Měď 110 vs. 101: Kompletní technické srovnání

1. Zavedení

Měď zůstává základním kamenem moderního inženýrství, oslavován za to mimořádná elektrická a tepelná vodivost, odolnost proti korozi, a kujnost.

Mezi komerčně čisté mědi, Měď 110 (C11000, ETP) a Měď 101 (C10100, SZO) jsou dva široce používané třídy, každý optimalizovaný pro konkrétní aplikace.

Oba nabízejí vynikající vodivost a tvarovatelnost, jejich rozdíly v čistotě, obsah kyslíku, mikrostruktura, a vhodnost pro vakuové nebo vysoce spolehlivé aplikace činí volbu mezi nimi pro inženýry zásadní, návrháři, a materiálové specialisty.

Tento článek poskytuje podrobné informace, technické srovnání těchto dvou jakostí mědi, podporované údaji o vlastnostech a aplikačními pokyny.

2. Standardy & Nomenklatura

Měď 110 (C11000) se běžně označuje jako Cu-ETP (Elektrolytická houževnatá měď).

Je standardizován pod UNS C11000 a EN označením Cu-ETP (CW004A). C11000 je široce vyráběn a dodáván v různých formách produktů včetně drátu, tyč, list, a talíř, což z něj činí všestrannou volbu pro všeobecné elektrické a průmyslové aplikace.

Měď 101 (C10100), na druhé straně, je známý jako S-OFE (Elektronická měď bez obsahu kyslíku).

Jedná se o ultračistou měď s extrémně nízkým obsahem kyslíku, standardizované podle UNS C10100 a EN Cu-OFE (CW009A).

C10100 je speciálně rafinován tak, aby eliminoval kyslík a oxidové inkluze, díky čemuž je ideální pro vakuum, vysoká spolehlivost, a aplikace elektronového paprsku.

Specifikace UNS nebo EN označení spolu s formou produktu a temperováním je rozhodující pro zajištění toho, aby materiál splňoval požadované výkonnostní charakteristiky.

3. Chemické složení a mikrostrukturální rozdíly

Chemické složení mědi přímo ovlivňuje její čistota, elektrická a tepelná vodivost, mechanické chování, a vhodnost pro specializované aplikace.

Zatímco oba Měď 110 (C11000, ETP) a měď 101 (C10100, SZO) jsou klasifikovány jako vysoce čisté mědi, jejich mikrostruktura a obsah stopových prvků se výrazně liší, ovlivňující výkon v kritických aplikacích.

4. Fyzikální vlastnosti: Měď 110 vs. 101

Fyzikální vlastnosti jako např hustota, bod tání, tepelná vodivost, a elektrickou vodivostí jsou zásadní pro inženýrské výpočty, design, a výběr materiálu.

Měď 110 (C11000, ETP) a měď 101 (C10100, SZO) mají velmi podobné objemové vlastnosti, protože oba jsou v podstatě čistá měď, ale drobné rozdíly v čistotě a obsahu kyslíku mohou mírně ovlivnit výkon ve specializovaných aplikacích.

5. Mechanické vlastnosti a vlivy teploty/stavu

Mechanický výkon mědi silně závisí na teplota zpracování, včetně žíhání a zpracování za studena.

Měď 101 (C10100, SZO) obecně nabízí vyšší pevnost v podmínkách tváření za studena díky ultra vysoké čistotě a mikrostruktuře bez oxidů,

zatímco Měď 110 (C11000, ETP) exponáty vynikající tvarovatelnost a tažnost, Díky tomu se dobře hodí pro aplikace náročné na tvarování, jako je hluboké tažení nebo ražení.

Mechanické vlastnosti podle teploty (Typické hodnoty, ASTM B152)

Klíčové statistiky:

• Žíhané (Ó) Zmírnit: Obě třídy jsou měkké a vysoce tažné. Vyšší tažnost C11000 (50–65 %) je ideální pro hluboký kresba, lisování, a výroba elektrických kontaktů.
• Zpracováno za studena (H04/H08) Zmírnit: Mimořádná čistota C10100 umožňuje rovnoměrnější zpevnění, což má za následek pevnost v tahu o 30–40 % vyšší než C11000 v H08 temper.
  Díky tomu je vhodný pro nosné nebo přesné součásti, včetně vinutí supravodivých cívek nebo vysoce spolehlivých konektorů.
• Tvrdost Brinell: Zvyšuje se úměrně zpracováním za studena. C10100 dosahuje vyšší tvrdosti při stejném popouštění díky své čistotě, mikrostruktura bez oxidů.

