Kupari 110 vs. 101: Täydellinen tekninen vertailu

1. Esittely

Kupari on edelleen modernin tekniikan kulmakivi, celebrated for its poikkeuksellinen sähkön- ja lämmönjohtavuus, korroosionkestävyys, ja muokattavuus.

Kaupallisesti puhtaiden kuparien joukossa, Kupari 110 (C11000, ETP) ja Kupari 101 (C10100, WHO) are two widely used grades, jokainen optimoitu tiettyihin sovelluksiin.

Molemmat tarjoavat erinomaisen johtavuuden ja muovattavuuden, niiden puhtauserot, oxygen content, mikrorakenne, ja soveltuvuus tyhjiö- tai erittäin luotettaviin sovelluksiin tekevät valinnasta niiden välillä kriittisen insinööreille, suunnittelijat, ja materiaaliasiantuntijat.

Tämä artikkeli tarjoaa perusteellisen, näiden kahden kuparilaadun tekninen vertailu, kiinteistötiedot ja sovellusohjeet tukevat.

2. Standardit & Nimikkeistö

Kupari 110 (C11000) kutsutaan yleisesti nimellä Cu-ETP (Elektrolyyttinen kova pikkikupari).

Se on standardoitu UNS C11000:lla ja EN-merkinnällä Cu-ETP (CW004A). C11000 on laajalti valmistettu ja toimitettu eri tuotemuodoissa, mukaan lukien lanka, sauva, arkki, ja levy, mikä tekee siitä monipuolisen valinnan yleisiin sähkö- ja teollisuussovelluksiin.

Kupari 101 (C10100), toisaalta, tunnetaan nimellä OFE:n kanssa (Oxygen-Free Electronic Copper).

Se on erittäin puhdasta kuparia, jolla on erittäin alhainen happipitoisuus, standardized under UNS C10100 and EN Cu-OFE (CW009A).

C10100 on erityisesti jalostettu poistamaan happi- ja oksidisulkeumat, mikä tekee siitä ihanteellisen tyhjä, korkea luotettavuus, and electron-beam applications.

UNS- tai EN-merkinnän määrittäminen yhdessä tuotteen muodon ja luonteen kanssa on tärkeää sen varmistamiseksi, että materiaali täyttää vaaditut suorituskykyominaisuudet.

3. Kemiallinen koostumus ja mikrorakenteen erot

Kuparin kemiallinen koostumus vaikuttaa suoraan siihen puhtaus, sähkö- ja lämmönjohtavuus, mekaaninen käyttäytyminen, and suitability for specialized applications.

Vaikka molemmat kupari 110 (C11000, ETP) ja kupari 101 (C10100, WHO) are classified as high-purity coppers, niiden mikrorakenteet ja hivenainepitoisuus vaihtelevat merkittävästi, affecting performance in critical applications.

4. Fysikaaliset ominaisuudet: Kupari 110 vs. 101

Fyysiset ominaisuudet, kuten tiheys, sulamispiste, lämmönjohtavuus, ja sähkönjohtavuus ovat perustavanlaatuisia teknisissä laskelmissa, design, ja materiaalin valinta.

Kupari 110 (C11000, ETP) ja kupari 101 (C10100, WHO) share very similar bulk properties because both are essentially pure copper, but minor differences in purity and oxygen content can slightly affect performance in specialized applications.

5. Mekaaniset ominaisuudet ja lämpötila/kunnon vaikutukset

Kuparin mekaaninen suorituskyky riippuu voimakkaasti käsittelyn temperamentti, including annealing and cold working.

Kupari 101 (C10100, WHO) yleensä tarjoaa higher strength in cold-worked conditions erittäin puhtaan ja oksidittoman mikrorakenteensa ansiosta,

kun taas kupari 110 (C11000, ETP) näyttelyitä ylivoimainen muovattavuus ja sitkeys, joten se soveltuu hyvin intensiivisiin muovaussovelluksiin, kuten syvävetoon tai leimaamiseen.

