《光电倍增管用铍青铜带》行业标准
《送审稿》编制说明
一、
任务来源
根据工信厅科函 [2014] 628号和有色标委【2014】29号文件精神，标准项目《光电倍增管用铍青铜带》（计划编号2014-1395T-YS），由苏州金江铜业有限公司负责起草，完成年限为2015年。 二、
工作简况
1 立项目的和意义
光电倍增管用铍青铜带是一种主要性能指标和用途明显不同于已颁布的其他铍青铜带材标准的材料，是一种功能性和结构性并重的新型电子材料。
光电倍增管（Photomultiplier，简称PMT），是一种对紫外光、可见光和近红外光极其敏感的特殊真空管。它能使进入的微弱光信号增强至原本的108，使光信号能被测量。光电倍增管的工作原理如图1所示：
图1 光电倍增管工作原理示意图
当具有一定能量或速度的电子（或离子）轰击物体表面时，会引起电子（或离子）从被轰击的物体表面发射出来，这现象称为次级电子发射。通常次级电子所具有的能量或速度用次级电子发射系数来衡量，即次级电子数与初级入射电子数的比值。从1899年CAMPBELL发现次级电子发射现象以来，人们对各种物质的次级电子发射特征、机理加以研究，并将它们成功运用于各种电真空器件。光电倍增管就是性能优越、应用广泛的一种，它是将光电初级发射和次级发射合为一体，把微弱的光信号转换成电讯号并加以放大的电真空倍增器件。常应用于微光探测器，具有时间响应快、噪声低、探测效率高等特点。
随着科技的飞速发展，特别是光电倍增管在军事领域的应用，人们对其力学性能和电性能的要求越来越高，普通半导体材料制成的二次发射层具有良好的二次发射系数，但在80℃以上的高温环境下无法工作。因而，寻求具有良好二次发射系数，又同时具备高温环境下性能稳定的光电倍增管材料显得十分重要。材
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料除要求在二次发射时具有足够的增益（0％或108）外，还要求暗电流小、线性好、噪音低等。CuBe合金在400℃内能稳定工作，热发射最小，具有可靠的耐振动、抗冲击、耐高温能力，所以，铍青铜带材成为光电倍增管用材料的首选。经研究实验，铍青铜带作为光电倍增极符合下列要求：1、次级发射系数大，特别是在入射电子能量较低时次级发射系数仍保持高位；2、次级发射系数稳定，即受温度、时间、真空度等因素的变化较小；3、有足够的复合能力；4、热发射或光电发射小。
光电倍增管用铍青铜带特点：
1）高铍含量。铍含量应在2.4~3.0％（质量分数）之间。普通铍青铜带铍含量最大2.0%。
2）高纯。低熔点、高蒸汽压的物质，如锑、锡、锌、铝等含量应低于0.05％（质量分数）。低熔点、高蒸汽压的砷、氧、磷等非金属和高熔点、低蒸汽压的银、钴、镍等金属物质，在激活时比铍更易扩散到表面生成氧化物，这些氧化物本身一方面二次发射系数低且不稳定，另一方面严重影响铍原子的扩散和氧化铍的生成。所以，应严格控制。
3）良好的冲压性能。为不影响二次发射系数的改变，在不借助其他合金元素的情况下，保证冲压性能良好。
4）光电功能性要求：二次发射系数及其对温度、时间、真空度等因素变化的函数指标。即材料不仅限于普通铍铜带应具有的力学性能，还要求材料热发射，高温稳定性和暗发射等性能指标。
长期以来，由于我国不具备该材料的生产制造技术，原材料依赖进口，在我国J-20飞机试飞后，美、日已禁止向中国出口该材料，用于航空航天、电子信息等高端领域用国际先进的高端材料进口遇到障碍。随着我国铜加工企业的技术进步和创新研发，该料的生产制造技术取得了重大突破，部分国产品已逐步应用于航空航天及电子信息等领域。目前该产品尚无标准可依，对扩大该产品的应用与产品性能质量的提高十分不利。因此，制订相应的行业标准迫在眉睫。
由于光电倍增管在航空航天等高科技领域以及在军事领域的应用，目前公开的标准或资料很难查到相关信息。
本标准项目产品属于国家高新技术产品，广泛应用于航空航天、电子信息等国民经济重要领域，特别是航空航天光电倍增管使用的铍青铜带，由于应用领域尖端，产品技术质量要求很高，国外也限制向中国出口。通过业内技术人员的努力着力研发，目前该产品已可以批量提供市场，打破我国铍青铜高端产品市场全部依赖进口局面。本标准的制订将会促进此类产品工艺技术进一步的稳定和提高，并加速新产品的研发，使我国此类材料达到或接近国际先进水平。
航天航空用高性能高铍青铜合金带材属国家当前重点鼓励发展的产业，项目产品属于新一代信息功能材料及器件领域，是国家中长期科技发展纲要支持的重点领域。该项目的实施可以实现先进制造业用高性能高铍青铜合金材料与产品的国产化供给，具有重要的经济效益和社会效益。
