不锈钢在电子产品中的应用

1、不锈钢的概述和特点

  ①不锈钢的分类  ②不锈钢的应用  ③不锈钢号表示法  ④常用的钢性能及用途简单  ⑤常用**常用的钢化学成分和相当多的钢牌  ⑥常用钢加硬后硬度参考表

2、不锈钢在电子产品中的应用范围

   ①屏蔽罩   ②.弹片弹簧类   ③.支撑架(模中注塑)   ④.外观件   ⑤.补强钢片   ⑥.手写笔套管   ⑦.PIFA天线

3、不锈钢的成型加工工艺  ①切断和冲压  ②拉伸加工  ③折弯加工  ④翻边攻牙

4、不锈钢的连接方式(不锈钢之间)  ①氩弧焊  ②钎焊  ③电阻焊  ④螺钉连接

5、不锈钢连接方式(不锈钢件和塑料件)

6、不锈钢表面加工及装饰工艺  ①表面白化处理  ②表镜光亮处理  ③表面着色处理  ④蚀刻表面加工  ⑤拉丝  ⑥喷玻璃球或喷丸  ⑦网纹表面加工

7、电子产品中不锈钢选择应注意的问题

附录 ① 铁素体、奥氏体、马氏体简介  ②硬度

文章很长，内容很干，胆小谨慎！

1.不锈钢的概述和特点

一般来说，不锈钢是不易生锈的钢。事实上，有些不锈钢既不锈又耐酸（耐腐蚀）。不锈钢的不锈性和耐腐蚀性是由于其表面富铬氧化膜（钝化膜）的形成。一般含铬（Cr），镍（Ni），钼（Mo），钛（Ti）等优质金属元素。它是一种耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学腐蚀介质的钢。

①不锈钢的分类

不锈钢的分类方法有很多。根据正火状态下钢的组织状态，有马氏体、奥氏体、铁素体和奥氏体-铁素体双相不锈钢；

在0.1%-1.0%C，12%-27%Cr钼、钨、钒、铌等元素被添加到不同成分的组合中。铁素体型不锈钢的化学成分含有11%-30%Cr，添加铌和钛。奥氏体不锈钢的化学成分特性是在铬和镍的基础上添加钼、钨、铌和钛。

一般认为，奥氏体基体上有15%以上的铁素体，或者铁素体基体上有15%以上的奥氏体，可以称为奥氏体 铁素体双相不锈钢，具有奥氏体钢和铁素体钢的优点 。 根据主要化学成分，基本可分为铬不锈钢(含铬不锈钢)Cr>=12超过%)和铬镍不锈钢(含)Cr>=18%，含Ni>=12%) 两大系统；

耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等。

可分为耐腐蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；

可分为无磁不锈钢、易切割不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等。

②不锈钢的应用

由于不锈钢具有优异的耐腐蚀性、成型性、相容性和强韧性，广泛应用于重工业、轻工业、日用品行业和建筑装饰行业。③不锈钢号表示法中国表示法(GB/T221—2000)：

不锈钢,用千分之几表示C 含量，当平均碳含量≥1.00%时，用两位 阿拉伯数字表示；

含碳量上限0.10%时，含碳量以0表示；

当碳含量上限≤0.03%，＞0.01%时(超低碳)，含碳量以03表示；

当碳含量上限(≤0.01%时极低碳)，以01表示碳含量.当含碳量没有规定下限时，用阿拉伯数字表示含碳量的上限数字。

表示合金元素含量的方法是：平均含量小于1.50%时，牌号只标明元素，一般不标明含量； 平均合金含量为1.50%～2.49%、2.50%～3.49%、3.50%～4.49%、4.50%～5.49%、……合金元素写成2、3、4、45……。如：1Cr18Ni9 千分之一(即0.1%C）,含量 C≤0.08% 如0Cr18Ni9,超低碳C≤0.03% 如03Cr19Ni10。

日本工业标准（jis）与美国钢铁协会（aisi）不同类型的不锈钢常用三位数表示，其中2xx 系为铬-镍-奥氏体不锈钢锰系，3xx 系为铬-奥氏体不锈钢镍系，4xx 为铬不锈钢，包括铁素系统和马氏系统。此外，在合金编号后添加英文字母，以表示类似钢种的特殊性，其意义如下：

