Bakar 110 vs 101: Kompletno tehničko poređenje

Sadržaj pokazati

1. Uvođenje

Bakar ostaje kamen temeljac modernog inženjeringa, slavio zbog svog izuzetna električna i toplotna provodljivost, Otpornost na koroziju, i savitljivost.

Među komercijalno čistim bakrom, Bakar 110 (C11000, ETP) i Bakar 101 (C10100, SZO) su dva široko rasprostranjena razreda, svaki optimiziran za specifične aplikacije.

Dok oba nude izvanrednu provodljivost i mogućnost oblikovanja, njihove razlike u čistoći, sadržaj kiseonika, Mikrostruktura, i pogodnost za vakuumske ili visokopouzdane aplikacije čine izbor između njih kritičnim za inženjere, Dizajneri, i stručnjaci za materijale.

Ovaj članak pruža detaljan opis, tehničko poređenje ova dva razreda bakra, podržano podacima o svojstvima i uputama za aplikaciju.

2. Standardi & Nomenklatura

Bakar 110 (C11000) se obično naziva Cu-ETP (Elektrolitički bakar tvrdog nagiba).

Standardizovan je pod UNS C11000 i EN oznakom Cu-ETP (CW004A). C11000 se široko proizvodi i isporučuje u različitim oblicima proizvoda uključujući žicu, rod, list, i tanjir, što ga čini raznovrsnim izborom za opće električne i industrijske primjene.

Bakar 101 (C10100), S druge strane, je poznat kao Sa-OFE (Elektronski bakar bez kiseonika).

To je ultra čisti bakar sa izuzetno niskim sadržajem kiseonika, standardizovan prema UNS C10100 i EN Cu-OFE (CW009A).

C10100 je posebno rafiniran da eliminira inkluzije kisika i oksida, što ga čini idealnim za vakuum, visoka pouzdanost, i aplikacije elektronskih zraka.

Određivanje oznake UNS ili EN zajedno sa oblikom proizvoda i temperamentom je ključno za osiguravanje da materijal ispunjava tražene karakteristike performansi.

3. Hemijski sastav i mikrostrukturne razlike

Hemijski sastav bakra direktno utiče na njegov čistoća, električnu i toplotnu provodljivost, Mehaničko ponašanje, i pogodnost za specijalizirane primjene.

Dok oba bakra 110 (C11000, ETP) i bakar 101 (C10100, SZO) klasifikovani su kao bakar visoke čistoće, njihova mikrostruktura i sadržaj elemenata u tragovima se značajno razlikuju, utiče na performanse u kritičnim aplikacijama.

Element / Karakteristično	C11000 (ETP)	C10100 (SZO)	Bilješke
Bakar (Cu)	≥ 99.90%	≥ 99.99%	OFE ima ultra-visoku čistoću, korisno za vakuumske i elektronske aplikacije
Kiseonik (O)	0.02–0,04 tež.%	≤ 0.0005 wt%	Kiseonik u ETP-u formira oksidne inkluzije; OFE je u suštini bez kiseonika
Srebro (Ag)	≤ 0.03%	≤ 0.01%	Nečistoća u tragovima, manji uticaj na imovinu
Fosfor (Str)	≤ 0.04%	≤ 0.005%	Niži fosfor u OFE smanjuje rizik od krtosti i stvaranja oksida

4. Fizička svojstva: Bakar 110 vs 101

Fizička svojstva kao npr gustina, talište, toplotna provodljivost, i električnu provodljivost osnovni su za inženjerske proračune, dizajn, i odabir materijala.

Bakar 110 (C11000, ETP) i bakar 101 (C10100, SZO) dijele vrlo slična zapreminska svojstva jer su oba u suštini čisti bakar, ali manje razlike u čistoći i sadržaju kiseonika mogu malo uticati na performanse u specijalizovanim aplikacijama.

