Tembaga 110 vs. 101: Perbandingan Teknis Lengkap

1. Perkenalan

Tembaga tetap menjadi landasan teknik modern, dirayakan karena itu konduktivitas listrik dan termal yang luar biasa, resistensi korosi, dan kelenturan.

Di antara tembaga murni komersial, Tembaga 110 (C11000, ETP) Dan Tembaga 101 (Bab 10100, SIAPA) adalah dua nilai yang banyak digunakan, masing-masing dioptimalkan untuk aplikasi tertentu.

Meskipun keduanya menawarkan konduktivitas dan sifat mampu bentuk yang luar biasa, perbedaan kemurnian mereka, kandungan oksigen, struktur mikro, dan kesesuaian untuk aplikasi vakum atau keandalan tinggi membuat pilihan di antara keduanya penting bagi para insinyur, desainer, dan spesialis material.

Artikel ini memberikan penjelasan mendalam, perbandingan teknis kedua kadar tembaga ini, didukung oleh data properti dan panduan aplikasi.

2. Standar & Tata nama

Tembaga 110 (C11000) biasa disebut dengan Cu-ETP (Tembaga Pitch Tangguh Elektrolit).

Ini distandarisasi berdasarkan UNS C11000 dan sebutan EN Cu-ETP (CW004A). C11000 diproduksi secara luas dan dipasok dalam berbagai bentuk produk termasuk kawat, batang, lembaran, dan piring, menjadikannya pilihan serbaguna untuk aplikasi listrik dan industri umum.

Tembaga 101 (Bab 10100), di sisi lain, dikenal sebagai Dengan-OFE (Tembaga Elektronik Bebas Oksigen).

Ini adalah tembaga ultra murni dengan kandungan oksigen sangat rendah, distandarisasi berdasarkan UNS C10100 dan EN Cu-OFE (CW009A).

C10100 disempurnakan secara khusus untuk menghilangkan masuknya oksigen dan oksida, yang membuatnya ideal untuk kosong, keandalan yang tinggi, dan aplikasi berkas elektron.

Menentukan penunjukan UNS atau EN bersama dengan bentuk dan suhu produk sangat penting untuk memastikan material memenuhi karakteristik kinerja yang disyaratkan.

3. Komposisi Kimia dan Perbedaan Mikrostruktur

Komposisi kimia tembaga secara langsung mempengaruhi komposisinya kemurnian, konduktivitas listrik dan termal, perilaku mekanis, dan kesesuaian untuk aplikasi khusus.

Sedangkan keduanya Tembaga 110 (C11000, ETP) dan Tembaga 101 (Bab 10100, SIAPA) diklasifikasikan sebagai tembaga dengan kemurnian tinggi, struktur mikro dan kandungan elemen jejaknya berbeda secara signifikan, mempengaruhi kinerja dalam aplikasi penting.

4. Sifat fisik: Tembaga 110 vs. 101

Sifat fisik seperti kepadatan, titik lebur, konduktivitas termal, dan konduktivitas listrik merupakan dasar perhitungan teknik, desain, dan pemilihan bahan.

Tembaga 110 (C11000, ETP) dan Tembaga 101 (Bab 10100, SIAPA) memiliki sifat curah yang sangat mirip karena keduanya pada dasarnya adalah tembaga murni, namun perbedaan kecil dalam kemurnian dan kandungan oksigen dapat sedikit mempengaruhi kinerja dalam aplikasi khusus.

5. Sifat Mekanik dan Efek Temper/Kondisi

Kinerja mekanis tembaga sangat bergantung pada emosi pemrosesan, termasuk anil dan pengerjaan dingin.

Tembaga 101 (Bab 10100, SIAPA) umumnya menawarkan kekuatan yang lebih tinggi dalam kondisi pengerjaan dingin karena kemurniannya yang sangat tinggi dan struktur mikronya yang bebas oksida,

sedangkan Tembaga 110 (C11000, ETP) Pameran sifat mampu bentuk yang unggul dan keuletan, membuatnya sangat cocok untuk aplikasi intensif pembentukan seperti deep drawing atau stamping.