（1）l 表示低碳，如304l，316l 等。

（2）f 表示切削，如430f。

（3）s 表示性质优良，如310s，309s。

（4）se 表示添加se，如303se。

（5）n 表示添加n，如304n。

（6）b 表示在奥氏体钢中加入si，以提高抗氧化性，如302b。

（7）a、b、c 在马氏体钢中表示碳含量不同，且依a、b、c 的顺序增加，如440a、440b、440c。

（8）jx 表示日本改进的钢种，其中x 是数字，表示改进类型，如301j1，420j2。（9）xm 表示新推出的未编码钢种，如xm21，xm15 等 

钢号

特性

用途

奥

氏

体

钢

301    17Cr-7Ni-低碳

与304钢相比，Cr、Ni冷加工时抗拉强度和硬度增加，无磁性，但冷加工后有磁性。

列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、螺母、弹簧

301L    17Cr-7Ni-0.1N-低碳

在301钢的基础上减少C通过添加，提高焊口的耐晶界腐蚀性；N补充含量的元素C量降低引起的强度不足，保证钢的强度。

铁路车辆框架及外部装饰材料

304    18Cr-8Ni

作为一种应用广泛的钢，具有良好的耐腐蚀性、耐热性、低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化（无磁性，使用温度-196℃~800℃）。

家用用品(1、2类餐具、橱柜、室内管道、热水器、锅炉、浴缸)、汽车零部件(挡风玻璃雨刷、消声器、模具制品)、医疗器械、建材、化工、食品工业、农业、船舶零部件

304L    18Cr-8Ni-低碳

作为低C一般情况下，304钢的耐腐蚀性与304刚刚相似，但焊接或消除应力后具有优异的耐晶界腐蚀性；它还能保持良好的耐腐蚀性和使用温度，无需热处理-196℃~800℃。

用于化工、煤炭、石油行业的野外露天机械，耐晶界腐蚀性要求高，建材耐热零件和热处理困难零件

316    18Cr-12Ni-2.5Mo

因添加Mo，因此其耐腐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在恶劣条件下使用；加工硬化性好(无磁性)。

