Koppar 110 mot 101: Komplett teknisk jämförelse

1. Introduktion

Koppar förblir en hörnsten i modern teknik, firas för sin exceptionell elektrisk och termisk ledningsförmåga, korrosionsmotstånd, och formbarhet.

Bland kommersiellt rena koppar, Koppar 110 (C11000, ETP) och Koppar 101 (C10100, WHO) är två mycket använda kvaliteter, var och en optimerad för specifika applikationer.

Medan båda erbjuder enastående ledningsförmåga och formbarhet, deras skillnader i renhet, syrehalt, mikrostruktur, och lämplighet för vakuum eller högtillförlitliga tillämpningar gör valet mellan dem avgörande för ingenjörer, designers, och materialspecialister.

Den här artikeln ger en fördjupning, teknisk jämförelse av dessa två kopparkvaliteter, stöds av fastighetsdata och applikationsvägledning.

2. Standarder & Nomenklatur

Koppar 110 (C11000) brukar kallas Cu-ETP (Elektrolytisk Tough Pitch Copper).

Den är standardiserad under UNS C11000 och EN-beteckningen Cu-ETP (CW004A). C11000 tillverkas i stor utsträckning och levereras i olika produktformer inklusive tråd, stång, ark, och tallrik, vilket gör det till ett mångsidigt val för allmänna elektriska och industriella applikationer.

Koppar 101 (C10100), å andra sidan, är känd som Med-OFE (Syrefri elektronisk koppar).

Det är ultraren koppar med extremt låg syrehalt, standardiserad under UNS C10100 och EN Cu-OFE (CW009A).

C10100 är speciellt förfinad för att eliminera syre- och oxidinneslutningar, vilket gör den idealisk för vakuum, hög tillförlitlighet, och elektronstråletillämpningar.

Att specificera UNS- eller EN-beteckningen tillsammans med produktform och temperament är avgörande för att säkerställa att materialet uppfyller de erforderliga prestandaegenskaperna.

3. Kemisk sammansättning och mikrostrukturella skillnader

Den kemiska sammansättningen av koppar påverkar direkt dess renhet, elektrisk och värmeledningsförmåga, mekaniskt beteende, och lämplighet för specialiserade tillämpningar.

Medan både Koppar 110 (C11000, ETP) och koppar 101 (C10100, WHO) klassificeras som koppar med hög renhet, deras mikrostrukturer och spårelementinnehåll skiljer sig markant, påverkar prestanda i kritiska applikationer.

4. Fysikaliska egenskaper: Koppar 110 mot 101

Fysiska egenskaper som t.ex densitet, smältpunkt, termisk konduktivitet, och elektrisk ledningsförmåga är grundläggande för tekniska beräkningar, design, och materialval.

Koppar 110 (C11000, ETP) och koppar 101 (C10100, WHO) delar mycket liknande bulkegenskaper eftersom båda i huvudsak är ren koppar, men mindre skillnader i renhet och syrehalt kan påverka prestanda något i specialiserade applikationer.

5. Mekaniska egenskaper och temperament/tillståndseffekter

Koppars mekaniska prestanda beror starkt på bearbetningstemperament, inklusive glödgning och kallbearbetning.

Koppar 101 (C10100, WHO) erbjuder i allmänhet högre hållfasthet i kallbearbetade förhållanden på grund av dess ultrahöga renhet och oxidfria mikrostruktur,

medan koppar 110 (C11000, ETP) utställningar överlägsen formbarhet och duktilitet, vilket gör den väl lämpad för formningsintensiva applikationer som djupritning eller stämpling.

Mekaniska egenskaper av Temper (Typiska värden, ASTM B152)

Nyckelinsikt:

• Glödgad (O) Humör: Båda kvaliteterna är mjuka och mycket sega. C11000s högre förlängning (50–65 %) gör den idealisk för djup ritning, stämpling, och tillverkning av elektriska kontakter.
• Kallarbetad (H04/H08) Humör: C10100:s ultrarenhet möjliggör mer enhetlig arbetshärdning, resultera i draghållfasthet 30–40 % högre än C11000 i H08-temperering.
  Detta gör den lämplig för lastbärande eller precisionskomponenter, inklusive supraledande spollindningar eller högtillförlitliga kontakter.
• Brinell -hårdhet: Ökar proportionellt vid kallbearbetning. C10100 uppnår högre hårdhet för samma temperament på grund av dess rena, oxidfri mikrostruktur.