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2 主编单位的技术基础
本标准的主编单位苏州金江铜业有限公司（KINKOU）创立于2004年5月，是以进口替代为目标的高性能铜合金材料研发及生产型企业，苏州市高新技术企业。公司拥有多项具有自主知识产权的发明及实用新型专利，全部产品均为高新技术产品。2010年通过了ISO9001企业质量体系认证，2011年实现销售收入约2000万元。公司主要产品有铍青铜棒线材（C17200、C17500、C17510），高强高导铜镍硅合金产品，铜铬、铜铬锆棒线材（C18200、C18150），青模具用铍铜块，真空镀膜靶材高纯金属材料，铜铬中间合金及铜锆中间合金。
2005年公司引进了日本高精度快削铍青铜（C17300）棒生产线的关键设备---等温间接挤压机（神户制钢产），配备了直读光谱仪、金相显微镜等先进、完备的检测仪器，同时采用日本当时国际最为先进的生产工艺技术，在国内首先研发出了高精度快削铍铜棒产品，打破了国内快削铍青铜棒（C17300）完全依赖进口的状况。
公司成立以来，坚持不懈地在产品制造、工艺方法等有色金属加工成型技术方面不断进行试制研发、改进创新，目前，公司产品的生产技术和质量已达到或接近世界领先水平。 3 主要工作过程
3.1 2014年6月16日，由全国有色金属标准化技术委员会主持在广西防城港万海酒店召开了《光电倍增管用铍青铜带》标准第一次工作会议，会议上对标准的起草任务进行落实，成立了标准编制组，确定了由苏州金江铜业有限公司为负责起草单位。
3.2 2014年6月～12月，编制组根据广西防城港任务落实会确定的起草原则，对我国目前生产光电倍增管用铍青铜带的相关企业进行广泛调研和相关技术数据统计，同时结合企业的一些内控技术指标和检验数据起草了本标准的讨论稿。标准讨论稿于2014年12月10日在网上传送，广泛征求业内及客户意见或建议。根据各方提出的意见和建议，标准编制组对标准讨论稿进行了修改，形成标准预审稿。
3.3 2015年3月24日～27日，由全国有色金属标准化技术委员会主持在江苏无锡君来世尊酒店召开了《光电倍增管用铍青铜带》标准第二次工作会议，与会专家对标准的预审稿进行了认真、热烈的讨论，从牌号、状态、规格、电导率、工艺性能、检测方法等多方面提出修改建议。根据无锡会议的要求，起草单位对产品导电率不同检测方法的测试结果和拉伸试验不同的试样规格测试结果进行了比对。最后确定选取电桥测试方法即GB /T 351《金属材料电阻系数测量方法》用于产品导电率的检测；确定选取GB/T 228.1-2010标准附录B中表B.1的P1试样进行拉伸试验。确定将杯突试验方法用于产品工艺性能的检测。以保证产品检测结果的准确性和精度，更符合产品的适用性。根据检测方法的比对结果，编制组对标准进行了修改，并于2015年4月29日将标准文本修改完毕。
3.4 2015年4月29日，标准起草单位将修改后的标准送审稿下发至各有关单位广泛征求意见，共发送单位34个，其中用户2个，所占比例为5.88%，科研院所单位2个，所占比例5.88%，其他单位30个，所
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占比例88.24%。回函的单位数23个，回函并有建议或意见的单位数8个。编制组根据各单位的回函意见对标准进行修改完善，于2015年5月15形成了本标准的《送审稿》。 三、 标准编制原则
本标准起草单位自接受起草任务后，成立了本标准编制工作组负责收集生产统计、检验数据、市场需求及客户要求等信息。初步确定了《光电倍增管用铍青铜带》标准起草所遵循的基本原则和编制依据：
1）查阅相关标准和国内外客户的相关技术要求；
2）根据国内铍青铜带生产企业具体情况，力求做到标准的合理性与实用性； 3）根据产品工艺的成熟与完善、技术发展水平及测试数据确定技术指标取值范围；
4）完全按照GB/T 1.1和有色加工产品标准和国家标准编写示例的要求进行格式和结构编写。 四、 确定标准主要内容的论据 1标准题目与适用范围
1.1 本标准立项名称为“光电倍增管用铍青铜带”，英文名称“Beryllium bronze strips for photomultiplier（tube)”，在标准征求意见的过程中未提出其他建议，仍确定为此项标准的名称。
1.2规定了本标准适用范围：本标准适用于于航空航天、光学测量、光谱分析、激光检测、影视发射和图像传送等仪器或装备的光电倍增管用铍青铜带材，以利于用户选材。 2要求 2.1产品分类
