مس 110 در مقابل 101: مقایسه فنی کامل

1. مقدمه

مس سنگ بنای مهندسی مدرن باقی مانده است, برای آن جشن گرفت هدایت الکتریکی و حرارتی استثنایی, مقاومت در برابر خوردگی, و چکش خواری.

در میان مس های خالص تجاری, مس 110 (C11000, ETP) و مس 101 (C10100, سازمان بهداشت جهانی) دو گرید پرکاربرد هستند, هر کدام برای برنامه های خاص بهینه شده اند.

در حالی که هر دو رسانایی و شکل پذیری فوق العاده ای را ارائه می دهند, تفاوت آنها در خلوص, محتوای اکسیژن, ساختار, و مناسب بودن برای خلاء یا کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا، انتخاب بین آنها را برای مهندسان حیاتی می کند, طراحان, و متخصصان مواد.

این مقاله به طور عمیق ارائه می دهد, مقایسه فنی این دو گرید مس, توسط داده های دارایی و راهنمای برنامه پشتیبانی می شود.

2. استانداردها & نامگذاری

مس 110 (C11000) معمولاً به عنوان Cu-ETP (مس پیچ سخت الکترولیتی).

این استاندارد تحت UNS C11000 و نامگذاری EN Cu-ETP است (CW004A). C11000 به طور گسترده در اشکال مختلف محصول از جمله سیم تولید و عرضه می شود, میله, ورق, و بشقاب, آن را به یک انتخاب همه کاره برای کاربردهای عمومی الکتریکی و صنعتی تبدیل می کند.

مس 101 (C10100), از سوی دیگر, شناخته شده است با-OFE (مس الکترونیکی بدون اکسیژن).

این مس فوق العاده خالص با محتوای اکسیژن بسیار کم است, استاندارد شده تحت UNS C10100 و EN Cu-OFE (CW009A).

C10100 به طور خاص برای از بین بردن مواد اکسیژن و اکسید تصفیه شده است, که آن را ایده آل می کند خلاء, با قابلیت اطمینان بالا, و کاربردهای پرتو الکترونی.

تعیین نام UNS یا EN همراه با فرم و خلق و خوی محصول برای اطمینان از اینکه مواد دارای ویژگی های عملکردی مورد نیاز هستند، بسیار مهم است..

3. ترکیب شیمیایی و تفاوت های ریزساختاری

ترکیب شیمیایی مس به طور مستقیم بر آن تأثیر می گذارد خلوص, هدایت الکتریکی و حرارتی, رفتار مکانیکی, و مناسب بودن برای کاربردهای تخصصی.

در حالی که هر دو مس 110 (C11000, ETP) و مس 101 (C10100, سازمان بهداشت جهانی) به عنوان مس با خلوص بالا طبقه بندی می شوند, ریزساختار و محتوای عناصر کمیاب آنها به طور قابل توجهی متفاوت است, موثر بر عملکرد در برنامه های کاربردی حیاتی.

4. خواص فیزیکی: مس 110 در مقابل 101

خواص فیزیکی مانند تراکم, نقطه ذوب, هدایت حرارتی, و هدایت الکتریکی برای محاسبات مهندسی اساسی هستند, طراحی, و انتخاب مواد.

مس 110 (C11000, ETP) و مس 101 (C10100, سازمان بهداشت جهانی) خواص توده ای بسیار مشابهی دارند زیرا هر دو اساساً مس خالص هستند, اما تفاوت های جزئی در خلوص و محتوای اکسیژن می تواند اندکی بر عملکرد در کاربردهای تخصصی تأثیر بگذارد.

5. خواص مکانیکی و اثرات دما/وضعیت

عملکرد مکانیکی مس به شدت به این بستگی دارد خلق و خوی پردازش, از جمله آنیل و کار سرد.

مس 101 (C10100, سازمان بهداشت جهانی) به طور کلی ارائه می دهد استحکام بالاتر در شرایط کار سرد به دلیل خلوص فوق العاده بالا و ریزساختار بدون اکسید آن,

در حالی که مس 110 (C11000, ETP) نمایشگاه شکل پذیری برتر و شکل پذیری, making it well-suited for forming-intensive applications such as deep drawing or stamping.

