Бакар 110 вс 101: Комплетно техничко поређење

1. Увођење

Бакар остаје камен темељац савременог инжењерства, славио за своје изузетна електрична и топлотна проводљивост, отпорност на корозију, и савитљивост.

Међу комерцијално чистим бакрима, Бакар 110 (Ц11000, ЕТП) и Бакар 101 (Ц10100, СЗО) су два широко коришћена разреда, сваки оптимизован за специфичне апликације.

Док обе нуде изванредну проводљивост и могућност обликовања, њихове разлике у чистоћи, садржај кисеоника, микроструктура, и погодност за вакуумске или високопоуздане апликације чине избор између њих критичним за инжењере, дизајнери, и специјалисте за материјале.

Овај чланак пружа детаљан опис, техничко поређење ова два разреда бакра, подржано подацима о имовини и упутствима за апликацију.

2. Стандарди & Номенклатура

Бакар 110 (Ц11000) се обично назива Цу-ЕТП (Електролитички бакар отпорног нагиба).

Стандардизован је под УНС Ц11000 и ЕН ознаком Цу-ЕТП (ЦВ004А). Ц11000 се широко производи и испоручује у различитим облицима производа укључујући жицу, род, лист, и плоча, што га чини разноврсним избором за опште електричне и индустријске примене.

Бакар 101 (Ц10100), с друге стране, је познат као Витх-ОФЕ (Електронски бакар без кисеоника).

То је ултра чист бакар са изузетно ниским садржајем кисеоника, стандардизован према УНС Ц10100 и ЕН Цу-ОФЕ (ЦВ009А).

Ц10100 је посебно рафинисан да елиминише инклузије кисеоника и оксида, што га чини идеалним за вакуум, висока поузданост, и апликације електронских зрака.

Навођење ознаке УНС или ЕН заједно са обликом производа и темпераментом је критично за осигурање да материјал испуњава тражене карактеристике перформанси.

3. Хемијски састав и микроструктурне разлике

Хемијски састав бакра директно утиче на његову чистота, електричну и топлотну проводљивост, механичко понашање, и погодност за специјализоване примене.

Док оба Бакар 110 (Ц11000, ЕТП) и Бакар 101 (Ц10100, СЗО) класификовани су као бакар високе чистоће, њихова микроструктура и садржај елемената у траговима значајно се разликују, утичући на перформансе у критичним апликацијама.

4. Физичка својства: Бакар 110 вс 101

Физичка својства као што су густина, тачка топљења, топлотна проводљивост, и електричну проводљивост су фундаментални за инжењерске прорачуне, дизајн, и избор материјала.

Бакар 110 (Ц11000, ЕТП) и Бакар 101 (Ц10100, СЗО) деле веома слична својства у расутом стању јер су оба у суштини чисти бакар, али мање разлике у чистоћи и садржају кисеоника могу мало утицати на перформансе у специјализованим апликацијама.

5. Механичке особине и утицај на температуру/услов

Механичке перформансе бакра у великој мери зависе од обрада темперамент, укључујући жарење и хладну обраду.

Бакар 101 (Ц10100, СЗО) генерално нуди већа чврстоћа у условима хладног обраде због своје ултра-високе чистоће и микроструктуре без оксида,

док Бакар 110 (Ц11000, ЕТП) експонати супериорна формабилност и дуктилност, што га чини погодним за апликације које захтевају интензивно обликовање као што су дубоко извлачење или штанцање.

Механичка својства по темпераменту (Типичне вредности, АСТМ Б152)

Кључни увиди:

• Жарозан (О) Нарав: Оба типа су мекана и веома дуктилна. Већа елонгација Ц11000 (50–65%) чини га идеалним за дубоко цртање, жигосање, и производњу електричних контаката.
• Цолд-Воркед (Х04/Х08) Нарав: Ултра-чистоћа Ц10100 омогућава равномерније каљење, што резултира затезна чврстоћа 30–40% већа од Ц11000 у Х08 темпераменту.
  То га чини погодним за носивих или прецизних компоненти, укључујући намотаје суперпроводних завојница или конекторе високе поузданости.
• Бринелл тврдоћа: Повећава се пропорционално са хладним радом. Ц10100 постиже већу тврдоћу за исти темперамент захваљујући својој чистоћи, микроструктура без оксида.