Nekretnina	Bakar 110 (C11000, ETP)	Bakar 101 (C10100, SZO)	Bilješke / Implikacije
Gustina	8.96 g / cm³	8.96 g / cm³	Identično; pogodan za proračun težine u strukturama i provodnicima.
Talište	1083–1085 °C	1083–1085 °C	Oba tipa se tope na skoro istoj temperaturi; parametri obrade za livenje ili lemljenje su ekvivalentni.
Električna provodljivost	~ 100 % IACS	~101 % IACS	OFE nudi neznatno veću provodljivost zbog ultra niskog sadržaja kiseonika i nečistoća; relevantan za aplikacije visoke preciznosti ili velike struje.
Toplotna provodljivost	390–395 W·m⁻¹·K⁻¹	395–400 W·m⁻¹·K⁻¹	Nešto više u OFE, što poboljšava efikasnost prijenosa topline u termičkom upravljanju ili vakuumskim aplikacijama.
Specifični toplinski kapacitet	~0,385 J/g·K	~0,385 J/g·K	Isto za oboje; korisno za termičko modeliranje.
Koeficijent toplotne ekspanzije	~16,5 × 10⁻⁶ /K	~16,5 × 10⁻⁶ /K	Zanemarljiva razlika; važno za dizajn spojeva i kompozita.
Električna otpornost	~1,72 μΩ·cm	~1,68 μΩ·cm	Niža otpornost C10100 doprinosi nešto boljim performansama u ultra-osjetljivim kolima.

5. Mehanička svojstva i efekti temperamenta/stanja

Mehaničke performanse bakra jako zavise od temperament obrade, uključujući žarenje i hladnu obradu.

Bakar 101 (C10100, SZO) generalno ponude veća čvrstoća u uslovima hladnog obrade zbog svoje ultra-visoke čistoće i mikrostrukture bez oksida,

dok bakar 110 (C11000, ETP) eksponati superiorna formabilnost i duktilnost, što ga čini pogodnim za aplikacije koje su intenzivne prilikom oblikovanja kao što su duboko izvlačenje ili štancanje.

Mehanička svojstva po temperamentu (Tipične vrijednosti, ASTM B152)

Nekretnina	Narav	Bakar 101 (C10100)	Bakar 110 (C11000)	Test Method
Zatezna čvrstoća (MPa)	Žaljenje (O)	220-250	150-210	Astma e8 / e8m
Zatezna čvrstoća (MPa)	Cold-Worked (H04)	300–330	240–270	Astma e8 / e8m
Zatezna čvrstoća (MPa)	Cold-Worked (H08)	340–370	260-290	Astma e8 / e8m
Snaga prinosa, 0.2% ofset (MPa)	Žaljenje (O)	60-80	33–60	Astma e8 / e8m
Snaga prinosa, 0.2% ofset (MPa)	Cold-Worked (H04)	180–200	150-180	Astma e8 / e8m
Snaga prinosa, 0.2% ofset (MPa)	Cold-Worked (H08)	250-280	200-230	Astma e8 / e8m
Izduženje na pauzi (%)	Žaljenje (O)	45–60	50-65	Astma e8 / e8m
Izduženje na pauzi (%)	Cold-Worked (H04)	10-15	15-20	Astma e8 / e8m
Brinell tvrdoća (Hbw, 500 kg)	Žaljenje (O)	40-50	35–45	ASTM E10
Brinell tvrdoća (Hbw, 500 kg)	Cold-Worked (H04)	80–90	70-80	ASTM E10

Key Insights:

Žaljenje (O) Narav: Oba tipa su mekana i visoko duktilna. Veća elongacija C11000 (50–65%) čini ga idealnim za duboko crtež, štancanje, i proizvodnju električnih kontakata.
Cold-Worked (H04/H08) Narav: Ultra-čistoća C10100 omogućava ujednačenije kaljenje, rezultirajući vlačna čvrstoća 30-40% veća od C11000 u H08 temperamentu.
To ga čini pogodnim za nosive ili precizne komponente, uključujući supravodljive zavojnice ili visokopouzdane konektore.
Brinell tvrdoća: Povećava se proporcionalno sa hladnim radom. C10100 postiže veću tvrdoću za isti temperament zbog svoje čistoće, mikrostruktura bez oksida.

6. Ponašanje u proizvodnji i proizvodnji

Bakar 110 (C11000, ETP) i bakar 101 (C10100, SZO) ponašaju se slično u mnogim proizvodnim operacijama jer su oba u suštini čisti bakar, Ali razlika u kiseoniku i nečistoćama u tragovima proizvodi značajne praktične kontraste tokom oblikovanja, mašinska obrada i spajanje.