Mechanical Properties by Temper (Tyypilliset arvot, ASTM B152)

Keskeiset oivallukset:

• Hehkutettu (N) Luonne: Both grades are soft and highly ductile. C11000’s higher elongation (50–65%) tekee siitä ihanteellisen syvä piirustus, leimaaminen, and electrical contact manufacturing.
• Cold-Worked (H04/H08) Luonne: C10100:n ultrapuhtaus mahdollistaa tasaisemman työkarkaisun, mikä johtaa vetolujuus 30–40 % korkeampi kuin C11000 H08 temperissä.
  This makes it suitable for load-bearing or precision components, mukaan lukien suprajohtavat kelakäämit tai erittäin luotettavat liittimet.
• Brinell -kovuus: Increases proportionally with cold working. C10100 saavuttaa korkeamman kovuuden samalla luonteella puhtautensa ansiosta, oxide-free microstructure.

6. Manufacturing and fabrication behavior

Kupari 110 (C11000, ETP) ja kupari 101 (C10100, WHO) käyttäytyvät samalla tavalla monissa valmistusoperaatioissa, koska molemmat ovat pohjimmiltaan puhdasta kuparia, mutta difference in oxygen and trace impurities tuottaa merkityksellisiä käytännön kontrasteja muotoilun aikana, koneistus ja liittäminen.

Forming and cold-working

• Ductility and bendability:

• • Hehkutettu materiaali (Oi luonne): molemmat luokat ovat erittäin sitkeitä ja hyväksyvät tiukat mutkat, deep drawing and severe forming.
    Hehkutettu kupari kestää tyypillisesti hyvin pieniä taivutussäteitä (close to 0.5–1.0 × sheet thickness in many cases), joten se sopii erinomaisesti leimaamiseen ja monimutkaisiin muotoiltuihin osiin.
  • Kylmätyöstetty luonne (H04, H08, jne.): strength rises and ductility falls as temper increases; minimum bend radii must be increased accordingly.
    Designers should size bend radii and fillets based on temper and intended post-forming stress relief.

• Työn kovettumista & vedettävyys:

• • C10100 (WHO) on taipumus kovettua tasaisemmin kylmätyöskentelyn aikana oksidivapaan mikrorakenteensa vuoksi; tämä antaa suuremman saavutettavan lujuuden H-luokassa ja voi olla edullista osille, jotka vaativat suurempaa mekaanista suorituskykyä vedon jälkeen.
  • C11000 (ETP) on erittäin anteeksiantavainen progressiivisissa piirustus- ja leimausoperaatioissa, koska oksidijouset ovat epäjatkuvia eivätkä tyypillisesti keskeytä muodostumista kaupallisilla jännitystasoilla.

• Hehkutus ja palautuminen:

• • Uudelleenkiteytyminen kuparille esiintyy suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa moniin seoksiin verrattuna; depending on prior cold work, recrystallization onset may begin within roughly 150-400 °C.
  • Industrial full-anneal practice commonly uses temperatures in the 400–650 ° C etäisyys (aika ja ilmakehä valitaan hapettumisen tai pintakontaminaation välttämiseksi).
    Tyhjiökäyttöön tarkoitetut OFE-osat voidaan hehkuttaa inertissä tai pelkistävässä ilmakehässä pinnan puhtauden säilyttämiseksi.

Suulakepuristus, rolling and wire drawing

• Langan veto: C11000 on alan standardi suuren volyymin lankojen ja johtimien valmistukseen, koska siinä yhdistyy erinomainen vedettävyys ja vakaa johtavuus.
  C10100 voidaan vetää myös hienoihin mittareihin, mutta se valitaan, kun vaaditaan alavirran imutehoa tai erittäin puhtaita pintoja.
• Suulakepuristus & liikkuva: Molemmat lajikkeet pursottavat ja rullaavat hyvin. OFE:n pinnanlaatu on tyypillisesti parempi tarkkuusvalssatuotteille, koska siinä ei ole oksidisulkeumaa; tämä voi vähentää interdendriittistä repeytymistä tai mikrokuoppia vaativissa pintakäsittelyissä.