خواص مکانیکی توسط Temper (مقادیر معمولی, ASTM B152)

بینش های کلیدی:

• آنیل شده (O) Temper: Both grades are soft and highly ductile. C11000’s higher elongation (50–65%) آن را برای ایده آل برای نقاشی عمیق, مهر زدن, and electrical contact manufacturing.
• سرد (H04/H08) Temper: C10100’s ultra-purity enables more uniform work hardening, در نتیجه tensile strength 30–40% higher than C11000 in H08 temper.
  This makes it suitable for load-bearing or precision components, including superconducting coil windings or high-reliability connectors.
• سختی برینل: Increases proportionally with cold working. C10100 achieves higher hardness for the same temper due to its clean, oxide-free microstructure.

6. رفتار تولید و ساخت

مس 110 (C11000, ETP) و مس 101 (C10100, سازمان بهداشت جهانی) behave similarly in many fabrication operations because both are essentially pure copper, اما difference in oxygen and trace impurities در حین شکل گیری تضادهای عملی معناداری ایجاد می کند, ماشینکاری و اتصال.

شکل دهی و سرد کار

• شکل پذیری و خم شدن:

• • مواد آنیل شده (ای مزاج): هر دو گرید بسیار انعطاف پذیر هستند و خم های محکم را می پذیرند, کشش عمیق و شکل دهی شدید.
    مس آنیل شده معمولاً می تواند شعاع خمشی بسیار کوچکی را تحمل کند (در بسیاری از موارد نزدیک به 0.5-1.0 × ضخامت ورق است), آن را برای مهر زنی و قطعات شکل پیچیده عالی می کند.
  • خلق و خوی سرد کار (H04, H08, و غیره): با افزایش مزاج، استحکام بالا می رود و شکل پذیری کاهش می یابد; حداقل شعاع خم باید متناسب با آن افزایش یابد.
    طراحان باید شعاع‌های خمشی و فیله‌ها را بر اساس مزاج و کاهش تنش پس از شکل‌گیری در نظر گرفته شوند.

• کار سخت شدن & کشش پذیری:

• • C10100 (سازمان بهداشت جهانی) به دلیل ریزساختار بدون اکسید، در حین کار سرد به طور یکنواخت تر سخت می شود; این استحکام قابل دستیابی بالاتری را در دمای H ایجاد می کند و می تواند برای قطعاتی که پس از کشش به عملکرد مکانیکی بالاتری نیاز دارند مفید باشد..
  • C11000 (ETP) برای عملیات کشش و مهر زنی پیشرونده بسیار بخشنده است، زیرا رشته های اکسیدی ناپیوسته هستند و معمولاً در سطوح کرنش تجاری شکل گیری را قطع نمی کنند..

• بازپخت و بازیابی:

• • تبلور مجدد زیرا مس در دماهای نسبتاً پایین در مقایسه با بسیاری از آلیاژها رخ می دهد; بسته به کار سرد قبلی, شروع تبلور مجدد ممکن است تقریباً در این مدت شروع شود 150-400 درجه سانتیگراد.
  • عمل بازپخت کامل صنعتی معمولا از دما در 400-650 درجه سانتیگراد محدوده (زمان و جو برای جلوگیری از اکسیداسیون یا آلودگی سطح انتخاب شده است).
    قطعات OFE در نظر گرفته شده برای استفاده در خلاء ممکن است در اتمسفرهای بی اثر یا کاهنده برای حفظ تمیزی سطح آنیل شوند..

اکستروژن, نورد و کشیدن سیم

• نقشه کشی سیم: C11000 استاندارد صنعتی برای تولید سیم و هادی با حجم بالا است زیرا کشش عالی را با رسانایی پایدار ترکیب می کند..
  C10100 همچنین قابلیت کشش به گیج های ریز را دارد اما زمانی انتخاب می شود که عملکرد خلاء پایین دست یا سطوح فوق العاده تمیز مورد نیاز باشد..
• اکستروژن & نورد: هر دو گرید به خوبی اکسترود و رول می شوند. کیفیت سطح OFE معمولاً برای محصولات نورد با دقت بالا به دلیل عدم وجود اجزاء اکسید برتر است.; این می‌تواند پارگی بین دندریتی یا ریز چاله‌ها را در پرداخت‌های سطحی سخت کاهش دهد.