海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母

316L    18Cr-12Ni-2.5Mo   低碳

低316钢种C系列，除了与316钢具有相同的特性外，其耐晶界腐蚀性优异。

316对晶界腐蚀有特殊要求的产品。

321    18Cr-9Ni-Ti

在304钢中添加Ti防止晶界腐蚀的元素；适用于430℃-900℃温度下使用。

飞机、排气管、锅炉汽包

铁

素

体

钢

409L    11.3Cr-0.17Ti-低C、N

因添加了Ti因此，其高温耐腐蚀性和高温强度较好。

焊接后不热处理的产品，如汽车排气管、换热器、集装箱等。

410L    13Cr-低C

在410钢的基础上，降低了含量C其加工性、耐焊变形、耐高温氧化性能优异。

机械结构件、发动机排气管、锅炉燃烧室、燃烧器。

430    16Cr

俗称不锈铁，软料作为铁素体钢的代表性钢种，具有优异的热膨胀率、成型性和耐氧化性。

耐热器具、燃烧器、家用电器、2类餐具、厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、CD杆、筛网

430J1L    18-Cr0.5Cu-Nb-低C.N

在430钢中加入Cu、Nb等元素；耐腐蚀、成型、焊接、耐高温氧化。

建筑外部装饰材料、汽车零部件、冷热水供应设备。

436L    18Cr-1Mo-Ti、Nb、Zr低C、N

耐热性好，耐磨性好，因为它含有Nb、Zr因此，元素具有优异的加工性和焊接性。

洗衣机、汽车排气管、电子产品、三层底锅。

马

氏

体

钢

410    13Cr-低碳

作为马氏体钢的代表钢，虽然强度高，但不适用于恶劣的腐蚀环境；加工性好，根据热处理面硬化(有磁性)。

刀刃、机械零件、精油装置、螺栓、螺母、泵杆、1类餐具(刀叉)。

420J1    13Cr-0.2C

俗称不锈铁，硬料，淬火后硬度高，耐腐蚀性好(磁性)。

餐具(刀)、涡轮叶片。

420J2    13Cr-0.3C

淬火后，比420J1钢硬度增加(磁性)。

刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具(剪刀、刀)。

⑤常用**常用的钢化学成分和相当多的钢牌

⑥常用钢加硬后硬度参考表

SUS301与国产1Cr17Ni7性能相近SUS302与国产1Cr18Ni9性能相近SUS304与国产0Cr18Ni9 性能相近SUS304L与国产00Cr18Ni10 性能相近SUS316与国产1Cr18Ni12Mo2Ti性能相近SUS316L与国产00Cr17Ni14Mo2性能相近SUS321与国产0Cr18Ni10Ti 或1Cr18Ni9Ti性能相近SUS410与国产1Cr13性能相近SUS420J1与国产2Cr13性能相近SUS420J2与国产3Cr13性能相近SUS430与国产1Cr17性能相近

H表示硬度等级：从上到下， 硬度越来越高. 01/4H1/2HHEHSHESH

2.不锈钢的在电子产品中应用范围

①屏蔽罩

因吃锡性不佳,只能用于上盖,料厚0.15,0.2.常用材料如下:

②弹片弹簧类

接触弹片类也有采用不锈钢,再镀铬或镀镍提高导电性 和上锡性能,一般用SUS301,SUS304,料厚0.15,0.2;

在电池扣上下扣合的类型中会用到弹簧,也会用到不锈钢材料,一般用SUS302或SUS304,性能较琴钢线稍差,但成本较低,成型后再作调质处理.常用线径ф0.23, ф0.25,ф0.3.

③支撑架(模里注塑)在塑胶件注塑工艺中,将不锈钢件先放入模具内固定好后,再注塑,让塑胶与五金件连接在一起的工艺方式.此工艺用在电子产品后壳中较多,用于提高后壳强度和一定屏蔽作用.

④外观件

不锈钢前壳及电池盖所用料厚为0.5,材料:SUS316L腐蚀网孔厚度一般不超t0.2,因腐蚀通孔更大深度为0.1~0.15,否则形成锥形孔,且孔周不够光滑.

⑤补强钢片在钢琴键和侧键中,用料厚0.15,0.2的不锈钢片作为中间件,用于保证键盘的平整度,还可作接地、屏蔽、遮光用,特殊情况需要还可加大料厚;在FPC连接中,粘接于金手指位补强FPC强度,以利组装,一般料厚0.2;也有在主键盘FPC底加一钢板,用以定位主键盘,保证良好手感,料厚可选0.4左右.

⑥手写笔套管

一般用SUS304材料,料厚t0.2.

⑦PIFA天线

也可以用SUS301或302做PIFA天线,料厚t0.2,性能较磷铜、铍铜差.

3.不锈钢的成形加工工艺

①切断以及冲压

由于不锈钢比一般材料强度高，所以冲压以及剪切时需要更高的压力，而刀与刀间隙准确时才能不发生切变不良和加工硬化，更好采用等离子或激光切断，当不得不采用气割或电弧切断时，对热影响区进行研磨以及必要进行热处理。设计基本原则:(注意:所有数据只适用于不锈钢)a,冲裁件的外形及内孔应避免尖角,一般加圆弧半径R≥0.5t ,(t为料厚,以下同);b,冲孔优先选用圆形孔，冲孔更小尺寸:圆孔直径>1.3t,矩形孔短边宽 >1.0t;c,零件的冲孔边缘离外形的更小距离 :外形与邻孔或边缘不平行时>t,平行时>1.5t;

②拉伸加工

易产生磨擦热量所以使用耐压、耐热性高不锈钢种同时成型加工结束后应除掉表面附着的油。设计基本原则:a,拉伸件底部与直壁之间的圆角半径大小要求 ,t<r1=(3~5)t ≤8t (t为料厚,以下同);b,拉伸件凸缘与壁之间的圆角半径大小要求 : 2t<r2=(5~8)t ≤8t ;c,圆形拉伸件的内腔直径应取D ≥d+10t，以便在拉伸时压板压紧不致起皱。d,矩形拉伸件相邻两壁间的圆角半径应取r3 ≥3t，为了减少拉伸次数应尽可能取r3 ≥H/5，以便一次拉出来 ; e,圆形无凸缘拉伸件一次成形时 , H/d ≤0.4 .