6. Tillverknings- och tillverkningsbeteende

Koppar 110 (C11000, ETP) och koppar 101 (C10100, WHO) beter sig på liknande sätt i många tillverkningsoperationer eftersom båda i huvudsak är ren koppar, Men skillnad i syre och spårföroreningar ger meningsfulla praktiska kontraster under formningen, bearbetning och sammanfogning.

Formning och kallbearbetning

• Duktilitet och böjbarhet:

• • Glödgat material (O humör): båda sorterna är mycket formbara och accepterar snäva böjar, djupdragning och kraftig formning.
    Glödgad koppar kan vanligtvis tolerera mycket små inre böjradier (nära 0,5–1,0 × plåttjocklek i många fall), vilket gör den utmärkt för stämpling och intrikata formade delar.
  • Kallarbetade humör (H04, H08, etc.): styrkan stiger och duktiliteten minskar när temperamentet ökar; minsta böjradier måste ökas i enlighet med detta.
    Konstruktörer bör dimensionera böjradier och filéer baserat på temperering och avsedd efterformningsavlastning.

• Arbetshärdning & dragbarhet:

• • C10100 (WHO) tenderar att härda mer likformigt under kallt arbete på grund av dess oxidfria mikrostruktur; detta ger högre uppnåbar hållfasthet i H-temperering och kan vara fördelaktigt för delar som kräver högre mekanisk prestanda efter ritning.
  • C11000 (ETP) är extremt förlåtande för progressiva ritnings- och stämplingsoperationer eftersom oxidsträngar är diskontinuerliga och vanligtvis inte avbryter formningen vid kommersiella spänningsnivåer.

• Glödgning och återhämtning:

• • Omkristallisation för koppar förekommer vid relativt låga temperaturer jämfört med många legeringar; beroende på tidigare kallarbete, omkristallisationsstart kan börja inom ungefär 150–400 ° C.
  • Industriell fullglödgningspraxis använder vanligtvis temperaturer i 400–650 ° C räckvidd (tid och atmosfär vald för att undvika oxidation eller ytförorening).
    OFE-delar avsedda för vakuumanvändning kan glödgas i inerta eller reducerande atmosfärer för att bevara ytans renhet.

Extrudering, rullning och tråddragning

• Tråddragning: C11000 är industristandarden för produktion av högvolymer av tråd och ledare eftersom den kombinerar utmärkt dragbarhet med stabil ledningsförmåga.
  C10100 är också dragbar för finmätare men väljs när nedströms vakuumprestanda eller ultrarena ytor krävs.
• Extrudering & rullande: Båda kvaliteterna extruderar och rullar väl. Ytkvaliteten på OFE är vanligtvis överlägsen för högprecisionsvalsade produkter på grund av frånvaron av oxidinneslutningar; detta kan minska interdendritisk rivning eller mikrogropar i krävande ytfinish.

Bearbetning

• Allmänt beteende: Koppar är relativt mjukt, termiskt ledande och duktil; det tenderar att producera kontinuerligt, gummiartade chips om parametrarna inte är optimerade.
  Bearbetbarheten för C11000 och C10100 är liknande i praktiken.
• Verktyg och parametrar: Använd vassa skäreggar, styv fixtur, positiva rakeverktyg (hårdmetall eller snabbstål beroende på volym), kontrollerade matningar och djup, och gott om kylning/spolning för att undvika arbetshärdning och uppbyggd kant.
  För långa kontinuerliga snitt, spånbrytare och intermittenta skärstrategier rekommenderas.
• Ytfinish och gradkontroll: OFE-material uppnår ofta en marginellt bättre ytfinish vid precisionsmikrobearbetning på grund av färre mikroinneslutningar.