Koneistus

• Yleinen käyttäytyminen: Kupari on suhteellisen pehmeää, lämpöä johtava ja sitkeä; sillä on taipumus tuottaa jatkuvaa, kumimaisia ​​lastuja, jos parametreja ei ole optimoitu.
  C11000:n ja C10100:n työstettävyys on käytännössä samanlainen.
• Tooling and parameters: Use sharp cutting edges, rigid fixturing, positive rake tools (carbide or high-speed steel depending on volume), controlled feeds and depths, ja runsaasti jäähdytystä/huuhtelua, jotta vältetään työstökovettuminen ja kasaantunut reuna.
  For long continuous cuts, lastunmurskaimia ja ajoittaisia ​​leikkausstrategioita suositellaan.
• Surface finish and burr control: OFE-materiaali saavuttaa usein hieman paremman pintakäsittelyn tarkkuusmikrotyöstyksessä, koska mikrosulkeumat ovat pienemmät.

Joining — soldering, juottaminen, hitsaus, diffuusiosidonta

• Juottaminen: Both grades solder readily after proper cleaning.
  Koska C11000 sisältää pieniä määriä happi- ja oksidikalvoja, tyypillisesti käytetään tavallista hartsia tai miedosti aktiivisia juoksutteita; perusteellinen puhdistus ennen juottamista parantaa liitoksen luotettavuutta.
  OFE:n puhtaampi pinta voi vähentää vuotarvetta joissakin kontrolloiduissa prosesseissa.
• Juottaminen: Juotoslämpötilat (>450 ° C) voivat paljastaa oksidikalvoja; C11000-juotto vaatii yleensä sopivat juoksutteet tai kontrolloidut ilmakehät.
  Puolesta tyhjiöjuotto tai juoksutonta juottamista, C10100 is strongly preferred, koska sen vähäinen oksidipitoisuus estää oksidin höyrystymisen ja tyhjiöympäristön saastumisen.
• Valokaarihitsaus (TIG/MINÄ) ja vastushitsaus: Molemmat laatulajit voidaan hitsata vakiokuparin hitsausmenetelmillä (korkea virta, preheating for thick sections, ja inerttikaasusuojaus).
  OFE tarjoaa puhtaammat hitsausaltaat ja vähemmän oksideihin liittyviä vikoja, mikä on edullista kriittisissä sähköliitoksissa.
• Electron-beam and laser welding: Nämä korkean energian, vähäkontaminaatiomenetelmiä käytetään yleisesti tyhjiö- tai tarkkuussovelluksissa.
  C10100 is the material of choice täällä, koska sen alhainen epäpuhtaus- ja happitaso minimoi höyrystyneet epäpuhtaudet ja parantaa liitoksen eheyttä.
• Diffuusioliitos: Tyhjiö- ja ilmailukokoonpanoihin, OFE:n puhtaus ja lähes yksivaiheinen mikrorakenne tekevät siitä ennustettavamman solid-state-sidosprosesseissa.

Pinnan valmistelu, cleaning and handling

• Puolesta C11000, rasvanpoisto, mekaaninen/kemiallinen oksidinpoisto ja oikea juoksutteen levitys ovat normaaleja edellytyksiä laadukkaille liitoksille.
• Puolesta C10100, Tyhjiökäytössä vaaditaan tiukkaa puhtauden valvontaa: käsittely hansikkailla, hiilivetyjä välttäen, ultraääni liuotinpuhdistus, ja puhdastilapakkaukset ovat yleisiä käytäntöjä.
  Tyhjiöpaisto (ESIM., 100-200 °C kunnosta riippuen) käytetään usein adsorboituneiden kaasujen poistamiseen ennen UHV-huoltoa.

7. Korroosio, tyhjiöteho ja vety/happivaikutukset

Nämä kolme toisiinsa liittyvää aihetta - korroosionkestävyys, tyhjiökäyttäytyminen (kaasun poisto ja epäpuhtauksien höyrystyminen), ja vuorovaikutus vedyn/hapen kanssa – ovat missä kupari 110 ja kupari 101 eroavat eniten toiminnallisessa suorituskyvyssä.