ماشینکاری

• رفتار عمومی: مس نسبتا نرم است, رسانای حرارتی و انعطاف پذیر; تمایل به تولید مداوم دارد, اگر پارامترها بهینه نشده باشند، تراشه های صمغی.
  قابلیت ماشینکاری برای C11000 و C10100 در عمل مشابه است.
• ابزار و پارامترها: از لبه های برش تیز استفاده کنید, فیکسچر سفت و سخت, ابزار چنگک زدن مثبت (کاربید یا فولاد پرسرعت بسته به حجم), تغذیه و عمق کنترل شده, و خنک کننده / فلاش کافی برای جلوگیری از سخت شدن کار و ایجاد لبه.
  برای برش های طولانی مدت, تراشه شکن ها و استراتژی های برش متناوب توصیه می شود.
• پایان سطح و کنترل سوراخ: مواد OFE اغلب در ریزماشینکاری دقیق به دلیل ریز-آخال های کمتر، سطح کمی بهتر به دست می آورند..

اتصال - لحیم کاری, برز, جوشکاری, پیوند انتشار

• لحیم کاری: هر دو درجه پس از تمیز کردن مناسب به راحتی لحیم می شوند.
  زیرا C11000 حاوی لایه های اکسیژن و اکسیدی است, معمولاً از رزین استاندارد یا شارهای با فعال ملایم استفاده می شود; تمیز کردن کامل قبل از لحیم کاری باعث بهبود قابلیت اطمینان اتصال می شود.
  سطح تمیزتر OFE می تواند نیاز شار را در برخی از فرآیندهای کنترل شده کاهش دهد.
• برز: دمای لحیم کاری (>450 درجه سانتی گراد) می تواند فیلم های اکسیدی را در معرض دید قرار دهد; لحیم کاری C11000 عموماً به شارهای مناسب یا جوهای کنترل شده نیاز دارد.
  برای لحیم کاری خلاء یا لحیم کاری بدون شار, C10100 به شدت ترجیح داده می شود, زیرا محتوای اکسید ناچیز آن از تبخیر اکسید و آلودگی محیط خلاء جلوگیری می کند..
• جوشکاری قوس الکتریکی (تیگ/من) و جوشکاری مقاومتی: هر دو گرید را می توان با استفاده از روش های استاندارد جوشکاری مس جوش داد (جریان بالا, پیش گرم کردن برای مقاطع ضخیم, و محافظ گاز بی اثر).
  OFE حوضچه های جوش تمیزتر و نقص های مربوط به اکسید کمتری را ارائه می دهد, که در مفاصل الکتریکی بحرانی سودمند است.
• جوشکاری با پرتو الکترونی و لیزر: این پر انرژی, روش‌های کم‌آلودگی معمولاً در خلاء یا کاربردهای دقیق استفاده می‌شوند.
  C10100 متریال انتخابی است در اینجا زیرا ناخالصی و سطح اکسیژن کم آن آلودگی های تبخیر شده را به حداقل می رساند و یکپارچگی مفصل را بهبود می بخشد..
• پیوند انتشار: برای مجموعه های خلاء و هوافضا, تمیزی OFE و ریزساختار تقریباً تک فاز آن را در فرآیندهای اتصال حالت جامد قابل پیش بینی تر می کند..

آماده سازی سطح, تمیز کردن و جابجایی

• برای C11000, چربی زدایی, حذف مکانیکی/شیمیایی اکسید و اعمال شار مناسب، پیش نیازهای عادی برای اتصالات با کیفیت بالا هستند..
• برای C10100, کنترل تمیزی دقیق برای استفاده از جاروبرقی مورد نیاز است: دست زدن با دستکش, اجتناب از هیدروکربن ها, تمیز کردن با حلال اولتراسونیک, و بسته بندی اتاق تمیز روش های رایج هستند.
  پخت و پز با خلاء (به عنوان مثال, 100-200 درجه سانتیگراد بسته به شرایط) اغلب برای حذف گازهای جذب شده قبل از سرویس UHV استفاده می شود.

7. خوردگی, عملکرد خلاء و اثرات هیدروژن/اکسیژن

این سه موضوع مرتبط با هم - مقاومت در برابر خوردگی, رفتار خلاء (خروج گاز و تبخیر آلاینده ها), و فعل و انفعالات با هیدروژن/اکسیژن - جایی که مس است 110 و مس 101 بیشتر در عملکرد عملکردی واگرا هستند.