6. Výrobní a výrobní chování

Měď 110 (C11000, ETP) a měď 101 (C10100, SZO) chovají se podobně v mnoha výrobních operacích, protože oba jsou v podstatě čistá měď, ale rozdíl v kyslíku a stopových nečistotách vytváří smysluplné praktické kontrasty během tvarování, obrábění a spojování.

Tváření a zpracování za studena

• Tažnost a ohebnost:

• • Žíhaný materiál (Ó nálada): obě třídy jsou vysoce tvárné a snesou těsné ohyby, hluboké tažení a těžké tváření.
    Žíhaná měď obvykle toleruje velmi malé vnitřní poloměry ohybu (v mnoha případech se blíží 0,5–1,0 × tloušťce plechu), Díky tomu je vynikající pro lisování a složitě tvarované díly.
  • Povahy zpracované za studena (H04, H08, atd.): pevnost roste a tažnost klesá se zvyšujícím se temperováním; minimální poloměr ohybu musí být odpovídajícím způsobem zvýšen.
    Návrháři by měli dimenzovat poloměry ohybu a zaoblení na základě temperování a zamýšleného uvolnění napětí po tvarování.

• Otužování práce & tažnost:

• • C10100 (SZO) má tendenci tvrdnout rovnoměrněji během práce za studena díky své mikrostruktuře bez oxidů; to poskytuje vyšší dosažitelnou pevnost při H-temperování a může být výhodné pro díly, které vyžadují vyšší mechanický výkon po tažení.
  • C11000 (ETP) je extrémně shovívavý pro postupné tažení a lisování, protože oxidové sloupky jsou nespojité a obvykle nepřerušují tváření při komerčních úrovních napětí.

• Žíhání a regenerace:

• • Rekrystalizace pro měď se vyskytuje při relativně nízkých teplotách ve srovnání s mnoha slitinami; v závislosti na předchozí práci za studena, Nástup rekrystalizace může začít zhruba během 150–400 ° C..
  • Průmyslová praxe plného žíhání běžně používá teploty v 400–650 ° C. rozsah (čas a atmosféra zvolená tak, aby se zabránilo oxidaci nebo povrchové kontaminaci).
    Díly OFE určené pro vakuové použití mohou být žíhány v inertní nebo redukční atmosféře pro zachování čistoty povrchu.

Vytlačování, válcování a tažení drátu

• Kreslení drátu: C11000 je průmyslový standard pro velkoobjemovou výrobu drátů a vodičů, protože kombinuje vynikající tažnost se stabilní vodivostí.
  C10100 lze také vytáhnout na jemné měřidlo, ale je vybrán, když je vyžadován výkon vakua nebo ultračisté povrchy.
• Vytlačování & válcování: Oba druhy se dobře vytlačují a válejí. Kvalita povrchu OFE je typicky lepší u vysoce přesných válcovaných výrobků kvůli absenci oxidových inkluzí; to může snížit mezidendritické trhliny nebo mikrodutiny v náročných povrchových úpravách.

Obrábění

• Obecné chování: Měď je poměrně měkká, tepelně vodivé a tvárné; má tendenci vytvářet kontinuální, gumové čipy, pokud parametry nejsou optimalizovány.
  Obrobitelnost pro C11000 a C10100 je v praxi podobná.
• Nástroje a parametry: Používejte ostré řezné hrany, tuhé upevnění, pozitivní rake nástroje (tvrdokov nebo rychlořezná ocel v závislosti na objemu), kontrolované posuvy a hloubky, a dostatečné chlazení/proplachování, aby se zabránilo mechanickému ztvrdnutí a nahromadění okraje.
  Pro dlouhé souvislé řezy, doporučují se utvařeče třísek a strategie přerušovaného řezání.
• Povrchová úprava a kontrola otřepů: Materiál OFE často dosahuje nepatrně lepší povrchové úpravy při přesném mikroobrábění díky menšímu počtu mikroinkluzí.

