 |
| 大量車削小件、端子套筒 | 黃銅 | 金屬片系列(含黃銅片) |
| 彈片、連接器彈性接點 | 青銅(磷青銅) | — |
| 海水管路、熱交換管 | 白銅 | — |
| 進氫爐、硬銲、真空或還原氣氛 | 無氧銅 | 棒/絲/網/粒 |
「官網對應品項」只列出目前站上有商品頁的材料。標示「—」表示官網尚未建立該材料的商品頁,若您有需求,歡迎直接洽詢。
六、常見問題
Q1|紫銅和紅銅是同一種材料嗎?
是。兩者都是指含銅量 99.9% 以上的工業純銅,只是稱呼不同:台灣多說紅銅或純銅,中國大陸的圖面與規格書寫紫銅,英文是 pure copper/red copper。圖面寫紫銅時不需要另外找料。
Q2|導電片可以用黃銅代替紫銅嗎?
從導電的角度不建議。黃銅的導電率約 27–28% IACS,只有純銅的四分之一多一點,同樣截面積下電阻會變成將近四倍,發熱也跟著上升。如果換材質的動機是強度不足,比較合理的做法是維持紫銅並加厚,因為加厚會增加截面積、降低電阻與發熱;實際載流量仍要依允許溫升與散熱條件計算。
Q3|無氧銅一定比電解韌銅好嗎?
不一定。導電率只差 1%(101% 對 100% IACS),一般室溫的導電、接地與遮蔽用途沒有必要指定無氧銅。真正需要無氧銅的,是會在含氫還原氣氛中加熱到約 370°C 以上的製程——例如氫爐退火、部分硬銲、真空或還原爐內作業——因為電解韌銅在這種條件下會發生氫脆。
Q4|銅材表面氧化變色,是不是就不能用了?
多數情況可以用。裸銅在空氣中會由橘紅逐漸轉為暗棕,這層氧化膜對導體本身的導電性影響有限,但會提高接觸面的接觸電阻。若您的應用對接觸電阻有管控,建議貼合後立即壓接或焊接,不要長時間裸露;若後續會焊接或研磨,一般存放產生的變色並不影響使用。
Q5|圖面只寫「銅」,要怎麼確認是哪一種?
先看用途:導電、導熱、遮蔽幾乎都是純銅;車削件、端子、閥件多半是黃銅;彈片與接點是磷青銅;海水或熱交換管路是白銅。再看有沒有牌號,C1xxx 是純銅、C2xxx 是黃銅、C5xxx 是青銅、C7xxx 是白銅,這個字首規則可以快速分辨。兩者都沒有的話,詢價時把用途寫一句話,會比猜牌號更準。
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