Sifat Mekanik berdasarkan Temper (Nilai -nilai khas, ASTM B152)

Wawasan utama:

• Dianil (HAI) Melunakkan: Kedua grade tersebut lunak dan sangat ulet. perpanjangan C11000 yang lebih tinggi (50–65%) membuatnya ideal untuk gambar yang dalam, Stamping, dan manufaktur kontak listrik.
• Pekerjaan Dingin (H04/H08) Melunakkan: Kemurnian ultra C10100 memungkinkan pengerasan kerja yang lebih seragam, sehingga menyebabkan kekuatan tarik 30–40% lebih tinggi dari C11000 pada temper H08.
  Hal ini membuatnya cocok untuk komponen penahan beban atau presisi, termasuk gulungan koil superkonduktor atau konektor dengan keandalan tinggi.
• Kekerasan Brinell: Meningkat secara proporsional dengan pengerjaan dingin. C10100 mencapai kekerasan yang lebih tinggi untuk temper yang sama karena kebersihannya, struktur mikro bebas oksida.

6. Perilaku manufaktur dan fabrikasi

Tembaga 110 (C11000, ETP) dan Tembaga 101 (Bab 10100, SIAPA) berperilaku serupa dalam banyak operasi fabrikasi karena keduanya pada dasarnya adalah tembaga murni, tapi itu perbedaan oksigen dan jejak kotoran menghasilkan kontras praktis yang berarti selama pembentukan, pemesinan dan penyambungan.

Membentuk dan bekerja dingin

• Daktilitas dan kelenturan:

• • Bahan anil (Wahai amarah): kedua tingkatan tersebut sangat ulet dan menerima tikungan yang tajam, gambar dalam dan pembentukan parah.
    Tembaga yang dianil biasanya dapat mentolerir radius tikungan dalam yang sangat kecil (mendekati 0,5–1,0 × ketebalan lembaran dalam banyak kasus), membuatnya sangat baik untuk stamping dan bagian berbentuk rumit.
  • Emosi yang bekerja dingin (H04, H08, dll.): kekuatan meningkat dan keuletan menurun seiring dengan meningkatnya temper; jari-jari tikungan minimum harus ditingkatkan.
    Perancang harus mengukur jari-jari tikungan dan fillet berdasarkan suhu dan tujuan menghilangkan stres pasca pembentukan.

• Pengerasan kerja & daya tarik:

• • Bab 10100 (SIAPA) cenderung mengeras lebih seragam selama pengerjaan dingin karena struktur mikronya yang bebas oksida; ini menghasilkan kekuatan yang dapat dicapai lebih tinggi pada suhu-H dan dapat menguntungkan untuk suku cadang yang memerlukan kinerja mekanis lebih tinggi setelah penarikan.
  • C11000 (ETP) sangat memaafkan untuk operasi penarikan dan pengecapan progresif karena stringer oksida bersifat terputus-putus dan biasanya tidak mengganggu pembentukan pada tingkat regangan komersial.

• Annealing dan pemulihan:

• • Rekristalisasi karena tembaga terjadi pada suhu yang relatif rendah dibandingkan dengan banyak paduan; tergantung pada pekerjaan dingin sebelumnya, permulaan rekristalisasi dapat dimulai dalam waktu kira-kira 150–400 °C.
  • Praktek full-anil industri biasanya menggunakan suhu di 400–650 ° C. jangkauan (waktu dan suasana dipilih untuk menghindari oksidasi atau kontaminasi permukaan).
    Suku cadang OFE yang dimaksudkan untuk penggunaan vakum dapat dianil dalam atmosfer inert atau pereduksi untuk menjaga kebersihan permukaan.

Ekstrusi, gulungan dan gambar kawat

• Gambar kawat: C11000 adalah standar industri untuk produksi kawat dan konduktor bervolume tinggi karena menggabungkan daya tarik yang sangat baik dengan konduktivitas yang stabil.
  C10100 juga dapat ditarik ke pengukur halus, namun dipilih ketika kinerja vakum hilir atau permukaan ultra-bersih diperlukan.
• Ekstrusi & bergulir: Kedua tingkatan tersebut dapat diekstrusi dan digulung dengan baik. Kualitas permukaan OFE biasanya lebih unggul untuk produk canai presisi tinggi karena tidak adanya inklusi oksida; hal ini dapat mengurangi robekan interdendritik atau lubang mikro pada penyelesaian permukaan yang menuntut.