Spojování — pájení, pájení natvrdo, svařování, difúzní lepení

• Pájení: Oba druhy lze po řádném vyčištění snadno pájet.
  Protože C11000 obsahuje stopový kyslík a oxidové filmy, typicky se používá standardní kalafuna nebo mírně aktivní tavidla; důkladné čištění před pájením zlepšuje spolehlivost spoje.
  Čistší povrch OFE může snížit požadavky na tok v některých řízených procesech.
• Pájení: Teploty pájení (>450 ° C.) může odhalit oxidové filmy; Pájení C11000 obecně vyžaduje vhodné tavidla nebo řízenou atmosféru.
  Pro vakuové pájení nebo pájení bez tavidla, C10100 je silně preferován, protože jeho zanedbatelný obsah oxidů zabraňuje odpařování oxidů a kontaminaci vakuového prostředí.
• Obloukové svařování (TIG/ME) a odporové svařování: Obě třídy lze svařovat pomocí standardních postupů svařování mědi (vysoký proud, předehřev pro tlusté řezy, a stínění inertním plynem).
  OFE nabízí čistší svarové lázně a méně defektů souvisejících s oxidy, což je výhodné v kritických elektrických spojích.
• Svařování elektronovým paprskem a laserem: Tyto vysokoenergetické, nízkokontaminační metody se běžně používají ve vakuových nebo přesných aplikacích.
  C10100 je materiál volby zde proto, že jeho nízká hladina nečistot a kyslíku minimalizuje odpařené kontaminanty a zlepšuje integritu spoje.
• Difúzní lepení: Pro vakuové a letecké sestavy, Čistota OFE a téměř jednofázová mikrostruktura jej činí předvídatelnějším v procesech spojování v pevné fázi.

Příprava povrchu, čištění a manipulace

• Pro C11000, odmašťování, mechanické/chemické odstranění oxidů a správná aplikace tavidla jsou normálními předpoklady pro vysoce kvalitní spoje.
• Pro C10100, Pro použití ve vakuu je nutná přísná kontrola čistoty: manipulace s rukavicemi, vyhýbání se uhlovodíkům, ultrazvukové čištění rozpouštědlem, a balení v čistých prostorách jsou běžnou praxí.
  Vypékání ve vakuu (NAPŘ., 100–200 °C v závislosti na podmínkách) se často používá k odstranění adsorbovaných plynů před provozem UHV.

7. Koroze, vakuový výkon a vodík/kyslík účinky

Tato tři vzájemně související témata — odolnost proti korozi, vakuové chování (odplyňování a odpařování kontaminantů), a interakce s vodíkem/kyslíkem – to je místo mědi 110 a měď 101 se nejvíce liší ve funkčním výkonu.

Korozní chování (atmosférické a galvanické)

• Obecná atmosférická koroze: Oba druhy tvoří stabilní povrchový film (patina) což omezuje další korozi v běžných vnitřních a mnoha venkovních prostředích.
  Čistá měď odolává obecné korozi mnohem lépe než mnoho aktivních kovů.
• Lokální koroze a prostředí: V prostředí bohatém na chloridy (Marine, rozmrazovací soli), měď může zaznamenat zrychlený útok, pokud jsou přítomny štěrbiny nebo usazeniny umožňují tvorbu lokalizovaných elektrochemických článků.
  Navrhněte tak, aby se zabránilo geometriím štěrbin a umožnilo odvodnění/kontrolu.
• Galvanická spojka: Měď je relativně ušlechtilá ve srovnání s mnoha konstrukčními kovy.
  Při elektrickém spojení s méně ušlechtilými kovy (NAPŘ., hliník, hořčík, některé oceli), méně ušlechtilý kov bude korodovat přednostně.
  Praktická pravidla designu: zamezte přímému kontaktu s aktivními kovy, izolovat spoje různých kovů, nebo tam, kde je to potřeba, použijte antikorozní přísady/nátěry.

Výkon vakua (odplyňování, odpařování a čistota)

• Proč na výkonu vakua záleží: V ultra vysokém vakuu (UHV) systémy, dokonce i úrovně ppm těkavých nečistot nebo oxidových inkluzí mohou způsobit kontaminaci,
  zvýšit základní tlak, nebo nanášejte filmy na citlivé povrchy (optická zrcadla, polovodičové destičky, elektronová optika).
• C11000 (ETP): stopové kyslíkové a oxidové řetězce mohou vést k zvýšené odplyňování a potenciální odpařování oxidových částic při zvýšených teplotách ve vakuu.
  Pro mnoho aplikací s nízkým nebo hrubým vakuem je to přijatelné, ale uživatelé UHV musí být opatrní.
• C10100 (SZO): má za následek ultranízký obsah kyslíku a nečistot výrazně nižší sazby odplynění, snížené parciální tlaky kondenzovatelných látek během vypalování, a mnohem menší riziko kontaminace při vystavení elektronovému paprsku nebo vysokoteplotnímu vakuu.
  Pro vypalovací cykly a analýzu zbytkového plynu (RGA) stabilita, OFE obvykle v praktických systémech výrazně překonává ETP.
• Osvědčené postupy pro použití ve vakuu: vakuové čištění, odmašťování rozpouštědlem, ultrazvukové lázně, montáž čistého prostoru, a kontrolované vypalování jsou povinné.
  Specifikujte OFE pro součásti vystavené přímo UHV nebo elektronovým/iontovým paprskům.