Formiranje i hladna obrada

Duktilnost i savitljivost:

- Žareni materijal (O temper): oba tipa su visoko duktilna i prihvataju uska savijanja, duboko izvlačenje i teško oblikovanje.
  Žareni bakar obično može tolerisati vrlo male unutrašnje radijuse savijanja (blizu 0,5–1,0 × debljine lima u mnogim slučajevima), što ga čini odličnim za štancanje i zamršene oblikovane dijelove.
- Hladno obrađene ćudi (H04, H08, itd.): snaga raste, a duktilnost opada kako raste temperament; minimalni radijusi savijanja moraju se u skladu s tim povećati.
  Dizajneri bi trebali dimenzionirati radijuse savijanja i filete na osnovu temperamenta i predviđenog ublažavanja naprezanja nakon oblikovanja.

Rad kaljenje & izvlačenje:

- C10100 (SZO) ima tendenciju da se ujednačenije stvrdne tokom hladnog rada zbog svoje mikrostrukture bez oksida; ovo daje veću dostižnu čvrstoću u H-temperacijama i može biti korisno za dijelove koji zahtijevaju veće mehaničke performanse nakon izvlačenja.
- C11000 (ETP) je izuzetno prihvatljiv za progresivne operacije izvlačenja i štancanja, jer su oksidni konopci diskontinuirani i obično ne prekidaju formiranje na komercijalnim razinama deformacije.

Žarenje i oporavak:

- Rekristalizacija jer se bakar javlja na relativno niskim temperaturama u poređenju sa mnogim legurama; zavisno od prethodnog hladnog rada, početak rekristalizacije može početi otprilike unutar 150–400 °C.
- Industrijska praksa potpunog žarenja obično koristi temperature u 400-650 ° C domet (vrijeme i atmosfera odabrani kako bi se izbjegla oksidacija ili površinska kontaminacija).
  OFE dijelovi namijenjeni za vakuumsku upotrebu mogu se žariti u inertnoj ili redukcijskoj atmosferi kako bi se očuvala čistoća površine.

Ekstruzija, valjanje i izvlačenje žice

Crtanje žice: C11000 je industrijski standard za proizvodnju žica i vodiča velike zapremine jer kombinuje odličnu sposobnost izvlačenja sa stabilnom provodljivošću.
C10100 se također može izvlačiti do finih mjerača, ali se bira kada su potrebne performanse usisavanja nizvodno ili ultra čiste površine.
Ekstruzija & valjanje: Oba tipa se istiskuju i dobro valjaju. Kvalitet površine OFE je obično superiorniji za visoko precizne valjane proizvode zbog odsustva oksidnih inkluzija; ovo može smanjiti interdendritično kidanje ili mikroudubljenja u zahtjevnim završnim obradama površine.

Obrada

Opće ponašanje: Bakar je relativno mekan, toplotno provodljiv i duktilan; ima tendenciju da proizvodi kontinuirano, gumeni čips ako parametri nisu optimizirani.
Obradivost za C11000 i C10100 je slična u praksi.
Alati i parametri: Koristite oštre rezne ivice, kruto učvršćenje, pozitivne grablje alati (karbid ili brzorezni čelik u zavisnosti od zapremine), kontrolisani posmaci i dubine, i dovoljno hlađenja/ispiranja kako bi se izbjeglo stvrdnjavanje i nagomilane ivice.
Za duge kontinuirane rezove, Preporučuju se lomljenci strugotine i povremene strategije rezanja.
Završna obrada površine i kontrola neravnina: OFE materijal često postiže marginalno bolju završnu obradu površine u preciznoj mikro obradi zbog manje mikro-inkluzija.