Sammanfogning — lödning, lödning, svetsning, diffusionsbindning

• Lödning: Båda kvaliteterna löder lätt efter ordentlig rengöring.
  Eftersom C11000 innehåller spår av syre och oxidfilmer, standardkolofonium eller milt aktiva flussmedel används vanligtvis; grundlig rengöring före lödning förbättrar fogens tillförlitlighet.
  OFE:s renare yta kan minska flödesbehovet i vissa kontrollerade processer.
• Lödning: Lödningstemperaturer (>450 ° C) kan exponera oxidfilmer; C11000 hårdlödning kräver i allmänhet lämpliga flussmedel eller kontrollerade atmosfärer.
  För vakuumlödning eller flusslös lödning, C10100 är starkt föredragen, eftersom dess försumbara oxidhalt förhindrar oxidförångning och kontaminering av vakuummiljön.
• Bågsvetsning (TIG/MIG) och motståndssvetsning: Båda kvaliteterna kan svetsas med standard kopparsvetsningsmetoder (hög ström, förvärmning för tjocka sektioner, och inertgasskydd).
  OFE erbjuder renare svetspooler och färre oxidrelaterade defekter, vilket är fördelaktigt i kritiska elektriska skarvar.
• Elektronstråle- och lasersvetsning: Dessa högenergi, metoder med låg kontaminering används vanligtvis i vakuum- eller precisionsapplikationer.
  C10100 är det material du väljer här eftersom dess låga förorenings- och syrenivåer minimerar förångade föroreningar och förbättrar ledintegriteten.
• Diffusionsbindning: För vakuum- och rymdmontage, OFE:s renhet och nästan enfasiga mikrostruktur gör den mer förutsägbar i solid-state bonding processer.

Ytförberedelse, rengöring och hantering

• För C11000, avfettlig, mekanisk/kemisk oxidborttagning och korrekt applicering av flussmedel är normala förutsättningar för högkvalitativa fogar.
• För C10100, strikt renlighetskontroll krävs för vakuumanvändning: hantering med handskar, undvika kolväten, ultraljudsrengöring med lösningsmedel, och renrumsförpackningar är vanliga metoder.
  Vakuum bake-out (TILL EXEMPEL., 100–200 °C beroende på skick) används ofta för att avlägsna adsorberade gaser före UHV-service.

7. Korrosion, vakuumprestanda och väte/syreeffekter

Dessa tre inbördes relaterade ämnen - korrosionsbeständighet, vakuumbeteende (avgasning och förångning av föroreningar), och interaktioner med väte/syre—är där Koppar 110 och koppar 101 skiljer sig mest i funktionell prestanda.

Korrosionsbeteende (atmosfärisk och galvanisk)

• Allmän atmosfärisk korrosion: Båda kvaliteterna bildar en stabil ytfilm (patina) som begränsar ytterligare korrosion under normala inomhus- och många utomhusmiljöer.
  Ren koppar motstår allmän korrosion mycket bättre än många aktiva metaller.
• Lokal korrosion och miljöer: I kloridrika miljöer (marin, avisningssalter), koppar kan uppleva accelererad attack om sprickor finns eller avlagringar tillåter att lokala elektrokemiska celler bildas.
  Design för att undvika spaltgeometrier och tillåta dränering/inspektion.
• Galvanisk koppling: Koppar är relativt ädel jämfört med många strukturella metaller.
  När den är elektriskt kopplad till mindre ädla metaller (TILL EXEMPEL., aluminium, magnesium, några stål), den mindre ädla metallen kommer att korrodera företrädesvis.
  Praktiska designregler: Undvik direktkontakt med aktiva metaller, isolera olika metallförband, eller använd korrosionsskydd/beläggningar vid behov.

Vakuumprestanda (avgasning, förångning och renlighet)

• Varför vakuumprestanda är viktigt: I ultrahögt vakuum (UHV) system, även ppm-nivåer av flyktiga föroreningar eller oxidinneslutningar kan skapa kontaminering,
  öka bastrycket, eller avsätt filmer på känsliga ytor (optiska speglar, halvledarskivor, elektronoptik).
• C11000 (ETP): spår syre och oxid stringers kan leda till ökad avgasning och potentiell förångning av oxidpartiklar vid förhöjda temperaturer i vakuum.
  För många lågvakuum- eller grovvakuumapplikationer är detta acceptabelt, men UHV-användare måste vara försiktiga.
• C10100 (WHO): dess ultralåga syre- och föroreningsinnehåll resulterar i betydligt lägre utgasningspriser, reducerat partialtryck av kondenserbara ämnen under utbakning, och mycket mindre föroreningsrisk under elektronstråle eller högtemperaturvakuumexponering.
  För bake-out-cykler och restgasanalys (RGA) stabilitet, OFE överträffar vanligtvis ETP med stor marginal i praktiska system.
• Bästa metoder för vakuumanvändning: dammsugare rengöring, lösningsmedelsavfettning, ultraljudsbad, renrumsmontering, och kontrollerad bakning är obligatoriska.
  Ange OFE för komponenter som exponeras direkt för UHV eller för elektron/jonstrålar.