رفتار خوردگی (اتمسفر و گالوانیکی)

• خوردگی اتمسفر عمومی: هر دو گرید یک لایه سطحی پایدار را تشکیل می دهند (پتینه) که خوردگی بیشتر را در محیط های معمولی داخلی و بسیاری از محیط های بیرونی محدود می کند.
  مس خالص در برابر خوردگی عمومی بسیار بهتر از بسیاری از فلزات فعال مقاومت می کند.
• خوردگی محلی و محیط: در محیط های غنی از کلرید (دریایی, نمک های یخ زدایی), اگر شکاف هایی وجود داشته باشد یا رسوبات اجازه تشکیل سلول های الکتروشیمیایی موضعی را بدهند، مس می تواند حمله تسریع شده را تجربه کند.
  طراحی برای جلوگیری از هندسه شکاف و اجازه زهکشی/بازرسی.
• کوپلینگ گالوانیکی: مس در مقایسه با بسیاری از فلزات ساختاری نسبتاً نجیب است.
  هنگامی که به صورت الکتریکی با فلزات کمتر نجیب جفت می شود (به عنوان مثال, آلومینیوم, منیزیم, برخی از فولادها), فلز کمتر نجیب ترجیحا خورده می شود.
  قوانین عملی طراحی: از تماس مستقیم با فلزات فعال خودداری کنید, عایق بندی اتصالات فلزی غیر مشابه, یا در صورت نیاز از پوشش های خوردگی/روکش استفاده کنید.

عملکرد خلاء (خروج گاز, تبخیر و تمیزی)

• چرا عملکرد خلاء مهم است: در خلاء فوق العاده بالا (UHV) سیستم, حتی سطوح ppm ناخالصی های فرار یا ترکیبات اکسید می تواند آلودگی ایجاد کند,
  افزایش فشار پایه, یا لایه ها را روی سطوح حساس قرار می دهند (آینه های نوری, ویفرهای نیمه هادی, اپتیک الکترونی).
• C11000 (ETP): ردیابی رشته های اکسیژن و اکسید می تواند منجر به افزایش گازهای خروجی و تبخیر بالقوه ذرات اکسید در دماهای بالا در خلاء.
  برای بسیاری از کاربردهای خلاء کم یا خلاء خشن این قابل قبول است, اما کاربران UHV باید محتاط باشند.
• C10100 (سازمان بهداشت جهانی): میزان اکسیژن و ناخالصی بسیار کم آن باعث می شود نرخ گازهای خروجی به طور قابل توجهی کاهش می یابد, کاهش فشار جزئی گونه های متراکم در طول پخت, و خطر آلودگی به مراتب کمتر در معرض پرتو الکترونی یا قرار گرفتن در معرض خلاء با دمای بالا.
  برای چرخه های پخت و تجزیه و تحلیل گاز باقیمانده (RGA) ثبات, OFE معمولاً در سیستم های عملی با اختلاف زیادی از ETP بهتر عمل می کند.
• بهترین روش ها برای استفاده از خلاء: تمیز کردن درجه خلاء, چربی زدایی با حلال, حمام های اولتراسونیک, مونتاژ اتاق تمیز, و پخت کنترل شده اجباری است.
  OFE را برای اجزایی که مستقیماً در معرض UHV یا پرتوهای الکترون/یون قرار دارند مشخص کنید.

هیدروژن, فعل و انفعالات اکسیژن و خطرات شکنندگی

• تهویه هیدروژن: مس است نه به همان شکلی که فولادها مستعد شکنندگی هیدروژنی هستند;
  آلیاژهای مس معمولی با مکانیسم های ترک خوردگی کلاسیک ناشی از هیدروژن که در فولادهای با استحکام بالا مشاهده می شود، از بین نمی روند..
• شیمی هیدروژن/اکسیژن: با این حال, زیر اتمسفرهای کاهش دهنده دمای بالا (هیدروژن یا تشکیل گاز در دمای بالا),
  مسی که حاوی اکسیژن یا بقایای خاصی از اکسید کننده است می تواند تحت واکنش های سطحی قرار گیرد (تشکیل آب, کاهش اکسید) که ممکن است مورفولوژی سطح را تغییر دهد یا تخلخل را در بریزها افزایش دهد.
  محتوای کم اکسیژن OFE این نگرانی ها را کاهش می دهد.
• ملاحظات خدماتی: در سرویس هیدروژن در دمای بالا یا در فرآیندهایی که هیدروژن وجود دارد (به عنوان مثال, آنیل های خاص یا فرآوری شیمیایی), اگر شیمی سطح و پایداری ابعادی حیاتی است، OFE را مشخص کنید.