Spajanje — lemljenje, lemljenje, zavarivanje, difuzijsko vezivanje

Lemljenje: Oba tipa se lako lemljuju nakon pravilnog čišćenja.
Budući da C11000 sadrži filmove kisika i oksida u tragovima, obično se koriste standardni kolofonij ili blago aktivni fluksovi; temeljno čišćenje prije lemljenja poboljšava pouzdanost spoja.
OFE-ova čistija površina može smanjiti zahtjeve za protokom u nekim kontroliranim procesima.
Lemljenje: Temperature lemljenja (>450 ° C) može izložiti oksidne filmove; C11000 lemljenje općenito zahtijeva odgovarajuće fluksove ili kontroliranu atmosferu.
Za vakuumsko lemljenje ili lemljenje bez fluksa, C10100 je jako poželjan, jer njegov zanemariv sadržaj oksida sprječava isparavanje oksida i kontaminaciju vakuumskog okruženja.
Elektrolučno zavarivanje (TIG/ME) i otporno zavarivanje: Oba tipa se mogu zavariti standardnim postupcima zavarivanja bakra (visoka struja, predgrijavanje za debele rezove, i zaštita od inertnog gasa).
OFE nudi čistije zavarene bazene i manje defekata povezanih s oksidima, što je prednost kod kritičnih električnih spojeva.
Zavarivanje elektronskim snopom i laserom: Ovi visokoenergetski, Metode niske kontaminacije se obično koriste u vakuumskim ili preciznim aplikacijama.
C10100 je materijal izbora ovdje zato što niski nivoi nečistoća i kisika minimiziraju isparene kontaminante i poboljšavaju integritet zglobova.
Difuzijsko vezivanje: Za vakuumske i svemirske sklopove, OFE čistoća i skoro jednofazna mikrostruktura čine ga predvidljivijim u procesima vezivanja u čvrstom stanju.

Priprema površine, čišćenje i rukovanje

Za C11000, odmašćivanje, mehaničko/hemijsko uklanjanje oksida i pravilna primjena fluksa su normalni preduslovi za visokokvalitetne spojeve.
Za C10100, za upotrebu usisivača potrebna je stroga kontrola čistoće: rukovanje sa rukavicama, izbjegavanje ugljovodonika, ultrazvučno čišćenje rastvaračem, i pakovanje čistih prostorija uobičajena je praksa.
Vakuumsko pečenje (E.g., 100–200 °C ovisno o stanju) se često koristi za uklanjanje adsorbiranih plinova prije UHV servisa.

7. Korozija, performanse vakuuma i efekti vodonika/kiseonika

Ove tri međusobno povezane teme — otpornost na koroziju, ponašanje u vakuumu (isparavanje i isparavanje kontaminanata), i interakcije sa vodonikom/kiseonikom — gde je bakar 110 i bakar 101 najviše se razlikuju u funkcionalnim performansama.

Ponašanje korozije (atmosferske i galvanske)

Opća atmosferska korozija: Oba tipa formiraju stabilan površinski film (patina) koji ograničava dalju koroziju u normalnim zatvorenim i mnogim vanjskim okruženjima.
Čisti bakar je otporan na opštu koroziju mnogo bolje od mnogih aktivnih metala.
Lokalna korozija i okolina: U sredinama bogatim hloridima (marinac, soli za odmrzavanje), bakar može doživjeti ubrzani napad ako postoje pukotine ili naslage dopuštaju da se formiraju lokalizirane elektrokemijske ćelije.
Dizajnirajte tako da izbjegnete geometriju pukotina i omogućite drenažu/inspekciju.
Galvanska spojnica: Bakar je relativno plemenit u poređenju sa mnogim strukturalnim metalima.
Kada je električno spojen na manje plemenite metale (E.g., aluminijum, magnezijum, neki čelici), manje plemeniti metal će prvenstveno korodirati.
Praktična pravila dizajna: izbjegavajte direktan kontakt s aktivnim metalima, izolirati spojeve od različitih metala, ili koristite sredstva za zaštitu od korozije/premaze gdje je potrebno.

Performanse vakuuma (ispuštanje gasova, isparavanje i čistoća)

Zašto su performanse vakuuma važne: U ultra visokom vakuumu (UHV) sustavi, čak i ppm nivoi isparljivih nečistoća ili inkluzija oksida mogu stvoriti kontaminaciju,
povećati bazni pritisak, ili nanesite filmove na osjetljive površine (optička ogledala, poluprovodničke pločice, elektronska optika).
C11000 (ETP): tragovi kiseonika i oksida mogu dovesti do povećano ispuštanje gasova i potencijalno isparavanje čestica oksida na povišenim temperaturama u vakuumu.
Za mnoge aplikacije sa niskim ili grubim vakuumom ovo je prihvatljivo, ali UHV korisnici moraju biti oprezni.
C10100 (SZO): njegov ultra-nizak sadržaj kisika i nečistoća rezultira znatno niže stope ispuštanja gasova, smanjeni parcijalni pritisci kondenzabilnih vrsta tokom pečenja, i daleko manji rizik od kontaminacije pod izlaganjem elektronskim snopom ili visokom temperaturom u vakuumu.
Za cikluse pečenja i analizu zaostalih gasova (RGA) stabilnost, OFE obično nadmašuje ETP sa velikom razlikom u praktičnim sistemima.
Najbolje prakse za upotrebu vakuuma: čišćenje usisivačem, odmašćivanje rastvaračem, ultrazvučne kupke, montaža čiste sobe, i kontrolirano pečenje su obavezni.
Navedite OFE za komponente izložene direktno UHV ili snopovima elektrona/jona.