Corrosion behavior (atmospheric and galvanic)

• Yleinen ilmakehän korroosio: Molemmat lajikkeet muodostavat vakaan pintakalvon (patina) joka rajoittaa lisäkorroosiota normaaleissa sisä- ja monissa ulkoympäristöissä.
  Puhdas kupari kestää yleistä korroosiota paljon paremmin kuin monet aktiiviset metallit.
• Paikallinen korroosio ja ympäristöt: Kloridipitoisissa ympäristöissä (meren-, jäänpoistosuolat), kupari voi kokea kiihtyvän hyökkäyksen, jos siinä on rakoja tai kerrostumia, jotka mahdollistavat paikallisten sähkökemiallisten solujen muodostumisen.
  Suunniteltu välttämään rakogeometrioita ja mahdollistamaan tyhjennys/tarkastus.
• Galvaaninen kytkentä: Kupari on suhteellisen jaloa verrattuna moniin rakennemetalleihin.
  Sähköisesti kytkettynä vähemmän jalometalleihin (ESIM., alumiini, magnesium, joitain teräksiä), vähemmän jalometalli syöpyy ensisijaisesti.
  Käytännön suunnittelusäännöt: Vältä suoraa kosketusta aktiivisten metallien kanssa, eristää erilaiset metalliliitokset, tai käytä tarvittaessa korroosionsuojaa/pinnoitteita.

Vacuum performance (kaasuttaa, vaporization and cleanliness)

• Miksi tyhjiöteholla on merkitystä: Ultrakorkeassa tyhjiössä (UHV) järjestelmä, jopa ppm-tasot haihtuvia epäpuhtauksia tai oksidisulkeumia voivat aiheuttaa kontaminaatiota,
  nosta pohjapainetta, tai kerrosta kalvoja herkille pinnoille (optiset peilit, puolijohdekiekot, elektroninen optiikka).
• C11000 (ETP): Happi- ja oksidijäämät voivat johtaa lisääntynyt kaasunpoisto ja oksidihiukkasten mahdollinen höyrystyminen korotetuissa lämpötiloissa tyhjiössä.
  Tämä on hyväksyttävää monissa matala- tai karkea-tyhjiösovelluksissa, mutta UHV-käyttäjien on oltava varovaisia.
• C10100 (WHO): sen erittäin alhainen happi- ja epäpuhtauspitoisuus johtaa huomattavasti alhaisemmat kaasunpoistoasteet, kondensoituvien aineiden osapaineet alentuneet paiston aikana, ja paljon pienempi kontaminaatioriski elektronisuihku- tai korkean lämpötilan tyhjiöaltistuksessa.
  Paistosykleihin ja jäännöskaasuanalyysiin (RGA) vakautta, OFE ylittää tyypillisesti ETP:n laajalla marginaalilla käytännön järjestelmissä.
• Parhaat käytännöt tyhjiökäyttöön: tyhjiölaatuinen puhdistus, liuotin rasvanpoisto, ultrasonic baths, cleanroom assembly, and controlled bake-out are mandatory.
  Määritä OFE komponenteille, jotka altistuvat suoraan UHV:lle tai elektroni-/ionisäteille.

Vety, oxygen interactions and embrittlement risks

• Vetyhallinta: Kupari on ei herkkiä vetyhaurastumiselle samalla tavalla kuin teräkset ovat;
  tyypilliset kupariseokset eivät petä klassisilla vedyn aiheuttamilla halkeilumekanismeilla, joita nähdään lujissa teräksissä.
• Hydrogen/oxygen chemistry: kuitenkin, alla high-temperature reducing atmospheres (hydrogen or forming gas at elevated temperature),
  kupari, joka sisältää happea tai tiettyjä hapettumisenestoainejäämiä, voi joutua pintareaktioihin (veden muodostumista, oxide reduction) jotka voivat muuttaa pinnan morfologiaa tai edistää juotosten huokoisuutta.
  OFE:n alhainen happipitoisuus lieventää näitä huolenaiheita.
• Service considerations: vetykäytössä korkeassa lämpötilassa tai prosesseissa, joissa on vetyä (ESIM., tietyt hehkutukset tai kemiallinen käsittely), määritä OFE, jos pinnan kemia ja mittastabiilius ovat kriittisiä.