8. کاربردهای صنعتی معمولی

C11000 (ETP):

• شینه های توزیع برق, کابل ها, و اتصال دهنده ها
• ترانسفورماتورها, موتورها, تابلو برق
• مس معماری و ساخت عمومی

C10100 (سازمان بهداشت جهانی):

• محفظه های خلاء و تجهیزات با خلاء فوق العاده بالا
• پرتو الکترونی, RF, و اجزای مایکروویو
• ساخت نیمه هادی ها و هادی های برودتی
• ابزار دقیق آزمایشگاهی با قابلیت اطمینان بالا

خلاصه: C11000 برای مصارف عمومی الکتریکی و مکانیکی مناسب است, در حالی که C10100 زمانی مورد نیاز است پایداری خلاء, حداقل ناخالصی ها, یا پردازش فوق العاده تمیز ضروری هستند.

9. هزینه & در دسترس بودن

• C11000: این استاندارد است, محصول مسی با حجم بالا.
  به طور کلی است ارزان تر و به طور گسترده توسط کارخانه ها و توزیع کنندگان ذخیره می شود, آن را به انتخاب پیش فرض برای تولید انبوه و برنامه های کاربردی حساس به بودجه تبدیل می کند.
• C10100: حمل می کند قیمت حق بیمه به دلیل مراحل اضافی پالایش, الزامات ویژه حمل و نقل, و حجم تولید کمتر.
  در دسترس است, اما به طور معمول فقط در فرم های محدود محصول (میله ها, بشقاب ها, ورق در خلق و خوی انتخاب شده) و اغلب نیاز دارد زمان سرب طولانی تر.
  برای قطعات با حجم بالا که کارایی هزینه بسیار مهم است, معمولاً C11000 مشخص می شود.
  برعکس, برای برنامه های کاربردی طاقچه مانند خلاء یا قطعات الکترونیکی با خلوص بالا, مزایای عملکرد C10100 هزینه بالاتر را توجیه می کند.

10. مقایسه جامع: مس 110 در مقابل 101

12. نتیجه گیری

C11000 و C10100 هر دو مس با رسانایی بالا هستند که برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب هستند..

تفاوت اصلی در این است میزان اکسیژن و سطح ناخالصی, که بر رفتار خلاء تأثیر می گذارد, پیوستن, و برنامه های کاربردی با قابلیت اطمینان بالا.

C11000 مقرون به صرفه و همه کاره است, آن را به استانداردی برای اکثر کاربردهای الکتریکی و مکانیکی تبدیل می کند.

C10100, با خلوص فوق العاده بالا, رزرو شده است برای خلاء, پرتو الکترونی, کورژوژنیک, و سیستم های با قابلیت اطمینان بالا که در آن ریزساختار بدون اکسید ضروری است.

انتخاب مواد باید در اولویت باشد الزامات عملکردی در مورد اختلاف اموال اسمی.

 

سوالات متداول

آیا C10100 از نظر الکتریکی به طور قابل توجهی بهتر از C11000 است?

خیر. اختلاف هدایت الکتریکی جزئی است (~ 100% در مقابل 101% IACS). مزیت اصلی این است محتوای اکسیژن بسیار کم, که از خلاء و کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا سود می برد.

می توان از C11000 در تجهیزات خلاء استفاده کرد?

بله, اما ردیابی اکسیژن آن ممکن است تحت شرایط خلاء فوق العاده بالا از گاز خارج شود یا اکسیدها را تشکیل دهد. برای کاربردهای خلاء سخت, C10100 ترجیح داده می شود.

کدام درجه برای توزیع برق استاندارد است?

C11000 استاندارد صنعتی برای شینه ها است, اتصال دهنده ها, و توزیع عمومی الکتریکی به دلیل رسانایی آن, شکل پذیری, و راندمان هزینه.

چگونه باید مس OFE برای تهیه مشخص شود?

شامل نام UNS C10100 یا Cu-OFE است, محدودیت های اکسیژن, حداقل رسانایی, فرم محصول, و خلق و خوی. درخواست گواهی آنالیز برای ردیابی اکسیژن و خلوص مس.

آیا نمرات مس متوسطی بین ETP و OFE وجود دارد؟?

بله. مس های اکسید زدایی شده با فسفر و انواع با رسانایی بالا وجود دارند, برای بهبود لحیم کاری یا کاهش تعامل هیدروژنی طراحی شده است. انتخاب باید با الزامات برنامه مطابقت داشته باشد.