Vodonik, interakcije kiseonika i rizik od krtosti

Vodonik veš: Bakar je ne podložni vodoničnom krtosti na isti način kao i čelici;
tipične legure bakra ne propadaju zbog klasičnih mehanizama pucanja izazvanih vodikom koji se mogu vidjeti u čelicima visoke čvrstoće.
Hemija vodonika/kiseonika: međutim, ispod atmosfere visoke temperature (vodonik ili formirajući gas na povišenoj temperaturi),
bakar koji sadrži kisik ili određene ostatke deoksidatora može podvrgnuti površinskim reakcijama (formiranje vode, redukcija oksida) koji mogu promijeniti morfologiju površine ili promovirati poroznost u lemovima.
Nizak sadržaj kiseonika u OFE-u ublažava ove zabrinutosti.
Razmatranja usluge: u radu vodonika na visokoj temperaturi ili u procesima u kojima je prisutan vodonik (E.g., određena žarenja ili hemijska obrada), specificirati OFE ako su kemija površine i stabilnost dimenzija kritični.

8. Tipične industrijske primjene

C11000 (ETP):

Razvodne sabirnice, kablovi, i konektori
Transformatori, motori, razvodni uređaj
Arhitektonski bakar i opšta izrada

C10100 (SZO):

Vakumske komore i ultra-visokovakumska oprema
Elektronski snop, RF, i mikrotalasne komponente
Proizvodnja poluprovodnika i kriogeni provodnici
Laboratorijski instrumenti visoke pouzdanosti

Rezime: C11000 je pogodan za opću električnu i mehaničku upotrebu, dok je C10100 potreban kada stabilnost vakuuma, minimalne nečistoće, ili ultra čista obrada su neophodni.

9. Trošak & dostupnost

C11000: Ovo je standard, bakarni proizvod velike količine.
Općenito je tako jeftinije i šire opskrbljuju mlinovi i distributeri, što ga čini podrazumevanim izborom za masovnu proizvodnju i aplikacije osetljive na budžet.
C10100: Nosi a premium cijena zbog dodatnih koraka rafiniranja, posebni zahtjevi za rukovanje, i manji obim proizvodnje.
Dostupan je, ali obično samo u ograničeni oblici proizvoda (barovi, ploča, listovi u odabranim temperamentima) i često zahteva duži rok isporuke.
Za komponente velike zapremine gdje je isplativost kritična, C11000 se obično navodi.
Obrnuto, za niše aplikacije kao što su vakuum ili elektronske komponente visoke čistoće, Prednosti performansi C10100 opravdavaju veći trošak.