8. Tyypilliset teolliset sovellukset

C11000 (ETP):

• Sähkönjakelukiskot, kaapelit, ja liittimet
• Muuntajat, moottorit, kytkinlaitteet
• Arkkitehtoninen kupari ja yleinen valmistus

C10100 (WHO):

• Tyhjiökammiot ja erittäin korkean tyhjiön laitteet
• Elektronisäde, RF, ja mikroaaltouunin komponentit
• Puolijohteiden valmistus ja kryogeeniset johtimet
• Erittäin luotettava laboratorioinstrumentointi

Yhteenveto: C11000 soveltuu yleiseen sähkö- ja mekaaniseen käyttöön, kun taas C10100 vaaditaan, kun tyhjiön vakaus, minimaaliset epäpuhtaudet, tai erittäin puhdasta käsittelyä ovat välttämättömiä.

9. Maksaa & saatavuus

• C11000: Tämä on standardi, suurimääräinen kuparituote.
  Se on yleensä halvempaa ja laajemmin tehtaiden ja jakelijoiden varastoimia, joten se on oletusvalinta massatuotannossa ja budjettiherkissä sovelluksissa.
• C10100: Kantaa a premium hinta lisäjalostusvaiheiden vuoksi, erityisiä käsittelyvaatimuksia, ja pienempiä tuotantomääriä.
  Se on saatavilla, mutta yleensä vain sisällä rajoitetut tuotemuodot (baarit, levyt, lakanat valituissa tempoissa) ja usein vaatii pidemmät toimitusajat.
  Suuren volyymin komponenteille, joissa kustannustehokkuus on kriittinen, C11000 on yleensä määritelty.
  Päinvastoin, puolesta niche-sovelluksia kuten tyhjiö- tai erittäin puhtaita elektronisia komponentteja, C10100:n suorituskykyedut oikeuttavat korkeammat kustannukset.

10. Kattava vertailu: Kupari 110 vs. 101

12. Johtopäätös

C11000 ja C10100 ovat molemmat korkean johtavuuden kupareja, jotka soveltuvat monenlaisiin sovelluksiin.

Ensisijainen ero on siinä happipitoisuus ja epäpuhtausaste, jotka vaikuttavat tyhjiökäyttäytymiseen, liittyminen, ja erittäin luotettaviin sovelluksiin.

C11000 on kustannustehokas ja monipuolinen, mikä tekee siitä standardin useimpiin sähköisiin ja mekaanisiin sovelluksiin.

C10100, erittäin puhtaalla, on varattu tyhjä, elektronisuihku, kryogeeninen, ja korkean luotettavuuden järjestelmät joissa oksidivapaa mikrorakenne on välttämätön.

Materiaalivalinnat tulee asettaa etusijalle toiminnalliset vaatimukset yli nimellisten omaisuuserojen.

 

Faqit

Onko C10100 sähköisesti huomattavasti parempi kuin C11000?

Ei. Sähkönjohtavuuden ero on pieni (~100% vs 101% IACS). The primary advantage is ultra-low oxygen content, mikä hyödyttää tyhjiö- ja erittäin luotettavia sovelluksia.

Can C11000 be used in vacuum equipment?

Kyllä, mutta sen jäännöshappi voi vapautua kaasusta tai muodostaa oksideja ultrakorkeassa tyhjiöolosuhteissa. Tarkkaan tyhjiökäyttöön, C10100 is preferred.

Which grade is standard for power distribution?

C11000 on alan standardi virtakiskoille, liittimet, ja yleinen sähkönjakelu sen johtavuudesta johtuen, Muokkaus, ja kustannustehokkuus.

Miten OFE-kupari tulisi määritellä hankintaa varten?

Sisältää UNS C10100- tai Cu-OFE-merkinnän, oxygen limits, minimum conductivity, product form, and temper. Pyydä analyysitodistuksia hapen ja kuparin puhtaudesta.

Onko ETP:n ja OFE:n välillä välikuparilaatuja??

Kyllä. Fosforilla deoksidoituja kuparia ja korkean johtavuuden muunnelmia on olemassa, suunniteltu parantamaan juotettavuutta tai vähentämään vetyvuorovaikutusta. Valinnan tulee vastata hakemuksen vaatimuksia.