产品分类是对光电倍增管用铍青铜带产品的截面形状、牌号、状态、规格应符合的规定，同时规定了产品标记方法。相关情况分别说明如下：
（1）我国目前生产的用于光电倍增管的铍青铜带材产品截面形状为矩形，以厚度与宽度来划分不同的规格。
（2）通过大量调研，国内目前在光电倍增管用铍青铜带产品的实际生产中，主要有TBe2.4和TBe2.8两个合金牌号，产品的供货状态主要是固溶热处理+冷加工1/4硬 （TD01），因此，确定本标准的合金牌号为TBe2.4和TBe2.8两个，固溶热处理+冷加工1/4硬 （TD01）为本标准唯一合金状态。
（3）截面尺寸规格：根据目前市场需求现状，确定本标准截面尺寸规格为：厚度0.09mm～0.30mm，宽度25mm～300mm，经供需双方协商，也可供应其它状态、规格的产品。。
（4）产品标记方法：按照GB/T 1.1-2009的规定，产品标记按产品名称、标准编号、合金牌号、供应状态、截面规格的顺序表示，标准中给出了带材的典型标记示例。 2.2化学成分
本标准化学成分的规定见表1。
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表1 光电倍增管铍青铜带化学成分
化学元素（质量分数%） Cu+ Ag 余量 余量 Be 2.3~2.5 2.6~3.0 Sb+Sn+Zn 0.03 0.03 As+P 0.01 0.01 Co 0.01 0.01 Pb 0.002 0.002 Si 0.025 0.025 Al 0.01 0.01 Fe 0.025 0.025 Ni 0.2 0.2 杂质总和 0.3 0.3 牌号 TBe2.4 TBe2.8 注：杂质元素包括：Sb、Sn、Zn、As、P、Co、Pb、Si、Al、Fe、Ni。 其中铜Cu和铍Be为主要化学成分，其他元素为杂质元素，杂质总和为表中所列元素的的总和。 2.3尺寸偏差
产品厚度、宽度尺寸及偏差列于表2，产品实际厚度和宽度检测数据统计列于表3。
表2 带材的尺寸及其允许偏差 （单位：mm） 厚度 0.10~0.14 >0.14~0.30 厚度允许偏差 -0.015 -0.02 宽度 25~200 宽度允许偏差 -2 表3 产品实际厚度和宽度检测数据统计表（单位：mm）
规格 0.10x25 0.15x30 0.15x35 0.20x40 0.20x45 0.25 x50 0.25x60 0.30x75 0.30x100 样品数量（个） 100 100 100 100 100 100 100 100 100 厚度检测结果范围 数据偏差范围 宽度检测结果范围 0.089~0.098 0.141~0.149 0.140~0.149 0.188~0.197 0.190~0.197 0.239~0.248 0.238~0.247 0.291~0.299 0.289~0.296 -0.002~ -0.009 -0.001~ -0.009 -0.001~ -0.010 -0.003~ -0.012 -0.003~ -0.010 -0.002~ -0.011 -0.003~ -0.012 -0.001~ -0.009 -0.004~ -0.011 23.9~24.7 28.5~29.4 33.7~34.5 38.6~39.3 43.4~44.6 48.3~49.7 58.6~59.8 73.3~74.6 98.4~99.7 数据偏差范围 -0.3~ -1.1 -0.6~ -1.5 -0.5~ -1.3 -0.7~ -1.4 -0.4~ -1.6 -0.3~ -1.7 -0.2~ -1.4 -0.4~ -1.7 -0.3~ -1.6 根据上表反映的实际生产控制水平和目前用户使用要求，规定产品标称尺寸偏差为： 厚度偏差： 厚度≤0.14 mm时，允许-0.15mm；厚度>0.14~0.30 mm时，允许-0.20mm。 宽度偏差：所有规格的宽度偏差，允许-2.0mm。 2.4室温拉伸力学性能
力学性能是光电倍增管用铍青铜带材料涉及的重要技术指标，力学性能可以通过拉伸试验或硬度试验两种方式加以检测。目前国内生产的铍青铜带主要问题是在作为光电倍增管材料时其冲压性能不够稳定，冲压时易出现变形不均、裂纹等问题，导致无法使用。因此，用户要求在保证产品导电性能不降低的情况下，具有足够的强度和良好的冲压性能。企业抽样实测带材的抗拉强度和断后伸长率统计数据见表4，数据
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