Pemesinan

• Perilaku umum: Tembaga relatif lunak, konduktif terhadap panas dan ulet; itu cenderung menghasilkan terus menerus, chip bergetah jika parameter tidak dioptimalkan.
  Kemampuan mesin untuk C11000 dan C10100 serupa dalam praktiknya.
• Perkakas dan parameter: Gunakan ujung tajam, pengikatan yang kaku, alat penggaruk positif (karbida atau baja berkecepatan tinggi tergantung volumenya), umpan dan kedalaman yang terkontrol, dan pendinginan/pembilasan yang cukup untuk menghindari pengerasan kerja dan penumpukan tepian.
  Untuk pemotongan yang panjang dan terus menerus, pemecah chip dan strategi pemotongan intermiten direkomendasikan.
• Permukaan akhir dan kontrol duri: Material OFE sering kali menghasilkan permukaan akhir yang sedikit lebih baik dalam pemesinan mikro presisi karena inklusi mikro yang lebih sedikit.

Bergabung — menyolder, mematri, pengelasan, ikatan difusi

• Pematerian: Kedua tingkatan tersebut mudah disolder setelah dibersihkan dengan benar.
  Karena C11000 mengandung sedikit oksigen dan lapisan oksida, rosin standar atau fluks yang agak aktif biasanya digunakan; pembersihan menyeluruh sebelum menyolder meningkatkan keandalan sambungan.
  Permukaan OFE yang lebih bersih dapat mengurangi kebutuhan fluks dalam beberapa proses terkontrol.
• mematri: Suhu yang sangat tinggi (>450 ° C.) dapat memaparkan lapisan oksida; Pematrian C11000 umumnya memerlukan fluks yang sesuai atau atmosfer yang terkendali.
  Untuk mematri vakum atau mematri tanpa fluks, C10100 sangat disukai, karena kandungan oksidanya yang dapat diabaikan mencegah penguapan oksida dan kontaminasi lingkungan vakum.
• Pengelasan busur (Tig/aku) dan pengelasan resistansi: Kedua tingkatan tersebut dapat dilas menggunakan praktik pengelasan tembaga standar (arus tinggi, pemanasan awal untuk bagian yang tebal, dan pelindung gas inert).
  OFE menawarkan kolam las yang lebih bersih dan lebih sedikit cacat terkait oksida, yang menguntungkan pada sambungan listrik kritis.
• Pengelasan berkas elektron dan laser: Ini berenergi tinggi, metode kontaminasi rendah biasanya digunakan dalam aplikasi vakum atau presisi.
  C10100 adalah bahan pilihan di sini karena tingkat pengotor dan oksigennya yang rendah meminimalkan kontaminan yang menguap dan meningkatkan integritas sambungan.
• Ikatan difusi: Untuk rakitan vakum dan ruang angkasa, Kebersihan OFE dan struktur mikro hampir satu fase membuatnya lebih mudah diprediksi dalam proses ikatan solid-state.

Persiapan permukaan, pembersihan dan penanganan

• Untuk C11000, menghilangkan lemak, penghilangan oksida mekanis/kimia dan penerapan fluks yang tepat merupakan prasyarat normal untuk sambungan berkualitas tinggi.
• Untuk Bab 10100, kontrol kebersihan yang ketat diperlukan untuk penggunaan vakum: penanganan dengan sarung tangan, menghindari hidrokarbon, pembersihan pelarut ultrasonik, dan pengemasan ruang bersih adalah praktik umum.
  Pemanggangan vakum (MISALNYA., 100–200 °C tergantung kondisi) sering digunakan untuk menghilangkan gas yang teradsorpsi sebelum layanan UHV.

7. Korosi, kinerja vakum dan efek hidrogen/oksigen

Ketiga topik ini saling terkait—ketahanan terhadap korosi, perilaku vakum (pelepasan gas dan penguapan kontaminan), dan interaksi dengan hidrogen/oksigen—adalah tempat terjadinya Tembaga 110 dan Tembaga 101 paling berbeda dalam kinerja fungsional.