Vodík, kyslíkové interakce a rizika křehnutí

• Vodíkové lhůty: Měď je ne náchylné k vodíkové křehkosti stejně jako oceli;
  typické slitiny mědi neselžou klasickými mechanismy praskání indukovaného vodíkem, které se vyskytují u vysokopevnostních ocelí.
• Chemie vodík/kyslík: však, pod vysokoteplotní redukční atmosféry (vodík nebo formovací plyn při zvýšené teplotě),
  měď, která obsahuje kyslík nebo určité zbytky deoxidačních činidel, může podléhat povrchovým reakcím (tvorba vody, redukce oxidů) které mohou měnit morfologii povrchu nebo podporovat poréznost v pájkách.
  Nízký obsah kyslíku OFE tyto obavy zmírňuje.
• Úvahy o službách: ve vodíkovém provozu při vysoké teplotě nebo v procesech, kde je vodík přítomen (NAPŘ., určitá žíhání nebo chemické zpracování), specifikujte OFE, pokud je kritická povrchová chemie a rozměrová stabilita.

8. Typické průmyslové aplikace

C11000 (ETP):

• Přípojnice pro rozvod energie, kabely, a konektory
• Transformátory, motory, spínací zařízení
• Architektonická měď a obecné zhotovení

C10100 (SZO):

• Vakuové komory a zařízení pro ultravysoké vakuum
• Elektronový paprsek, RF, a mikrovlnné komponenty
• Výroba polovodičů a kryogenních vodičů
• Vysoce spolehlivé laboratorní vybavení

Shrnutí: C11000 je vhodný pro všeobecné elektrické a mechanické použití, zatímco C10100 je vyžadován, když stabilita vakua, minimální nečistoty, nebo ultračisté zpracování jsou nezbytné.

9. Náklady & dostupnost

• C11000: Toto je standard, velkoobjemový měděný výrobek.
  Obecně platí levnější a šířeji zásobovány závody a distributory, což z něj činí výchozí volbu pro hromadnou výrobu a aplikace citlivé na rozpočet.
• C10100: Nese a prémiová cena kvůli dalším krokům rafinace, speciální požadavky na manipulaci, a menší objemy výroby.
  Je k dispozici, ale obvykle pouze v omezené formy produktů (bary, desky, plechy ve vybraných teplotách) a často vyžaduje delší dodací lhůty.
  Pro velkoobjemové komponenty, kde je kritická nákladová efektivita, Obvykle se uvádí C11000.
  Naopak, pro specializované aplikace jako jsou vakuové nebo vysoce čisté elektronické součástky, výkonnostní výhody C10100 ospravedlňují vyšší náklady.

10. Komplexní srovnání: Měď 110 vs. 101

12. Závěr

C11000 a C10100 jsou vysoce vodivé mědi vhodné pro širokou škálu aplikací.

Primární rozdíl spočívá v obsah kyslíku a úroveň nečistot, které ovlivňují chování vakua, spojení, a vysoce spolehlivé aplikace.

C11000 je nákladově efektivní a všestranný, což z něj činí standard pro většinu elektrických a mechanických aplikací.

C10100, s ultra vysokou čistotou, je vyhrazena pro vakuum, elektronový paprsek, kryogenní, a vysoce spolehlivé systémy kde je nezbytná mikrostruktura bez oxidů.

Výběr materiálu by měl být prioritou funkční požadavky nad nominálními majetkovými rozdíly.

 

Časté časté

C10100 je elektricky výrazně lepší než C11000?

Žádný. Rozdíl v elektrické vodivosti je malý (~100% vs 101% IAC). Primární výhodou je ultranízký obsah kyslíku, což přináší výhody vakuovým a vysoce spolehlivým aplikacím.

Může být C11000 použit ve vakuových zařízeních?

Ano, ale jeho stopový kyslík může uvolňovat plyny nebo tvořit oxidy za podmínek ultravysokého vakua. Pro přísné vakuové aplikace, Výhodný je C10100.

Která třída je standardní pro rozvod energie?

C11000 je průmyslový standard pro přípojnice, konektory, a obecný elektrický rozvod díky své vodivosti, Formovatelnost, a efektivita nákladů.

Jak by měla být OFE měď specifikována pro nákup?

Obsahuje označení UNS C10100 nebo Cu-OFE, limity kyslíku, minimální vodivost, forma produktu, a temperament. Vyžádejte si certifikáty o analýze stopového kyslíku a čistoty mědi.

Existují střední třídy mědi mezi ETP a OFE??

Ano. Existují mědi deoxidované fosforem a varianty s vysokou vodivostí, navrženy pro zlepšenou pájitelnost nebo sníženou interakci vodíku. Výběr by měl odpovídat požadavkům aplikace.