6. Понашање у производњи и производњи

Бакар 110 (Ц11000, ЕТП) и Бакар 101 (Ц10100, СЗО) понашају се слично у многим производним операцијама јер су оба у суштини чисти бакар, али тхе разлика у кисеонику и нечистоћама у траговима производи значајне практичне контрасте током формирања, машинска обрада и спајање.

Формирање и хладна обрада

• Дуктилност и савитљивост:

• • Жарени материјал (О темпер): оба типа су високо дуктилна и прихватају уска савијања, дубоко извлачење и тешко обликовање.
    Жарени бакар обично може толерисати веома мале унутрашње радијусе савијања (близу 0,5–1,0 × дебљине листа у многим случајевима), што га чини одличним за штанцање и делове замршеног облика.
  • Хладна нарав (Х04, Х08, итд.): снага расте, а дуктилност опада са порастом темперамента; минимални радијуси савијања морају се у складу са тим повећати.
    Дизајнери треба да димензионирају радијусе савијања и филете на основу темперамента и предвиђеног ублажавања напрезања након формирања.

• Рад каљење & извлачење:

• • Ц10100 (СЗО) има тенденцију да се уједначеније стврдне током хладног рада због своје микроструктуре без оксида; ово даје већу достижну чврстоћу у Х-темперацијама и може бити корисно за делове који захтевају веће механичке перформансе након извлачења.
  • Ц11000 (ЕТП) изузетно опрашта за операције прогресивног извлачења и штанцања, јер су оксидне жице дисконтинуиране и обично не прекидају формирање на комерцијалним нивоима деформације.

• Жарење и опоравак:

• • Рекристализација јер се бакар јавља на релативно ниским температурама у поређењу са многим легурама; у зависности од претходног хладног рада, почетак рекристализације може почети отприлике унутар 150–400 °Ц.
  • Индустријска пракса потпуног жарења обично користи температуре у 400-650 ° Ц домет (време и атмосфера одабрани да би се избегла оксидација или површинска контаминација).
    ОФЕ делови намењени за употребу у вакууму могу да се жаре у инертној или редукујућој атмосфери да би се очувала чистоћа површине.

Екструзија, ваљање и извлачење жице

• Цртање жице: Ц11000 је индустријски стандард за производњу жица и проводника велике запремине јер комбинује одличну способност извлачења са стабилном проводљивошћу.
  Ц10100 такође може да се извуче до финих мерача, али се бира када су потребне перформансе усисавања или ултра чисте површине.
• Екструзија & котрљање: Обе врсте се истискују и добро котрљају. Квалитет површине ОФЕ је обично супериорнији за високо прецизне ваљане производе због одсуства инклузија оксида; ово може смањити интердендритично кидање или микро-удубљења у захтевним завршним обрадама површине.

Обрада

• Опште понашање: Бакар је релативно мекан, топлотно проводљив и дуктилан; тежи да производи континуирано, гумени чипс ако параметри нису оптимизовани.
  Обрадивост за Ц11000 и Ц10100 је слична у пракси.
• Алат и параметри: Користите оштре резне ивице, круто причвршћивање, позитивне грабље алати (карбида или брзорезног челика у зависности од запремине), контролисане помаке и дубине, и довољно хлађења/испирања како би се избегло стврдњавање и нагомилане ивице.
  За дуге континуиране резове, Препоручују се ломљенци струготине и повремене стратегије сечења.
• Завршна обрада површине и контрола неравнина: ОФЕ материјал често постиже маргинално бољу завршну обраду површине у прецизној микро машинској обради због мање микро-инклузија.