Perilaku korosi (atmosfer dan galvanik)

• Korosi atmosfer umum: Kedua tingkatan tersebut membentuk lapisan permukaan yang stabil (Patina) yang membatasi korosi lebih lanjut di lingkungan dalam ruangan normal dan banyak lingkungan luar ruangan.
  Tembaga murni jauh lebih tahan terhadap korosi umum dibandingkan banyak logam aktif.
• Korosi lokal dan lingkungan: Di lingkungan yang kaya klorida (laut, garam penghilang lapisan es), tembaga dapat mengalami serangan yang dipercepat jika terdapat celah atau endapan yang memungkinkan terbentuknya sel elektrokimia lokal.
  Desain untuk menghindari geometri celah dan memungkinkan drainase/pemeriksaan.
• Kopling galvanik: Tembaga relatif mulia dibandingkan dengan banyak logam struktural.
  Ketika digabungkan secara elektrik dengan logam yang kurang mulia (MISALNYA., aluminium, magnesium, beberapa baja), logam yang kurang mulia akan lebih mudah terkorosi.
  Aturan desain praktis: hindari kontak langsung dengan logam aktif, mengisolasi sambungan logam yang berbeda, atau gunakan penyisihan/pelapis korosi jika diperlukan.

Kinerja vakum (mengeluarkan gas, penguapan dan kebersihan)

• Mengapa kinerja vakum penting: Dalam vakum ultra-tinggi (UHV) sistem, bahkan tingkat ppm dari pengotor yang mudah menguap atau inklusi oksida dapat menimbulkan kontaminasi,
  meningkatkan tekanan dasar, atau menyimpan film pada permukaan sensitif (cermin optik, wafer semikonduktor, optik elektron).
• C11000 (ETP): jejak oksigen dan oksida stringer dapat menyebabkan peningkatan pelepasan gas dan potensi penguapan partikel oksida pada suhu tinggi dalam ruang hampa.
  Untuk banyak aplikasi vakum rendah atau vakum kasar, hal ini dapat diterima, namun pengguna UHV harus berhati-hati.
• Bab 10100 (SIAPA): kandungan oksigen dan pengotornya yang sangat rendah menghasilkan tingkat pelepasan gas yang jauh lebih rendah, mengurangi tekanan parsial spesies yang dapat terkondensasi selama pemanggangan, dan risiko kontaminasi yang jauh lebih kecil di bawah pancaran elektron atau paparan vakum suhu tinggi.
  Untuk siklus pemanggangan dan analisis gas sisa (RGB) stabilitas, OFE biasanya mengungguli ETP dengan selisih yang lebar dalam sistem praktis.
• Praktik terbaik untuk penggunaan vakum: pembersihan tingkat vakum, penurunan pelarut, mandi ultrasonik, perakitan ruang bersih, dan pemanggangan yang terkontrol adalah wajib.
  Tentukan OFE untuk komponen yang terpapar langsung pada UHV atau berkas elektron/ion.

Hidrogen, interaksi oksigen dan risiko penggetasan

• Penggetasan hidrogen: Tembaga adalah bukan rentan terhadap penggetasan hidrogen seperti halnya baja;
  paduan tembaga tipikal tidak gagal karena mekanisme perengkahan klasik yang disebabkan oleh hidrogen seperti yang terlihat pada baja berkekuatan tinggi.
• Kimia hidrogen/oksigen: Namun, di bawah atmosfer pereduksi suhu tinggi (hidrogen atau membentuk gas pada suhu tinggi),
  tembaga yang mengandung oksigen atau residu deoxidizer tertentu dapat mengalami reaksi permukaan (pembentukan air, reduksi oksida) yang dapat mengubah morfologi permukaan atau meningkatkan porositas pada braze.
  Kandungan oksigen OFE yang rendah mengurangi kekhawatiran ini.
• Pertimbangan layanan: dalam layanan hidrogen pada suhu tinggi atau dalam proses di mana terdapat hidrogen (MISALNYA., anil atau proses kimia tertentu), tentukan OFE jika kimia permukaan dan stabilitas dimensi sangat penting.

