西南一家做电测仪器的厂,用康铜带(6J40)做分流器。他们的要求是每批的电阻率要落在 0.48~0.50 μΩ·m,而且批与批之间的一致性要好。
第一批,他们实测 0.466。低了将近 3%。第二批 0.469,还是低。
康铜的标准电阻率是 0.48~0.50。我们的检验报告写的是 0.487,合格。
这里就出现了一个矛盾:我们的数据是 0.487,他们测得是 0.466。
先怀疑测量方法。他们用的是四端子法,恒流源加数字纳伏表,方法没问题。他们的样品处理是取了 1 米、宽 10 mm 的带,两端焊了铜块做电极。
我们的检验用的是涡流法(非接触),对薄带比较方便,但受表面状态影响大。
两边的测量方法都对,但测的不是同一个东西。 涡流法测的是表面附近的等效电阻率,四端子法测的是体积平均。如果材料表面有氧化层或者加工硬化层,涡流法会偏高。
所以问题可能是:内部的实际电阻率确实偏低,而我们的涡流仪读高了。
我们做了第三次测量:把同一批料寄了一段给第三方,用四端子法做。结果是 0.468。对方是对的,我们的数据不可靠。
那为什么电阻率会低?康铜的电阻率对成分和热处理都敏感。查了成分,没问题。查了热处理曲线,退火温度 820℃,保温 1.2 小时。
这个温度偏高了。 康铜的软化退火一般 750~850℃,820 在区间内,但康铜有一个特点:退火温度越高、时间越长,电阻率下降越多(因为残余应力和缺陷减少)。对精密电阻材料来说,这恰恰是"越退火越不准"。
改成 780℃、保温 45 分钟。第三批出来,我们和对方同时测,是 0.482 和 0.479。
但还是差了 0.003。 对方说这个差值在他们的允许范围内,可以接受。
这个事之后,我们把康铜和锰铜的出厂检验从涡流法改成了抽检四端子法。涡流法只做过程控制用。
改完之后,检验速度慢了很多(一批要多花两小时),但这类争议没再出现。
顺带说一句,那个厂后来问过我们,能不能在出厂时直接给出四端子法的实测值。我们现在是给的,但只对康铜、锰铜这两种材料给,因为它们的电阻率对工艺太敏感,其他牌号没必要。