Спајање — лемљење, лемљење, заваривање, дифузионо везивање

• Лемљење: Оба типа се лако лемљују након правилног чишћења.
  Пошто Ц11000 садржи филмове кисеоника и оксида у траговима, обично се користе стандардни колофонијум или благо активни флуксови; темељно чишћење пре лемљења побољшава поузданост споја.
  ОФЕ-ова чистија површина може смањити потребу за флуксом у неким контролисаним процесима.
• Лемљење: Температуре лемљења (>450 ° Ц) може изложити оксидне филмове; Ц11000 лемљење генерално захтева одговарајуће флуксове или контролисане атмосфере.
  За вакуумско лемљење или лемљење без флукса, Ц10100 је веома пожељан, јер његов занемарљив садржај оксида спречава испаравање оксида и контаминацију вакуумског окружења.
• Електролучно заваривање (ТИГ/МЕ) и отпорно заваривање: Оба типа се могу заварити коришћењем стандардних поступака заваривања бакра (висока струја, предгревање за дебеле делове, и заштита од инертног гаса).
  ОФЕ нуди чистије заварене базене и мање дефеката повезаних са оксидима, што је повољно у критичним електричним спојевима.
• Заваривање електронским снопом и ласером: Ови високоенергетски, методе ниске контаминације се обично користе у вакуумским или прецизним апликацијама.
  Ц10100 је материјал избора овде зато што њени ниски нивои нечистоћа и кисеоника минимизирају испарене загађиваче и побољшавају интегритет зглобова.
• Дифузионо везивање: За вакуумске и ваздухопловне склопове, ОФЕ чистоћа и скоро једнофазна микроструктура чине га предвидљивијим у процесима везивања у чврстом стању.

Припрема површине, чишћење и руковање

• За Ц11000, који се одвија, механичко/хемијско уклањање оксида и правилно наношење флукса су нормални предуслови за висококвалитетне спојеве.
• За Ц10100, за употребу усисивача потребна је строга контрола чистоће: руковање са рукавицама, избегавање угљоводоника, ултразвучно чишћење растварачем, а паковање чистих просторија је уобичајена пракса.
  Вакуумско печење (Нпр., 100–200 °Ц у зависности од услова) се често користи за уклањање адсорбованих гасова пре УХВ сервиса.

7. Корозија, перформансе вакуума и ефекти водоника/кисеоника

Ове три међусобно повезане теме—отпорност на корозију, понашање у вакууму (издвајање гасова и испаравање загађивача), и интеракције са водоником/кисеоником — где су Бакар 110 и Бакар 101 највише се разликују у функционалним перформансама.

Понашање корозије (атмосферске и галванске)

• Општа атмосферска корозија: Обе врсте формирају стабилан површински филм (патина) што ограничава даљу корозију у нормалним затвореним и многим спољашњим окружењима.
  Чисти бакар је отпоран на општу корозију много боље од многих активних метала.
• Локална корозија и окружења: У срединама богатим хлоридима (маринац, соли за одмрзавање), бакар може доживети убрзани напад ако постоје пукотине или наслаге дозвољавају да се формирају локализоване електрохемијске ћелије.
  Дизајнирајте тако да избегнете геометрију пукотина и омогућите дренажу/инспекцију.
• Галванска спојница: Бакар је релативно племенит у поређењу са многим структуралним металима.
  Када је електрично повезан са мање племенитим металима (Нпр., алуминијум, магнезијум, неки челици), мање племенити метали ће првенствено кородирати.
  Практична правила дизајна: избегавајте директан контакт са активним металима, изоловати спојеве од различитих метала, или користите средства за заштиту од корозије/премазе тамо где је потребно.

Перформансе вакуума (испуштање гасова, испаравање и чистоћа)

• Зашто су перформансе вакуума важне: У ултра високом вакууму (УХВ) система, чак и нивои ппм испарљивих нечистоћа или инклузија оксида могу створити контаминацију,
  повећати базни притисак, или нанесите филмове на осетљиве површине (оптичка огледала, полупроводничке плочице, електронска оптика).
• Ц11000 (ЕТП): трагови кисеоника и оксида могу довести до повећано испуштање гасова и потенцијално испаравање честица оксида на повишеним температурама у вакууму.
  За многе апликације са ниским или грубим вакуумом ово је прихватљиво, али корисници УХВ морају бити опрезни.
• Ц10100 (СЗО): његов ултра-низак садржај кисеоника и нечистоћа резултира знатно ниже стопе испуштања гасова, смањени парцијални притисци кондензабилних врста током печења, и далеко мањи ризик од контаминације под излагањем електронским снопом или високом температуром у вакууму.
  За циклусе печења и анализу заосталих гасова (РГА) стабилност, ОФЕ обично надмашује ЕТП са великом разликом у практичним системима.
• Најбоље праксе за употребу вакуума: чишћење усисивачем, одмашћивање растварачем, ултразвучне купке, монтажа чисте собе, и контролисано печење су обавезни.
  Наведите ОФЕ за компоненте изложене директно УХВ или сноповима електрона/јона.