8. Aplikasi Industri Khas

C11000 (ETP):

• Busbar distribusi daya, kabel, dan konektor
• transformator, motor, switchgear
• Tembaga arsitektur dan fabrikasi umum

Bab 10100 (SIAPA):

• Ruang vakum dan peralatan vakum ultra-tinggi
• Berkas elektron, RF, dan komponen gelombang mikro
• Manufaktur semikonduktor dan konduktor kriogenik
• Instrumentasi laboratorium dengan keandalan tinggi

Ringkasan: C11000 cocok untuk penggunaan listrik dan mekanik umum, sedangkan C10100 diperlukan ketika stabilitas vakum, pengotor minimal, atau pemrosesan ultra-bersih sangat penting.

9. Biaya & tersedianya

• C11000: Ini adalah standarnya, produk tembaga volume tinggi.
  Hal ini umumnya lebih murah dan lebih banyak ditebar oleh pabrik dan distributor, menjadikannya pilihan default untuk produksi massal dan aplikasi yang sensitif terhadap anggaran.
• Bab 10100: Membawa a harga premium karena langkah pemurnian tambahan, persyaratan penanganan khusus, dan volume produksi yang lebih kecil.
  Ini tersedia, tapi biasanya hanya di bentuk produk terbatas (bar, piring, lembaran dalam emosi tertentu) dan seringkali membutuhkan waktu tunggu yang lebih lama.
  Untuk komponen bervolume tinggi yang mengutamakan efisiensi biaya, C11000 biasanya ditentukan.
  Sebaliknya, untuk aplikasi khusus seperti komponen elektronik vakum atau kemurnian tinggi, manfaat kinerja C10100 membenarkan biaya yang lebih tinggi.

10. Perbandingan Komprehensif: Tembaga 110 vs. 101

12. Kesimpulan

C11000 dan C10100 keduanya merupakan tembaga dengan konduktivitas tinggi yang cocok untuk berbagai aplikasi.

Perbedaan utamanya terletak pada kandungan oksigen dan tingkat pengotor, yang mempengaruhi perilaku vakum, bergabung, dan aplikasi dengan keandalan tinggi.

C11000 hemat biaya dan serbaguna, menjadikannya standar untuk sebagian besar aplikasi listrik dan mekanik.

Bab 10100, dengan kemurnian ultra-tinggi, dicadangkan untuk kosong, berkas elektron, cryogenic, dan sistem dengan keandalan tinggi di mana struktur mikro bebas oksida sangat penting.

Pemilihan material harus diprioritaskan persyaratan fungsional atas perbedaan properti nominal.

 

FAQ

Apakah C10100 secara signifikan lebih baik secara kelistrikan dibandingkan C11000?

TIDAK. Perbedaan konduktivitas listriknya kecil (~100% vs 101% IACS). Keuntungan utamanya adalah kandungan oksigen sangat rendah, yang menguntungkan aplikasi vakum dan keandalan tinggi.

Bisakah C11000 digunakan pada peralatan vakum?

Ya, namun jejak oksigennya mungkin keluar gas atau membentuk oksida dalam kondisi vakum yang sangat tinggi. Untuk aplikasi vakum yang ketat, C10100 lebih disukai.

Kelas mana yang menjadi standar untuk distribusi tenaga listrik?

C11000 adalah standar industri untuk busbar, konektor, dan distribusi listrik umum karena konduktivitasnya, Kemampuan formulir, dan efisiensi biaya.

Bagaimana seharusnya tembaga OFE ditentukan untuk pengadaan?

Termasuk sebutan UNS C10100 atau Cu-OFE, batas oksigen, konduktivitas minimum, bentuk produk, dan marah. Minta Sertifikat Analisis untuk jejak oksigen dan kemurnian tembaga.

Apakah ada kadar tembaga antara ETP dan OFE?

Ya. Ada tembaga terdeoksidasi fosfor dan varian konduktivitas tinggi, dirancang untuk meningkatkan kemampuan solder atau mengurangi interaksi hidrogen. Seleksi harus sesuai dengan persyaratan aplikasi.