③折弯加工

簿板可以折弯到180，但为了减少弯面的裂纹同半径大小更好2倍板厚的，厚板沿压延方向时给2倍板厚半径，与压延垂直方向弯曲时给4倍板厚的半径是有必要的，特别是在焊接时，为了防止加工开裂应对焊接区进行表面研磨.设计基本原则:a,一般情况下的更小直边高度要求 ,h＞2t ;b,更小弯曲内侧半径 2.0t;c,弯曲件的回弹，目前主要是由生产厂家在模具设计时，采取一定的措施进行规避 ,弯曲区压制加强筋，不仅可以提高工件的刚度，也有利于抑制回弹 .

④翻边攻牙

  如图,平底圆孔的一次成形翻边更大翻边高度h=D/2(1-K)+0.43r+0.72t预制孔直径d=D-2(h-0.43r-0.72t)其中K=d/D不锈钢SUS321料: r取0.89,其他不锈钢料相近    t为料厚，多次拉伸再翻边因较复杂,在此不涉及.

4.不锈钢的连接方式(不锈钢之间)

①氩弧焊

焊接之前应彻底除掉有害于焊接的锈 、油、水份、油漆等，选定适合钢种的焊条。点焊时间距比碳钢点焊间距短，除掉焊渣时应使用不锈钢刷。焊完以后，为了防止局部腐蚀或强度下降，应对表面进行研磨处理或清洗。316不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途，分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得更佳的耐腐蚀性能，316不锈钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用316L不锈钢，不需要进行焊后退火处理 。②钎焊

属于固相连接，焊接时母材不熔化，采用比母材熔化温度低的钎料，其加热温度低于母材的固相线而高于钎料的液相线。在被连接的不锈钢管与管件中填放的钎料，加热熔化后，液态钎料在管与管件表面润湿和表面扩散，产生毛细管流动，焊料在管与管件的填缝中熔解和扩散从而实现管与管件之间的连接。③电阻焊

一般是使工件处在一定电极压力作用下,并利用电流通过工件时所产生的电阻热将两工件之间的接触表面熔化而实现连接的焊接方法.包括点焊、碰焊等.为了防止在接触面上发生电弧并且为了锻压焊缝金属，焊接过程中始终要施加压力;焊前必须将电极与工件以及工件与工件间的接触表面进行清理.

④螺钉连接

一般用机牙螺丝.

5.不锈钢的连接方式(不锈钢件与塑胶件)

①热熔柱

②热熔胶热熔以往项目中有用Tesa HAF8402(现更改为8432)热熔电子产品不锈钢前壳和塑胶前壳内架,胶膜厚一般t0.125.

③双面胶粘接

④螺钉连接

⑤卡扣利用钢片弹性,在钢片边缘或中间冲折凸起一片料卡入塑胶件凹槽或通孔内;

⑥模内注塑

6.不锈钢的表面加工及装饰工艺

①表面本色白化处理

不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者热处理，产生黑色氧化皮,影响外观及使用,需要去除,方法如下:    a,用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀,污染环境，对人体有害,已被逐渐淘汰;    b,采用喷（丸）砂方法;    c.采用化学法,用无污染酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗,此方法对大型、复杂产品较适用.②表面镜面光亮处理

据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同可分别采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光(EP)等方法来达到镜面光泽,奥氏体不锈钢的电解抛光效果很好。   表面着色处理

着色工艺就是利用表层的惰性氧化铬膜形成指定的颜色,不锈钢着色不仅赋于不锈钢制品各种颜色，增加产品的花色品种，而且提高产品耐磨性和耐磨性能.着色方法有如下几种:

a、离子沉积氧化物或氧化物法: 就是将不锈钢工件放在真空镀膜机中进行真空蒸发镀：例如：镀钛金的手表壳和手表带。一般是金黄色。这种方法适用于大批量产品加工。因为投资大，成本高，小批量产品不合算。b、高温氧化法:在特定的熔盐中，浸入工件保持在一定的工艺范围，使工件形成一定厚度氧化膜，而呈现出各种不同色泽。c、化学法:就是在特定溶液中，通过化学氧化形成膜的颜色，一般有“因可法”使用较多，不过要能保证一批产品色泽一致的话，必须用参比电极来控制。       d、电化学法:是在特定溶液中，通过电化学氧化形成膜的颜色，这个商业中得到应用。e、气相裂解法:较为复杂，在工业中应用较少。

③刻蚀表面加工

不锈钢的图纹装饰是通过对不锈钢进行部分刻蚀，获得一定深度的图形或文字，在其上着色，从而达到具有立体感的彩色装饰效果。工业上一般采用FeCl3化学刻蚀和阳极溶解两种方法进行刻蚀 。

④拉丝

在经过抛光或光亮退火的钢板表面用尼龙研磨带或刷进行抛光.可在一定程度上起到防指纹印的效果.