Водоник, интеракције кисеоника и ризик од кртости

• Ебритва водоника: Бакар је не подложни водоничном кртошћу на исти начин на који су челици;
  типичне легуре бакра не пропадају због класичних механизама пуцања изазваних водоником који се виде у челицима високе чврстоће.
• Хемија водоника/кисеоника: међутим, под високотемпературне редукционе атмосфере (водоник или формирајући гас на повишеној температури),
  бакар који садржи кисеоник или одређене остатке деоксидатора може подвргнути површинским реакцијама (формирање воде, редукција оксида) који могу променити морфологију површине или повећати порозност лемљења.
  Низак садржај кисеоника у ОФЕ-у ублажава ове забринутости.
• Разматрање услуге: у раду водоника на високој температури или у процесима где је присутан водоник (Нпр., одређена жарења или хемијска обрада), навести ОФЕ ако су хемија површине и стабилност димензија критичне.

8. Типичне индустријске примене

Ц11000 (ЕТП):

• Разводне сабирнице, каблови, и конектори
• Трансформерс, мотори, разводни уређај
• Архитектонски бакар и општа израда

Ц10100 (СЗО):

• Вакумске коморе и опрема за ултрависоки вакуум
• Електронски сноп, РФ, и микроталасне компоненте
• Производња полупроводника и криогени проводници
• Лабораторијски инструменти високе поузданости

Резиме: Ц11000 је погодан за општу електричну и механичку употребу, док је Ц10100 потребан када стабилност вакуума, минималне нечистоће, или ултра чиста обрада су од суштинског значаја.

9. Трошак & расположивост

• Ц11000: Ово је стандард, бакарни производ велике количине.
  Уопштено је јефтиније и шире залихе млинова и дистрибутера, што га чини подразумеваним избором за масовну производњу и апликације осетљиве на буџет.
• Ц10100: Носи а премиум цена због додатних корака пречишћавања, посебни захтеви за руковање, а мањи обим производње.
  Доступан је, али типично само у ограничени облици производа (барови, плоче, листови у одабраним темпераментима) а често захтева дуже време испоруке.
  За компоненте велике запремине где је исплативост критична, Обично се наводи Ц11000.
  И обрнуто, за нишне апликације као што су вакуум или електронске компоненте високе чистоће, Предности перформанси Ц10100 оправдавају већу цену.

10. Свеобухватно поређење: Бакар 110 вс 101

12. Закључак

Ц11000 и Ц10100 су бакар високе проводљивости погодни за широк спектар примена.

Примарна разлика лежи у садржај кисеоника и ниво нечистоћа, који утичу на понашање вакуума, придруживање, и апликације високе поузданости.

Ц11000 је исплатив и свестран, што га чини стандардом за већину електричних и механичких апликација.

Ц10100, са ултра-високом чистоћом, је резервисано за вакуум, електронски сноп, криогена, и системи високе поузданости где је неопходна микроструктура без оксида.

Избор материјала треба дати приоритет функционални захтеви преко номиналних имовинских разлика.

 

Често постављана питања

Да ли је Ц10100 знатно бољи електрични од Ц11000?

Не. Разлика у електричној проводљивости је мала (~100% вс 101% ИАЦС). Примарна предност је ултра-низак садржај кисеоника, што користи вакууму и високопоузданим апликацијама.

Може ли се Ц11000 користити у вакуумској опреми?

Да, али кисеоник у траговима може да се гаси или формира оксиде у условима ултра високог вакуума. За строге апликације у вакууму, Ц10100 је пожељнији.

Који разред је стандардни за дистрибуцију електричне енергије?

Ц11000 је индустријски стандард за сабирнице, конектори, и општа електрична дистрибуција због своје проводљивости, Обликавост, и економичност.

Како ОФЕ бакар треба прецизирати за набавку?

Укључује ознаку УНС Ц10100 или Цу-ОФЕ, границе кисеоника, минимална проводљивост, облик производа, и темперамент. Затражите сертификате о анализи чистоће кисеоника и бакра у траговима.

Постоје ли средње класе бакра између ЕТП и ОФЕ?

Да. Постоје бакре са деоксидацијом фосфором и варијанте високе проводљивости, дизајниран за побољшану лемљивост или смањену интеракцију водоника. Избор треба да одговара захтевима апликације.