Väte, syreinteraktioner och sprödhetsrisker

• Väteförbränning: Koppar är inte mottagliga för väteförsprödning på samma sätt som stål är;
  typiska kopparlegeringar misslyckas inte av de klassiska väte-inducerade sprickmekanismerna som ses i höghållfasta stål.
• Väte/syre kemi: dock, under högtemperaturreducerande atmosfärer (väte eller bildande gas vid förhöjd temperatur),
  koppar som innehåller syre eller vissa desoxiderande rester kan genomgå ytreaktioner (vattenbildning, oxidreduktion) som kan ändra ytmorfologi eller främja porositet i lödningar.
  OFE:s låga syrehalt mildrar dessa farhågor.
• Serviceöverväganden: i vätgastjänst vid hög temperatur eller i processer där väte förekommer (TILL EXEMPEL., viss glödgning eller kemisk bearbetning), specificera OFE om ytkemi och dimensionsstabilitet är kritiska.

8. Typiska industriella tillämpningar

C11000 (ETP):

• Strömfördelningsskenor, kablar, och kontakter
• Transformatorer, motorer, ställverk
• Arkitektonisk koppar och allmän tillverkning

C10100 (WHO):

• Vakuumkammare och ultrahögvakuumutrustning
• Elektronstråle, Rf, och mikrovågskomponenter
• Halvledartillverkning och kryogena ledare
• Högtillförlitlig laboratorieinstrumentering

Sammanfattning: C11000 är lämplig för allmän elektrisk och mekanisk användning, medan C10100 krävs när vakuumstabilitet, minimala föroreningar, eller ultraren bearbetning är viktiga.

9. Kosta & tillgänglighet

• C11000: Detta är standarden, högvolym kopparprodukt.
  Det är i allmänhet mindre dyr och mer omfattande lager av bruk och distributörer, vilket gör det till standardvalet för massproduktion och budgetkänsliga applikationer.
• C10100: Bär en premiumpris på grund av ytterligare raffineringssteg, särskilda hanteringskrav, och mindre produktionsvolymer.
  Den finns tillgänglig, men vanligtvis bara i begränsade produktformer (barer, tallrikar, ark i utvalda temperament) och kräver ofta längre ledtider.
  För komponenter med stora volymer där kostnadseffektivitet är avgörande, C11000 anges vanligtvis.
  Omvänt, för nischapplikationer t.ex. vakuum eller elektroniska komponenter med hög renhet, prestandafördelarna med C10100 motiverar den högre kostnaden.

10. Omfattande jämförelse: Koppar 110 mot 101

12. Slutsats

C11000 och C10100 är båda koppar med hög ledningsförmåga lämpliga för ett brett spektrum av applikationer.

Den primära skillnaden ligger i syrehalt och föroreningsnivå, som påverkar vakuumbeteendet, sammanfogning, och högtillförlitliga applikationer.

C11000 är kostnadseffektiv och mångsidig, vilket gör den till standarden för de flesta elektriska och mekaniska tillämpningar.

C10100, med ultrahög renhet, är reserverad för vakuum, elektronstråle, kryogen, och system med hög tillförlitlighet där oxidfri mikrostruktur är väsentlig.

Materialval bör prioriteras funktionskrav över nominella egendomsskillnader.

 

Vanliga frågor

Är C10100 betydligt bättre elektriskt än C11000?

Inga. Skillnaden i elektrisk ledningsförmåga är liten (~100 % vs 101% Iacs). Den främsta fördelen är ultralågt syreinnehåll, vilket gynnar vakuum och högtillförlitliga applikationer.

Kan C11000 användas i vakuumutrustning?

Ja, men dess spår av syre kan avgas eller bilda oxider under ultrahöga vakuumförhållanden. För strikta vakuumapplikationer, C10100 är att föredra.

Vilken kvalitet är standard för kraftfördelning?

C11000 är industristandarden för samlingsskenor, anslutningar, och allmän elektrisk distribution på grund av dess ledningsförmåga, Formbarhet, och kostnadseffektivitet.

Hur ska OFE-koppar specificeras för upphandling?

Inkluderar UNS C10100 eller Cu-OFE-beteckning, syregränser, lägsta konduktivitet, produktform, och humör. Begär analyscertifikat för syre- och kopparrenhet.

Finns det mellanliggande kopparkvaliteter mellan ETP och OFE?

Ja. Fosfordeoxiderad koppar och varianter med hög ledningsförmåga finns, designad för förbättrad lödbarhet eller minskad väteinteraktion. Urvalet bör matcha applikationskraven.