⑤喷玻璃球或喷丸

通过喷玻璃球或陶瓷球形成无泽表面，然后通过掩饰处理，覆上塑料膜，成抛光表面加工，更后形成抛光和无泽的混合表面。

⑥网纹表面加工

不锈钢可以采用的花纹种类很多,钢板具有添加花纹或网纹表面加工的优点如下：    a、 减少"金属屋面材料皱缩"（oil can-ning），该词是一个用来描述光亮材料表面的术语，这种表面从光学角度看不平;    b、 网纹图案可以减少在阳光下发出的眩光;    c、 花纹板如果有轻微的划痕和小面积压痕都不太明显;    d、 增大钢板的强度;    e、 为设计师提供了选择的余地。外部应用时应考虑到使不锈钢能够通过雨水和人工冲刷清洗表面，避免有易聚集污物和空中杂质的死角，以免造成腐蚀影响美观。

7.不锈钢选用在电子产品中应注意的问题

不锈钢件,包括外壳、电池盖对射频指标的影响不锈钢件,包括外壳、电池盖、手写笔接地的处理不锈钢外壳(包括电池盖)外观防护、保持美观的措施.如:加工及运输中防止滑伤表面,贴一层保护膜.防指纹的处理,一般用拉丝、电泳等工艺方式.

附录

①铁素体、奥氏体、马氏体简介

固态金属及合金都是晶体，即在其内部原子是按一定规律排列的，排列的方式一般有三种即：体心立方晶格结构、面心立方晶格结构和密排六方晶格结构。

金属是由多晶体组成的，它的多晶体结构是在金属结晶过程中形成的。组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构：910℃以下为具有体心立方晶格结构的α—铁，910℃以上为具有面心立方晶格结构的Υ—铁。如果碳原子挤到铁的晶格中去，而又不破坏铁所具有的晶格结构，这样的物质称为固溶体。碳溶解到α—铁中形成的固溶体称铁素体，它的溶碳能力极低，更大溶解度不超过0.02%。而碳溶解到Υ—铁中形成的固溶体则称奥氏体，它的溶碳能力较高，更高可达2%。奥氏体是铁碳合金的高温相。钢在高温时所形成的奥氏体，过冷到727℃以下时变成不稳定的过冷奥氏体。如以极大的冷却速度过冷到230℃以下，这时奥氏体中的碳原子已无扩散的可能，奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的α固溶体，称为马氏体。由于含碳量过饱和，引起马氏体强度和硬度提高、塑性降低，脆性增大。不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。实验证明，只有含铬量超过12%时钢的耐蚀性能才会大大提高，因此，不锈钢中的含铬量一般均不低于12%。由于含铬量的提高，对钢的组织也有很大影响，当铬含量高而碳含量很少时，铬会使铁碳平衡，图上的Υ相区缩小，甚至消失，这种不锈钢为铁素体组织结构，加热时不发生相变，称为铁素体型不锈钢。当含铬量较低（但高于12%），碳含量较高，合金在从高温冷却时，极易形成马氏体，故称这类钢为马氏体型不锈钢。镍可以扩展Υ相区，使钢材具有奥氏体组织。如果镍含量足够多，使钢在室温下也具有奥氏体组织结构，则称这种钢为奥氏体型不锈钢。

②硬度

硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。a、布氏硬度（HB）以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。b、洛氏硬度（HR）当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个支持角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。c、维氏硬度（HV）以120kg以内的载荷和支持角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）d、肖氏硬度（邵氏硬度）表面橡胶、塑料、金属等材料硬度的一种标准。由英国人肖尔首先提出。测定方法如下：应用弹性回跳法将撞销从一定高度落到所试材料的表面上而发生回跳，用测得的回跳高度来表示硬度。撞销是一只具有**的小锥，**上常镶有金刚钻.

来源：材料馆，转载请联系原。

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