10. Sveobuhvatna usporedba: Bakar 110 vs 101

Značajka	Bakar 110 (C11000, ETP)	Bakar 101 (C10100, SZO)	Praktične implikacije
Copper Purity	≥ 99.90%	≥ 99.99%	OFE bakar nudi ultra-visoku čistoću, presudno za vakuum, visoka pouzdanost, i aplikacije elektronskih zraka.
Sadržaj kiseonika	0.02–0,04 tež.%	≤ 0.0005 wt%	Kiseonik u C11000 formira oksidne stringere; Kiseonik C10100 koji je blizu nule sprječava defekte povezane s oksidom.
Električna provodljivost	~ 100 % IACS	~101 % IACS	OFE nudi nešto veću provodljivost, relevantno u preciznim električnim sistemima.
Toplotna provodljivost	390–395 W·m⁻¹·K⁻¹	395–400 W·m⁻¹·K⁻¹	Manja razlika; OFE je nešto bolji za aplikacije osjetljive na toplinu ili visoke preciznosti.
Mehanička svojstva (Žaljenje)	Zatezna 150–210 MPa, Izduženje 50–65%	Zatezna 220–250 MPa, Izduženje 45–60%	C11000 bolje oblikovan; C10100 jači u žarenom ili hladno obrađenom stanju.
Mehanička svojstva (Cold-Worked H08)	Zatezna 260–290 MPa, Izduženje 10–15%	Vlačnost 340–370 MPa, Izduženje 10–15%	C10100 ima koristi od većeg očvršćavanja zbog ultra čiste mikrostrukture.
Izrada/formiranje	Odlična sposobnost oblikovanja za štancanje, savijanje, crtanje	Odlična formabilnost, vrhunsko radno očvršćavanje i stabilnost dimenzija	C11000 pogodan za proizvodnju velikih količina; C10100 poželjan za precizne komponente ili visokopouzdane dijelove.
Pridruživanje (Lemljenje/Zavarivanje)	Lemljenje uz pomoć fluksa; standardno zavarivanje	Lemljenje bez fluksa, čistiji zavari, poželjno za zavarivanje elektronskim snopom ili vakuumsko zavarivanje	OFE je kritičan za aplikacije u vakuumu ili visokoj čistoći.
Usisavanje/Čistoća	Prihvatljivo za nizak/srednji vakuum	Obavezno za UHV, minimalno ispuštanje gasova	OFE odabran za ultra-visoki vakuum ili okruženja osjetljiva na kontaminaciju.
Kriogene performanse	Dobro	Odličan; stabilna struktura zrna, minimalne varijacije termičkog širenja	OFE se preferira za supravodljive ili niskotemperaturne instrumente.
Trošak & Dostupnost	Niska, široko opskrbljena, više oblika	Premium, ograničene forme, duži rok isporuke	Odaberite C11000 za osjetljivu cijenu, aplikacije velikog obima; C10100 za visoku čistoću, specijalizovane aplikacije.
Industrijske aplikacije	Sabirnice, ožičenje, Konektori, lim, opšta izmišljotina	Vakumske komore, komponente elektronskog snopa, visokopouzdani električni putevi, kriogenih sistema	Uskladite klasu sa operativnim okruženjem i zahtjevima performansi.

12. Zaključak

C11000 i C10100 su bakre visoke provodljivosti pogodne za širok spektar primjena.

Primarna razlika leži u sadržaj kiseonika i nivo nečistoća, koji utiču na ponašanje vakuuma, pridruživanje, i aplikacije visoke pouzdanosti.

C11000 je isplativ i svestran, što ga čini standardom za većinu električnih i mehaničkih aplikacija.

C10100, sa ultra-visokom čistoćom, je rezervisano za vakuum, elektronski snop, kriogeni, i visokopouzdanih sistema gdje je neophodna mikrostruktura bez oksida.

Odabir materijala treba dati prioritet funkcionalni zahtjevi preko nominalnih imovinskih razlika.

FAQs

Da li je C10100 znatno bolji električno od C11000?

Ne. Razlika u električnoj provodljivosti je mala (~100% vs 101% IACS). Primarna prednost je ultra nizak sadržaj kiseonika, što koristi vakuumskim i visokopouzdanim aplikacijama.

Može li se C11000 koristiti u vakuumskoj opremi?

Da, ali kiseonik u tragovima može ispariti ili formirati okside u uslovima ultra visokog vakuuma. Za stroge primjene vakuuma, Poželjan je C10100.

Koja je klasa standardna za distribuciju električne energije?

C11000 je industrijski standard za sabirnice, Konektori, i opća električna distribucija zbog svoje provodljivosti, Formalnost, i ekonomičnost.

Kako OFE bakar treba specificirati za nabavku?

Uključuje UNS C10100 ili Cu-OFE oznaku, granice kiseonika, minimalna provodljivost, oblik proizvoda, i temperament. Zahtjev za potvrde o analizi čistoće kiseonika i bakra u tragovima.

Postoje li srednje klase bakra između ETP i OFE?

Da. Postoje bakre sa deoksidacijom fosforom i varijante visoke provodljivosti, dizajniran za poboljšanu lemljivost ili smanjenu interakciju vodika. Odabir treba da odgovara zahtjevima aplikacije.